CN211806172U - 一种气液混合动力巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种气液混合动力巡检机器人，包括，视频传输探测引导器内设置有视频信息采集系统；扁平卡爪外覆壳一和扁平卡爪外覆壳二均包括底部对称设置的扁平卡爪，扁平卡爪内侧设有包覆软体，包覆软体内部构成卡爪空腔；可替换气液混合多腔室体包括管体，且管体采用弹性材料，内部空腔沿径向设有N个腔室，腔室内填充有气体和/或液体，液体中设有可控加热物质；扁平卡爪外覆壳二内部设有能源动力控制系统，卡爪空腔、腔室均与能源动力控制系统连通和/或连接。本实用新型结构小巧，身体柔软，可进行前行、转弯、抬头、越障及移线等操作，控制其各个方向的弯曲或伸缩。支持气液混合动力模式，更适合在狭窄的地下线路空间内进行作业。

Description

一种气液混合动力巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及软体爬行机器人技术领域，特别涉及一种气液混合动力巡检机器人。

背景技术

随着社会的发展，人口越来越多，可利用土地面积变得越来越小，越来越多的城市选择将输电线埋入地下，以此来缓解交通拥挤和用地紧张问题。但线路巡检十分困难，环境恶劣，作业空间狭小，流程复杂，周期时间长。

现代都市，一刻也离不开电，而超高压线路是城市的供电干线，一旦断电将造成不可估量的经济损失。目前线缆巡检面临的一些问题：线路检修人员的工作环境十分恶劣例如在50万伏特超高压线路旁边，周边电流能够达到30毫安。一般人对1毫安的电流就会有感觉，20毫安会很不适应，当达到30毫安时人体会感到极度的不适。目前高压线缆使用率高的巡检方案是无人机巡检，但是容易受电磁干扰；价格高。

另外随着社会的高速发展，以及地铁行业的兴起，盾构机等大型设备大量生产，与此同时因为盾构机等内部间隙较小，线路复杂等特点，内部检修很不容易，传统的检修服务贵，并且精度不高，不能完全检测出问题位置。

目前的线路巡检主要是人工进行巡检，以传统地线缆检测为例，目前行业存在着以下几个问题：

1、作业空间狭小，地下线缆空间只能容下一个人。且对于直径为1m的线缆管道，人工检测会很不舒服；

2、地下线缆管道能见度低，只能通过专用照明设备进行查看，对工人视力提出高要求；

3、人工巡检费时费力，效率低，漏检率高；

4、目前采用的机器人，大多采用机械结构，按运动方式可将其分为轨道式巡检机器人，履带巡检机器人。但是轨道式巡检机器人，必须依靠专门的轨道进行巡检；履带巡检机器人，则因地下路况复杂，使得机器小车的灵活性受机械结构限制更大，对复杂环境的适应性没有柔性机器人强。同时，它们搭载了较大的传感器，体积都非常大，只能在体积很大的综合管廊内运行。

因此，如何提供一种能够代替人工进行地下线缆巡检的全适应型移动的气液混合动力机器人是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型针对上述研究现状和存在的问题，提供了一种气液混合动力巡检机器人，采用可替换气液混合多腔室体，增加了机器人的适用范围，满足多种作业需求，具有全适应性可控移线功能。通过设置视频传输探测引导器能够保证对作业环境及作业过程的实施监视和控制。

本实用新型提供的一种气液混合动力巡检机器人，包括依次连接的视频传输探测引导器、扁平卡爪外覆壳一、Y轴转向器一、可替换气液混合多腔室体、Y轴转向器二、扁平卡爪外覆壳二、尾部壳体；

所述视频传输探测引导器内设置有视频信息采集系统；

所述扁平卡爪外覆壳一和所述扁平卡爪外覆壳二均包括底部对称设置的一对扁平卡爪，所述扁平卡爪内侧设有包覆软体，所述包覆软体内部构成卡爪空腔；

所述Y轴转向器一与所述扁平卡爪外覆壳一转动连接，所述Y轴转向器二与所述扁平卡爪外覆壳二转动连接；

所述可替换气液混合多腔室体包括管体，且管体采用弹性材料，内部空腔沿不同径向设有N个腔室，所述腔室贯通所述管体，所述腔室内填充有气体和/或液体，所述液体中设有可控加热物质；

所述扁平卡爪外覆壳二内部设有能源动力控制系统，所述卡爪空腔、所述腔室均与所述能源动力控制系统连通和/或连接。

优选的，扁平卡爪为扁平式，上端面凸起，下端面扁平平滑，外侧为硬质外覆层。

优选的，所述视频信息采集系统包括照明装置和摄像头，所述视频传输探测引导器内还设置有电池，所述照明装置和摄像头均与所述电池连接。

优选的，所述能源动力控制系统包括储气装置和动力控制装置，所述卡爪空腔、所述腔室均通过所述动力控制装置与所述储气装置连接。

所述储气装置设有和所述可替换气液混合多腔室体、卡爪空腔对等数量的出口。动力控制装置决定所述储气装置到所述可替换气液混合多腔室体、卡爪空腔通路的充放气开关，比如通过开关电控制电磁阀充放气。

