專利名稱：一種管道機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種管道機(jī)器人。
背景技術(shù)：
管道機(jī)器人是一種可沿管道內(nèi)部或外部移動(dòng)，攜帶一種或多種傳感器及操作器，能夠進(jìn)行一系列管道作業(yè)的機(jī)電一體化系統(tǒng)。管道機(jī)器人具有體積小、能耗低的特點(diǎn)，能夠進(jìn)入一般機(jī)械系統(tǒng)無法進(jìn)入的狹小空間內(nèi)，在工業(yè) 檢測(cè)、光學(xué)工程、核工業(yè)及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景?，F(xiàn)有的管道機(jī)器人一般在機(jī)身上設(shè)有彈性足，通過驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)該彈性足，并利用彈性足與管壁之間的碰撞來實(shí)現(xiàn)管道機(jī)器人沿管道行走。但是，不同管道通常具有不同的半徑、形狀，即使是同一管道其自身的半徑、形狀也可能會(huì)有變化，當(dāng)管道出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎或管道半徑有變化時(shí)，現(xiàn)有的管道機(jī)器人就可能無法順利通過管道，甚至出現(xiàn)不能在管道中繼續(xù)前進(jìn)的現(xiàn)象。因此，迫切需要本領(lǐng)域技術(shù)人員解決的技術(shù)問題就是，如何提高管道機(jī)器人對(duì)管道的形狀、半徑的自適應(yīng)能力。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種管道機(jī)器人，該管道機(jī)器人對(duì)管道的形狀、半徑變化有一定的自適應(yīng)能力。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種管道機(jī)器人，包括殼體；分別設(shè)置在所述殼體兩端的第一殼蓋和第二殼蓋；設(shè)置在所述殼體內(nèi)，且與所述殼體內(nèi)壁相接觸的驅(qū)動(dòng)裝置；設(shè)置在所述殼體上，且環(huán)繞所述殼體外壁的若干圈纖毛組織，且纖毛組織的纖毛與所述殼體的外壁呈設(shè)定角度。優(yōu)選的，所述殼體包括多個(gè)相互套接的環(huán)形機(jī)殼。優(yōu)選的，在所述機(jī)殼套接相連處插接有所述纖毛組織。優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、偏心輪以及彈性支架，其中所述偏心輪為圓形轉(zhuǎn)輪，且在偏離其圓心處設(shè)有轉(zhuǎn)軸孔；所述偏心輪的轉(zhuǎn)軸孔套設(shè)在所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸的頂端；所述電動(dòng)機(jī)套設(shè)在所述彈性支架的內(nèi)部，且與所述彈性支架的內(nèi)壁相接觸，所述彈性支架的外壁與所述殼體的內(nèi)壁相接觸。優(yōu)選的，所述機(jī)器人還包括設(shè)置于殼體內(nèi)部且與所述電動(dòng)機(jī)相連的電源裝置。經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開提供了一種管道機(jī)器人，環(huán)繞殼體的外徑設(shè)有若干圈纖毛組織，纖毛組織與所述殼體間呈設(shè)定的角度。將所述機(jī)器人放入管道后，纖毛組織與管道壁間也具有一定角度，纖毛組織的纖毛與管道壁相接觸，當(dāng)利用驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生振動(dòng)帶動(dòng)殼體振動(dòng)時(shí)，會(huì)引發(fā)纖毛組織振動(dòng)，隨著纖毛組織的振動(dòng)，纖毛組織的纖毛會(huì)與管道壁發(fā)生非對(duì)稱的碰撞，從而驅(qū)動(dòng)管道機(jī)器人沿管道前進(jìn)。當(dāng)遇到管道轉(zhuǎn)彎或管道直徑改變時(shí)，纖毛組織的纖毛會(huì)隨著管道的改變而被動(dòng)變形，改變纖毛與管道壁之間的角度，但仍保持纖毛與管道壁的接觸，不會(huì)出現(xiàn)纖毛組織與管道壁無法接觸或接觸不充分的情況，因此即使管道形狀變化，纖毛組織與管道壁仍能產(chǎn)生足夠的碰撞力來驅(qū)動(dòng)機(jī)器人前行。同時(shí)，隨著纖毛組織的被動(dòng)變形，管道機(jī)器人的外圍直徑也會(huì)在一定范圍內(nèi)改變，從而更有利于管道機(jī)器人通過管道轉(zhuǎn)彎處或管徑變化的地段。
