一种管道清淤机器人用动力驱动系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种管道清淤机器人用动力驱动系统及装置，包括：液压动力装置，与清淤机器人的液压装置和控制器连接，提供液压装置的动力并自动进行液压装置的负载均衡控制，驱动清淤机器人在管道内移动；电控装置，与液压动力装置和控制器连接，控制液压动力装置的状态；传感器装置，与清淤机器人的控制器连接，实现清淤机器人无视觉条件下感知管道内的环境；超声扫描装置，与清淤机器人的控制器连接，采用超声扫描的方式，对管道的管壁截面连续扫描，并构建管道内部淤泥三维模型。本发明专利技术的液压动力装置输出多路液压，通过算法自动进行负载均衡控制，精确控制清淤机器人在管道内移动，机器人运动功率更高，清淤效果更好。清淤效果更好。清淤效果更好。

【技术实现步骤摘要】
一种管道清淤机器人用动力驱动系统及装置


[0001]本专利技术涉及机器人
，特别涉及一种管道清淤机器人用动力驱动系统及装置。

技术介绍

[0002]污水管道在日常生活中承担了城市各种污物排放的重担，由于管道的容量有限，需要对管道定期进行清理，因此对管道、涵道等受限空间的作业提出了更高的安全要求，很多管道人员无法直接清理，必须用机器人代替人进行清理，但是城市扩张，人口膨胀，污水排放管道建设和管理滞后，管道容量普遍偏低容易堵塞，给人们的出行造成很大不便，现今应用较多的管道猪是一种被动式的管道机器人，通过管内流体推进力的作用下，能够进行清理。主动式的小管径清淤机器人还有诸多的技术难点，例如机器人的灵活性与机器人的带载能力等，因此研究一款高性能的管道清淤机器人是十分有必要的；全国城市中近80％的排水管内有沉积物，最高占管径的65％以上，使得排污不畅，严重影响排污效果，城市管道排污中90％以上都采用人工方式排污，效率低、危险系数高，急需自动化设备来进行清污。
[0003]现有技术一，CN201911425800.7管道机器人行走结构、管道机器人及其驱动方法，管道机器人行走结构包括轨道、动子模块、行走模块、气源装置以及至少一个补气站。动子模块可滑动地设于行走空腔中。行走模块可滑动地设于轨道，且与动子模块磁力耦合。气源装置连接第一气口和第二气口，当气源装置通过第一气口和第二气口中的一者向行走空腔输气，通过第一气口和第二气口中的另一者从行走空腔抽气时，能够驱动动子模块在行走空腔中移动，从而带动行走模块同步运动，其中，补气站用于为动子模块补偿动力，以使得动子模块持续行走。虽然能够解决现有的管道机器人不便在特殊管道环境中使用的问题，但是主要以管道机器人的行走机构为主，通过气源装置向行走空腔输气充气，驱动动子模块在行走空腔中移动，带动行走模块同步运动，目的在于方便机器人在管道内行走，不能实现负载均衡控制，移动能力控制较差，影响了清淤机器人的运动功率和移动能力。
[0004]现有技术二，CN201811459445.0具备自纠偏功能的螺旋桨驱动左右摆动绞吸式清淤机器人，包括：平台框架、船体、螺旋桨推进器、左右摆动绞吸机构、清淤机构、泵送机构、自纠偏单元、控制单元和视觉单元；船体作为清淤机器人的行走机构，设置在平台框架底部；螺旋桨推进器在控制单元的控制下为船体前行提供动力；船体内部设置有浮箱；左右摆动绞吸机构和清淤机构为执行部分。该清淤机器人采用螺旋桨驱动潜艇式行进方式和左右摆动绞吸式清淤方式，进行淤泥的收集和泵送，能适应渠道淤积和涵洞倒虹吸淤塞等不同环境，实现无害化连续可移动快速清淤。虽然自纠偏单元能够防止清淤机器人，使清淤机器人能够可靠的进行淤泥的清理和障碍的清除，但是目的在于提高淤泥清理效果，清淤机器人无法通过感知管道内的环境，清淤质量和清淤效率较低。
[0005]现有技术三，CN202111511833.0智能清淤机器人及其行走控制方法，包括：角度传感器，设置于该清淤机器人的行走电机处，用于获取行走电机的转轴的旋转角度；光电编码
器，设置于该清淤机器人的行走电机处，用于输出与行走电机的转速对应的多个脉冲信号；运动控制器，设置于该清淤机器人的底盘上，与角度传感器和光电编码器连接，用于基于旋转角度确定行走电机的第一转速，基于多个脉冲信号确定行走电机的第二转速，基于第一转速和第二转速确定第三转速，基于第三转速和设定转速生成PWM驱动信号，将PWM驱动信号发送至该清淤机器人的行走电机驱动器以使行走电机驱动器驱动行走电机。虽然可以提高行走电机运转控制的精确度，使得清淤机器人的行走控制更精确，但是对清淤机器人的控制精度较差，行走不稳定，降低了清淤的效率。
[0006]目前现有技术一、现有技术二和现有技术三的清淤机器人存在控制能力较差，在管道内移动能力不足，导致清淤效果不佳的问题，因而，本专利技术提供一种管道清淤机器人用动力驱动系统及装置，液压动力装置输出多路液压，通过算法自动进行负载均衡控制，精确控制清淤机器人在管道内移动，清淤机器人运动功率更高，清淤效果更好。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种管道清淤机器人用动力驱动系统，包括：
