CN105437243B - 一种管道清污多足机器人及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道清污多足机器人及工作方法，通过模块化电机驱动轮子转动，带动机器人前进，模块化电机驱动清理部件转动，达到清理的目的，当障碍物尺寸比较大而超过了轮子的越障能力时，拉升机构能够使首端机器人向上或向下运动，从而越过障碍，越障能力显著提高，相连的底盘之间连接件铰接在一起，机器人能够很灵活的转向，使得其在结构复杂的管道中的生存能力显著提高，本发明采用模块化电机，使得电机更换更为方便，旋转清理部件可以根据需要进行更换，这使得其清理障碍物更加彻底。
Description
【技术领域】
本发明属于机器人领域，具体涉及一种管道清污多足机器人及工作方法。
【背景技术】
近年来，计算机技术的发展推动了机器人技术的进步，机器人的种类不断增加，除了主要用于工业制造的机器人外，还出现了用于军事探测、抗灾救援等方面的越障式机器人。针对机器人的发展，研究一种适应管道中复杂状况、行驶平稳并能清理管道污物的机器人已成为科研人员的研究重点。根据运动方式的不同，目前的管道机器人分为轮式机器人、履带式机器人和蛇形机器人。
我国对管道机器人的研制工作起步较晚，已见报道的管道机器人多为国外进口，然而近年来，管道机器人的经济、技术和社会意义逐渐被更多的人们所认识，也有一些科研机构和单位进行研制，并在机构建模、动力学分析和试验样机等方面取得了一定成果。总的来说，我国的管道机器人的技术不是很成熟，还有很大的发展空间。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种管道清污多足机器人及工作方法，结构简单，操作方便，具有一定的越障能力。
为了达到上述目的，一种管道清污多足机器人，包括三个独立的机器人，相邻的机器人通过连接件铰接在一起，首端机器人包括第一底盘，第一底盘前端设置有通过模块化电机带动旋转的旋转清理部件，底盘上设置有监控用盒子；第二机器人包括第二底盘，第二底盘上设置有与监控用盒子连接的拉升机构；末端机器人包括第三底盘，第一底盘、第二底盘和第三底盘的两侧均设置有通过模块化电机驱动的轮子。
所述轮子为具有轮缘凸起部和轮缘内凹部的8字型轮子。
所述轮缘凸起部的角度为120°，轮缘内凹部的角度为60°。
所述模块化电机包括具有电机安装板的壳体，电机安装板上设置有码盘安装座，码盘安装座上设置有码盘，电机置于壳体内，电机的输出轴从码盘中心伸出，电机安装板上设置有光电感应块，壳体上设置有六针插孔。
所述壳体上开设有若干散热孔。
所述拉升机构包括通过模块化电机驱动的带轮，带轮驱动平带，平带的一端固定在带轮上，另一端固定在监控用盒子上。
所述连接件的一端通过垂直转销固定在一个底盘上，另一端铰接在水平转销上，水平转销固定在另一个底盘上的水平转销安装盘上。
一种管道清污多足机器人的工作方法，包括以下步骤：
步骤一，将三个独立的机器人顺次通过连接件连接在一起；
步骤二，将第二机器人的拉升机构与首端机器人的监控用盒子连接在一起；
步骤三，启动清理部件旋转，并控制轮子转动，使所有机器人前进；
步骤四，当遇到障碍时，控制拉升机构，使首端机器人向上或向下运到，从而越过障碍。
所述步骤三中，由于轮子为具有轮缘凸起部和轮缘内凹部的8字型轮子，轮缘凸起部的角度为120°，轮缘内凹部的角度为60°，将相邻机器人的斜向轮子设置为一组，所有轮子分为两组，两组轮子相位角相差60°。
与现有技术相比，本发明通过模块化电机驱动轮子转动，带动机器人前进，模块化电机驱动清理部件转动，达到清理的目的，当障碍物尺寸比较大而超过了轮子的越障能力时，拉升机构能够使首端机器人向上或向下运动，从而越过障碍，越障能力显著提高，相连的底盘之间连接件铰接在一起，机器人能够很灵活的转向，使得其在结构复杂的管道中的生存能力显著提高，本发明采用模块化电机，使得电机更换更为方便，旋转清理部件可以根据需要进行更换，这使得其清理障碍物更加彻底。
进一步的，本发明的轮子为具有轮缘凸起部和轮缘内凹部的8字型轮子，使得机器人在遇到障碍物时，轮子由于有内凹结构，可以借力于障碍物并攀爬越过障碍物，从而实现越障的功能。
进一步的，本发明的模块化电机加装了码盘和光电感应块等监测反馈装置，能够实时的监测和调控电机的转速，使得机器人行走更加平稳。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明模块化电机的结构示意图；
图3为本发明拉升机构的结构示意图；
图4为本发明8字型轮子的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1至图4，一种管道清污多足机器人，包括三个独立的机器人，相邻的机器人通过连接件8铰接在一起，首端机器人包括第一底盘13，第一底盘13前端设置有通过模块化电机3带动旋转的旋转清理部件，底盘13上设置有监控用盒子14；第二机器人包括第二底盘10，第二底盘10上设置有与监控用盒子14连接的拉升机构；末端机器人包括第三底盘5，第一底盘13、第二底盘10和第三底盘5的两侧均设置有通过模块化电机3驱动的轮子2，连接件8的一端通过垂直转销4固定在一个底盘上，另一端铰接在水平转销1上，水平转销1固定在另一个底盘上的水平转销安装盘7上。
