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)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于管道檢測或維護(hù)等工作的管道機(jī)器人。
背景技術(shù)：
隨著石油、化工、天然氣及核工業(yè)的發(fā)展及管道檢測或維護(hù)等工作的需要，管道機(jī)器人也得到了更為深入的研究和廣泛的使用。針對(duì)各種生產(chǎn)設(shè)備的輸送管道(水、汽、油等)，以及特殊設(shè)備(高壓管道等)的安全檢測及維護(hù)，管道機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中具有很重要的實(shí)用價(jià)值?，F(xiàn)有的管道機(jī)器人基本上采用以下幾種結(jié)構(gòu)一、履帶車結(jié)構(gòu)，底部采用履帶帶動(dòng)管道機(jī)器人在管道內(nèi)行走；二、支撐桿結(jié)構(gòu)，采用端部帶有輪子的折疊桿結(jié)構(gòu)將機(jī)器人支撐在管道中間，然后再實(shí)現(xiàn)行走運(yùn)動(dòng)。三、輪式結(jié)構(gòu)，采用傳統(tǒng)車輪或特殊結(jié)構(gòu)的車輪與管道內(nèi)壁面接觸，使管道機(jī)器人在管道內(nèi)行駛。但是，以上這些現(xiàn)有的管道機(jī)器人由于自身結(jié)構(gòu)所限，在實(shí)際應(yīng)用中存在以下的問題一、對(duì)管道的適應(yīng)性差，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，管道機(jī)器人的尺寸不可能做得很小，難以在管徑很小的管道中應(yīng)用；二、在管道內(nèi)轉(zhuǎn)彎困難，特別是丁字路口的轉(zhuǎn)彎；三、管道內(nèi)的異物，或是管道本身發(fā)生變形，這些都將阻礙機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，甚至導(dǎo)致機(jī)器械人發(fā)生側(cè)翻或卡死等問題。而特殊結(jié)構(gòu)的管道機(jī)器人，例如壓電驅(qū)動(dòng)、纖毛驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的機(jī)器人，其帶負(fù)載的能力有限，很難實(shí)用。因此，需要設(shè)計(jì)一種能靈活應(yīng)用于各種管道(特別是小管徑管道)檢測與維護(hù)等工作的管道機(jī)器人，這種管道機(jī)器人不會(huì)由于管道內(nèi)的異物、管道本身發(fā)生變形等問題而阻礙其運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種可在管道內(nèi)自由行駛的管道機(jī)器人，該機(jī)器人不會(huì)由于管道內(nèi)的異物、管道本身發(fā)生變形等問題而阻礙其在管道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。為解決上述問題，本發(fā)明揭示了一種管道機(jī)器人，包括機(jī)器人本體，所述機(jī)器人本體包括端部和尾部，所述機(jī)器人本體上環(huán)繞分布有用于支撐所述機(jī)器人本體的支撐噴嘴，所述機(jī)器人本體的尾部設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人本體的驅(qū)動(dòng)噴嘴，所述支撐噴嘴和所述驅(qū)動(dòng)噴嘴與噴射源相連接。優(yōu)選地，所述支撐噴嘴的噴射方向可以調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地，所述噴射源內(nèi)置于所述機(jī)器人本體內(nèi)，所述噴射源的噴射介質(zhì)通過所述支撐噴嘴、驅(qū)動(dòng)噴嘴噴出。優(yōu)選地，所述噴射源設(shè)置于所述機(jī)器人本體的外部，且所述噴射源通過連接管與所述機(jī)器人本體連接，所述噴射源的噴射介質(zhì)通過所述支撐噴嘴、驅(qū)動(dòng)噴嘴噴出。優(yōu)選地，所述噴射源為空壓機(jī)、液壓泵或水泵。優(yōu)選地，所述噴射源的噴射介質(zhì)為氣體、液體或泥漿。優(yōu)選地，所述機(jī)器人本體采用球端面圓柱體、圓球、圓柱體。 優(yōu)選地，所述管道機(jī)器人還包括用于控制流經(jīng)所述支撐噴嘴、驅(qū)動(dòng)噴嘴的噴射介質(zhì)流量的電磁閥，所述電磁閥與控制器連接。