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申请/专利权人：安徽建筑大学

摘要：本发明属于爬管设备领域，具体涉及一种管道外爬行器及其运动控制方法。管道外爬行器，其包括机架、两个调节臂、爬行组件、两个支撑组件、陀螺仪、压力传感器、以及控制器。两调节臂对称安装在机架上沿长度方向两端，并构成用于环抱管道的夹爪结构。爬行组件安装在机架中间。支撑组件安装在调节臂末端。控制器用于获取陀螺仪和压力传感器的检测数据，并根据管道外爬行器的载重、自重以及预设的目标倾角，求解出两辅助轮的压力的控制目标，然后根据控制目标调节臂进行自适应调节，控制支撑组件加紧管道，进而使得管道外爬行器保持稳定。本发明解决了现有管道外爬行器无法适应管径不均匀的管道，以及无法实现复杂爬行功能的问题。

主权项：1.一种管道外爬行器，其特征在于，其包括：方框型的机架，两个调节臂，其对称安装在所述机架上沿长度方向两端，并构成用于环抱管道的夹爪结构；每个所述调节臂呈三段式，并包括两个分别通过第一动力源和第二动力源驱动的关节；爬行组件，其包括主动轮、第一驱动电机、第一转向电机及其传动机构；所述主动轮安装在所述机架中间并位于朝向调节臂的一侧；所述第一驱动电机用于驱动所述主动轮运转；所述第一转向电机用于驱动所述主动轮以垂直于所述机架平面的方向为轴进行转向；两个支撑组件，其分别安装在两个调节臂的末端；每个支撑组件包括辅助轮和第二转向电机；所述辅助轮朝向所述夹爪结构的内侧；所述第二转向电机用于驱动所述辅助轮转向；陀螺仪，安装在所述机架上；所述陀螺仪用于检测机架的运动信息以及检测所述辅助轮与主动轮的连线方向相对于水平方向的倾角；压力传感器，其安装在两个辅助轮上，并用于检测辅助轮施加在管道上的压力F1和F2；控制器，其与所述第一驱动电机、第一转向电机，陀螺仪、压力传感器以及两调节臂中的第一动力源、第二动力源、第二转向电机电连接；所述管道外爬行器按照辅助轮在上、主动轮在下的方式倾斜套设在管道上以实现自锁；所述控制器用于获取陀螺仪和压力传感器的检测数据，并根据所述管道外爬行器的载重G1，自重G2，以及预设的目标倾角，通过如下的稳态控制模型求解出两辅助轮的压力F1和F2的控制目标，然后根据控制目标对所述第一动力源和或第二动力源的运行状态进行自适应调节，进而使得所述管道外爬行器处于稳态： ，上式中，l1为辅助轮圆心到主动轮圆心之间的距离；l2为主动轮圆心到设备重心之间的距离；v表示辅助轮与主动轮的力矩倍差；FL表示两调节臂通过辅助轮产生的夹紧力；FN表示主动轮在管道上的支撑力；表示预设防坠落的控制率，＞1；表示主动轮与管道之间摩擦系数。

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