[01336032]自适应内壁管道机器人

管道机器人研究 课题来源与背景 该课题来源于安徽工业大学自立项目,研究背景是,管道作为物质运输的重要工具,在使用过程中,需要经常对管道老化、破裂、腐蚀、堵塞、机械损伤、焊缝质量等进行检修,但管道一般深埋在地下或建筑物中,尤其是内表面不便于人工检修,迫切需要研制各种管道机器人,但是现实存在的管道机器人主要与管壁之间依靠轮子或者吸盘进行接触,而且有诸多问题存在,例如只能在固定直径的直管道进行行走,一旦管径变化或者管道弯曲就会出现卡死的现象。 技术原理及性能指标 本发明基于上述背景技术中的问题,提出了一种可以适应管径变化和弯曲,与管道间通过气囊接触,实现主被动行走的自适应通用型内壁管道机器人,其采用的技术方案如下： 一种自适应内壁管道机器人,由三段对称式结构组成,头部和尾部各有一组气囊行走机构,通过球铰与气缸连接,气囊行走机构由三组互成120度的气囊和安装在三组气囊之间的连接杆机构、螺杆副、步进电机构成。 所述气囊由气泵提供气源,分别由气囊进气阀门和气囊排气阀门控制气囊内气压的大小,以达到保持气囊内气压稳定和控制气囊与管壁的摩擦状态的目的,摩擦状态决定了机器人被动下降速度。 所述球铰可以使机器人的头部和尾部自由转动,以适应管道中的弯道需求。 通过步进电机的正反转来改变螺杆副的螺纹连接长度,从而改变三组气囊之间的张角,达到适应管径变化的目的,同时,螺杆副可以实现自锁。 通过操控气缸进气和排气阀门来控制气缸进气和排气的方向,达到控制气缸内活塞杆上行和下行,推动上下气囊行走机构,从而实现管道机器人双向驱动行走的目的。 技术的创造性与先进性 与已公开技术相比,本发明存在以下优点：（1）既可以通过改变气囊行走机构中的气囊与管壁的摩擦状态,实现依靠机器人自身重力自上而下进行被动行走;也可以通过控制气缸内活塞杆上行和下行,推动上下气囊行走机构进行主动行走。（2）通过改变气囊内气压的大小来控制气囊与管壁的摩擦状态,进而实现对机器人被动下降速度的调节。（3）通过改变螺杆副螺纹连接长度,达到改变三组气囊之间的张角,从而适应管径变化。（4）通过使用球铰连接可以使机器人的头部和尾部自由转动,以适应管道中的弯曲部分。 本发明能够有效地适应管道内径的变化,并可顺利通过管道的转弯处,配备相关辅具后,对管道检测全面、可靠,运动灵活且平稳可靠。 技术的成熟程度,适用范围和安全性 该技术在理论上是完全成熟的,困难主要在于制造过程和装配过程。该机器人速度较慢也是其缺点之一。 适用范围：对各种复杂管道内部进行检测。 安全性：不存在任何安全风险 应用情况及存在的问题 目前还没有开展应用,主要问题是开发这个产品存在一定风险,同时没有找到特别适合的应用场景。