优选的，所述动力控制装置连接所述可替换气液混合多腔室体、卡爪空腔等空腔可控加热物质的加热器件，构成回路控制通断，其中加热器件可以为电阻。

优选的，所述可替换气液混合多腔室体两端分别与所述Y轴转向器一和所述 Y轴转向器二可拆卸卡接。

优选的，所述可替换气液混合多腔室体的管体内部空腔沿径向等距分布为N 个所述腔室；所述管体整体为波纹管，或所述管体包括波纹管段和直管段，所述波纹管段位于所述管体靠近两端位置，所述直管段位于所述管体中间位置，其中， N≥1。

优选的，所述管体管壁包括厚壁部分和薄壁部分，所述厚壁部分和所述薄壁部分围成所述空腔；或者，所述管体管壁包括弹性系数不同的软体材料部分，不同弹性系数的软体材料部分围成所述空腔。

优选的，所述可替换气液混合多腔室体包括M个管体，M个所述管体轴向并列设置，M个所述管体内部的腔室相互独立，且分别与所述能源动力控制系统连通/连接，其中，M≥1。

优选的，每个所述腔室沿管体轴向分割为Q个独立气腔，且分别与所述能源动力控制系统连通/连接。

优选的，所述管体为光滑表面；或所述管体根据Q个独立气腔设为Q层环状表面，且每层环状表面通过管体中间部分贯穿连接。

优选的，所述可替换气液混合多腔室体内液体占整个空腔的比例为0～1；所述可控加热物质包括电阻。

优选的，所述视频信息采集系统还包括用于检测线路是否通断，确定断线位置的传感器，如转矩传感器、超薄弯曲传感器、角度传感器、NCV传感器、红外传感器、超声波传感器、金属膜传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器。

优选的，所述包覆软体靠近线缆的一面设有凸起结构，用以增加摩擦力，所述凸起结构的材料可以与所述包覆软体材料相同。

优选的，所述可替换气液混合多腔室体的内部腔室在执行动作时可分组控制，分组情况可根据线缆情况自行划分。包括沿可替换气液混合多腔室体径向、轴向对多个腔室进行分组时序控制。

本实用新型相较现有技术具有以下有益效果：

本实用新型可以实现对地下线路管道环境的巡检，如是否漏水与塌方等，还能够实现对地下电缆的巡检，主要检查排列是否有交叉，表皮和接线层是否破损，以及标牌是否完整、清晰，托盘托架是否损坏；同样也可以巡检地面的线路。本实用新型结构小巧，身体柔软，可进行从一个线路移动到另一条线路的移线操作，控制其各个方向的弯曲或伸缩，以及在进行转弯时弯曲状波浪式传递。支持气液混合动力模式，控制可操控性强，更适合在狭窄的地下线路空间内进行作业。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的气液混合动力巡检机器人整体结构图；

