[發明專利]一種用于管道檢測與清理的軟體微型機器人

有效

• 申請號: 202011082120.2
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112212122B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 劉歡;李云鵬;王俊堯;佘進波;孫功臣;孫琪;陳星宇;王銳;郎天鴻;崔博文
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L55/40;B08B9/051;B08B13/00;G05D1/02;F16L101/12;F16L101/30
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 李曉莉

1.一種用于管道檢測與清理的軟體微型機器人，其特征在于：包括清理模塊和擺動模塊；清理模塊包括螺旋鉆頭，滑槽，微型馬達，懸臂支架，萬向擺塊，導桿，鰭狀外殼，能實時對管道內的堵塞物進行清理；擺動模塊包括永久磁鐵，通電線圈，堵頭，萬向節，旋轉電機，壓力傳感器，利用了磁場力推動頭部進行擺動以擴大視野；采用微型直流電機進行驅動，位移控制精度高，機械結構簡單；通過對擺動模塊的實時控制，能夠實現在管道中進行全方位的檢測。

2.根據權利要求1所述的一種用于管道檢測與清理的軟體微型機器人，其特征在于：所述擺動模塊中的永久磁鐵安裝在旋轉電機的上表面，其上表面為S極，下表面為N極；通電線圈與萬向節連接，當線圈通以不同方向的電流時其與永久磁鐵之間產生力的作用進行伸縮，萬向節在線圈的作用下從而帶動頭部向不同方向進行擺動，擴大其探測視野，其旋轉電機的上部安裝堵頭，在堵頭的上表面及擺頭的下表面分別安裝壓力傳器；其擺頭的最大擺動角度為：

其中：a為擺頭旋轉點與擺頭下表面之間的垂直距離，b為擺頭旋轉點與萬向節在擺頭的下表面作用點之間的水平距離。

3.根據權利要求1所述的一種用于管道檢測與清理的軟體微型機器人，其特征在于：所述清理模塊滑槽安裝在機器人外殼的鰭狀結構里，每個鰭狀結構之間相隔90°；導桿兩端分別置有一個萬向擺塊，兩端的萬向擺塊分別與微型馬達和滑槽進行連接，通過控制其向不同方向的擺動，使螺旋鉆頭能夠對不同的位置進行清理；當檢測到堵塞時，外殼上的鰭狀結構將在懸臂支架的支撐下向外展開，螺旋鉆頭在滑槽的作用下向外推出，通過導桿和萬向擺塊的作用，使螺旋鉆頭能夠完成對不同位置處堵塞物的清理。

4.一種根據權利要求1所述的用于管道檢測與清理的軟體微型機器人的使用方法，其特征在于，其工作步驟如下：

第一步，機器人在螺旋槳的驅動下向前推進，當前進到管道的拐角處時，中央微處理器會對拐角進行分析，控制擺頭擺動的角度以及旋轉電機旋轉的角度，再通過螺旋槳向前推進從而使機器人能夠順利通過拐角；

第二步，通過中央微處理器的輸入輸出端口直接采集圖像信息，中央微處理器對通電線圈電流大小和方向以及擺動模塊下方旋轉電機旋轉角度的實時控制，能夠使擺頭帶動圖像采集模塊對管道內部進行全方位檢測；

第三步，當圖像采集模塊檢測到管道內部出現堵塞時，上位機會根據對采集出來的圖像進行分析，向下位機輸入對應的執行指令；

第四步，當下位機接收到上位機發出的執行指令時，通過中央微處理器對清理模塊進行控制，使鰭狀結構在懸臂支架的作用下向外展開，然后螺旋鉆頭在滑槽的作用下向前推出，通過導桿和萬向擺塊的作用，使螺旋鉆頭能夠完成對不同位置處堵塞物的清理。