[发明专利]面向地下管道的四向行走智能机器人

摘要

面向地下管道的四向行走智能机器人，包括机身、安装在机身底部的行走机构、安装在机身上部的三自由度机械臂组件、清洁机构、控制机构以及供电机构，行走机构包括行走驱动电机、滚轮组件以及包覆在滚轮组件外部的履带；三自由度机械臂组件包括第一蜗杆电机、第二蜗杆电机、第一舵机和三自由度机械臂；清洁机构包括壳体、第三蜗杆电机、清洁毛刷、机械爪和第四舵机；控制机构包括主控模块、数据传输模块、上位机控制模块、电机驱动控制模块、工作模块和行走模块以及感知模块、供电模块。本发明的有益效果是：通过摄像头采集现场图像，通过气体传感器采集管道内相应气体传感器数据，并输到给远端控制系统；从而实现对人力的代替。

主权项

1.面向地下管道的四向行走智能机器人，包括机身、安装在机身底部的行走机构、安装在机身上部的三自由度机械臂组件、清洁机构、控制机构以及供电机构，其特征在于：所述的行走机构包括行走驱动电机、滚轮组件以及包覆在滚轮组件外部的履带，所述的行走驱动电机安装在所述的机身上，所述的行走驱动电机的驱动端与安装在机身两侧底部的所述的滚轮组件连接，所述的履带与所述的滚轮组件啮合，实现所述的滚轮组件与包覆其外的履带的同步运转；所述的三自由度机械臂组件包括第一蜗杆电机、第二蜗杆电机和三自由度机械臂，所述的第一蜗杆电机的驱动端通过连杆与所述的第二蜗杆电机的底架相连，所述的第二蜗杆电机的驱动端与所述的三自由度机械臂的底部铰接，所述的三自由度机械臂的上部安装清洁机构；所述的控制机构包括主控模块、与主控模块相连的数据传输模块、用于发送用户操作指令的上位机控制模块、与主控模块相连的电机驱动控制模块、通过电机驱动控制模块驱动的工作模块和行走模块以及用于感知外界环境的感知模块、用于与供电机构相连的供电模块，所述的数据传输模块、电机驱动控制模块以及感知模块分别与所述的主控模块的双向通信，所述的上位机控制模块、所述的感知模块分别与所述的数据传输模块信号连接；所述的清洁机构包括壳体、第三蜗杆电机、清洁毛刷、机械爪和第四舵机，所述的清洁毛刷与所述的第三蜗杆电机的输出轴连接，所述的机械爪通过第四舵机安装在所述的壳体端部，并且所述第三蜗杆电机的控制端与所述的控制机构的电机驱动控制模块电连，所述的第四舵机的控制端与所述的主控模块的舵机控制端口电连；所述感知模块包括危险气体传感器，在检测到危险气体浓度过高时，停止机器人的运行，并发出警示信息；所述的工作模块、行走模块分别与所述的电机驱动控制模块信号连接；所述的电机驱动控制模块与所述的第一蜗杆电机的控制端、所述的第二蜗杆电机的控制端电连，所述的行走模块与所述的行走驱动电机的控制端电连；所述的供电模块与所述的主控模块的电源端口连接，所述的电机驱动控制模块与所述的主控模块的电机控制端口连接；所述的控制机构还设有保护模块，所述的保护模块的信号输出端与所述的主控模块相应的信号端电连；所述保护模块包括第二红外传感器以及限位开关，第二红外传感器用于测量机器人与障碍物之间的距离；限位开关安装于机器人机身，限制机械臂的最大活动范围；所述的三自由度机械臂组件为四连杆结构，包括第一机械臂、第二机械臂、第一连杆和第二连杆，所述的第一机械臂的底部与所述的第二蜗杆电机的输出轴连接，所述的第二机械臂的后端与所述的第一机械臂的上端铰接，所述的第二机械臂的前端配有用于安装清洁机构的第一舵机；所述的第一连杆的一端与所述的第一机械臂的底部铰接，所述的第一连杆的另一端与所述的第二连杆的一端铰接，所述的第二连杆的另一端与安装在第二机械臂后端的第二舵机铰接；所述的第一舵机的控制端、所述的第二舵机的控制端分别与主控模块的舵机控制端口电连，实现三自由度机械臂组件三个方向的运动；所述主控模块为基于ARM‑cortex系列芯片的嵌入式控制主板，其用于解析上位机控制模块的控制指令，并驱动机器人各部分模块进行协同工作。