[发明专利]一种隧道衬砌检测用正压式爬壁机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种隧道衬砌检测用正压式爬壁机器人，其特征在于，包括框架、驱动电机、驱动轮、压力传感器、涵道发动机、驱动轮控制系统、涵道发动机控制系统、姿态测量控制系统、无线通讯模块、地质雷达、和地面遥控及监测系统；

所述驱动电机、驱动轮、压力传感器、涵道发动机均设置有多个，且成一一对应关系；所述驱动轮位于框架的下方，每个所述驱动轮分别由对应的驱动电机驱动旋转；所述压力传感器用于监测对应驱动轮的压力，所述压力传感器及涵道发动机均与涵道发动机控制系统相连，所述涵道发动机控制系统用于接收各个压力传感器实时监测的对应驱动轮的压力，并根据各个压力传感器测得的压力值来判断是否需要对对应的涵道发动机的功率进行调整，以使各个驱动轮的压力值保持在预设的压力阈值范围内；所述涵道发动机位于驱动轮的上方、并安装于框架的外围；

所述驱动轮控制系统用于控制驱动电机转动，进而带动驱动轮转动，实现机器人的前进、后退及转向；

每个所述驱动轮分别通过悬挂支架安装于框架底部的电机支架上，所述电机支架固定在框架上；每个所述悬挂支架包括两个平行设置的连杆，两个连杆一端与驱动轮铰接，另一端与电机支架铰接；每个所述悬挂支架与电机支架之间均设置有减震器，所述减震器一端与电机支架铰接，另一端与悬挂支架的一连杆铰接；每个所述减震器顶端分别对应的配置一所述压力传感器；每个所述驱动电机分别依次通过变速齿轮箱、伸缩万向联轴器与驱动轮连接，传递驱动力；

所述姿态测量控制系统与涵道发动机控制系统相连，姿态测量控制系统用于实时测量机器人运行过程中其重力方向加速度，并将重力方向加速度数据传递给涵道发动机控制系统，通过涵道发动机控制系统来判断机器人运行过程中是否存在打滑状况，若存在打滑状况，使涵道发动机控制系统实时增大对各个驱动轮预设的最大压力阈值和最小压力阈值，从而抑制打滑现象；

所述无线通讯模块通过无线信号与地面遥控及监测系统相连，所述无线通讯模块分别与驱动轮控制系统、涵道发动机控制系统、压力传感器、姿态测量控制系统相连；所述无线通讯模块负责接收地面遥控及监测系统的指令，并将指令发送给驱动轮控制系统及涵道发动机控制系统；同时搜集压力传感器和姿态测量控制系统的数据，并将数据实时传输给地面遥控及监测系统，以便地面操作人员实现对机器人运行状态的实时监测及运行控制；

所述地质雷达安装于框架的中间，用于自动对隧道衬砌检测的数据进行采集。

2.根据权利要求1所述的隧道衬砌检测用正压式爬壁机器人，其特征在于，所述姿态测量控制系统包含陀螺仪和三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器用于测量机器人运行过程中的加速度，所述陀螺仪用于测量机器人姿态倾角，并结合三轴加速度传感器测量的加速度数据解算出加速度在重力方向的分量。

3.根据权利要求1所述的隧道衬砌检测用正压式爬壁机器人，其特征在于，所述驱动轮控制系统、涵道发动机控制系统、姿态测量控制系统、无线通讯模块均安装在框架上。