優(yōu)選地，所述控制器為有線控制器或無線控制器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明所揭示的管道機(jī)器人，包括機(jī)器人本體，所述機(jī)器人本體包括端部和尾部，所述機(jī)器人本體上環(huán)繞分布有用于支撐所述機(jī)器人本體的支撐噴嘴，所述機(jī)器人本體的尾部設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人本體的驅(qū)動(dòng)噴嘴，所述支撐噴嘴和所述驅(qū)動(dòng)噴嘴與噴射源相連接。本發(fā)明所揭示的管道機(jī)器人，可通過從支撐噴嘴噴射出噴射介質(zhì)的方式，使機(jī)器人懸浮于管道內(nèi)，再通過從驅(qū)動(dòng)噴嘴噴射出噴射介質(zhì)的方式，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人在管道內(nèi)行駛，無需使用現(xiàn)有的履帶、車輪或是支撐桿即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在管道內(nèi)行駛，避免了機(jī)器人由于管道內(nèi)的異物、管道本身發(fā)生變形等問題而阻礙其運(yùn)動(dòng)。


圖I是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所揭示的管道機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；其中1、機(jī)器人本體；11、端部；12、尾部；3、支撐噴嘴；4、驅(qū)動(dòng)噴嘴；6、噴射源；7、連接管；8、控制器；9、電磁閥。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地描述。如圖I所示，本發(fā)明揭示了一種管道機(jī)器人，包括機(jī)器人本體I，機(jī)器人本體I包括端部11和尾部12。在實(shí)際使用中，端部11可以設(shè)置有用于管道安全檢測的檢測裝置，或是用于疏通管道的疏通裝置，等等?，F(xiàn)有的管道機(jī)器人均利用履帶、車輪或是端部帶有輪子的支撐桿實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在管道內(nèi)的行駛，由于當(dāng)機(jī)器人在管道內(nèi)行駛時(shí)，這些履帶、車輪或是端部帶有輪子的支撐桿與管道內(nèi)壁直接接觸，當(dāng)管道內(nèi)存在異物，或是管道本身發(fā)生變形時(shí)，將阻礙機(jī)器人在管道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，從而影響管道的安全檢測或是維護(hù)。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，機(jī)器人本體I上環(huán)繞分布有用于支撐機(jī)器人本體I的支撐噴嘴3，支撐噴嘴3通過在機(jī)器人本體I的外殼上開設(shè)一排或多排孔洞而形成。支撐噴嘴3與噴射源6相連接，噴射源6的噴射介質(zhì)可從支撐噴嘴3噴射而出。此處，為了便于控制，使機(jī)器人本體I更易保持平衡，這些形成支撐噴嘴3的孔洞均勻分布于機(jī)器人本體I的外殼上，且這些孔洞的直徑相同，使得各支撐噴嘴3所噴射出的噴射介質(zhì)的流量在正常情況下是相同的。如此設(shè)置，當(dāng)噴射源6的噴射介質(zhì)從支撐噴嘴3噴出，利用力的反作用原理，可使機(jī)器人本體I懸浮于管道中，機(jī)器人本體I與管道內(nèi)壁沒有任何接觸，而無需借用任何履帶、車輪或是支撐桿等復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，如果管道內(nèi)存在異物，或是管道本身發(fā)生變形向管內(nèi)突出，當(dāng)機(jī)器人本體I在行駛過程中靠近這些異物或是突出部時(shí)，機(jī)器人本體I可利用各支撐噴嘴3噴射噴射介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的作用力對(duì)管道內(nèi)壁產(chǎn)生反作用力，自動(dòng)調(diào)整與管道內(nèi)壁之間的距離，當(dāng)機(jī)器人本體I越靠近這些異物或是突出部，機(jī)器人本體I產(chǎn)生的反作用力越大，使機(jī)器人本體I越遠(yuǎn)離管道內(nèi)的異物或是突出部，從而確保機(jī)器 人本體I在管道內(nèi)行駛時(shí)的暢通無阻。