图2是本实用新型提供的视频传输探测引导器的结构图；

图3是本实用新型提供的摄像头在视频传输探测引导器内的装配结构示意图；

图4是本实用新型提供的扁平卡爪外覆壳一的结构示意图；

图5是本实用新型提供的π形板结构示意图；

图6是本实用新型提供的π形板在扁平卡爪外覆壳一内的装配结构示意图；

图7是本实用新型提供的视频传输探测引导器与扁平卡爪外覆壳一的装配结构剖面图；

图8是本实用新型提供的Y轴转向器一的正面结构示意图；

图9是本实用新型提供的Y轴转向器一的背面结构示意图；

图10是本实用新型提供的Y轴转向器一与π形板的连接结构示意图；

图11是本实用新型提供的Y轴转向器一与扁平卡爪外覆壳一的装配结构示意图；

图12是本实用新型提供的可替换气液混合多腔室体的端部结构示意图；

图13是本实用新型提供的可替换气液混合多腔室体与Y轴转向器一的连接结构示意图；

图14是本实用新型提供的能源动力控制系统在扁平卡爪外覆壳二内的装配结构示意图；

图15是本实用新型提供的尾部壳体结构示意图；

图16是本实用新型提供的α型可替换气液混合多腔室体的侧面结构示意图；

图17是本实用新型提供的α型可替换气液混合多腔室体的A-A结构剖视图；

图18是本实用新型提供的β型可替换气液混合多腔室体的侧面结构示意图；

图19为本实用新型提供的β型可替换气液混合多腔室体的A-A结构剖视图；

图20为本实用新型提供的β型可替换气液混合多腔室体的B-B结构剖视图；

图21为本实用新型提供的γ型可替换气液混合多腔室体的立体结构示意图；

图22为本实用新型提供的γ型可替换气液混合多腔室体的A-A结构剖视图；

图23为本实用新型提供的δ型可替换气液混合多腔室体的立体结构示意图；

图24为本实用新型提供的δ型可替换气液混合多腔室体的A-A结构剖视图；

图25为本实用新型提供的δ型可替换气液混合多腔室体的B-B结构剖视图；

图26为本实用新型提供的ε型可替换气液混合多腔室体的侧面结构示意图；

图27为本实用新型提供的ε型可替换气液混合多腔室体的A-A结构剖视图；

图28为本实用新型提供的管体管壁包括弹性系数不同的软体材料部分实施方式的结构剖视图；

图29为本实用新型提供的卡爪包覆软体结构示意图；

图30为本实用新型能源动力控制系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细的描述。

参见说明书附图1，本实用新型公开了一种气液混合动力巡检机器人，包括依次连接的视频传输探测引导器1、扁平卡爪外覆壳一2、Y轴转向器一3、可替换气液混合多腔室体4、Y轴转向器二5、扁平卡爪8外覆壳二6、尾部壳体7；视频传输探测引导器1内设置有视频信息采集系统；扁平卡爪外覆壳一2和扁平卡爪8外覆壳二6均包括底部对称设置的一对扁平卡爪8，扁平卡爪8内侧设有包覆软体81，包覆软体81内部构成卡爪空腔82；Y轴转向器一3与扁平卡爪外覆壳一2转动连接，Y轴转向器二5与扁平卡爪8外覆壳二6转动连接；可替换气液混合多腔室体4包括管体41，且管体41采用弹性材料，内部空腔沿径向设有N个腔室，腔室贯通管体41，腔室内填充有气体和/或液体，液体中设有可控加热物质；扁平卡爪8外覆壳二6内部设有能源动力控制系统，卡爪空腔82、腔室均与能源动力控制系统连通和/或连接。可替换气液混合多腔室体4内液体占整个空腔的比例为0～1；可控加热物质包括电阻。

视频信息采集系统包括照明装置和摄像头11，视频传输探测引导器1内还设置有电池，照明装置和摄像头11均与电池连接。能源动力控制系统包括储气装置 61和动力控制装置62，卡爪空腔82、腔室均通过动力控制装置62与储气装置61 连接。

参见说明书附图2和3，视频传输探测引导器1内部前方设置摄像头11，摄像头11采用小型高清摄像头11，视频传输探测引导器1内还设有固定板12，摄像头11安装在固定板12上，且固定板12上紧邻摄像头11后方设有限位槽15，限位杆14插入所述限位槽15对摄像头11安装位置进行限位。固定板12上还设有台阶孔一13，用于安装固定扁平卡爪外覆壳一2。

参见说明书附图4-7，扁平卡爪外覆壳一2包括内部设置的π形板22，π形板22通过设于扁平卡爪外覆壳一2内部的导轨21进行插接固定，π形板22包括横版，横版插入导轨21，对称垂直设置在横板23上的两个竖杆24，两个竖杆24 前端设置有卡板25。竖杆24用于与Y轴转向器一3进行转动连接，卡板25用于安装电池，电池为信息采集系统供电，扁平卡爪外覆壳一2底部对称设置的一对形状特定的扁平卡爪8，扁平卡爪8内侧设有包覆软体81，包覆软体81为弹性材料，包覆软体81内部构成卡爪空腔82。扁平卡爪8上端面凸起，下端面扁平平滑，卡爪空腔82为气液混合腔体，与线缆接触面有纳米级凸起等具有高摩擦系数。卡爪空腔82开有通孔，与一导气端封闭连接，并通过通气管线连通至能源动力控制系统；卡爪空腔82还开设有供控制线穿过的线孔，控制线连接能源动力控制系统和可控加热物质。横板23上设有台阶孔二26，用于实现π形板22在扁平卡爪外覆壳一2内的安装固定，扁平卡爪外覆壳一2底部设有两个螺柱，分别与台阶孔一13和台阶孔二26的位置相对应，螺栓穿过螺柱、台阶孔一13，并用螺母旋紧，实现视频传输探测引导器1与扁平卡爪外覆壳一2的固定，螺栓穿过螺柱、台阶孔二26，并用螺母旋紧，实现横板23的固定。其中，视频传输探测引导器1 与扁平卡爪外覆壳一2Ⅰ端的连接端面相连接。横板23上还设有穿线孔一27，用于通气管线和/或电导线的穿过，并连通和/或连接至卡爪空腔82，控制包覆软体 81的膨胀。

