本發(fā)明涉及管道機(jī)器人，具體為一種具有垂降防傾倒結(jié)構(gòu)的過管機(jī)器人及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)輪式或履帶式機(jī)器人在變徑管道、垂直管段或90°彎管處易因重心偏移傾覆，導(dǎo)致檢測中斷或設(shè)備損壞，在跨越焊縫、法蘭或沉積物時(shí)機(jī)器人打滑側(cè)翻率；

2、現(xiàn)有技術(shù)中單面履帶的管道機(jī)器人在傾倒后依賴人工進(jìn)行扶正，在沒有外力干預(yù)下無法繼續(xù)進(jìn)行工作，降低了管道機(jī)器人的工作效率，且在面對復(fù)雜環(huán)境時(shí)，無法快速采集環(huán)境信息，從而影響管道機(jī)器人的工作精度。

3、專利cn112984173b公開了一種具有防傾倒功能的管道越障機(jī)器人，上述專利實(shí)現(xiàn)了避免管道機(jī)器人在管道內(nèi)部傾倒。

4、上述專利通過防傾倒結(jié)構(gòu)、第一車廂和第二車廂配合，可以對管道機(jī)器人兩側(cè)進(jìn)行制成，避免管道機(jī)器人在管道內(nèi)部移動(dòng)時(shí)發(fā)生傾倒，可以使第一車廂和第二車廂在移動(dòng)時(shí)進(jìn)行升高和降低，使管道機(jī)器人能夠跨越障礙，在管道機(jī)器人垂降時(shí)的防傾倒功能上存在優(yōu)化空間。

5、為此，本技術(shù)提出了一種全向移動(dòng)的具有垂降防傾倒結(jié)構(gòu)的過管機(jī)器人及其使用方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種具有垂降防傾倒結(jié)構(gòu)的過管機(jī)器人及其使用方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的過管機(jī)器人垂降傾倒無法工作的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種具有垂降防傾倒結(jié)構(gòu)的過管機(jī)器人，包括第一升降臺、第二升降臺、控制器和驅(qū)動(dòng)模塊，所述第一升降臺外壁左側(cè)和第二升降臺右側(cè)安裝有驅(qū)動(dòng)模塊，所述第一升降臺外壁左側(cè)安裝的驅(qū)動(dòng)模塊外壁左側(cè)安裝有視覺傳感器，所述第一升降臺內(nèi)壁上側(cè)安裝有控制器，所述驅(qū)動(dòng)模塊和視覺傳感器通過信號線與控制器連接；

3、所述驅(qū)動(dòng)模塊包括：蝸輪、蝸桿、傳動(dòng)齒輪、帶輪軸、同步帶、履帶和驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

4、所述第一升降臺外壁左側(cè)安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)外壁左側(cè)安裝有蝸桿，所述蝸桿外壁左側(cè)安裝有蝸輪，所述蝸輪外壁左側(cè)安裝有傳動(dòng)齒輪，所述傳動(dòng)齒輪外壁左側(cè)安裝有帶輪軸，所述傳動(dòng)齒輪通過同步帶與帶輪軸連接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)外壁四周對稱安裝有履帶，位于所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)同一面的履帶之間通過帶輪軸連接。

5、優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)模塊通過轉(zhuǎn)向模塊與第一升降臺連接，轉(zhuǎn)向模塊包括：推桿、霍爾傳感器、萬向節(jié)和牛眼萬向輪；

6、第一升降臺外壁左側(cè)安裝有牛眼萬向輪，牛眼萬向輪外壁左側(cè)裝有推桿，推桿通過連接軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，推桿外壁左側(cè)安裝有萬向節(jié)，推桿內(nèi)壁中部安裝有霍爾傳感器，霍爾傳感器通過信號線與控制器連接。

