一种智能化辅助式越障机器人

1.本实用新型涉及辅助大型油气管道巡检机器人越障技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种智能化辅助式越障机器人。


背景技术：

2.因煤气管网设施运行时间长、煤气质量差导致的管道腐蚀问题更加突出，检修、技改投入加大。因煤气主干网检修工艺停机及介质置换要求的特殊性，检修维护难度很大，煤气管网改造周期又长。煤气管道设施一旦泄漏，生产与安全的矛盾突出。因此，将煤气管道泄漏故障由事后维修转变为预知维修尤为迫切。运用检测技术和机器人实现自动、智能和可视化，开发和集成一种无线传输、具有越障功能的煤气管道在线检测装置，实现高效、可靠的煤气管道无损检测。
3.管道式越障机器人是一种能在管道表面上实现吸附、移动、越障的机器人。为将管道机器人吸附于管道平面上，常用的吸附方式有如下三种类型：负压吸附方式、磁力吸附方式以及机械吸附方式。经过比较大多采用磁力吸附方式，其中，磁力吸附分为永磁吸附与电磁吸附。永磁吸附方式制成的机械体结构相对简单，吸附力强，且对恶劣工作平面适应能力强。电磁吸附方式对机械结构要求较高，吸附力不强，对控制系统的要求较高。这样，使用永磁吸附的机器人设计结构会更加简单，而且不会发生断电或其他突发状况时机器人突然跌落，更加保证了巡检时的人员、设备安全。
4.管道巡检机器人常用的行走机构有履带式、腿足式及轮式三种。对比其优缺点，选取适合管道机器人的移动方式。履带式管道机器人与壁面接触面积大、适应能力强，且吸附力较大，可将吸附装置安装于履带上，但其转向时所需的驱动转矩较大，转向困难；腿足式爬壁机器人的吸附力大，运动灵活并且具备很强的跨壁面能力；但其运动速度慢，电控系统、运动机构复杂，稳定性差；轮式爬壁机器人具有结构简单可靠、移动速度快、操作性好、承载能力大、转向性能好等特点，然而，车轮与壁面的接触面积小，吸附力相对较小，但这种缺点可以通过特殊的磁轮结构弥补。由于管罐道机器人的应用在大型油气罐道上，所需能耗大，所以要尽量减少能耗。
5.管道机器人的结构有两种，一种是整体式的结构。此类管道机器人结构、控制较为复杂且越障性能一般，机构整体的重量较大，不仅对机器人的稳定性和通过性提出了考验，更是加剧了电池的消耗。另一类是协作式结构，此种结构的优势在于通过使用两个机器人共同工作，不仅减少了机构的复杂度和重量，增强了其续航能力，而且增强了机器人的通过性、稳定性。
6.综上所述，本文的辅助式越障机器人为多体式越障机器人，其行走机构为轮式，并且车轮采用永磁铁。


技术实现要素：

7.为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的实施例提供了一种智能化辅助式越
障机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种智能化辅助式越障机器人，包括中间车体，所述中间车体两侧分别铰接设置有第一侧车体和第二侧车体，所述中间车体顶面靠近第一侧车体的一侧两端均固定设置有第一立柱，所述中间车体顶面靠近第二侧车体的一侧两端均固定设置有第二立柱；
9.所述第一侧车体与第一立柱之间设置有第一电动缸，所述第二侧车体与第二立柱之间设置有第二电动缸；
10.所述中间车体底部一侧设置有第一导轮，且中间车体底部另一侧设置有第二导轮。
11.在一个优选地实施方式中，所述第一电动缸包括第一电动缸体，所述第一电动缸体内部设置有第一电动缸二级内胆，所述第一电动缸二级内胆内部设置有第一电动缸一级内胆，所述第一电动缸体顶部侧面设置有第一电动缸电机，所述第一电动缸体顶部设置有第一鱼眼副，所述第一电动缸体底部设置有第二鱼眼副。
12.在一个优选地实施方式中，所述第二电动缸包括第二电动缸体，所述第二电动缸体内部设置有第二电动缸二级内胆，所述第二电动缸二级内胆内部设置有第二电动缸一级内胆，所述第二电动缸体顶部侧面设置有第二电动缸电机，所述第二电动缸体顶部设置有第三鱼眼副，所述第二电动缸体底部设置有第四鱼眼副。