[0008]液压动力装置，与清淤机器人的液压装置和控制器连接，提供液压装置的动力并自动进行液压装置的负载均衡控制，驱动清淤机器人在管道内移动；
[0009]电控装置，与液压动力装置和控制器连接，控制液压动力装置的状态；
[0010]传感器装置，与清淤机器人的控制器连接，实现清淤机器人无视觉条件下感知管道内的环境；
[0011]超声扫描装置，与清淤机器人的控制器连接，采用超声扫描的方式，对管道的管壁截面连续扫描，并构建管道内部淤泥三维模型。
[0012]可选的，液压动力装置连接多路液压输出端。
[0013]可选的，清淤机器人本体，提供安装液压动力装置、电控装置、传感器装置和超声扫描装置的平台，传感器装置和超声扫描装置安装在清淤机器人本体的前端，液压动力装置和电控装置安装在清淤机器人的后端，液压动力装置、电控装置、传感器装置和超声扫描装置通过导线与控制器连接。
[0014]可选的，控制器包括：
[0015]液压动力分配模块，实现液压装置的负载按照其负载能力均衡的分配在各个液压装置；
[0016]液压压力变化计算模块，实现计算某个时刻通过液压负载敏感泵得到某个液压装置上的压力变化；
[0017]液压压力加权计算模块，使用控制函数，得到在时刻压力变化的权重，实现液压动力的精准调整；
[0018]液压动力分配模块，实现液压装置的负载能力调整，将液压动力分配压力变化大的液压装置。
[0019]可选的，电控装置包括：
[0020]液压负载获取模块，通过液压负载敏感泵得到液压装置上的压力变化，根据液压变化反应负载的变化；
[0021]油量调整模块，根据液压负载获取模块的负载变化，得到在液压动力装置反馈的液压动力分配结果，通过油量的供给分配实现液压装置的动力分配调整；
[0022]液压压力执行模块，通过油量调整分配的油量，实现液压装置的压力的变化，实现压力与负载相匹配；
[0023]液压压力反馈模块，液压压力调整后，根据液压负载敏感泵反馈的压力变化值，反馈给液压装置，若压力变化值超出阈值，再继续液压压力的分配；若液压压力变化小于或等于阈值，则停止液压压力的分配。
[0024]可选的，油量调整模块，包括：
[0025]初始油量获取子模块，实现控制器通过油量传感器获取各个液压装置的初始油量；
[0026]总油量计算子模块，根据液压动力装置反馈的液压动力分配结果计算出需要分配油量的总数量；
[0027]油量具体值计算子模块，用于计算出需要分配油量的各个液压装置需要的油量具体值；
[0028]油量抽取子模块，通过电控装置将油量具体值发送至控制器，控制器从油存储箱抽出分配油量的总数量；
[0029]油量分配及反馈子模块，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道清淤机器人用动力驱动系统，其特征在于，包括：液压动力装置，与清淤机器人的液压装置和控制器连接，提供液压装置的动力并自动进行液压装置的负载均衡控制，驱动清淤机器人在管道内移动；电控装置，与液压动力装置和控制器连接，控制液压动力装置的状态；传感器装置，与清淤机器人的控制器连接，实现清淤机器人无视觉条件下感知管道内的环境；超声扫描装置，与清淤机器人的控制器连接，采用超声扫描的方式，对管道的管壁截面连续扫描，并构建管道内部淤泥三维模型。2.如权利要求1所述的管道清淤机器人用动力驱动系统，其特征在于，液压动力装置连接多路液压输出端。3.如权利要求1所述的管道清淤机器人用动力驱动系统，其特征在于，清淤机器人本体，提供安装液压动力装置、电控装置、传感器装置和超声扫描装置的平台，传感器装置和超声扫描装置安装在清淤机器人本体的前端，液压动力装置和电控装置安装在清淤机器人的后端，液压动力装置、电控装置、传感器装置和超声扫描装置通过导线与控制器连接。4.如权利要求1所述的管道清淤机器人用动力驱动系统，其特征在于，控制器包括：液压动力分配模块，实现液压装置的负载按照其负载能力均衡的分配在各个液压装置；液压压力变化计算模块，实现计算某个时刻通过液压负载敏感泵得到某个液压装置上的压力变化；液压压力加权计算模块，使用控制函数，得到在时刻压力变化的权重，实现液压动力的精准调整；液压动力分配模块，实现液压装置的负载能力调整，将液压动力分配压力变化大的液压装置。5.如权利要求1所述的管道清淤机器人用动力驱动系统，其特征在于，电控装置包括：液压负载获取模块，通过液压负载敏感泵得到液压装置上的压力变化，根据液压变化反应负载的变化；油量调整模块，根据液压负载获取模块的负载变化，得到在液压动力装置反馈的液压动力分配结果，通过油量的供给分配实现液压装置的动力分配调整；液压压力执行模块，通过油量调整分配的油量，实现液压装置的压力的变化，实现压力与负载相匹配；液压压力反馈模块，液压压力调整后...

【专利技术属性】
技术研发人员：范瑞峰，邵金燕，喻俊志，崔立家，刘生强，郝少辉，吴天岭，
申请(专利权)人：北京大学南昌创新研究院，
类型：发明
国别省市：