7、優(yōu)選的，所述第一升降臺外壁右側(cè)安裝有第二升降臺，第一升降臺和第二升降臺外壁上側(cè)均安裝有無人機(jī)模塊，第一升降臺外壁上側(cè)安裝的無人機(jī)模塊外壁右側(cè)安裝有激光雷達(dá)，激光雷達(dá)通過信號線與控制器連接，無人機(jī)模塊包括：飛行器、儲倉、支撐滑輪、軸承和支撐軸；

8、第一升降臺外壁上側(cè)安裝有飛行器，飛行器通過信號線與控制器連接，第一升降臺外壁下側(cè)安裝有支撐滑輪，第一升降臺通過軸承和支撐軸與牛眼萬向輪連接，第一升降臺與飛行器之間設(shè)置有儲倉。

9、優(yōu)選的，所述第二升降臺外壁右側(cè)的驅(qū)動(dòng)模塊外壁右側(cè)安裝有取樣模塊，取樣模塊包括：取樣電機(jī)、第一絲桿、彈簧、第一從動(dòng)輪、取樣單元、緊固件和管徑適應(yīng)單元；

10、取樣模塊外壁右側(cè)安裝有第一絲桿，第一絲桿外壁右側(cè)安裝有取樣電機(jī)，取樣電機(jī)通過信號線與控制器連接，第一絲桿外壁下側(cè)安裝有取樣單元，取樣單元通過連接軸與第一絲桿連接，第一絲桿外壁四周安裝有彈簧，彈簧外壁左側(cè)安裝有第一從動(dòng)輪，第一從動(dòng)輪外壁左側(cè)安裝有管徑適應(yīng)單元，彈簧外壁右側(cè)安裝有緊固件。

11、優(yōu)選的，所述管徑適應(yīng)單元通過線纜與線纜輔助動(dòng)力模塊連接，線纜輔助動(dòng)力模塊包括：存儲倉、第二從動(dòng)輪、主動(dòng)輪、萬向聯(lián)軸器、第二絲桿、第一舵機(jī)和輔助電機(jī)；

12、取樣電機(jī)外壁右側(cè)安裝有第一舵機(jī)，第一舵機(jī)外壁下側(cè)安裝有第二絲桿，第一舵機(jī)外壁兩側(cè)安裝有主動(dòng)輪，主動(dòng)輪外壁右側(cè)安裝有第二從動(dòng)輪，主動(dòng)輪通過連接軸與第一舵機(jī)連接，第二絲桿外壁右側(cè)安裝有萬向聯(lián)軸器，萬向聯(lián)軸器外壁右側(cè)安裝有存儲倉，存儲倉內(nèi)壁中部安裝有輔助電機(jī)，存儲倉內(nèi)壁中部兩側(cè)用于固定取樣軟管和線纜管道。

13、優(yōu)選的，所述飛行器與第一升降臺之間安裝有調(diào)平組件，調(diào)平組件包括：傾角傳感器、第二舵機(jī)、載板、第三舵機(jī)和舵臂；

14、第一升降臺外壁上側(cè)安裝有載板，載板外壁右側(cè)安裝有第二舵機(jī)，載板外壁上側(cè)安裝有第三舵機(jī)，第三舵機(jī)外壁上側(cè)安裝有舵臂，載板前后兩側(cè)安裝有傾角傳感器，傾角傳感器、第二舵機(jī)和第三舵機(jī)通過信號線與控制器連接。

15、優(yōu)選的，所述第一絲桿外壁左側(cè)安裝有轉(zhuǎn)動(dòng)組件，轉(zhuǎn)動(dòng)組件包括：轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)齒輪；

16、絲桿外壁左側(cè)安裝有旋轉(zhuǎn)齒輪，旋轉(zhuǎn)齒輪外壁右側(cè)上部安裝有轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)通過連接軸與旋轉(zhuǎn)齒輪連接，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)通過信號線與控制器連接。