13.在一个优选地实施方式中，所述第一导轮包括第一导轮电动缸体，所述第一导轮电动缸体内部设置有第一导轮电动缸二级内胆，所述第一导轮电动缸二级内胆内部设置有第一导轮电动缸一级内胆，所述第一导轮电动缸一级内胆底部设置有第一导轮支架，所述第一导轮支架内部设置有第一导轮车轮。
14.在一个优选地实施方式中，所述第二导轮包括第二导轮电动缸体，所述第二导轮电动缸体内部设置有第二导轮电动缸二级内胆，所述第二导轮电动缸二级内胆内部设置有第二导轮电动缸一级内胆，所述第二导轮电动缸一级内胆底部设置有第二导轮支架，所述第二导轮支架内部设置有第二导轮车轮。
15.在一个优选地实施方式中，所述第一侧车体一侧设置有用来与中间车体进行铰接的第一侧车体连接固定铰接座；
16.所述第一侧车体表面设置有用来与第二鱼眼副铰接的第一车体电缸固定铰接座；
17.所述第一侧车体底部远离中间车体的一端设置有两组第一短车轮安装板，所述第一侧车体底部靠近中间车体的两端均设置有两组第一长车轮安装板；
18.所述第一短车轮安装板与第一长车轮安装板上均设置有第一驱动车轮，且第一长车轮安装板和第一短车轮安装板上均设置有用来对第一驱动车轮进行驱动的第一驱动电机；
19.且第一侧车体远离中间车体的侧面上设置有第一测距传感器。
20.在一个优选地实施方式中，所述第二侧车体一侧设置有用来与中间车体进行铰接的第二侧车体连接固定铰接座；
21.所述第二侧车体表面设置有用来与第四鱼眼副铰接的第二车体电缸固定铰接座；
22.所述第二侧车体底部远离中间车体的一端设置有两组第二短车轮安装板，所述第二侧车体底部靠近中间车体的两端均设置有两组第二长车轮安装板；
23.所述第二短车轮安装板与第二长车轮安装板上均设置有第二驱动车轮，且第二长车轮安装板和第二短车轮安装板上均设置有用来对第二驱动车轮进行驱动的第二驱动电机；
24.且第二侧车体远离中间车体的侧面上设置有第二测距传感器。
25.在一个优选地实施方式中，所述第一立柱顶部设置有与第一鱼眼副进行铰接的第一立柱上固定铰座，所述第二立柱顶部设置有与第三鱼眼副进行铰接的第二立柱上固定铰座；
26.所述中间车体一侧设置有与第一侧车体连接固定铰接座进行铰接的第一车体固定铰座，所述中间车体另一侧设置有与第二侧车体连接固定铰接座进行铰接的第二车体固定铰接座；
27.所述中间车体底部设置有两个永磁体和电池，其中电池设置在两个永磁体之间。
28.本实用新型的技术效果和优点：
29.本实用新型通过采用轮式爬壁结构，具有结构简单可靠、移动速度快、操作性好、承载能力大、转向性能好等特点，再配合永磁吸附式的吸附结构，吸附力强，且对恶劣工作平面适应能力强，并且刚好可以弥补轮式爬壁结构中车轮与壁面的接触面积小，吸附力相对较小的缺点，整体结构简单合理，并且采用协作式结构，前后两端均可作为首端进行移动，灵活性强，不仅减少了机构的复杂度和重量，还增强了其续航能力，而且增强了机器人的通过性、稳定性。
附图说明
30.图1为本实用新型的整体结构立体示意图。
31.图2为本实用新型的整体结构正视图。
32.图3为本实用新型的跨越障碍步骤图示意图。
33.图4为本实用新型的中间车体结构示意图。
34.图5为本实用新型的第一侧车体结构示意图。
35.图6为本实用新型的第二侧车体结构示意图。
36.图7为本实用新型的第一电动缸结构示意图。
37.图8为本实用新型的第二电动缸结构示意图。
38.图9为本实用新型的第一导轮结构示意图。
39.图10为本实用新型的第二导轮结构示意图。
40.附图标记为：1-中间车体；2-第一侧车体；5-第二侧车体；3-第一电动缸；6-第二电动缸；4-第一导轮；7-第二导轮；
41.11-第一立柱；12-第二立柱；111-第一立柱上固定铰座；121-第二立柱上固定铰座；131-第一车体固定铰座；132-第二车体固定铰接座；14-永磁体；15-电池；