参见说明书附图8-11，Y轴转向器一3采用刚柔混合旋转卡扣形式，Y轴转向器一3Ⅱ端设有转向杆31，转向杆31上设有横向轴孔，转向杆31置于两个竖杆 24之间，并通过转轴插入竖杆24上的轴孔和转向杆31上的横向轴孔，实现Y轴转向器一3相对扁平卡爪外覆壳一2沿Y轴向的转动。Y轴转向器一3Ⅱ端端面外缘设有卡槽33，卡槽33与扁平卡爪外覆壳一2Ⅱ端的边沿相匹配，实现与扁平卡爪外覆壳一2的完美贴合。Y轴转向器一3Ⅰ端与可替换气液混合多腔室体4相连， Y轴转向器一3Ⅰ端具有凹腔34，凹腔34内径与可替换气液混合多腔室体4Ⅰ端外径相匹配。凹腔34内壁外沿向凹腔34中心延伸有卡接部一35，卡接部一35 包括周向设置的若干凸起挡片，可替换气液混合多腔室体4Ⅰ端周面外沿设有与卡接部一35相匹配的卡接部二48，卡接部二48包括周向设置的若干柔性凸起。凹腔34内径略大于可替换气液混合多腔室体4外径加可替换气液混合多腔室体4 Ⅰ端柔性凸起高度，Y轴转向器一3Ⅰ端端底面的凸起挡片之间留有空隙，空隙大小、形状与可替换气液混合多腔室体4Ⅰ端内径加柔性凸起高度大小、形状完全一致。Y轴转向器一3上设有穿线孔二32，用于通气管线和/或电导线的穿过，实现卡爪空腔82到能源动力控制系统的连通和/或连接。

Y轴转向器一3Ⅱ端与扁平卡爪外覆壳一2Ⅱ端之间连接有绝缘弹性环9，绝缘弹性环9采用伸缩材料，形状为褶皱形，绝缘弹性环9粘接或者采用螺丝固定，或用圆箍由扁平卡爪外覆壳一2内部抵压卡接。可以保证在Y轴转向器一3旋转的时候保持密闭而不会出现缝隙或漏洞。

可替换气液混合多腔室体4，材料为弹性材料，两端暨Ⅰ端、Ⅱ端均设有卡接部二48，可替换气液混合多腔室体4Ⅰ端、Ⅱ端分别与Y轴转向器一3和Y轴转向器二5可拆卸卡接。可替换气液混合多腔室体4分为五种型号：α型、β型、γ型、δ型及ε型，各个型号每个个体中均有气液混合腔室，各个型号两端均分别与Y轴转向器一3和Y轴转向器二5直接连接；

Y轴转向器二5、扁平卡爪8外覆壳二6相对可替换气液混合多腔室体4与Y 轴转向器一3、扁平卡爪8外覆壳一2呈镜像设置，且Y轴转向器二5的结构与Y 轴转向器一3的结构相同，扁平卡爪8外覆壳二6的结构与扁平卡爪8外覆壳一 2的结构相同。可替换气液混合多腔室体4Ⅱ端与Y轴转向器二5的连接方式与可替换气液混合多腔室体4Ⅰ端与Y轴转向器一3的连接方式相同，Y轴转向器一3 与扁平卡爪8外覆壳一2的连接方式与Y轴转向器二5与扁平卡爪8外覆壳二6 的连接方式相同。

扁平卡爪8外覆壳二6延伸设置有尾部卡板6325，尾部卡板6325上设有安装槽64，尾部壳体7上设有卡片71，卡片71与安装槽64卡接固定，实现尾部卡板6325的连接固定。扁平卡爪8外覆壳二6内部固定有储气装置61，储气装置 61为小型储气装置61，还固定有动力控制装置62；动力控制装置62与储气装置 61连接，可通过客户端发送命令至动力控制装置62进行控制。

动力控制装置62包括WiFi模块，用以通过联网接收客户端发送的远程命令，同时动力控制装置62接收传感器等回传的数据，通过数据处理器对气体快速开关阀进行控制，或者控制液体内电阻丝的电流，以使电阻丝发热。

下面对可替换气液混合多腔室体的五种型号：α型、β型、γ型、δ型及ε型的具体结构进行详细说明：

α型可替换气液混合多腔室体

参见说明书附图16-17，可替换气液混合多腔室体的管体内部空腔沿径向等距分布为N个腔室42；管体41整体为波纹管。N个腔室42在管体横截面上可呈圆形阵列等距分布。

