一种机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种机器人。

背景技术

现有的管道内自主运行的管道机器人大多采用被动支撑式机构，通过多组弹簧驱动的支撑机构，其驱动轮与管道内壁相接触，在管道检测机器人驱动轮出现故障后，支撑式机构无法主动抬起使驱动轮与管道内壁拖离接触，导致机器人卡滞在管道内部；管道检测机器人的驱动轮遇到凸起障碍物时，无法越障，导致机器人卡滞在管道内部，给管道检测工作带来严重阻碍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人，用于解决遇到凸起障碍物无法越障的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机器人，包括舱体以及至少一组沿所述舱体周向对称设置的行走支撑机构，所述行走支撑机构用于与管道的内壁面接触并驱动所述舱体在所述管道内移动；每个所述行走支撑机构包括基座部以及设在所述基座部的驱动轮，所述驱动轮通过被动调节组件可往复移动地连接于所述基座部；所述基座部背离所述驱动轮的端部铰接于所述舱体的外壁；所述机器人还包括驱动所述基座部转动的驱动组件，所述驱动组件一端连接于所述舱体，另一端通过连接部铰接于所述基座部。

优选地，所述机器人还包括电机，所述电机的输入轴与所述驱动轮的转轴传动连接。

优选地，所述驱动组件包括设在所述舱体的直线驱动机构，所述连接部的一端铰接于所述基座部，另一端与所述直线驱动机构的伸缩端铰接。

优选地，所述直线驱动机构为电动缸、液压缸、汽缸中的一种。

优选地，所述被动调节组件包括至少一个弹簧、以及滑动设在所述基座部的滑块，所述滑块的一侧通过所述弹簧与所述基座部靠近所述舱体的端部连接，所述滑块相对的另一侧与所述驱动轮所具有的支架连接。

优选地，所述基座部为U型槽结构，所述被动调节组件设在所述U型槽中，所述基座部的两个侧壁的内壁面分别设有线性导轨，每个所述线性导轨与所述滑块的相应端部配合，所述线性导轨的长度方向为所述弹簧的伸缩方向。

优选地，所述滑块包括第一支撑杆，所述第一支撑杆两端连接的的两个滑动部分别匹配于两个所述线性导轨，所述第一支撑杆的轴向与所述线性导轨的长度方向相互垂直，所述基座部两个侧壁的内壁面之间固定有第二支撑杆，每个所述弹簧内设有伸缩导杆，所述伸缩导杆具有与所述弹簧两端相抵接的两个头部，其中一个所述头部转动连接于所述第一支撑杆，另一个所述头部转动连接于所述第二支撑杆。

优选地，所述机器人还包括控制器，所述直线驱动机构的伸缩端与所述连接部之间还设有力传感器，所述控制器与所述直线驱动机构、所述力传感器通信连接，当所述力传感器的压力值大于预设阈值，所述控制器用于控制所述直线驱动机构动作。

优选地，所述机器人还包括设在所述舱体的倾角传感器，所述控制器用于基于所述倾角传感器的倾角调节所述驱动轮的速度。

优选地，所述行走支撑机构为两组，两组所述行走支撑机构分别设在所述舱体靠近相应端部的部位；和/或，每组所述行走支撑机构的数量为六个。

与现有技术相比，本发明提供的机器人具有如下有益效果。

1、除了设置有被动调节组件之外，还设置有主动调节组件，也即是可通过驱动组件驱动基座部转动，进而主动调节驱动轮的位置，对驱动轮进行主动缩回或主动伸出的动作，当机器人遇到凸起障碍物时，驱动组件带动驱动轮缩回，缩小驱动轮与舱体中心轴之间的距离，使驱动轮收拢从而使驱动轮与管道内壁脱离接触，使得机器人能够跨越凸起障碍物；通过上述动作，本发明提供的机器人可大幅提高机器人的越障能力，有效避免机器人因为凸起障碍物卡滞在管道内部，保证管道检测工作顺利完成。

2、当机器人的被动调节组件出现故障时，现有技术的机器人，即使是平坦的管道内壁，驱动轮也会与管道内壁脱离，不能驱动机器人行走；但是，本发明设置的驱动组件可带动驱动轮张开，进而与管道内壁接触，驱动机器人行走，本发明公开的机器人在被动调节组件出现故障时仍然能继续工作，具有更高的可靠性。

3、当机器人的驱动轮出现故障而无法正常转动时，驱动组件可带动驱动轮收拢，进而与管道内壁脱离，其余驱动轮继续驱动机器人行走，使得机器人在某一些驱动轮出现故障时仍然能继续工作，进一步提高了可靠性。

4、当机器人的不超过特定数量的行走支撑机构出现故障的情况下，可主动通过驱动组件带动驱动轮收拢，从而使驱动轮与管道内壁脱离接触，在其余行走支撑机构带动下继续作业，具备较强的冗余运动能力。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本发明一种实施方式的机器人的结构示意图；

