[发明专利]一种十字交叉变构履带的管道巡检机器人及其控制方法

说明书

本发明公开一种十字交叉变构履带的管道巡检机器人及其控制方法，所述的管道巡检机器人，包括机器人主体、对称设置在机器人主体左右两侧的履带倾角调节机构、设置在履带倾角调节机构上的十字交叉变构履带组件；所述机器人主体与其左右两侧的十字交叉变构履带组件之间通过履带倾角调节机构连接，所述履带倾角调节机构通过机器人主体底部的支撑滑块调节；所述十字交叉变构履带组件包含主行进履带、辅助行进履带和十字交叉变构滑块，主行进履带和辅助行进履带之间通过十字交叉变构滑块连接。本发明可实现对履带结构的改变，每组变构履带结构独立，具有很好的灵活性以爬坡、翻越障碍物来适应管道内的复杂环境。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种十字交叉变构履带的管道巡检机器人及其控制方法。

背景技术

管道输送具有成本低、输送方便、输送量大等优点,在众多领域都发挥着重要作用。而化学腐蚀、环境变化、自然灾害和管道自身缺陷等都有可能导致物质泄漏、环境污染等事故的发生,因此管道必须进行持续巡检工作。而对于管道的巡检尤为不便，目前巡检方法多为人工巡检，对于恶劣环境下的管道巡检该方法具有巡检成本高、检出率低、巡检劳动强度大等缺点。管道巡检机器人常采用的行走机构有履带式、腿足式及轮式三种。其中履带式管道机器人与壁面接触面积大、适应能力强，相较于腿足式管道机器人运动速度慢、运动机构复杂，轮式管道机器人越障能力差、稳定性差的缺点，履带管道机器人是最佳的行走机构。但需要履带倾角的调节和辅助履带的加持才能使履带管道机器人适应不同类型的管道。

中国专利申请号为：CN202111613153.X，公布日为2022年2月18日的专利文献，公开了一种辅助式越障机器人及其工作方法，通过采用在中间车体的两端设置第一侧车体和第二侧车体，并运用电动缸拉伸的方式越障，但这种机构受地面环境的影响大，抓地能力弱，针对复杂障碍物环境自适应能力差。

中国专利申请号为：CN201911234990.4，授权日为2021年2月5日的专利文献，公开了一种海洋工程用全自动海底管道巡检机器人，通过采用轮式和履带式相结合的结构在海底管道内巡检，但这种结构无法结合管道内部情况适当调节履带和行走轮与管壁的接触位置，可导致履带和行走轮的磨损。

目前，如何让管道巡检机器人翻越复杂障碍物，自适应管道环境是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对管道巡检机器人在管道的狭窄环境下不能够适配多种类型的管道以及不能够灵活翻越障碍物的问题，提出了一种十字交叉变构履带的管道巡检机器人及其控制方法，用于解决管道内部含有杂质以使路况不够规则和管道内部杂质堆积管道巡检机器人不能够灵活翻越的问题，并提出了履带倾角调节控制方法和越障控制方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种十字交叉变构履带的管道巡检机器人，包括机器人主体、对称设置在机器人主体左右两侧的履带倾角调节机构、设置在履带倾角调节机构上的十字交叉变构履带组件；所述机器人主体与其左右两侧的十字交叉变构履带组件通过履带倾角调节机构连接；所述履带倾角调节机构包括与所述机器人主体连接的带有旋转轴面板和调节履带倾角的支撑滑轨，所述支撑滑轨上安装推杆电机，所述推杆电机的动力输出轴驱动一个能在支撑滑轨上往复运动的支撑滑块，所述支撑滑块上安装一个支撑杆，所述支撑杆的一端连接支撑滑块，另一端与带有旋转轴面板上的支撑底座连接；所述十字交叉变构履带组件包括主行进履带、辅助行进履带和十字交叉变构滑块，所述主行进履带和辅助行进履带包括履带支撑板、驱动轮、从动轮、驱动电机和履带，所述履带支撑板的中间装有滑轨和丝杆，丝杆通过与安装在履带支撑板上步进电机的齿轮咬合驱动丝杆的转动；所述十字交叉变构滑块由两个小滑块和一个大扭矩电机组成。

所述的十字交叉变构履带的管道巡检机器人，所述调节履带倾角的支撑滑轨有两组，中心对称安装于机器人主体的底部；所述带有旋转轴面板上有两个履带组件支撑杆，用于十字交叉变构履带组件的安装。