前进：远程发送前行指令，首先通过动力控制系统向扁平卡爪外覆壳一的卡爪空腔内充入气体或向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，扁平卡爪外覆壳阻挡向外侧膨胀，包覆软体开始膨胀并接触线缆，慢慢包裹线缆，达到前端卡爪固定效果。接着，通过动力控制系统为扁平卡爪外覆壳二的卡爪空腔放气或将在向其中的部分液体中的加热物质断电冷却，扁平卡爪外覆壳二的卡装空腔逐渐远离线缆表面，达到放松状态。然后，可通过动力控制系统向位于可替换气液混合多腔室体上半部分的腔室充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，使其达到弯曲状态。其中，腔室为气体占比达到0％到100％的气液混合腔室。从而机器人实现向前移动。随后，通过动力控制系统向扁平卡爪外覆壳二的卡爪空腔充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，扁平卡爪外覆壳阻挡向外侧膨胀，包覆软体开始膨胀并接触线缆，慢慢包裹线缆，达到后端卡爪固定效果。动力控制系统按先后顺序控制扁平包裹式卡爪以及可替换气液混合多腔室体α型内气液混合腔室充放气。至此，达到一个前进循环，可保持始终固定在线缆之上。

转弯：当有弯道时，通过摄像头及超薄弯曲传感器等辅助手段，将管道弯曲形状、角度、弯道与机器人相对实时位置等信息传输至动力控制模块，根据弯道的弯曲方向，动力控制模块向位于贴近弯道拐点外侧壁的可替换气液混合多腔室体的腔室充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，使其在左右方向的弯曲和弯道相契合，从而可以应对各种类型的弯道，S型等高难度均可。其中，超薄弯曲传感器可以设置在扁平卡爪外覆壳一前端附近。

抬头：当发送抬头指令时，会先将缓存的步骤执行完，最后状态是扁平卡爪外覆壳二的扁平卡爪包裹线缆，起固定作用。然后执行远程发送的向上抬头指令，接着可通过动力控制系统向位于下半部分的可替换气液混合多腔室体的腔室充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，通过使其达到弯曲状态，可实现抬头。除此之外，可以根据指令的左右偏移量、高度调节向位于下、左、右部分的可替换气液混合多腔室体的腔室充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，使其可以实现各个方向，各个高度的向上抬头，增大视野。可以看到顶部、前方、后方的下方的景象，360度全景。

移线：当发送移线指令后，通过动力控制系统向扁平卡爪外覆壳二的卡爪空腔充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，扁平卡爪外覆壳阻挡向外侧膨胀，包覆软体开始膨胀并接触线缆，慢慢包裹线缆，达到固定效果。根据摄像头检测图像，由动力控制系统无线发送至远端，并进行图像识别确定两个线缆之间的距离，方向，两个线缆之间直线夹角的角度，数据结果发送到动力控制系统，根据接收到的相关信息，控制位于可替换气液混合多腔室上、下、左、右半部的空腔，使其形成不同段的气液混合多腔室组合调控，其中，N个腔室均沿轴向可分为多段，向其位于前段下半部的腔室充入气体或向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，使其向线缆正上方弯曲，中间多段为直型、弯曲型、伸缩型等改变可替换气液混合多腔室体方向、长度、大小的形状，使其中间多段末端方向与要移线缆相切或大致相切，且高度可使扁平卡爪外覆壳高于线缆。后段部分为直型，占整个气液混合多腔室体α型比例为0到1、方向与要移的线缆方向一致；通过动力控制系统调控中间段的腔室充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，形成s型等各种可让前端与要移线缆方向一致，后端与所在线缆方向一致，降低视频传输探测引导器高度，使视频传输探测引导器下方接触线缆，通过动力控制系统向位于扁平卡爪外覆壳一的卡爪空腔充入气体或向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，扁平卡爪开始接触所在线缆，慢慢包裹线缆，达到固定效果；通过动力控制系统向扁平卡爪外覆壳二的卡爪空腔抽吸气体或将在向其中的部分液体中的加热物质断电或冷却，扁平卡爪逐渐远离所在线缆表面，达到放松状态；动力控制系统控制中间多段向气液混合多腔室结构充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，使后部中枢向上抬伸，同时其在线缆投影相对一致，后部中枢下方扁平包裹式卡爪高度高于要移线缆；动力控制系统控制前段、中间多段气液混合多腔室结构充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，使整个机器人落入要移线缆上，并包裹线缆。等待根据下一步指令执行操作。

β型可替换气液混合多腔室体

参见说明书附图18-20，可替换气液混合多腔室体的管体内部空腔沿径向等距分布为N个腔室42；管体41包括波纹管段和直管段，波纹管段位于管体41靠近两端位置，直管段位于管体41中间位置。厚壁部分43与N个腔室42在管体横截面上可呈圆形阵列等距分布。