图2是图1中行走支撑机构一种实施方式的结构示意图；

图3是图1中基座部的内部结构示意图；

图中：1-舱体，2-基座部，3-驱动轮，4-电机，5-直线驱动机构，6-连接部，7-弹簧，8-滑块，9-支架，10-封盖，11-线性导轨，12-第一支撑杆，13-第二支撑杆，14-伸缩导杆，15-力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

如图1-图3所示，本发明提供了一种机器人，包括舱体1以及至少一组沿舱体1周向对称设置的行走支撑机构，行走支撑机构用于与管道的内壁面接触并驱动舱体1在管道内移动；每个行走支撑机构包括基座部2以及设在基座部2的驱动轮3，驱动轮3通过被动调节组件可往复移动地连接于基座部2；基座部2背离驱动轮3的端部铰接于舱体1的外壁；机器人还包括驱动基座部2转动的驱动组件，驱动组件一端连接于舱体1，另一端通过连接部6铰接于基座部2。

与现有技术相比，本发明提供的机器人中，除了设置有被动调节组件之外，还设置有主动调节组件，也即是可通过驱动组件驱动基座部2转动，进而主动调节驱动轮3的位置，对驱动轮3进行主动缩回或主动伸出的动作，当机器人遇到凸起障碍物时，驱动组件带动驱动轮3缩回，缩小驱动轮3与舱体1中心轴之间的距离，使驱动轮3收拢从而使驱动轮3与管道内壁脱离接触，使得机器人能够跨越凸起障碍物。通过上述动作，本发明提供的机器人可大幅提高机器人的越障能力，有效避免机器人因为凸起障碍物或凹陷障碍时卡滞在管道内部，保证管道检测工作顺利完成。

进一步地，当机器人的被动调节组件出现故障时，现有技术的机器人，即使是平坦的管道内壁，驱动轮3也会与管道内壁脱离，不能驱动机器人行走；但是，本发明设置的驱动组件可带动驱动轮3张开，进而与管道内壁接触，驱动机器人行走，本发明公开的机器人在被动调节组件出现故障时仍然能继续工作，具有更高的可靠性；

当机器人的驱动轮3出现故障而无法正常转动时，驱动组件可带动驱动轮3收拢，进而与管道内壁脱离，其余驱动轮3继续驱动机器人行走，使得机器人在某一些驱动轮3出现故障时仍然能继续工作，进一步提高了可靠性；

当机器人的不超过特定数量的行走支撑机构出现故障的情况下，具体地，每一端可正常工作的行走支撑机构数量至少为3个，示例性地，每一端的行走支撑机构的数量为六个，则出现故障的数量为1个或2个或3个，此时，可主动通过驱动组件带动驱动轮3收拢，从而使驱动轮3与管道内壁脱离接触，在其余行走支撑机构带动下继续作业，具备较强的冗余运动能力。

除此之外，驱动组件的结构，还可以帮助机器人跨越较大的凹陷障碍，普通的机器人常通过被动调节组件中的弹簧7伸长，自动将驱动轮3伸出，进而与凹陷障碍的内壁接触，以此来通过凹陷障碍，但是，在遭遇一些较大的凹陷障碍时，弹簧7的伸长距离不足，使得驱动轮3与凹陷障碍内壁不能接触，本发明的机器人可通过驱动组件带动驱动轮3伸出，进一步增大驱动轮3与舱体1中心轴之间的距离，使得驱动轮3与管道内壁保持接触，使得机器人能够跨越更大的凹陷障碍。

值得说明的是，本发明中的驱动轮3张开，是指驱动轮3朝着远离舱体1轴线的方向运动，与管道内壁接触，驱动轮3收拢，是指驱动轮3朝着靠近舱体1轴线的方向运动，与管道内壁脱离。

一些实施方式中，机器人还包括电机4，电机4的输入轴与驱动轮3的转轴传动连接，电机4启动后驱动驱动轮3转动，电机4为伺服电机4，可通过控制器控制其转速及转向，具体地，至少其中一个驱动轮3连接有电机4，作为主动轮，其余没有连接电机4的驱动轮3为从动轮，示例性地，主动轮为3个或4个或5个。

一些实施方式中，驱动组件包括设在舱体1的直线驱动机构5，连接部6的一端铰接于基座部2，另一端与直线驱动机构5的伸缩端铰接。直线驱动机构5的伸缩端伸出时，会带动基座部2沿着第一方向转动，缩回时，带动基座部2向着与第一方向相反的方向转动。基座部2与连接部6形成连杆机构，示例性地，直线驱动机构5的伸缩端伸出，基座部2沿着顺时针方向转动，驱动轮3收拢，用于越过凸起障碍物，直线驱动机构5的伸缩端缩回，基座部2沿着逆时针方向转动，驱动轮3张开，与管道内壁接触。