機(jī)器人本體I的尾部12設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體I的驅(qū)動(dòng)噴嘴4，驅(qū)動(dòng)噴嘴4通過在機(jī)器人本體I的外殼上開設(shè)孔洞而形成，驅(qū)動(dòng)噴嘴4與噴射源6相連接，噴射源6的噴射介質(zhì)可從驅(qū)動(dòng)噴嘴4噴射而出。開設(shè)于機(jī)器人本體I的外殼上的作為驅(qū)動(dòng)噴嘴4的孔洞的數(shù)量可以為一個(gè)或多個(gè)，具體數(shù)量視所需驅(qū)動(dòng)力的大小進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果所需驅(qū)動(dòng)力較大，可適當(dāng)增加驅(qū)動(dòng)噴嘴4的數(shù)量；相反地，如果所需驅(qū)動(dòng)力較小，可適當(dāng)減少驅(qū)動(dòng)噴嘴4的數(shù)量。如此設(shè)置，當(dāng)噴射源6的噴射介質(zhì)從驅(qū)動(dòng)噴嘴4噴出，利用力的反作用原理，驅(qū)使機(jī)器人本體I朝相反于噴射介質(zhì)的噴射方向行駛。由于驅(qū)動(dòng)噴嘴4設(shè)置于機(jī)器人本體I的尾部12，因此，當(dāng)噴射介質(zhì)從驅(qū)動(dòng)噴嘴4噴出時(shí)，可驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體I向前行駛，而無需借用任何履帶、車輪或是支撐桿等復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)。而且，在行駛過程中，機(jī)器人本體I與管道無任何接觸，無論管道內(nèi)存在異物，或是管道本身發(fā)生變形，都不會(huì)阻礙機(jī)器人在管道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，從而保證管道的安全檢測或是維護(hù)。進(jìn)一步地，在實(shí)際使用過程中，被檢測或是被維護(hù)的管道普遍存在拐彎角或是弧度，這就要求在管道內(nèi)進(jìn)行安全檢測或是維護(hù)的管道機(jī)器人具有轉(zhuǎn)彎的功能。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所揭示的管道機(jī)器人，通過適當(dāng)控制支撐噴嘴3所噴射出的噴射介質(zhì)的方向和流量，可賦予支撐噴嘴3更多的功能，而非僅僅是支撐機(jī)器人本體I的功能。具體地，當(dāng)將支撐噴嘴3所噴射出的噴射介質(zhì)的方向轉(zhuǎn)過一定角度，比如，使支撐噴嘴3的轉(zhuǎn)向偏向機(jī)器人本體I的尾部12，即可使支撐噴嘴3實(shí)現(xiàn)與驅(qū)動(dòng)噴嘴4相同的作用，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人行駛；當(dāng)使位于對(duì)角線上的某一對(duì)支撐噴嘴所噴射的噴射介質(zhì)的流量大于其它支撐噴嘴所噴射的噴射介質(zhì)的流量時(shí)，可改變機(jī)器人本體I的行駛方向；當(dāng)位于機(jī)器人本體I行駛時(shí)前端底部的某個(gè)支撐噴嘴所噴射的噴射介質(zhì)的流量大于其它支撐噴嘴所噴射的噴射介質(zhì)的流量時(shí)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體I的仰視；當(dāng)位于機(jī)器人本體I行駛時(shí)前端上部的某個(gè)支撐噴嘴所噴射的噴射介質(zhì)的流量大于其它支撐噴嘴所噴射的噴射介質(zhì)的流量時(shí)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體I的俯視。其中，在改變機(jī)器人本體I的行駛方向之前，首先需要調(diào)整機(jī)器人本體I的姿態(tài)，以確保機(jī)器人本體I的轉(zhuǎn)彎方向。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，通過控制各支撐噴嘴3所噴射出的噴射介質(zhì)的流量，使機(jī)器人本體I處于水平位置，然后再通過控制位于對(duì)角線上的某一對(duì)支撐噴嘴所噴射的噴射介質(zhì)的流量大于其它支撐噴嘴所噴射的噴射介質(zhì)的流量，從而改變機(jī)器人本體I的行駛方向，達(dá)到轉(zhuǎn)彎目的。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，噴射源6的設(shè)置方式可選擇內(nèi)置式或外置式。當(dāng)噴射源6內(nèi)置于機(jī)器人本體I時(shí)，噴射源6的噴射介質(zhì)通過支撐噴嘴3、驅(qū)動(dòng)噴嘴4噴出，由于噴射源6需要占據(jù)一定的空間，因此，機(jī)器人本體I的尺寸不可能做到很小，不適用于管徑尺寸太小的管道。當(dāng)噴射源6外置于機(jī)器人本體I時(shí)，需要使用連接管7將噴射源6與支撐噴嘴3、驅(qū)動(dòng)噴嘴4相連接，使噴射源6的噴射介質(zhì)通過支撐噴嘴3、驅(qū)動(dòng)噴嘴4噴出。此時(shí)，由于噴射源6不需要占據(jù)機(jī)器人本體I內(nèi)有限的空間，因此，可將機(jī)器人本體I的尺寸做到很小(直徑可達(dá)2厘米以下)，以適用于管徑尺寸很小的管道，特別是管徑為5厘米以內(nèi)的管道。
