[發明專利]一種壓電式管道爬行機器人

有效

• 申請號: 201911384225.0
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN111306400B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 武國彪;姜林;李麗琛;李健
• 申請（專利權）人: 邦瓷電子科技（鹽城）有限責任公司
• 主分類號: F16L55/38
• 分類號: F16L55/38
• 代理公司: 北京勁創知識產權代理事務所(普通合伙) 11589
• 代理人: 徐家升

一種壓電式管道爬行機器人，包括壓電圓盤、圓柱桿、第一圓盤和第二圓盤；圓柱桿垂直設置在壓電圓盤上；第一圓盤和第二圓盤沿著圓柱桿的中軸線方向設置在圓柱桿上，第一圓盤和第二圓盤的外周面上均設有用于與管道內壁接觸的凸起，第一圓盤和第二圓盤的端面上分別設有多個導流槽；壓電圓盤連接外部驅動以接收外部驅動發出的頻率激勵以在圓柱桿上形成駐波；駐波沿著圓柱桿的中軸線方向傳播以驅動第一圓盤和第二圓盤沿著圓柱桿的中軸線方向移動，凸起阻止第一圓盤和第二圓盤移動直至第一圓盤和第二圓盤的凸起均與管道內壁脫落，機器人沿著管道的中軸線方向移動。本發明提供的壓電式管道爬行機器人能在管壁中短暫的飛行，達到更高的移動速度。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種壓電式管道爬行機器人。

背景技術

在醫療內窺鏡或者航天航空應用中，通常需要一種可以將探頭快速伸出的裝置；

壓電裝置由于無磁和可以小型化的特點被廣泛的采用，由于壓電材料的最大變形量是其自身的千分之一點五，經過機械結構放大后也只能到達百分之一左右，具體的數量級在幾微米到數百微米，不能滿足探頭伸出長度在數十毫米的需求，因此現有的解決方案大多是利用壓電材料在與管壁接觸的物體上產生的駐波或橢圓運動，依靠物體和管壁的摩擦推動，然而，駐波或橢圓運動產生的位移較小使得這類壓電裝置的速度在一般在二十幾毫米每秒，不能滿足一些快速伸出的場合；為此，本申請中提出一種壓電式管道爬行機器人。

發明內容

(一)發明目的

為解決背景技術中存在的技術問題，本發明提出一種壓電式管道爬行機器人，本發明提供的壓電式管道爬行機器人能在管壁中短暫的飛行，達到更高的移動速度。

(二)技術方案

本發明提供了一種壓電式管道爬行機器人，包括壓電圓盤、圓柱桿、第一圓盤和第二圓盤；

圓柱桿垂直設置在壓電圓盤上，圓柱桿的中軸線與壓電圓盤的中軸線重合；

第一圓盤和第二圓盤沿著圓柱桿的中軸線方向設置在圓柱桿上，第一圓盤和第二圓盤的中軸線均與圓柱桿的中軸線重合，第一圓盤和第二圓盤的外周面上均設有用于與管道內壁接觸的凸起，第一圓盤和第二圓盤的端面上分別設有多個用于使空氣在第一圓盤和第二圓盤之間保持通暢的導流槽；

壓電圓盤連接外部驅動以接收外部驅動發出的頻率激勵，壓電圓盤接收頻率激勵以在圓柱桿上形成駐波；駐波沿著圓柱桿的中軸線方向傳播以驅動第一圓盤和第二圓盤沿著圓柱桿的中軸線方向移動，第一圓盤和第二圓盤上分別設有的凸起阻止第一圓盤和第二圓盤移動直至第一圓盤和第二圓盤變形，第一圓盤和第二圓盤的凸起均與管道內壁脫落，機器人沿著管道的中軸線方向朝向第一圓盤和第二圓盤變形的反方向移動。

優選的，壓電圓盤的外形為圓柱形，壓電圓盤的直徑值大于圓柱桿的直徑值。

優選的，壓電圓盤包括壓電片材和支撐片材；壓電片材設置在支撐片材上。

優選的，壓電片材選用壓電陶瓷片；支撐片材選用金屬圓片或玻纖圓片或碳纖圓片中的任意一種。

優選的，支撐片材的直徑值大于壓電片材的直徑值。

優選的，凸起為圓形或三角形，凸起為第一圓盤或第二圓盤的圓周上覆有第一圓盤或第二圓盤的直徑方向和厚度方向構成的平面的截面形成。

優選的，第一圓盤或第二圓盤結構相同；

第一圓盤由兩個以上的主體平板構成，相鄰的兩個主體平板之間通過Z字形褶皺連接用于讓第一圓盤在垂直于第一圓盤端面的方向上具有向下彎曲變形的應力小于向上彎曲變形的應力。

本發明的上述技術方案具有如下有益的技術效果：