[發明專利]一種三管柔性執行機構誘導的管狀爬行機器人

有效

• 申請號: 202010710239.3
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111878661B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 李龍;蔣奕晨;田應仲;馬培峰;金滔
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L55/40;F16L55/30
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種三管柔性執行機構誘導的管狀爬行機器人，其特征在于：包括頂部虹膜機構粘附裝置(1)、軟管齒輪嚙合驅動裝置(2)和底部虹膜機構粘附裝置(3)；頂部虹膜機構粘附裝置(1)設置于機器人頂部，所述頂部虹膜機構粘附裝置(1)與軟管齒輪嚙合驅動裝置(2)中的三根金屬波紋管(10)的一端固連，所述軟管齒輪嚙合驅動裝置(2)中的一個電機固定盤(11)通過一個雙通銅柱(15)與底部虹膜機構粘附裝置(3)相固連；所述軟管齒輪嚙合驅動裝置(2)包括三根金屬波紋管(10)、三個齒輪(14)、三個直流電機(12)、三個電機架(13)、電機固定盤(11)和三根雙通銅柱(15)；所述三根金屬波紋管(10)互為120度夾角均布于直徑為50mm的圓周上，三根金屬波紋管(10)的軸向一端與頂部虹膜機構粘附裝置(1)中的頂部滑槽盤(5)相固連，所述三根金屬波紋管(10)的外表面螺紋分別與三個齒輪(14)相嚙合形成齒輪齒條機構，隨著齒輪(14)的轉動，金屬波紋管(10)與所述齒輪可實現相對運動；所述齒輪(14)與直流電機(12)相固連，直流電機(12)通過電機架(13)固定在電機固定盤(11)一側，雙通銅柱(15)通過螺栓固定在電機固定盤(11)的同一側；三個直流電機(12)在單片機的控制下發生轉動，直流電機(12)的轉動帶動與之固連的齒輪(14)轉動；當頂部虹膜機構粘附裝置(1)與水管內壁相粘附時，所述齒輪(14)轉動使得軟管齒輪嚙合驅動裝置(2)中的直流電機(12)連同電機固定盤(11)以及與電機固定盤(11)通過雙通銅柱(15)固連的底部虹膜機構粘附裝置(3)沿金屬波紋管(10)向上運動；當底部虹膜機構粘附裝置(3)與水管內壁相粘附時，所述齒輪(14)轉動導致與之相嚙合的金屬波紋管(10)及與所述金屬波紋管一端相固連的頂部虹膜機構粘附裝置(1)向上運動，三個直流電機(12)以不同速度轉動時，使整個管狀爬行機器人在三維空間內的彎曲，以適應彎曲的水管。

2.根據權利要求1所述三管柔性執行機構誘導的管狀爬行機器人，其特征在于：所述頂部虹膜機構粘附裝置(1)包括頂部曲柄(4)、三個頂部連桿(7)、三個頂部滑塊(6)、頂部滑槽盤(5)、頂部舵機安裝墊塊(8)和頂部舵機(9)；所述頂部曲柄(4)分別與三個頂部連桿(7)、三個頂部滑塊(6)以及頂部滑槽盤(5)構成三個曲柄滑塊機構，頂部曲柄(4)與頂部舵機(9)相固連；頂部舵機安裝墊塊(8)與頂部滑槽盤(5)以及頂部舵機(9)通過螺栓螺母相固定，頂部滑塊(6)與頂部滑槽盤(5)形成接觸移動副；頂部舵機(9)的轉動帶動頂部曲柄(4)轉動，所述頂部曲柄(4)的轉動驅動頂部滑塊(6)在頂部滑槽盤(5)中進行沿槽道的直線運動，頂部滑塊(6)的沿槽道移動實現頂部虹膜機構粘附裝置(1)的外輪廓直徑發生變化，進而實現與水管內壁的粘附或分離；頂部滑塊(6)的圓弧形外沿貼附有一層薄薄的硅膠層，用以增大頂部虹膜機構粘附裝置(1)與管壁的接觸摩擦系數。

3.根據權利要求1所述三管柔性執行機構誘導的管狀爬行機器人，其特征在于：所述底部虹膜機構粘附裝置(3)，包括底部曲柄(16)、三個底部連桿(17)、三個底部滑塊(18)、底部滑槽盤(20)和底部舵機(19)；所述底部舵機(19)與底部曲柄(16)相固連，所述底部曲柄(16)分別與三個底部連桿(17)、三個底部滑塊(18)和底部滑槽盤(20)共同構成了三個曲柄滑塊機構，底部滑塊(18)與底部滑槽盤(20)形成接觸移動副，底部舵機(19)安裝固定于軟管齒輪嚙合驅動裝置(2)中的電機固定盤(11)的一側；所述底部舵機(19)的轉動帶動底部曲柄(16)轉動，所述底部曲柄(16)的轉動驅動底部滑塊(18)在底部滑槽盤(20)中進行沿槽道的直線運動，底部滑塊(18)的沿槽道移動實現底部虹膜機構粘附裝置(3)的外輪廓直徑發生變化，進而實現與水管內壁的粘附或分離；底部滑塊(18)的圓弧形外沿貼附有一層薄薄的硅膠層，用以增大底部虹膜機構粘附裝置(3)與管壁的接觸摩擦系數，使底部虹膜機構粘附裝置(3)與管壁粘附效果更好。