前进：远程发送前行指令，首先通过动力控制系统向位于视频传输探测引导器下方的扁平包裹式卡爪的气液混合多腔室结构充入气体或向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，扁平卡爪外覆壳阻挡向外伸长，扁平包裹式卡爪开始接触线缆，慢慢包裹线缆，达到固定效果。接着，通过动力控制系统为位于后部中枢的气液混合多腔室结构放气或将在向其中的部分液体中的加热物质断电冷却，扁平包裹式卡爪逐渐远离线缆表面。达到放松状态。接着，通过动力控制系统为位于可替换气液混合多腔室体β型前伸区、后伸区的气液混合多腔室结构放气或将在向其中的部分液体中的加热物质充电或加热，褶皱开始变平，前伸区、后伸区实现向前伸长，机器人向前一大截。随后。通过动力控制系统向位于后部中枢的气液混合多腔室结构充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，扁平卡爪外覆壳阻挡向外伸长，扁平包裹式卡爪开始接触线缆，慢慢包裹线缆，达到固定效果。接着动力控制系统按先后顺序扁平包裹式卡爪以及可替换气液混合多腔室体α型内气液混合腔室全部放气。至此，达到一个前进循环，可保持始终固定在线缆之上。

转弯：当有弯道时，通过视觉识别及超薄弯曲传感器等辅助手段，将弯曲形状、角度、弯道与机器人相对实时位置等信息传输至动力控制模块，直行仍然处于执行状态。根据弯道的弯曲方向，动力模块向位于前伸区、后伸区、中控区，可替换气液混合多腔室体β型0％到100％的气液混合腔室充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，使其在左右方向的弯曲和弯道相契合，从而可以应对各种类型的弯道，S型等高难度均可。

抬头：当收到抬头指令时，会先将缓存的步骤执行完，最后状态是后部中枢的扁平包裹式卡爪包裹线缆，起固定作用。然后将执行远程发送的向上抬头指令，接着可通过动力控制系统向位于中控区占比0％到100％气液混合腔室充入气体或向其内部液体中的加热物质导电或加热，使其达到弯曲状态，可实现抬头。除此之外，可以根据指令的左右偏移量、高度调节向位于下、左、右部分的占比达到 0％到100％气液混合腔室充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，使其可以实现各个方向，各个高度的向上抬头，增大视野。可以看到顶部、前方、后方、下方的景象，360度全景。

移线：当发送移线指令后，通过动力控制系统向位于后部中枢的扁平包裹式卡爪的气液混合多腔室结构充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，扁平卡爪外覆壳阻挡向外伸长，扁平包裹式卡爪开始接触线缆，慢慢包裹线缆，达到固定效果。根据图像识别确定两杆之间的距离，方向，两个线缆之间直线夹角的角度，数据结果发送到动力控制系统，根据接收到的相关信息，控制位于中控区的气液混合多腔室组合，使其为直型、弯曲型、伸缩型等改变可替换气液混合多腔室体α型方向、长度、大小的形状，使其中间多段末端方向与要移线缆相切或大致相切，且高度可使扁平卡爪外覆壳高于线缆，形成s型等各种可让前端、后端与要移线缆、所在线缆相对一致的方向的形状，降低视频传输探测引导器高度，使视频传输探测引导器下方接触线缆通过动力控制系统向位于后部中枢下方的扁平包裹式卡爪的气液混合多腔室结构充入气体或向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，扁平卡爪外覆壳阻挡向外伸长，扁平包裹式卡爪开始接触线缆，慢慢包裹线缆，达到固定效果；通过动力控制系统向位于视频传输探测引导器下方的扁平包裹式卡爪的气液混合多腔室结构充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质断电或冷却，扁平包裹式卡爪逐渐远离线缆表面。达到放松状态；动力控制系统控制中间多段向气液混合多腔室结构充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，使后部中枢向上抬伸，同时其在线缆投影相对一致，后部中枢下方扁平包裹式卡爪高度高于要移线缆；动力控制系统控制前段、中间多端气液混合多腔室结构充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，使整个机器人落入线缆上。等待根据下一步指令执行操作。

能源动力控制系统对扁平卡爪以及腔室的充气、抽气，或对其中部分液体中的加热物质导电加热或断电冷却过程同α型可替换气液混合多腔室体。

参见说明书附图18，还可以设置管体管壁为厚壁部分43和薄壁部分44，厚壁部分43和薄壁部分44围成空腔。当向能源动力控制系统控制腔室膨胀时，由于薄壁部分44和厚壁部分43的弹性系数的差异，导致机器人躯体向厚壁部分所在侧弯曲，实现机器人转弯、移线、抬头操作目的。

γ型可替换气液混合多腔室体

参见说明书附图21-22，可替换气液混合多腔室体包括M个管体41，M个管体41轴向并列设置，M个管体41内部的腔室42相互独立，且分别与能源动力控制系统连通/连接。可替换气液混合多腔室体包括M个管体41，M个管体41 轴向并列设置，M个管体41内部的腔室42相互独立，且分别与能源动力控制系统连通/连接。参见说明书附图21，可替换气液混合多腔室体包括4个波纹管，4 个波纹管全部通过管道后部的卡扣引出。