42.21-第一侧车体连接固定铰接座；22-第一车体电缸固定铰接座；23-第一短车轮安装板；24-第一驱动车轮；25-第一长车轮安装板；26-第一驱动电机；27-第一测距传感器；
43.311-第一鱼眼副；312-第二鱼眼副；32-第一电动缸电机；33-第一电动缸体；34-第一电动缸二级内胆；35-第一电动缸一级内胆；
44.41-第一导轮电机；42-第一导轮电动缸体；43-第一导轮电动缸二级内胆；44-第一
导轮电动缸一级内胆；45-第一导轮支架；46-第一导轮车轮；
45.51-第二侧车体连接固定铰接座；52-第二车体电缸固定铰接座；53-第二短车轮安装板；54-第二驱动车轮；55-第二长车轮安装板；56-第二驱动电机；57-第二测距传感器；
46.611-第三鱼眼副；612-第四鱼眼副；62-第二电动缸电机；63-第二电动缸体；64-第二电动缸二级内胆；65-第二电动缸一级内胆；
47.71-第二导轮电机；72-第二导轮电动缸体；73-第二导轮电动缸二级内胆；74-第二导轮电动缸一级内胆；75-第二导轮支架；76-第二导轮车轮。
具体实施方式
48.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。
49.如附图1-10所示的一种智能化辅助式越障机器人，包括中间车体1，所述中间车体1两侧分别铰接设置有第一侧车体2和第二侧车体5，所述中间车体1顶面靠近第一侧车体2的一侧两端均固定设置有第一立柱11，所述中间车体1顶面靠近第二侧车体5的一侧两端均固定设置有第二立柱12；
50.所述第一侧车体2与第一立柱11之间设置有第一电动缸3，所述第二侧车体5与第二立柱12之间设置有第二电动缸6；
51.所述中间车体1底部一侧设置有第一导轮4，且中间车体1底部另一侧设置有第二导轮7。
52.如附图7所示，所述第一电动缸3包括第一电动缸体33，所述第一电动缸体33内部设置有第一电动缸二级内胆34，所述第一电动缸二级内胆34内部设置有第一电动缸一级内胆35，所述第一电动缸体33顶部侧面设置有第一电动缸电机32，所述第一电动缸体33顶部设置有第一鱼眼副311，所述第一电动缸体33底部设置有第二鱼眼副312。
53.如附图8所示，所述第二电动缸6包括第二电动缸体63，所述第二电动缸体63内部设置有第二电动缸二级内胆64，所述第二电动缸二级内胆64内部设置有第二电动缸一级内胆65，所述第二电动缸体63顶部侧面设置有第二电动缸电机62，所述第二电动缸体63顶部设置有第三鱼眼副611，所述第二电动缸体63底部设置有第四鱼眼副612。
54.如附图9所示，所述第一导轮4包括第一导轮电动缸体42，所述第一导轮电动缸体42内部设置有第一导轮电动缸二级内胆43，所述第一导轮电动缸二级内胆43内部设置有第一导轮电动缸一级内胆44，所述第一导轮电动缸一级内胆44底部设置有第一导轮支架45，所述第一导轮支架45内部设置有第一导轮车轮46。
55.如附图10所示，所述第二导轮7包括第二导轮电动缸体72，所述第二导轮电动缸体72内部设置有第二导轮电动缸二级内胆73，所述第二导轮电动缸二级内胆73内部设置有第二导轮电动缸一级内胆74，所述第二导轮电动缸一级内胆74底部设置有第二导轮支架75，所述第二导轮支架75内部设置有第二导轮车轮76。
56.如附图5所示，所述第一侧车体2一侧设置有用来与中间车体1进行铰接的第一侧车体连接固定铰接座21，所述第一侧车体2表面设置有用来与第二鱼眼副312铰接的第一车
体电缸固定铰接座22，所述第一侧车体2底部远离中间车体1的一端设置有两组第一短车轮安装板23，所述第一侧车体2底部靠近中间车体1的两端均设置有两组第一长车轮安装板25，所述第一短车轮安装板23与第一长车轮安装板25上均设置有第一驱动车轮24，且第一长车轮安装板25和第一短车轮安装板23上均设置有用来对第一驱动车轮24进行驱动的第一驱动电机26，且第一侧车体2远离中间车体1的侧面上设置有第一测距传感器27。