轮子2为具有轮缘凸起部22和轮缘内凹部23的8字型轮子，轮缘凸起部22的角度为120°，轮缘内凹部23的角度为60°。
模块化电机3包括具有电机安装板18的壳体20，电机安装板18上设置有码盘安装座12，码盘安装座12上设置有码盘16，电机9置于壳体20内，电机9的输出轴从码盘16中心伸出，电机安装板18上设置有光电感应块6，壳体20上设置有六针插孔21，壳体20上开设有若干散热孔。
拉升机构包括通过模块化电机3驱动的带轮11，带轮11驱动平带17，平带的一端固定在带轮11上，另一端固定在监控用盒子14上。
一种管道清污多足机器人的工作方法，包括以下步骤：
步骤一，将三个独立的机器人顺次通过连接件8连接在一起；
步骤二，将第二机器人的拉升机构与首端机器人的监控用盒子连接在一起；
步骤三，启动清理部件旋转，并控制轮子2转动，使所有机器人前进；
步骤四，当遇到障碍时，控制拉升机构，使首端机器人向上或向下运到，从而越过障碍。
步骤三中，由于轮子2为具有轮缘凸起部22和轮缘内凹部23的8字型轮子，轮缘凸起部22的角度为120°，轮缘内凹部23的角度为60°，将相邻机器人的斜向轮子2设置为一组，所有轮子分为两组，两组轮子相位角相差60°。
轮子2与机器人主体的连接方式是通过紧定螺钉与模块化电机3的输出轴连接；模块化电机3与各底盘通过螺钉连接；监控用盒子14通过沉头螺钉与底盘上的四根柱子连接；旋转清理部件12通过紧定螺钉与模块化电机3的输出轴连接。
码盘16通过螺钉与码盘安装座12连接，码盘安装座12通过紧定螺钉固定在电机轴上，光电感应块6通过螺钉固定在外壳上，其输入、输出线缆从孔中经过，电机各外壳通过卡槽并用螺钉连接在一起。
带轮11通过紧定螺钉与模块化电机3的输出轴紧固在一起；平带17一端通过螺钉固定在带轮11上，另一端固定在监控用盒子14的一个面上。
Claims (7)
1.一种管道清污多足机器人，其特征在于，包括三个独立的机器人，相邻的机器人通过连接件(8)铰接在一起，首端机器人包括第一底盘(13)，第一底盘(13)前端设置有通过模块化电机(3)带动旋转的旋转清理部件，底盘(13)上设置有监控用盒子(14)；第二机器人包括第二底盘(10)，第二底盘(10)上设置有与监控用盒子(14)连接的拉升机构；末端机器人包括第三底盘(5)，第一底盘(13)、第二底盘(10)和第三底盘(5)的两侧均设置有通过模块化电机(3)驱动的轮子(2)；
所述轮子(2)为具有轮缘凸起部(22)和轮缘内凹部(23)的8字型轮子；
所述拉升机构包括通过模块化电机(3)驱动的带轮(11)，带轮(11)驱动平带(17)，平带的一端固定在带轮(11)上，另一端固定在监控用盒子(14)上。
2.根据权利要求1所述的一种管道清污多足机器人，其特征在于，所述轮缘凸起部(22)的角度为120°，轮缘内凹部(23)的角度为60°。
3.根据权利要求1所述的一种管道清污多足机器人，其特征在于，所述模块化电机(3)包括具有电机安装板(18)的壳体(20)，电机安装板(18)上设置有码盘安装座(12)，码盘安装座(12)上设置有码盘(16)，电机(9)置于壳体(20)内，电机(9)的输出轴从码盘(16)中心伸出，电机安装板(18)上设置有光电感应块(6)，壳体(20)上设置有六针插孔(21)。
4.根据权利要求3所述的一种管道清污多足机器人，其特征在于，所述壳体(20)上开设有若干散热孔。
5.根据权利要求1所述的一种管道清污多足机器人，其特征在于，所述连接件(8)的一端通过垂直转销(4)固定在一个底盘上，另一端铰接在水平转销(1)上，水平转销(1)固定在另一个底盘上的水平转销安装盘(7)上。
6.权利要求1所述的一种管道清污多足机器人的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将三个独立的机器人顺次通过连接件(8)连接在一起；
步骤二，将第二机器人的拉升机构与首端机器人的监控用盒子连接在一起；
步骤三，启动清理部件旋转，并控制轮子(2)转动，使所有机器人前进；
步骤四，当遇到障碍时，控制拉升机构，使首端机器人向上或向下运到，从而越过障碍。
7.根据权利要求6所述的一种管道清污多足机器人的工作方法，其特征在于，所述步骤三中，由于轮子(2)为具有轮缘凸起部(22)和轮缘内凹部(23)的8字型轮子，轮缘凸起部(22)的角度为120°，轮缘内凹部(23)的角度为60°，将相邻机器人的斜向轮子(2)设置为一组，所有轮子分为两组，两组轮子相位角相差60°。
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