此處，噴射源6可以為空壓機(jī)或液壓泵等能夠產(chǎn)生足夠壓力和出量的壓縮機(jī)械。相應(yīng)地，噴射源6的噴射介質(zhì)可以為氣體、液體或泥漿。而現(xiàn)有的機(jī)器人很難在充滿液體的管道中工作。本發(fā)明所揭示的管道機(jī)器人，不但其所利用的噴射介質(zhì)可以為液體或泥漿，還可以利用管道內(nèi)原始存在的液體本身作為噴射介質(zhì)進(jìn)行工作，從而可以在不停產(chǎn)的情況下進(jìn)行工作。這在某些特殊情況下的應(yīng)用是非常重要的，例如，可以在不停水的情況下對(duì)水管進(jìn)行檢測，從而不影響正常的生產(chǎn)和生活用水。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，管道機(jī)器人還包括用于控制流經(jīng)支撐噴嘴3、驅(qū)動(dòng)噴嘴4的噴射介質(zhì)流量的電磁閥9，電磁閥9與控制器8連接。操作時(shí)，可通過控制電磁閥9的開關(guān)的狀態(tài)，從而控制流經(jīng)支撐噴嘴3、驅(qū)動(dòng)噴嘴4的噴射介質(zhì)流量，進(jìn)而控制機(jī)器人本體I的驅(qū)動(dòng)或停止、旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)然，此處電磁閥9和控制器8的設(shè)置方式與噴射源6的設(shè)置方式相同，可根據(jù)需要選擇內(nèi)置或外置的設(shè)置方式，從而使管道機(jī)器人的最終產(chǎn)品具有多種組合方式，實(shí)際投入市場時(shí)可形成系列產(chǎn)品。當(dāng)選擇全內(nèi)置的方式，即電磁閥9、控制器8和噴射源6全部設(shè)置于機(jī)器人本體I內(nèi)時(shí)，比較適用于噴射源6為液體的管道機(jī)器人，因?yàn)橛糜趪娚湟后w的水泵的體積和重量可以很小。但是管道機(jī)器人的整體尺寸存在一定的限制，不適用于管徑太小的管道；當(dāng)選擇全外置的方式，即電磁閥9、控制器8和噴射源6全部設(shè)置于機(jī)器人本體I的外部時(shí)，管道機(jī)器人的整體尺寸可以做得很小，適用于管徑較小的管道，此時(shí)，管道機(jī)器人的結(jié)構(gòu)最為簡單。當(dāng)采用部分外置的方式，即電磁閥9、控制器8和噴射源6中的一個(gè)或兩個(gè)設(shè)置于機(jī)器人本體I外、另兩個(gè)或一個(gè)設(shè)置于機(jī)器人本體I內(nèi)，可根據(jù)實(shí)際使用需要自由組合。通常情況下，采用部分外置的方式時(shí)是將體積和重量較大噴射源6設(shè)置于機(jī)器人本體I外。此外，控制器8可以采用有線控制器或無線控制器。本發(fā)明所揭示的管道機(jī)器人，機(jī)器人本體I可采用如圖I所示的球端面圓柱體，或者采用圓球或圓柱體。圓球形管道機(jī)器人最為靈活，由于球體的特殊形狀，它可以在管道內(nèi)實(shí)現(xiàn)任意旋轉(zhuǎn)和全方向的運(yùn)動(dòng)。但是，圓球形機(jī)器人的控制難度相應(yīng)要高得多。本發(fā)明所揭示的管道機(jī)器人，包括機(jī)器人本體1，機(jī)器人本體I包括端部11和尾部12，機(jī)器人本體I上環(huán)繞分布有用于支撐機(jī)器人本體I的支撐噴嘴3，機(jī)器人本體I的尾部12設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體I的驅(qū)動(dòng)噴嘴4，支撐噴嘴3和驅(qū)動(dòng)噴嘴4與噴射源6相連接。本發(fā)明所揭示的管道機(jī)器人，可通過從支撐噴嘴3噴射出噴射介質(zhì)的方式，使機(jī)器人懸浮于管道內(nèi)，再通過從驅(qū)動(dòng)噴嘴4噴射出噴射介質(zhì)的方式，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人在管道內(nèi)行駛，無需使用傳統(tǒng)的履帶、車輪或是支撐桿即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在管道內(nèi)行駛，避免了機(jī)器人由于管道內(nèi)的異物、管道本身發(fā)生變形等問題而阻礙其運(yùn)動(dòng)，從而避免了影響管道的安全檢測或是維護(hù)。.