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例的一種管道機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例的一種管道機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍?，F(xiàn)有的管道機(jī)器人，一般在機(jī)器人的殼體上設(shè)有3至4個(gè)彈性足，通過驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)彈性足，利用彈性足與管壁之間的碰撞來驅(qū)動(dòng)機(jī)器人沿管道前進(jìn)。但是當(dāng)管道出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎或管道直徑發(fā)生變化時(shí)，由于彈性足不能隨著管道的形狀發(fā)生變化，機(jī)器人不能順利通過管道轉(zhuǎn)彎處或直徑發(fā)生變化管道段。例如，當(dāng)管道出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎或管道直徑變大時(shí)，原來與管道接觸的彈性足有可能無法與管道相接觸，或僅有一、兩個(gè)彈性足與管壁相接觸，因此不能通過彈性足與管壁產(chǎn)生足夠的碰撞力來驅(qū)動(dòng)管道機(jī)器人前進(jìn)；當(dāng)管道的直徑變得小時(shí)，由于彈性足不能隨管道的變化發(fā)生相應(yīng)的形變，機(jī)器人的外圍直徑不會(huì)變化，即使彈性足與管壁能產(chǎn)生碰撞力，但由于機(jī)器人自身的外圍直徑過大，也不能順利的通過該半徑變小的管道段。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的如上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種管道機(jī)器人，環(huán)繞管道機(jī)器人的殼體設(shè)置有若干圈纖毛組織，由于纖毛組織上纖毛具有柔度與彈性度較好的特點(diǎn)，當(dāng)管道的形狀、半徑變化有一定變化時(shí)，纖毛組織能隨著管道被動(dòng)變形，同時(shí)由于纖毛組織的變化，機(jī)器人外圍直徑會(huì)相應(yīng)變化，因此該管道機(jī)器人能比較順利的通過管道的轉(zhuǎn)彎處以及半徑有變化的管道段。參見圖1，為本發(fā)明實(shí)施例的一種管道機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖，該管道機(jī)器人包括殼體I ;分別設(shè)置在所述殼體I兩端的第一殼蓋2和第二殼蓋3 ；
設(shè)置在所述殼體I內(nèi)，且與所述殼體I內(nèi)壁相接觸的驅(qū)動(dòng)裝置5 ；設(shè)置在所述殼體I上，且環(huán)繞所述殼體I外壁的若干圈纖毛組織4，且纖毛組織4的纖毛41與所述殼體I的外壁呈設(shè)定角度。也就是說，第一殼蓋2套接在殼體I前端邊沿上，第二殼蓋3插接于殼體I后端，在殼體I外側(cè)且環(huán)繞殼體I外徑的上有若干圈纖毛組織4，纖毛組織4的纖毛41與殼體I間成一定角度。纖毛組織4的圈數(shù)可以根據(jù)殼體I的長度進(jìn)行設(shè)定，可以為一圈也可以為多圈，纖毛41與殼體I間的夾角可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，如可以設(shè)定為30度，40度等。驅(qū)動(dòng)裝置5設(shè)置在殼體I的艙內(nèi)，且驅(qū)動(dòng)裝置5與殼體I艙內(nèi)的內(nèi)壁相接觸。其中，纖毛組織4是利用放電微細(xì)加工方法在機(jī)殼外表面上加工了具有較高柔性與彈性度，類似微生物中纖毛結(jié)構(gòu)的絲狀彈性金屬絲，也就是說纖毛組織4的纖毛41是具有柔度與彈性的金屬絲。例如，纖毛可以為寬度為O. Imm的不銹鋼金屬片，當(dāng)然纖毛也可以 是由其他具有彈性的金屬材料制成。纖毛組織上的纖毛與殼體之間存在一定的角度，當(dāng)將該管道機(jī)器人放入管道后，纖毛組織與管道壁充分接觸且纖毛與管道壁會(huì)形成一定的角度，當(dāng)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置的振動(dòng)會(huì)帶動(dòng)該機(jī)器人殼體的振動(dòng)，從而引起與纖毛組織的諧振，進(jìn)而產(chǎn)生纖毛與管道壁之間非對(duì)稱性碰撞，由于力的相互作用，該管道機(jī)器人會(huì)受到來自管道的力而沿著管道向前行進(jìn)。需要說明的是，隨著管道機(jī)器人沿管道的運(yùn)動(dòng)，纖毛組織與殼體之間的角度可能會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，纖毛組織與管道壁之間的夾角也可能會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。在該管道機(jī)器人沿管道行進(jìn)的過程中，當(dāng)管道出現(xiàn)拐彎或管道直徑變化時(shí)，該纖毛組織會(huì)隨著管道發(fā)生相應(yīng)的形變，如，纖毛與管道之間的夾角改變，纖毛與管壁的接觸面積發(fā)生變化，因此即使管道出現(xiàn)拐彎或直徑變化的情況，纖毛組織仍能與管壁很好的接觸，并能產(chǎn)生碰撞獲得足夠的力驅(qū)動(dòng)該管道機(jī)器人沿管道前進(jìn)。