进一步地方案中，直线驱动机构5为电动缸、液压缸、汽缸中的一种，优选地为电动缸，可通过控制器控制其伸出或缩回。

一些实施方式中，被动调节组件包括至少一个弹簧7、以及滑动设在基座部2的滑块8，滑块8的一侧通过弹簧7与基座部2靠近舱体1的端部连接，滑块8相对的另一侧与驱动轮3所具有的支架9连接。上述的弹簧7为压缩弹簧7，通过压缩弹簧7的回弹力，带动滑块8舱体1的外侧滑动，驱动轮3张开，抵紧在管道内壁。采用该结构，通过弹簧7的回弹力，保证驱动轮3始终张开并抵紧在管道内壁，驱动轮3转动时即可带动机器人行进，除此之外，对于一些凸起高度较小的凸起障碍物，可通过被动调节组件进行越障，此时，弹簧7会被压缩，驱动轮3收拢，越过障碍物；并且，在机器人遇到较小的凹陷障碍后，驱动轮3可在弹簧7的弹力作用下进一步张开，抵接管道内壁，使得机器人能够继续行进。

进一步地方案中，基座部2为U型槽结构，有效避免弹簧7被外部杂质卡阻或损伤，被动调节组件设在U型槽中，基座部2的两个侧壁的内壁面分别设有线性导轨11，每个线性导轨11与滑块8的相应端部配合，线性导轨11的长度方向为弹簧7的伸缩方向。

U型槽的上端具有封盖10进行封闭，基座部2沿线性导轨11的长度方向的两端为贯通设置，四周封闭设置，形成两端开口的盒体，在管道中，具有很多杂质，采用这种结构，封盖10可阻挡部分杂质进入基座部2内，从基座部2开口进入的杂质也可从另一个开口滑出，避免杂质堆积而对弹簧7形成卡阻，为了提高杂质滑出的效果，U型槽的底面与舱体1的轴线成夹角设置，示例性地，倾斜角度为30°-60°。

进一步地方案中，滑块8包括第一支撑杆12，第一支撑杆12两端连接的的两个滑动部分别匹配于两个线性导轨11，第一支撑杆12的轴向与线性导轨11的长度方向相互垂直，基座部2两个侧壁的内壁面之间固定有第二支撑杆13，每个弹簧7内设有伸缩导杆14，伸缩导杆14具有与弹簧7两端相抵接的两个头部，其中一个头部转动连接于第一支撑杆12，另一个头部转动连接于第二支撑杆13，伸缩导杆14起导向作用，保证弹簧7的弹力方向不会发生偏转。

伸缩导杆14的头部具有U型卡口，另一种方式中，伸缩导杆14的头部也可铰接有具有U型卡口的连接头，U型卡口转动卡接于第一支撑杆12或第二支撑杆13，U型卡口的宽度不小于支撑杆的直径，安装时，将支撑杆从U型卡口的开口处卡入即可，便于拆装维修。

一些实施方式中，机器人还包括控制器，直线驱动机构5的伸缩端与连接部6之间还设有力传感器15，控制器与直线驱动机构5、力传感器15通信连接，当力传感器15的压力值大于预设阈值，控制器用于控制直线驱动机构5动作。

在驱动轮3出现故障时，驱动轮3与管道内壁之间的转动摩擦变为了滑动摩擦，摩擦阻力变大，或者在遇到凸起障碍物后，该行走支撑机构承受的压力均会增加，此压力值由力传感器15感知，当超过设定阈值后，控制器控制直线驱动机构5的输出端缩回，使得驱动轮3收拢，使其与管道内壁脱离接触，确保机器人可继续运动。

在被动调节组件出现故障时，驱动轮3无法正常张开，驱动轮3与管道内壁之间无抵压或者压力减小，或者在遇到凹陷障碍后，该行走支撑机构承受的压力均会减小，此压力值由力传感器15感知，当低于设定阈值后，控制器控制直线驱动机构5的输出端伸出，使得驱动轮3张开，使其与管道内壁保持接触，确保机器人可继续运动。

一些实施方式中，机器人还包括设在舱体1的倾角传感器，控制器用于基于倾角传感器的倾角调节驱动轮3的速度，控制器还与电机4通信连接，用于控制电机4的输出转速及转向。使得机器人可实时感知管道坡度，使机器人在爬坡过程中及下坡过程中主动降低运行速度，提升机器人的爬坡能力；在平道行驶过程中升高运行速度，提升运行效率。

一些实施方式中，行走支撑机构为两组，两组行走支撑机构分别设在舱体1靠近相应端部的部位，两组行走支撑机构对称设置，每个行走支撑机构按照60°夹角布置；和/或，每组行走支撑机构的数量为六个，当其中1个或2个或3个行走支撑机构发生故障时，仍然能继续正常运动，进一步提高机器人的冗余运动能力。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。