前进：扁平卡爪外覆壳一扁平卡爪的卡爪空腔内充气或者通电，与线缆抱紧固定，扁平卡爪外覆壳二的卡爪空腔内放气或断电，并且依次对4个波纹管的放气或者断电，使波形结构带动扁平卡爪外覆壳二向前移动，然后对扁平卡爪外覆壳二的卡爪空腔内充气或者通电，使之与线缆抱紧固定，继而依次对扁平卡爪外覆壳一扁平卡爪的卡爪空腔内放气或者断电，对4个波纹管的充气或者通电，使波纹管褶皱伸展，带动扁平卡爪外覆壳一的扁平卡爪向前移动。前进的一个周期结束。

转弯及移线：为实现移线操作，机器人躯体需实现“ㄣ”形状。则需要控制充气管对右侧或左侧两个波纹管膨胀。使机器人躯体整体向左侧或右侧弯曲，此时扁平卡爪外覆壳二的扁平卡爪固定，则扁平卡爪外覆壳一的扁平卡爪进行移线。再放气或断电，此时扁平卡爪外覆壳一的扁平卡爪固定，扁平卡爪外覆壳二的扁平卡爪紧跟着进行移线操作，一个周期结束。

抬头：通过控制下面两个波纹管空腔的膨胀，使整个机器人躯体向下凸起，由于此时扁平卡爪外覆壳二的扁平卡爪脚固定，则扁平卡爪外覆壳一的扁平卡爪向上抬起，实现抬头操作。除此之外，可以根据指令的左右偏移量、高度调节向位于下、左、右部分的可替换气液混合多腔室体的腔室充入气体或将在向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，使其可以实现360度抬头操作。

δ型可替换气液混合多腔室体

参见说明书附图23-25，空腔非常多，每个腔室沿管体轴向分割为Q个独立气腔47，且分别与能源动力控制系统连通/连接，管体为光滑表面。每个气腔呈扇形空腔，在所有的扇形空腔中都插入通气管或电导线，在管体外部汇聚起来。

δ型可替换气液混合多腔室体的控制方式与α型可替换气液混合多腔室体一致。可分为前段、中间多端、后段。位于上部的气液混合腔室全充气，都会膨胀，而气液混合腔室的外层材质又非常的薄，因此上部膨胀更明显，实现弯曲。在移线的时候，控制系统可以根据情况，分组控制腔室，根据回传信息来决定怎么分组，从而实现各种形状的弯曲，以此来实现转弯、移线等需要复杂弯曲的动作。

ε型可替换气液混合多腔室体

参见说明书附图26-27，每个腔室沿管体轴向分割为Q个独立气腔47，且分别与能源动力控制系统连通/连接。管体根据Q个独立气腔47设为Q层环状表面，且每层环状表面通过管体中间部分贯穿连接。

ε型可替换气液混合多腔室体的控制方式与δ型可替换气液混合多腔室体的控制方式一致。这个和δ型可替换气液混合多腔室体的不同包括弯曲是靠挤压实现的，充气之后都膨胀，但是互相挤压，因此实现弯曲。

上述可替换气液混合多腔室体的五种型号腔室还可以实施越障操作。为实现越障操作，最主要的就是抬起头，选定头的落点，通过改变管体的左右弯曲形态，然后落下，不需要移线的越障就是和抬头一样，不同的是根据传感器回传信息自主选定落点，恰好跨过障碍。对于障碍线上彻底堵死的情况，就会像移线一样，换不同线缆落下，落点只要是外径满足卡在卡爪里的结构都可以，外径小于左右包覆软体即可以，通过卡爪里的包覆软体膨胀，接触落点卡紧。

上述可替换气液混合多腔室体的五种型号腔室还适用于一种实施方式，如图 28-29所示，管体管壁包括弹性系数不同的软体材料部分，硬质环45代表的一种弹性系数软体材料，管壁弹性本体46代表的一种弹性系数软体材料，其中硬质环 45的弹性系数低于管壁弹性本体46的弹性系数，硬质环45更加易于拉伸。硬质环45分段环形分布嵌入至管壁弹性本体46上，其中弹性系数较大的硬质环46 的作用是能够抑制管体轴向伸长，有助于管体变形时的径向扩张。硬质环45的作用包括分隔若干独立腔室，且在腔室外侧一周的管壁弹性本体46上同样环绕一周设置有硬质环45，当充气的时候，可以抑制向周向外侧伸长。而保证沿轴向伸长，因此轴向的伸长量大于周向外侧的伸长量，也更加的明显。但是不同的是，他们只是由于配比不同导致的材料性质不一样，因此他们在一起又是完全粘和在一起的，即一体成型。

同时也可以进行扩展，包括至少两种不同性质的组合，然后达到这样的目的。因为硬质环45可以辅助增加弯曲效果，可以单独的作为一个方案，也可以依存于其它需要弯曲的方案之中。

