香港理工大学深圳研究院徐华峰获国家专利权
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龙图腾网获悉香港理工大学深圳研究院申请的专利一种自适应可形变的管道机器人获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116293192B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310158958.2,技术领域涉及:F16L55/32;该发明授权一种自适应可形变的管道机器人是由徐华峰;曹建农;梁志煊;程志钦设计研发完成,并于2023-02-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种自适应可形变的管道机器人在说明书摘要公布了:本发明公开了一种自适应可形变的管道机器人,包括:主车;辅车,与主车转动连接;弹性组件,设置于主车,并用于提供弹性力以使辅车垂直于主车;惯性测量单元,设置于主车;电源,设置于主车或辅车;控制器,设置于主车或辅车,并用于控制主车和辅车移动;惯性测量单元、电源均与控制器电连接。当机器人放入管道中后,主车和辅车之间的夹角为锐角或钝角,在弹性组件提供的弹性力的作用下,使得主车和辅车紧贴于管道的内壁,增加了主车和辅车对管道的内壁的压力,且机器人对管道的内壁的相对两侧均有压力,不仅增大车轮与管道的内壁之间的摩擦力,使得车轮不容易打滑,而且在竖直方向的管道内,机器人仍可以移动,适用于不同形状的管道。
本发明授权一种自适应可形变的管道机器人在权利要求书中公布了:1.一种自适应可形变的管道机器人的控制方法,其特征在于,包括如下步骤: 确定主车和辅车之间的夹角的类型;其中,所述主车和辅车之间的夹角的类型包括锐角和钝角; 通过惯性测量单元获取主车的位姿信息; 根据所述位姿信息,确定机器人所在管道的类型;其中,所述管道的类型包括弯管、直管中的至少一种; 根据所述管道的类型和所述主车和辅车之间的夹角的类型,确定机器人的动力学方程; 根据所述动力学方程,控制所述主车和所述辅车移动; 所述主车包括: 主车体; 左后轮和右后轮,设置于所述主车体远离所述辅车的一端; 左后驱动器和右后驱动器,设置于所述主车体; 左中轮和右中轮,设置于所述主车体靠近所述辅车的一端; 左中驱动器和右中驱动器,设置于所述主车体; 其中,所述左后驱动器与所述左后轮连接,所述右中驱动器与所述右中轮连接,所述左中驱动器与所述左中轮连接,所述右后驱动器与所述右后轮连接; 所述辅车包括: 辅车体,与所述主车体转动连接; 左前轮和右前轮,设置于所述辅车体远离所述主车的一端; 左前驱动器和右前驱动器,设置于所述辅车; 其中,所述左前驱动器与所述左前轮连接,所述右前驱动器与所述右前轮连接; 所述左前轮和所述右前轮之间的间距、所述左中轮和所述右中轮之间的间距、所述左后轮和所述右后轮之间的间距均相同;所述主车体的宽度和所述辅车体的宽度相同; 当所述管道的类型为直管时,所述动力学方程为: 其中,v表示机器人沿管道轴线的速度,vs表示滑动速度,φ表示角度,k+表示比例因子,vR表示右轮的速度,vL表示左轮的速度,W表示主车体的宽度,d表示轮的宽度,D表示管道的直径,arcsin表示反正弦函数,arctan表示反正切函数; 当所述主车和辅车之间的夹角的类型为锐角时, υL=υlm=υlb=-υlu υR=υrm=υrb=-υru; 当所述主车和辅车之间的夹角的类型为钝角时, υL=υlm=-υlb=υlu υR=υrm=-υrb=υru; vlm表示左中轮的速度,vlb表示左后轮的速度,vlu表示左前轮的速度,vrm表示右中轮的速度,vrb表示右后轮的速度,vru表示右前轮的速度; 当所述管道的类型为弯管时,所述动力学方程为: υlu=υru=ωRi,min υlm=υrm=ωRi,max υlb=υrb=ωRi,max 其中,ω表示机器人绕弯管圆心移动的角速度,Ri,min表示弯管的管壁与弯管圆心的最小半径,Ri,max表示弯管的管壁与弯管圆心的最大半径,cos表示余弦函数,Di表示机器人在管道中的高度。
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