[发明专利]一种具有相对位置导航功能的管道爬行机器人

说明书

本发明公开了一种具有相对位置导航功能的管道爬行机器人，包括图像采集部分、机器人主体、手臂机构和相对定位系统；所述图像采集部分实现机器人行走过程中对目标和障碍物的识别，所述机器人主体作为机器人承载结构并用于连接其他结构，所述手臂机构驱动机器人在管道内的运动。管道爬行机器人实现对管道这种特殊空间的巡检、修复等工作，具有相对位置导航的定位系统，管道爬行机器人的大臂驱动机构中只使用一个曲柄驱动四个大臂同时运动，增加了机构的紧凑性，保证机器人大臂运动的协调性，有助于机器人在湿滑的管壁内保持重心的稳定与平衡；管道爬行机器人在管道内部面对不同管径时，通过改变小臂弯曲量，使机器人可以通过管径不同的管道。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种具有相对位置导航功能的管道爬行机器人。

背景技术

管道爬行机器人一种特种机器人，常用于人体无法进入的狭小管道空间进行作业，在人无法适应的恶劣环境以及有毒环境中进行危险工作。管道爬行机器人可替代人类在恶劣的环境中对管道进行检测以及修复等，管道爬行机器人可以在管道内部沿着管道内壁行走，同时管道爬行机器人可以携带一种多种传感器以及操作工具，工作人员在管道外部通过控制可以操纵管道爬行机器人进行一系列的管道检测、修复等多种作业。随着机器人的迅速发展，管道爬行机器人的研究受到了全世界各国的重视，同时，对于管道爬行机器人的应用研究也越来越成熟。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种具有相对位置导航功能的管道爬行机器人。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有相对位置导航功能的管道爬行机器人，包括图像采集部分、机器人主体、手臂机构和相对定位系统；

所述图像采集部分包括摄像头、俯仰机构和转向机构，所述摄像头和俯仰机构均固定在转向机构上，所述摄像头采集管道内部的图像信息，摄像头和转向机构通过俯仰机构连接，所述俯仰机构用于使摄像头上升或者下降，改变摄像头的上下摆动的位置，所述转向机构用于使摄像头和俯仰机构进行180°旋转；

所述机器人主体作为机器人承载结构，包括前盖板和后盖板，所述后盖板上安装有环形的轴承支架、滚针轴承、偏心重块和陀螺仪；所述轴承支架与滚针轴承的外环过盈配合，所述滚针轴承的内环与偏心重块过盈配合，所述偏心重块呈圆环形，通过滚针轴承能够进行回旋运动，并且内部装有半圆形的配重块，配重块上装有陀螺仪，所述配重块用于减少因地形特征引起的机器人回旋偏移对陀螺仪测量精度的影响；

所述手臂机构包括大臂、动力杆、小臂、丝杆电机、丝杆、连接头和大臂驱动机构；

所述大臂上开有滑槽，并通过旋转铰链和小臂相连，所述丝杆电机与丝杆固连，所述丝杆与连接头的一端形成螺旋副，所述连接头的另一端与动力杆固连，所述小臂和动力杆通过销连接。所述丝杆电机通过控制丝杆的旋转量，进而控制连接头和动力杆的位置，最终实现对小臂的控制；管道爬行机器人在管道内部面对不同管径时，通过调节丝杆电机改变小臂弯曲量，进而使机器人可以通过管径不同的管道；

所述大臂驱动机构包括滑块、运动支架、光轴、光轴座、连杆和曲柄；所述曲柄和光轴座安装在机器人主体的前盖板上，所述曲柄与连杆通过铰链连接，所述连杆通过光轴座与光轴连接，连杆用于将曲柄的驱动力传递至光轴，所述光轴与运动支架固连，光轴与光轴座形成移动副，用于约束所述运动支架的运动，使其运动只能沿着机器人垂直中心线方向运动；所述滑块截面呈T字型，与大臂上的滑槽相配合，所述运动支架与滑块铰链连接，用于保证滑块与滑槽配合时不会发生径向移动；