上述五种可替换气液混合多腔室体的控制过程，不仅限于充放气的控制过程，还包括对腔室中液体的加热物质导电或加热，控制液体蒸发，导致腔室膨胀的控制过程。

应用本实用新型所提供的气液混合动力巡检机器人软体气液混合动力机器人进行线路巡检的具体过程如下：

(1)根据地下线缆管道的形状调整3d打印的扁平卡爪外覆壳一和扁平卡爪外覆壳二，使卡爪空腔在通入少量压力气体的状态下能够抓紧线缆，从而让机器人在处于静止状态下，达到不从管道滑落的效果；

(2)动力控制装置分布式气压控制系统，包括多个与储气装置连接的电磁换向阀，电磁换向阀可以通过调压阀连接至腔室或空腔，有的电磁换向阀兼具调压作用。通过电磁换向阀分别向卡爪空腔、可替换气液混合多腔室体的腔室通入适量的压力气体或向其中的部分液体中的加热物质导电或加热，气体的压力可通过调压阀调节。充入和抽吸气体、以及通断电的时间可通过分布式气压控制系统采用PID控制，以增加安全性和平稳性；

(3)将该产品放在地下线缆管道上，通过电磁换向阀控制卡爪空腔、可替换气液混合多腔室体的腔室内气体的压力实现各部分气动肌肉的膨胀与收缩，顺利实现直行，转弯，抬头，移线等操作。

(4)为了更好的实现产品的效果，当该产品遇到不同的地下线缆管道时，可根据实际情况更换可替换气液混合多腔室体这样就可以在线路巡检时更好地控制气液混合动力机器人的运动。

以上对本实用新型所提供的一种气液混合动力巡检机器人进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种气液混合动力巡检机器人，其特征在于：包括依次连接的视频传输探测引导器、扁平卡爪外覆壳一、Y轴转向器一、可替换气液混合多腔室体、Y轴转向器二、扁平卡爪外覆壳二、尾部壳体；

所述视频传输探测引导器内设置有视频信息采集系统；

所述扁平卡爪外覆壳一和所述扁平卡爪外覆壳二均包括底部对称设置的一对扁平卡爪，所述扁平卡爪内侧设有包覆软体，所述包覆软体内部构成卡爪空腔；

所述Y轴转向器一与所述扁平卡爪外覆壳一转动连接，所述Y轴转向器二与所述扁平卡爪外覆壳二转动连接；

所述可替换气液混合多腔室体包括管体，且管体采用弹性材料，内部空腔沿不同径向设有N个腔室，所述腔室内填充有气体和/或液体，所述液体中设有可控加热物质；

所述扁平卡爪外覆壳二内部设有能源动力控制系统，所述卡爪空腔、所述腔室均与所述能源动力控制系统连通和/或连接。

2.根据权利要求1所述的一种气液混合动力巡检机器人，其特征在于，所述视频信息采集系统包括照明装置和摄像头，所述视频传输探测引导器内还设置有电池，所述照明装置、和摄像头均与所述电池连接。

3.根据权利要求1所述的一种气液混合动力巡检机器人，其特征在于，所述能源动力控制系统包括储气装置和动力控制装置，所述卡爪空腔、所述腔室均通过所述动力控制装置与所述储气装置连接。

4.根据权利要求1所述的一种气液混合动力巡检机器人，其特征在于，所述可替换气液混合多腔室体两端分别与所述Y轴转向器一和所述Y轴转向器二可拆卸卡接。

5.根据权利要求1或3所述的一种气液混合动力巡检机器人，其特征在于，所述可替换气液混合多腔室体的管体内部空腔沿径向等距分布为N个所述腔室；所述管体整体为波纹管，或所述管体包括波纹管段和直管段，所述波纹管段位于所述管体靠近两端位置，所述直管段位于所述管体中间位置。

6.根据权利要求5所述的一种气液混合动力巡检机器人，其特征在于，所述管体管壁包括厚壁部分和薄壁部分，所述厚壁部分和所述薄壁部分围成所述空腔；或者，所述管体管壁包括弹性系数不同的软体材料部分，不同弹性系数的软体材料部分围成所述空腔。

7.根据权利要求5所述的一种气液混合动力巡检机器人，其特征在于，所述可替换气液混合多腔室体包括M个管体，M个所述管体轴向并列设置，M个所述管体内部的腔室相互独立，且分别与所述能源动力控制系统连通/连接。

8.根据权利要求5所述的一种气液混合动力巡检机器人，其特征在于，每个所述腔室沿管体轴向分割为Q个独立气腔，且分别与所述能源动力控制系统连通/连接。

9.根据权利要求8所述的一种气液混合动力巡检机器人，其特征在于，所述管体为光滑表面；或所述管体根据Q个独立气腔设为Q层环状表面，且每层环状表面通过管体中间部分贯穿连接。

10.根据权利要求1所述的一种气液混合动力巡检机器人，其特征在于，所述可替换气液混合多腔室体内液体占整个空腔的比例为0～1；所述可控加热物质包括电阻。

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