本發(fā)明所揭示的管道機(jī)器人，結(jié)構(gòu)簡單，操控簡便，而且可以在充滿液體的管道內(nèi) 進(jìn)行正常工作，從而可以在不停產(chǎn)的情況下進(jìn)行工作，非常具有實(shí)用價(jià)值。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，包括機(jī)器人本體(I)，所述機(jī)器人本體(I)包括端部(11)和尾部(12)，其特征在于所述機(jī)器人本體(I)上環(huán)繞分布有用于支撐所述機(jī)器人本體(I)的支撐噴嘴(3)，所述機(jī)器人本體⑴的尾部(12)設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人本體⑴的驅(qū)動(dòng)噴嘴(4)，所述支撐噴嘴(3)和所述驅(qū)動(dòng)噴嘴(4)與噴射源(6)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管道機(jī)器人，其特征在于所述支撐噴嘴(3)的噴射方向可以調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管道機(jī)器人，其特征在于所述噴射源￠)內(nèi)置于所述機(jī)器人本體(I)內(nèi)，所述噴射源￠)的噴射介質(zhì)通過所述支撐噴嘴(3)、驅(qū)動(dòng)噴嘴(4)噴出。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管道機(jī)器人，其特征在于所述噴射源(6)設(shè)置于所述機(jī)器人本體(I)的外部，且所述噴射源(6)通過連接管(7)與所述機(jī)器人本體(I)連接，所述噴射源(6)的噴射介質(zhì)通過所述支撐噴嘴(3)、驅(qū)動(dòng)噴嘴(4)噴出。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管道機(jī)器人，其特征在于所述噴射源(6)為空壓機(jī)、液壓泵或水泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管道機(jī)器人，其特征在于所述噴射源￠)的噴射介質(zhì)為氣體、液體或泥漿。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管道機(jī)器人，其特征在于所述機(jī)器人本體(I)采用球端面圓柱體、圓球、圓柱體。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管道機(jī)器人，其特征在于所述管道機(jī)器人還包括用于控制流經(jīng)所述支撐噴嘴(3)、驅(qū)動(dòng)噴嘴(4)的噴射介質(zhì)流量的電磁閥(9)，所述電磁閥(9)與控制器⑶連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的管道機(jī)器人，其特征在于所述控制器(8)為有線控制器或無線控制器。
全文摘要
一種管道機(jī)器人，包括機(jī)器人本體，所述機(jī)器人本體包括端部和尾部，所述機(jī)器人本體上環(huán)繞分布有用于支撐所述機(jī)器人本體的支撐噴嘴，所述機(jī)器人本體的尾部設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人本體的驅(qū)動(dòng)噴嘴，所述支撐噴嘴和所述驅(qū)動(dòng)噴嘴與噴射源相連接。本發(fā)明所揭示的管道機(jī)器人，可通過從支撐噴嘴噴射出噴射介質(zhì)的方式，使機(jī)器人懸浮于管道內(nèi)，再通過從驅(qū)動(dòng)噴嘴噴射出噴射介質(zhì)的方式，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人在管道內(nèi)行駛，無需使用傳統(tǒng)的履帶、車輪或是支撐桿即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在管道內(nèi)行駛，避免了機(jī)器人由于管道內(nèi)的異物、管道本身發(fā)生變形等問題而阻礙其運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)F16L55/36GK102620110SQ201210102958
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者王富東 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)