另外，由于纖毛組織的柔性與彈性，當(dāng)管道出現(xiàn)拐彎或直徑變比時(shí)，纖毛組織會(huì)隨管道被動(dòng)變形，改變纖毛組織與管道間的夾角，進(jìn)而使得該管道機(jī)器人的外徑會(huì)隨管道發(fā)生相應(yīng)的變化，來適應(yīng)管道的變化。如當(dāng)管道半徑變小時(shí)，改為向管道的纖毛與管道間的夾角變小，機(jī)器人的外圍直徑相應(yīng)的變小，從而使得該管道機(jī)器人能順利的通過該管道變化的地方。為了能讓該管道機(jī)器人在通過管道拐彎處更加順利，該機(jī)器人的殼體可以由若干節(jié)環(huán)形機(jī)殼連接而成，這樣在管道拐彎處，殼體可以隨管道的彎形產(chǎn)生彎度，有助于該微型機(jī)器人順利通過拐彎處。參見圖2，為本發(fā)明另一實(shí)施例的一種管道機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖，該管道機(jī)器人與圖I的區(qū)別在于該管道機(jī)器人的殼體I由若干節(jié)環(huán)形機(jī)殼11相互套接組成，每一節(jié)機(jī)殼11的如端邊沿都套接在如一機(jī)殼11的后端口內(nèi)，殼體I的最后一節(jié)機(jī)殼11的后端口與弟二殼蓋3相套連接；在各節(jié)機(jī)殼11套接相連處111插接有纖毛組織4。當(dāng)該管道機(jī)器人沿管道轉(zhuǎn)彎時(shí)，殼體的各節(jié)機(jī)殼連接處的邊沿會(huì)沿軸向相連接處內(nèi)側(cè)或外側(cè)延伸，使得殼體產(chǎn)生一定的彎度，有助于該管道機(jī)器人通過管道轉(zhuǎn)彎處。另外，這種由多節(jié)機(jī)殼相連的殼體，可以很方便的調(diào)節(jié)管道機(jī)器人的長度，當(dāng)需要延長機(jī)器人的殼體長度時(shí)，只需增加相連的機(jī)殼的數(shù)量即可。
本發(fā)明實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)裝置的作用是產(chǎn)生振動(dòng)以帶動(dòng)殼體振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生與纖毛組織間的諧振，以便通過纖毛的振動(dòng)與管道壁之間產(chǎn)生碰撞。驅(qū)動(dòng)裝置可以為能產(chǎn)生振動(dòng)的裝置即可，優(yōu)選的，參見圖2，該驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)51、偏心輪52和環(huán)形的彈性支架53，偏心輪52為具有一定厚度的圓形轉(zhuǎn)輪，且在偏離轉(zhuǎn)輪的圓心處設(shè)有轉(zhuǎn)軸孔；偏心輪52的轉(zhuǎn)軸孔套在電動(dòng)機(jī)51的轉(zhuǎn)軸的頂端；電動(dòng)機(jī)51的套在環(huán)形彈性支架53的內(nèi)部，且與彈性支架53的內(nèi)壁相接觸，彈性支架53的外壁與所述殼體I的內(nèi)壁相接觸。彈性支架53可以用具有彈性的金屬材料制成，主要用于將產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞與殼體I。當(dāng)利用該驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)器人前進(jìn)的原理為當(dāng)電動(dòng)機(jī)接通電源后，電動(dòng)機(jī)會(huì)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的軸輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，而偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)引發(fā)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致與電動(dòng)機(jī)相接觸的殼體產(chǎn)生振動(dòng)，最終將振動(dòng)通過殼體傳遞給纖毛組織，使得纖毛組織與管壁之間發(fā)生非對(duì)稱的碰撞，通過碰撞力驅(qū)動(dòng)該管道機(jī)器人沿管道向前移動(dòng)。其中， 偏心輪52的轉(zhuǎn)軸孔并不位于偏心輪52的圓心位置，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于轉(zhuǎn)軸孔偏離圓心，因此電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中帶動(dòng)偏心輪產(chǎn)生的振動(dòng)比轉(zhuǎn)軸位于圓心的情況產(chǎn)生的振動(dòng)更大些。