[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

本發明提供了一種用于管道檢測與清理的軟體微型機器人，主要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，鰭狀外殼等。擺動模塊組成包括永久磁鐵，通電線圈，堵頭，萬向節，旋轉電機，壓力傳感器等。本發明所設計的檢測機器人能夠在狹小的環境下進行精確的檢測，采用了在機器人外殼的鰭狀結構里安裝清理模塊的方式，不僅簡化了裝置，大大降低了機械結構的復雜性，此外外殼采用鰭狀結構可以很好的使機器人在管道內不至于快速旋轉。本發明具有體積小，檢測范圍大，結構簡單，耗能低，響應快的優點。適用于毫米及以上管道的檢測。

技術領域

本發明涉及一種用于管道檢測與清理的軟體微型機器人

背景技術

微型機器人、微型馬達、微型機器近年來受到各國的極大關注。微型機器人在管道檢測、新藥研究開發、基因編輯等各種方面有著非常大的應用潛力。隨著國家經濟的飛速發展，在各種工廠和城市里面，管道使用范圍非常的廣泛，同時對管道的各項指標要求也隨之提高，但是在長期使用的過程中，管道難免會出現裂紋、漏孔等故障，因此必須要定期對管道進行排查和養護。但是由于管道輸送物質的不同，所以對管道的直徑以及制造工藝就有著很大的差異，就需要我們精確的找到管道損壞的位置，避免因為尋找管道的損壞位置而對管道的損壞。除此之外因為一部分管道內部可能含有有毒氣體，所以不便進行人為的定期檢修。因此，采用管道檢測機器人來代替人工進行定期的檢修就變得很必要，但是，以往很多管道檢測機器人的設計和系統還需要得到完善。

本設計首先通過分析比較現有的管道檢測機器人的驅動方案，結合實際條件擬定了電機驅動帶動螺旋槳的驅動方式，然后通過現有資料設計計算出螺旋槳的參數，擬定了電機驅動螺旋槳這樣的一種前進方式。然后通過設計方案中的各項約束條件，選定了電機的型號。本發明的創新點在于設計出了一種新型的擺頭結構和清理模塊，其通過電磁力推動來實現頭部攝像結構的擺動，擴大了機器人檢測的視野。

發明內容

本發明提供一種體積小，探測范圍大，響應快的一種用于管道檢測與清理的軟體微型機器人。能夠實現對管道內部的全方位檢測。

為實現上述目的，本發明采用如下方案：一種用于管道檢測與清理的軟體微型機器人，其包括清理模塊和擺動模塊。清理模塊包括螺旋鉆頭306，滑槽303，微型馬達305，懸臂支架202，萬向擺塊304，導桿301，鰭狀外殼302等，其特征在于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406，通電線圈403，堵頭402，萬向節404，旋轉電機405，壓力傳感器等，其特征在于利用了磁場力推動頭部進行擺動以擴大視野。此裝置各部件材料均采用軟體材料。

進一步，作為優選：所述擺動部分其柔性擺頭下表面安裝有萬向節，靠通電線圈的作用使機器人頭部進行擺動。當對線圈通以正方向的電流時，萬向節在通電線圈的作用下帶動頭部向Y軸正方向進行擺動。當對線圈通以反方向的電流時，萬向節將帶動頭部向Y軸負方向進行擺動。再通過控制下部旋轉電機旋轉角度的大小從而使該機器人實現向全方位的運動。旋轉電機的上部安裝有堵頭，在堵頭的上表面及擺頭的下表面安裝有壓力傳感器，當壓力達到一定值時，會自動降低電流，避免通電線圈產生塑性變形。在擺動模塊的上部安裝有攝像頭401和供能電池407，擺頭的外殼采用囊狀結構101進行封閉。其旋轉電機的兩側分別安裝有保持架201，在通電線圈的下部裝有永久磁鐵。

進一步，作為優選：所述的清理部分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，滑槽在鰭狀結構的帶動下將一同被推出，在中央微處理器的控制下對堵塞物進行清理。

當機器人進行工作時，其工作步驟如下：