[發(fā)明專利]一種剛/柔管道爬行機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910769610.0
• 申請(qǐng)日: 2019-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN110566751B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊建林;孫志峻;錢豐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F16L55/32
• 分類號(hào): F16L55/32;F16L55/40
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

一種剛/柔管道爬行機(jī)器人，其特征是其包括連桿、爬行足、伸縮氣囊、機(jī)器人本體、圓環(huán)氣囊一、圓環(huán)氣囊二和動(dòng)平臺(tái)套筒；機(jī)器人本體上有三組帶兩個(gè)鉸鏈孔的鉸鏈支座，每個(gè)鉸鏈孔均與一根連桿的一端鉸接，爬行足上也有鉸鏈支座并與連桿相鉸接；圓環(huán)氣囊一套裝固連在機(jī)器人本體上，三組連桿中每組都有一根連桿與圓環(huán)氣囊一的外表面固連；伸縮氣囊套裝在機(jī)器人本體上，一端與機(jī)器人本體固連，另一端與動(dòng)平臺(tái)套筒固連；所述動(dòng)平臺(tái)套筒上同樣有三組平行四邊形機(jī)構(gòu)；圓環(huán)氣囊二套裝在動(dòng)平臺(tái)套筒上，圓環(huán)氣囊二內(nèi)表面固連在動(dòng)平臺(tái)套筒上，三組連桿中每組也同樣都有一根連桿與圓環(huán)氣囊二的外表面固連。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作可靠，能滿足各種管道爬行需要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是一種爬行機(jī)構(gòu)人，具體地說是一種剛/柔管道爬行機(jī)器人。

背景技術(shù)

近年來，由于工業(yè)生產(chǎn)的多樣化，各種各樣的機(jī)器人陸續(xù)被研究出來以完成不同的任務(wù)。其中，管道機(jī)器人發(fā)展較晚，由于管道內(nèi)部環(huán)境的限制，對(duì)管道機(jī)器人的要求也相對(duì)較高。例如，管徑較小且變化、拐彎處較多、姿態(tài)在空間內(nèi)變化的軟體管道內(nèi)，管道機(jī)器人在這種環(huán)境下前進(jìn)都十分不易，更不用說在這種情況下實(shí)現(xiàn)各種操作。現(xiàn)有的蛇形機(jī)器人能夠勝任這方面的工作，但是蛇形機(jī)器人控制復(fù)雜，制作不易，成本過高，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的管道機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單，操控方便的剛/柔管道爬行機(jī)器人，其能夠在管徑較小且管徑波動(dòng)大、拐彎處較多、姿態(tài)在空間內(nèi)變化的軟體或硬質(zhì)管道內(nèi)爬行，裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于小型化，且與管道接觸時(shí)較為柔順，不會(huì)造成管道內(nèi)壁與自身結(jié)構(gòu)的破壞，具有巨大的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種剛/柔管道爬行機(jī)器人，其特征是它包括連桿、爬行足、伸縮氣囊、機(jī)器人本體、圓環(huán)氣囊一、圓環(huán)氣囊二和動(dòng)平臺(tái)套筒。所述機(jī)器人本體上有三組鉸鏈支座，每組鉸鏈支座上都有兩個(gè)鉸鏈孔，每個(gè)鉸鏈孔均與一根連桿鉸接，爬行足上也有鉸鏈支座，鉸鏈支座上有兩個(gè)鉸鏈孔，這兩個(gè)鉸鏈孔也與兩根連桿鉸接，這樣爬行足、機(jī)器人本體與兩根連桿構(gòu)成平行四邊形，這樣爬行足就可以始終與機(jī)器人本體平行。圓環(huán)氣囊一套裝在機(jī)器人本體上，圓環(huán)氣囊一內(nèi)表面固連在機(jī)器人本體上，三組連桿中每組都有一根連桿與圓環(huán)氣囊一外表面固連。伸縮氣囊套裝在機(jī)器人本體上，伸縮氣囊是套筒形狀，伸縮氣囊一端與機(jī)器人本體固連，一端與動(dòng)平臺(tái)套筒固連，動(dòng)平臺(tái)套筒是中空的，與機(jī)器人本體間隙配合，套裝在機(jī)器人本體上。所述動(dòng)平臺(tái)套筒上同樣有三組平行四邊形機(jī)構(gòu)，所述平行四邊形機(jī)構(gòu)由鉸鏈支座、兩根連桿和爬行足組成。圓環(huán)氣囊二套裝在動(dòng)平臺(tái)套筒上，圓環(huán)氣囊二內(nèi)表面固連在動(dòng)平臺(tái)套筒上，三組連桿中每組也同樣都有一根連桿與圓環(huán)氣囊二外表面固連。

所述爬行足外表面有細(xì)小凸起，以保證與管道間不易打滑。

所述機(jī)器人本體中有必要的通氣管道，以給伸縮氣囊、圓環(huán)氣囊供氣，此外機(jī)器人本體中還可以放置其他電子元器件。氣源在管道外部，通過細(xì)管輸送到需要供氣的部件中。

所述伸縮氣囊和圓環(huán)氣囊中有氣壓傳感器，或者在連桿上應(yīng)變最大區(qū)域貼應(yīng)變片，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爬行足與管道之間的接觸力，以保證機(jī)器人本體和管道內(nèi)壁不會(huì)受到結(jié)構(gòu)破壞。

所述爬行足可以展開、回收，可以在變直徑的管道、彎管道以及或水平或豎直或傾斜的管道中爬行。并且裝置結(jié)構(gòu)簡單、容易小型化。

所述爬行足等執(zhí)行機(jī)構(gòu)是剛性，驅(qū)動(dòng)源（伸縮氣囊、圓環(huán)氣囊）是柔性的，整個(gè)機(jī)器人兼具剛性和柔性機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)，爬行足能夠始終與機(jī)器人本體平行，但由于驅(qū)動(dòng)源是柔性的，所以爬行足與外界的接觸又是柔性的。

所述每組連桿中，其中一根或兩根連桿可以是柔性的，以保證爬行足與管壁貼合面積更大。

本發(fā)明的有益效果是：