1.一种仿生气囊式无动力移动管道机器人,其特征在于:其包括机体、控制装置、储气罐、输气管路、多个伸缩腿、多个触角、多个气囊以及负载,多个伸缩腿、多个触角以及多个气囊的数量一致;
所述机体为水滴形结构,所述控制装置、储气罐以及输气管路设置在所述机体内部,所述输气管路的一个端部连接所述储气罐的出口,所述储气罐借助于输气管路向所述气囊进行充气,所述输气管路设置有主管路、多个第一分支以及多个第二分支,每一个第一分支的端部连接有一个气囊,每一个第一分支与其相对应的气囊之间设置有充气阀;
所述多个伸缩腿设置在所述机体的外部并且沿机体四周均匀分布,每一个第一分支的外端延伸至一个伸缩腿的内部,每一个气囊固定在一个伸缩腿的外部,每一个伸缩腿的外端的端部处设置有一个触角;每一个第二分支的外端的端部与所述机体的内部抵接,第二分支的外端的端部设置有排气孔;
所述负载设置在所述机体的一个外端部,所述负载设置有监测装置;
储气罐、多个充气阀和多个排气口分别与所述控制装置通讯连接并受控于所述控制装置,所述控制装置根据负载在工作中的反馈或者外界人为操作进而对储气罐、充气阀和排气口控制以改变气囊的张开大小与数量,从而对机器人移动速度进行控制。
2.根据权利要求1所述的仿生气囊式无动力移动管道机器人,其特征在于:所述机体的一个端部为尖端,所述机体的另一个端部为圆弧状结构。
3.根据权利要求1所述的仿生气囊式无动力移动管道机器人,其特征在于:所述负载根据所需工况施加功能组件,所带负载为摄像头、检测传感器、抛光头或机械手。
4.根据权利要求1所述的仿生气囊式无动力移动管道机器人,其特征在于:所述伸缩腿能够自适应地完成伸缩过程从而使所述触脚与管壁接触,所述触脚的材料具有弹性且具有一定摩擦系数。
5.根据权利要求1所述的仿生气囊式无动力移动管道机器人,其特征在于:所述充气阀在使用时需成对打开与关闭。
6.根据权利要求1所述的仿生气囊式无动力移动管道机器人,其特征在于:所述触脚与所述伸缩腿连接中的预紧力根据管道内所输送流体的参数进行设置,所述气囊常态为卷状且气囊打开时的延展面与管壁垂直。
7.根据权利要求1所述的仿生气囊式无动力移动管道机器人,其特征在于:所述排气口与外界联系,所述排气口设置有单向阀,以避免流体进入机体中,且自身具有打开与关闭的功能,所述机体后端设有能给所述气囊充气的储气罐,所述储气罐中充有惰性气体。
8.一种基于权利要求1所述的仿生气囊式无动力移动管道机器人的机器人控制方法,其特征在于:其包括以下步骤:
S1、初始状态时,排气口与充气阀全部处于关闭状态,气囊处于压缩状态,伸缩腿全都处于收缩状态,机器人能够快速进入管道;
S2、在管道内工作时,最初先将本机器人放入管道内,再根据待工作的管道内径调节伸缩腿的长度,从而带动与其固定连接的触脚向管壁移动,直至触脚与管道内壁接触,此时启动根据工况需求所设有的负载,同时从机器人放置的一端开始往管道里输送流体,通过操作控制装置打开储气罐与充气阀,气体通过输气管路输送到气囊当中,从而让所述伸缩腿中端的气囊全部打开且延展面与管壁垂直,待气囊充满气并能够使机器人全速移动后,将储气罐关闭,此时流体与全部完全打开状态的气囊之间的相互作用等同于帆水母移动时的帆船原理,此时流体给予全部完全打开的气囊一个推力,从而带动整体全速运动;
S3、当机器人因负载在工作中的反馈或因外界人为操控,欲使其在管道内低速移动时,能通过操作控制装置关闭储气罐且所有充气阀保持打开状态,同时打开排气口,此时气囊中的部分气体通过输气管路经由排气口排放到外界,以使所有气囊打开的延展面减小,此时流体与气囊的相互作用面积减小,从而推力减小,同时根据提前设置好的预紧力使触脚与管壁接触紧密,通过其与管壁的摩擦作用辅助机器人移动减速,待机器人速度满足要求,通过操作控制装置关闭排气口,以使其低速移动;
或者通过操作控制装置关闭储气罐,再关闭部分充气阀,保持剩余充气阀打开,同时打开排气口,此时打开的充气阀对应的气囊中的全部气体通过输气管路经由排气口排放到外界,关闭前述气囊且保持打开剩余气囊,此时流体与气囊的相互作用面积减小,从而推力减小,根据提前设置好的预紧力使触脚与管壁接触紧密,通过其与管壁的摩擦作用辅助机器人移动减速,待机器人速度满足要求,通过操作控制装置关闭排气口,使其低速移动;
S4、当机器人因负载在工作中的反馈或者外界人为操控,欲使其在管道内停止时,通过操作控制装置关闭储气罐且所有充气阀保持打开状态,同时打开排气口,此时所有气囊中的全部气体通过输气管路经由排气口排放到外界,以使气囊全部处于收缩状态,此时流体不给予气囊推力,同时根据提前设置好的预紧力使触脚与管壁接触紧密,通过其与管壁的摩擦作用辅助机器人移动减速,待机器人速度满足要求,通过操作控制装置关闭排气口。
9.根据权利要求8所述的机器人控制方法,其特征在于:当机器人在管道内实现无动力移动的同时,通过控制气囊的延展面张开大小与打开数量对其进行移动速度控制。