[发明专利]一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人

权利要求书

1.一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：该检测机器人由机械系统和电路系统两部分构成，所述机械系统由所述电路系统控制其工作；所述机械系统包括抓管机构、连接装置和驱动装置，所述抓管机构设置在所述连接装置上，且所述驱动装置与所述抓管机构连接，所述驱动装置在所述电路系统控制下驱动所述抓管机构动作；

所述抓管机构包括第一机械爪、第二机械爪、第三机械爪和第四机械爪；所述第一机械爪和第二机械爪设置在所述连接装置一端，所述第三机械爪和第四机械爪设置在所述连接装置另一端；所述第一机械爪和第三机械爪上分别设置有超声检测探头，所述第二机械爪和第四机械爪上分别设置有轮子和所述驱动装置。

2.如权利要求1所述的一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：所述第一机械爪和第三机械爪上分别设置有10个超声检测探头。

3.如权利要求1所述的一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：所述第二机械爪和第四机械爪上分别设置有六个轮子，各轮子之间采用万向轴连接，每个机械爪上共有两个万向轴。

4.如权利要求1所述的一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：所述连接装置包括第一轴、第二轴、第三轴、第一万向轴、第二万向轴和U型弹簧；所述第一轴一端与所述第二轴一端通过所述第一万向轴连接，所述第二轴另一端经所述第二万向轴与所述第三轴一端连接；所述第一轴另一端设置有所述抓管机构的第一机械爪和第二机械爪，第一机械爪和第二机械爪通过所述U型弹簧连接；所述第三轴另一端设置有所述抓管机构的第三机械爪和第四机械爪，第三机械爪和第四机械爪也通过所述U型弹簧连接。

5.如权利要求1所述的一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：所述驱动装置包括第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、第四步进电机、第五步进电机、第六步进电机、第一凸轮、第二凸轮、第一连接体、第二连接体、第三连接体和第四连接体；所述第一步进电机和第二步进电机设置在所述抓管机构中第二机械爪上，所述第三步进电机和第四步进电机设置在所述抓管机构中第四机械爪上；所述第五步进电机安装在所述连接装置的第一轴上，位于第一机械爪前端并与所述第一凸轮连接；所述第一凸轮设置在所述第一机械爪上，所述第一机械爪上还设置有所述第一连接体和第二连接体，通过所述第五步进电机、第一凸轮、第一连接体和第二连接体控制所述第一机械爪的开合；所述第六步进电机安装在所述连接装置的第三轴上，位于第三机械爪前端并与所述第二凸轮连接；所述第二凸轮设置在所述第三机械爪上，所述第三机械爪上还设置有所述第三连接体和第四连接体，通过所述第六步进电机、第二凸轮、第三连接体和第四连接体控制所述第三机械爪的开合。

6.如权利要求1所述的一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：所述电路系统包括运动控制模块、管道检测模块、主控芯片和无线传输模块；所述控制模块与所述主控芯片进行数据交互，所述控制模块接收所述主控芯片传输至的控制指令，实现对所述机械系统中驱动装置的控制运动，所述控制模块将运动状态信息反馈至所述主控芯片；所述管道检测模块也与所述主控芯片进行数据交互，所述管道检测模块接收所述主控芯片传输至的控制指令，实现对管道的超声检测，所述管道检测模块将检测到的管道状态信息反馈至所述主控芯片；所述主控芯片经所述无线传输模块与上位机进行数据交互，所述主控芯片将接收到的反馈信息上传至所述上位机。

7.如权利要求6所述的一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：所述运动控制模块包括步进电机驱动电路和激光传感器；所述步进电机驱动电路根据接收到的所述主控芯片传输至的控制指令，驱动所述机械系统中各步进电机动作；所述激光传感器用于进行测距，检测是否有台阶出现，并将测距信息传输至所述主控芯片，所述主控芯片中预置有细分驱动方法，所述主控芯片根据接收到得测距信息向所述步进电机驱动电路传输控制指令。

8.如权利要求7所述的一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：所述步进电机驱动电路采用型号为ULN2003A的驱动芯片。

9.如权利要求6所述的一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：所述管道检测模块包括超声波接收模块、超声传感探头和超声波发射模块；所述超声波发射模块包括驱动电路、发射电路和高压电源，所述驱动电路将接收到的所述主控芯片传输至的控制指令经所述发射电路传输至所述超声传感探头，所述发射电路由所述高压电源供电；所述超声波接收模块包括时间测量模块、比较电路、检测电路、放大滤波电路和限幅电路，所述超声传感探头检测到得管道状态信息依次经所述限幅电路和放大滤波电路处理后，传输至所述检测电路，经所述检测电路处理后经所述比较电路传输至所述时间测量模块；所述时间测量模块将管道状态信息传输至所述主控芯片，且所述主控芯片将控制指令传输至所述时间测量模块。