另外偏心輪的轉(zhuǎn)軸孔沒有位于圓心，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，偏心輪旋轉(zhuǎn)過程中會(huì)間接使得該微型機(jī)器人的殼體各個(gè)方向振動(dòng)效果不同，振動(dòng)較強(qiáng)一側(cè)的纖毛組織與管壁的碰撞力較大，因此該側(cè)會(huì)相對(duì)另一側(cè)沿管道向前行進(jìn)一段距離，當(dāng)另一側(cè)振動(dòng)較強(qiáng)時(shí)，該管道機(jī)器人的這一側(cè)又會(huì)相對(duì)向前行進(jìn)，使得該管道機(jī)器人不斷沿管道向前蠕動(dòng)。當(dāng)然，驅(qū)動(dòng)裝置也可以為壓電驅(qū)動(dòng)器，通過壓電材料產(chǎn)生機(jī)械能、使得微型機(jī)器人的纖毛組織與管道壁碰撞來驅(qū)動(dòng)該機(jī)器人前進(jìn)，也可以為其他的能產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，在此不加以限制。進(jìn)一步的，可以在殼體內(nèi)部設(shè)置電源裝置，將該電源裝置與電動(dòng)機(jī)相連，這樣當(dāng)該管道機(jī)器人沿管道行進(jìn)時(shí)，無需再通過電纜線與管道外的電源相連，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的無纜化作業(yè)。本實(shí)施例的管道機(jī)器人可以作為微型攝像頭或其他檢測(cè)設(shè)備的搭載平臺(tái)，進(jìn)而通過在管道機(jī)器人上搭載各種檢測(cè)、控制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的檢測(cè)、偵查等操作。本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種管道機(jī)器人，其特征在于，包括 殼體； 分別設(shè)置在所述殼體兩端的第一殼蓋和第二殼蓋； 設(shè)置在所述殼體內(nèi)，且與所述殼體內(nèi)壁相接觸的驅(qū)動(dòng)裝置； 設(shè)置在所述殼體上，且環(huán)繞所述殼體外壁的若干圈纖毛組織，且纖毛組織的纖毛與所述殼體的外壁呈設(shè)定角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)器人，其特征在于，所述殼體包括多個(gè)相互套接的環(huán)形機(jī)殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人，其特征在于，在所述機(jī)殼套接相連處插接有所述纖毛組織。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)器人，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括 電動(dòng)機(jī)、偏心輪以及彈性支架，其中 所述偏心輪為圓形轉(zhuǎn)輪，且在偏離其圓心處設(shè)有轉(zhuǎn)軸孔； 所述偏心輪的轉(zhuǎn)軸孔套設(shè)在所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸的頂端； 所述電動(dòng)機(jī)套設(shè)在所述彈性支架的內(nèi)部，且與所述彈性支架的內(nèi)壁相接觸，所述彈性支架的外壁與所述殼體的內(nèi)壁相接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器人，其特征在于，還包括設(shè)置于殼體內(nèi)部且與所述電動(dòng)機(jī)相連的電源裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管道機(jī)器人，該機(jī)器人包括殼體；分別設(shè)置在所述殼體兩端的第一殼蓋和第二殼蓋；設(shè)置在所述殼體內(nèi)，且與所述殼體內(nèi)壁相接觸的驅(qū)動(dòng)裝置；設(shè)置在所述殼體上，且環(huán)繞所述殼體外壁的若干圈纖毛組織，且其纖毛與所述殼體的外壁呈設(shè)定角度。該機(jī)器人利用驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生振動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)纖毛組織振動(dòng)，使纖毛組織與管壁產(chǎn)生碰撞來驅(qū)動(dòng)機(jī)器人沿管道前進(jìn)，由于纖毛組織具有較強(qiáng)的柔性與彈性，當(dāng)管道出現(xiàn)拐彎或直徑變化時(shí)，纖毛組織會(huì)隨著管道的變化發(fā)生被動(dòng)的形變，仍能保證纖毛組織與管道壁之間發(fā)生足夠的碰撞來提供機(jī)器人沿管道前進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力。
文檔編號(hào)F16L101/30GK102734594SQ20111008687
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者丁大海, 劉磊, 季月明, 張克寬, 張均峰, 李偉達(dá), 王雨, 胡海燕, 馬群 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)