57.如附图6所示，所述第二侧车体5一侧设置有用来与中间车体1进行铰接的第二侧车体连接固定铰接座51，所述第二侧车体5表面设置有用来与第四鱼眼副612铰接的第二车体电缸固定铰接座52，所述第二侧车体5底部远离中间车体1的一端设置有两组第二短车轮安装板53，所述第二侧车体5底部靠近中间车体1的两端均设置有两组第二长车轮安装板55，所述第二短车轮安装板53与第二长车轮安装板55上均设置有第二驱动车轮54，且第二长车轮安装板55和第二短车轮安装板53上均设置有用来对第二驱动车轮54进行驱动的第二驱动电机56，且第二侧车体5远离中间车体1的侧面上设置有第二测距传感器57。
58.如附图4所示，所述第一立柱11顶部设置有与第一鱼眼副311进行铰接的第一立柱上固定铰座111，所述第二立柱12顶部设置有与第三鱼眼副611进行铰接的第二立柱上固定铰座121，所述中间车体1一侧设置有与第一侧车体连接固定铰接座21进行铰接的第一车体固定铰座131，所述中间车体1另一侧设置有与第二侧车体连接固定铰接座51进行铰接的第二车体固定铰接座132，所述中间车体1底部设置有两个永磁体14和电池15，其中电池15设置在两个永磁体14之间。
59.本实用新型工作原理：本辅助式越障机器人机构的整体工作流程为：
60.第一种情况，在两个安装法兰之间前行或者后退。
61.第一侧车体2和第二侧车体5上的8个驱动电机控制8个驱动车轮同速度向前滚动或向后滚动，中间车体1的导轮随着前后车体的运动而运动，实现前行或后退；
62.第二种情况，在安装法兰处进行越障。
63.此越障机器人的第一侧车体2和第二侧车体5都可在越障过程中作为前端车体，故只讨论第一侧车体2作为前端车体进行越障的情况。
64.第一步：位于第一侧车体2前端的位移传感器检测到与障碍物的距离为指定距离时，控制器控制第一侧车体2的第一电动缸3收缩，从而带动第一侧车体2的升起，当第一侧车体2的第一长车轮安装板25上的第一驱动车轮24与安装法兰上表面相切时，第一电动缸3停止运动。
65.第二步：第二侧车体5的四个第二驱动车轮继续带动车辆整体继续前行，当靠第一导轮4距离安装法兰为指定距离时，车辆暂停运动，控制器控制第一导轮4上升到与安装法兰上表面相切时停下。
66.第三步：车辆继续向前运动，当第一导轮4完全越过障碍且超过第一导轮4一个身位时，车辆暂停，第一导轮4下降到与管道上表面相切。
67.第四步：控制器控制第一电动缸3放下第一侧车体2，巡检小车从第二侧车体5上驶入，经过中间车体1，最后从第一侧车体2驶出。
68.第五步：中间车体1的第二导轮7上升到与安装法兰上表面相切，车辆整体前行超过第二侧导轮一个身位时停止。
69.第六步：控制器控制第二电动缸6收缩来升起第二侧车体5，第二侧车体5的第二长
车轮安装板的第二驱动车轮与安装法兰上表面相切时停止。
70.第七步：车辆整体继续向前移动，当前行到第二导轮7超过安装法兰前端一个身位时，控制器控制第二导轮7下降到当与管道上表面相切时停下。
71.第八步：车辆整体继续向前移动，当第二导轮7距离安装法兰超过一个第二侧车体5一个身位时停下，控制器控制第二侧车体5的第二电动缸6拉伸从而放下第二侧车体5，从而实现了本实用新型的机器人具有安装法兰的管道外表上的正常行走。
72.最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
73.其次：本实用新型公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例可以相互组合；
74.最后：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。