17、優(yōu)選的，所述取樣單元包括：取樣口、攝像頭、取樣軟管和輔助滑輪；

18、第一絲桿外壁下側(cè)安裝有取樣口，取樣口外壁右側(cè)安裝有取樣軟管，取樣口外壁左側(cè)安裝有攝像頭，取樣軟管外壁下側(cè)安裝有輔助滑輪，取樣口通過取樣軟管與存儲倉連接，取樣軟管外壁右側(cè)安裝有線纜管道。

19、優(yōu)選的，所述使用方法為：

20、s1：操作人員將過管機(jī)器人放置好后，通過遠(yuǎn)程下達(dá)命令，控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊移動(dòng)進(jìn)入管道；

21、s2：在第一升降臺和第二升降臺先后駛出管道時(shí)，控制器控制調(diào)平組件和飛行器啟動(dòng)，通過飛行器采集信息并傳回控制器；

22、s3：在采樣模塊駛出管道后，除線纜輔助動(dòng)力模塊外全部垂降至地面，垂降過程中，操作人員通過調(diào)整第一升降臺左側(cè)和第二升降臺右側(cè)的驅(qū)動(dòng)模塊確保過管機(jī)器人垂降至底面后能夠正常工作；

23、s4：操作人員根據(jù)飛行器傳遞的信息制定行駛路線，通過遠(yuǎn)程操控控制器控制過管機(jī)器人前往采樣地點(diǎn)；

24、s5：在抵達(dá)采樣地點(diǎn)后，操作人員通過控制器控制采樣模塊進(jìn)行采樣；

25、s6：完成采樣后，通過取樣軟管運(yùn)送對樣品進(jìn)行運(yùn)送。

26、優(yōu)選的，所述s3具體為：

27、s31：在采樣模塊駛出管道后，操作人員通過控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)履帶加速轉(zhuǎn)動(dòng)，使履帶處于繃緊狀態(tài)；

28、s32：飛行器采集過管機(jī)器人的垂降信息傳輸至控制器，在過管機(jī)器人落地后出現(xiàn)傾斜時(shí)，操作人員通過控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)履帶轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生反向扭矩用來抵消過管機(jī)器人出現(xiàn)的傾斜，使過管機(jī)器人垂降至底面時(shí)保持正常行駛狀態(tài)。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

30、1.本發(fā)明通過安裝有驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)了過管機(jī)器人全向移動(dòng)的功能，解決了過管機(jī)器人垂降時(shí)著地姿態(tài)不確定、需要人工扶正和地形適應(yīng)性差的問題，能夠在復(fù)雜環(huán)境中行駛，提高了過管機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性和作業(yè)穩(wěn)定性；

31、2.本發(fā)明通過安裝有無人機(jī)模塊，實(shí)現(xiàn)了全方位信息采集的功能，解決了復(fù)雜地形信息采集困難、作業(yè)時(shí)間有限和信息采集有誤的問題，能夠采集過管機(jī)器人工作環(huán)境信息，提高了過管機(jī)器人的連續(xù)作業(yè)能力，避免了垂降出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)無法工作的情況，提高了過管機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性；

32、3.本發(fā)明通過安裝有取樣模塊，實(shí)現(xiàn)了快速取樣的功能，解決了地面平整度影響取樣、取樣種類因管道受限和能源損耗大的問題，能夠快速適應(yīng)不同類型的地面進(jìn)行取樣，減少了過管機(jī)器人的能量損耗，提高了過管機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性和環(huán)保能力；

33、4.本發(fā)明通過安裝有線纜輔助動(dòng)力模塊，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)取樣軟管和線纜管道的功能，解決了管道磨損額外損耗能源、管道摩擦出現(xiàn)損壞和管道固定限制作業(yè)范圍的問題，能夠減少取樣軟管和線纜管道與地面的摩擦，延長了取樣軟管和線纜管道的使用壽命，拓寬了過管機(jī)器人的作業(yè)范圍。