[發明專利]內置式雙向氣泵自調控氣流蠕動柔性機器人

有效

• 申請號: 201910652241.7
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110497383B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 呂培軍;原福松;張耀鵬
• 申請（專利權）人: 北京大學口腔醫學院
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J19/00
• 代理公司: 北京瑞思知識產權代理事務所(普通合伙) 11341
• 代理人: 李濤

本發明提供了一種內置式雙向氣泵自調控氣流蠕動柔性機器人。該機器人包括：頭端氣囊、伸縮氣囊、尾端氣囊、電源模塊、控制模塊和雙向氣泵。當外界環境為有害氣體或氣體較少時，該機器人可以增加附加氣囊，形成封閉內氣流循環，反之則不需要附加氣囊，直接與外界氣體交換，形成開放外氣流循環；該機器人既可以是多個雙向氣泵協同工作控制氣囊收縮，也可以是單個雙向氣泵與多個微型電磁閥協同工作控制氣囊收縮，讓機器人蠕動前進。該機器人將氣泵內置到機器人內部，不再需要外部氣管和外置氣泵給氣或者排氣。通過本發明，解決了氣囊式蠕動機器人運動的靈活性低的問題，提高了機器人的靈活性。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體而言，涉及一種內置式雙向氣泵自調控氣流蠕動柔性機器人。

背景技術

管道機器人是一種可沿管道內壁行走的機械，它可以攜帶各種檢測儀器或者作業裝置，在操作人員的遙控或者自主控制下進入管道內部，完成管道缺陷探傷、管內加工等任務。現有技術中公開的相關技術，如申請號200810106352.X公開了一種柔性蠕動的管道機器人，這種管道機器人對變徑管道的適應性較小。

為了解決變徑管道適應性問題，本申請的發明人研究了一種氣泵外置的氣囊式蠕動機器人，該機器人通過外置的氣泵向氣囊給氣膨脹后自適應地貼合變徑管道從而提高對變徑管道的適應性。但是進一步研究發現，利用外置氣泵向氣囊給氣的機器人存在缺陷：由于外置氣泵和氣囊式蠕動機器人之間通過氣管連接，機器人的活動范圍受到氣管的限制，而過長的氣管影響了機器人運動的靈活性。

發明內容

本發明提供了一種內置式雙向氣泵自調控氣流蠕動柔性機器人，以解決相關技術中氣囊式蠕動機器人運動的靈活性低的問題。

本發明實施例提供了一種內置式雙向氣泵自調控氣流蠕動柔性機器人，包括：頭端氣囊、伸縮氣囊、尾端氣囊、電源模塊、控制模塊和雙向氣泵，其中，

所述電源模塊用于為所述雙向氣泵和所述控制模塊供電；

所述頭端氣囊、所述伸縮氣囊和所述尾端氣囊沿軸向依次連接；

所述控制模塊用于控制所述雙向氣泵向所述頭端氣囊給氣或排氣，所述頭端氣囊通過所述雙向氣泵的給氣或排氣而沿徑向膨脹或收縮；所述控制模塊用于控制所述雙向氣泵向所述尾端氣囊給氣或排氣，所述尾端氣囊通過所述雙向氣泵的給氣或排氣而沿徑向膨脹或收縮；所述控制模塊用于控制所述雙向氣泵向所述伸縮氣囊給氣或排氣，所述伸縮氣囊通過所述雙向氣泵的給氣或排氣而沿軸向伸長或縮短。

可選地，所述機器人無需外接氣源，所述雙向氣泵的給氣和排氣均在所述機器人內部流動；或者所述雙向氣泵與外部環境連接，以實現所述機器人內部的氣囊與外部環境之間的氣體交換。

可選地，所述機器人還包括附加氣囊，所述附加氣囊用于存儲氣體。

可選地，所述機器人還包括安裝平臺，所述安裝平臺設置在所述頭端氣囊和所述伸縮氣囊的連接處，或者設置在所述尾端氣囊和所述伸縮氣囊的連接處，或者在所述頭端氣囊和所述伸縮氣囊的連接處合和所述尾端氣囊和所述伸縮氣囊的連接處各設置一個安裝平臺。

可選地，所述雙向氣泵、電源模塊和控制模塊設置在所述安裝平臺上。

可選地，所述安裝平臺為兩個相互配合且密封連接的法蘭盤，其中一個法蘭盤與伸縮氣囊連接，另一個法蘭盤與頭端氣囊和/或尾端氣囊連接。

可選地，所述雙向氣泵的數量為一個；所述機器人還包括：通道、電控開關，其中，所述頭端氣囊、所述尾端氣囊和所述伸縮氣囊分別通過一個獨立的通道與所述一個雙向氣泵的一個氣管連接，在每個獨立的通道上都設置有電控開關；所述一個雙向氣泵的另一個氣管與附加氣囊或者外部環境連接。

可選地，所述雙向氣泵包括：頭端氣囊雙向氣泵、尾端氣囊雙向氣泵和伸縮氣囊雙向氣泵，其中，