管道爬行機(jī)器人的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種管道爬行機(jī)器人，有以下特點(diǎn)：兩個(gè)截面為橫J形的可動(dòng)臂相對(duì)安置。兩個(gè)可動(dòng)臂的長(zhǎng)端各設(shè)有向上的凸起，至少一組橫向壓電疊堆執(zhí)行器的兩端與兩個(gè)凸起的內(nèi)側(cè)面緊固。固定臂位于兩可動(dòng)臂的下方。兩可動(dòng)臂的短端與固定臂分別用兩個(gè)柔性鉸鏈串連組成一個(gè)橫向支撐單元。設(shè)有另一個(gè)同樣的橫向支撐單元，相反方向安裝。用豎向壓電疊堆執(zhí)行器的兩端分別與兩個(gè)橫向支撐單元的固定臂的中部連接。兩組橫向壓電疊堆執(zhí)行器各設(shè)為串連或者并連。橫向壓電疊堆執(zhí)行器的兩端面兩個(gè)凸起的內(nèi)側(cè)面之間用螺釘緊固，也可以用膠固定。這種機(jī)器人，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單、造價(jià)低，實(shí)用性強(qiáng)，豎直水平管道都可用等突出優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種管道的檢測(cè)與維護(hù)中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】管道爬行機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明專(zhuān)利涉及一種爬行機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，管道在當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。管道在長(zhǎng)期的使用中難免會(huì)出現(xiàn)破裂、堵塞等。有的管道中輸送的是劇毒或放射性介質(zhì)，若這些管道產(chǎn)生裂紋、漏孔會(huì)造成介質(zhì)泄漏，引起事故甚至發(fā)生災(zāi)難。為了防患于未然，必須對(duì)這些管道進(jìn)行定期檢測(cè)和維修。但是它們有的埋在地下，甚至埋在海底，有的口徑很小，人無(wú)法進(jìn)入。挖出管道進(jìn)行檢測(cè)、維修既不經(jīng)濟(jì)又不現(xiàn)實(shí)，而管道機(jī)器人能代替人進(jìn)行檢測(cè)。如今水平管道的檢測(cè)、清理、維護(hù)已經(jīng)不再是個(gè)難題，但可用在豎直管道中的檢測(cè)、清理、維護(hù)的機(jī)器人并不多。
[0003]近幾年，隨著壓電執(zhí)行器在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，突出了逆壓電效應(yīng)的特點(diǎn)。本項(xiàng)目研制的新結(jié)構(gòu)管道機(jī)器人就是利用壓電晶體在交變電壓作用下產(chǎn)生周期性機(jī)械變形，即周期性伸長(zhǎng)與縮短，利用人體向上爬進(jìn)管道的原理，壓電疊堆執(zhí)行器的一伸一縮就可以將機(jī)器人固定在管道上，中部的壓電疊堆執(zhí)行器類(lèi)似人的身體，通過(guò)周期伸縮實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行進(jìn)。此機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了豎直方向的爬行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的管道爬行機(jī)器人。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案:一種管道爬行機(jī)器人，其特點(diǎn)是:截面為橫J形的上可動(dòng)臂I與上可動(dòng)臂II相對(duì)安置，它們的長(zhǎng)端分別設(shè)有向上的凸起I與凸起II。至少一組橫向壓電疊堆執(zhí)行器I的兩端面與凸起I和凸起II的內(nèi)側(cè)面緊固。上固定臂位于上可動(dòng)臂I與上可動(dòng)臂II的下方，上可動(dòng)臂I與上可動(dòng)臂II的短端與上固定臂分別用柔性鉸鏈1、柔性鉸鏈II串連。截面為橫J形的下可動(dòng)臂I與下可動(dòng)臂II相對(duì)安置，下可動(dòng)臂I與下可動(dòng)臂II的長(zhǎng)端分別設(shè)有向下的凸起III與凸起IV，至少一組橫向壓電疊堆執(zhí)行器II的兩端面與凸起III和凸起IV的內(nèi)側(cè)面緊固，下固定臂位于所述的下可動(dòng)臂I與下可動(dòng)臂II的上方，下可動(dòng)臂I與下可動(dòng)臂II短端與下固定臂分別用柔性鉸鏈II1、柔性鉸鏈IV串連。豎向壓電疊堆執(zhí)行器的兩端分別與上固定臂和下固定臂的中部連接。橫向壓電疊堆執(zhí)行器I與橫向壓電疊堆執(zhí)行器II各設(shè)為串連的兩組。也可以各設(shè)為并連的兩組。橫向壓電疊堆執(zhí)行器I的兩端面與凸起I和凸起II的內(nèi)側(cè)面之間用螺釘I緊固也可以用膠固定，而橫向壓電疊堆執(zhí)行器II的兩端面與凸起III和凸起IV的內(nèi)側(cè)面之間用螺釘II緊固也可以用膠固定。螺釘可用預(yù)緊螺釘。
[0006]采用了以上技術(shù)方案的管道爬行機(jī)器人，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單、豎直水平管道都可用等突出優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0007]圖1為本發(fā)明管道爬行機(jī)器人結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0008]圖2為圖1的俯視圖。
[0009]圖3為圖1的左視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]參照附圖可以看出本發(fā)明管道爬行機(jī)器人的結(jié)構(gòu):截面為橫J形的上可動(dòng)臂I 一
1-1與上可動(dòng)臂II一1-2相對(duì)安置。上可動(dòng)臂I 一 1-1與上可動(dòng)臂II一 1-2的長(zhǎng)端分別設(shè)有向上的凸起I 一2-1與凸起II一2-2。至少一組橫向壓電疊堆執(zhí)行器I 一3-1的兩端面與凸起I 一2-1和凸起II一2-2的內(nèi)側(cè)面緊固。上固定臂6-1位于上可動(dòng)臂I 一 1-1與上可動(dòng)臂II一 1-2的下方。上可動(dòng)臂I 一 1-1與上可動(dòng)臂II一 1-2的短端與上固定臂6-1分別用柔性鉸鏈I 一5-1、柔性鉸鏈II一5-2串連。截面為橫J形的下可動(dòng)臂I 一 1-3與下可動(dòng)臂II一 1-4相對(duì)安置。下可動(dòng)臂I 一 1-3與下可動(dòng)臂II一 1-4的長(zhǎng)端分別設(shè)有向下的凸起III一2-3與凸起IV — 2-4。至少一組橫向壓電疊堆執(zhí)行器II一3-2的兩端面與凸起III一
2-3和凸起IV— 2-4的內(nèi)側(cè)面緊固。下固定臂6-2位于下可動(dòng)臂I 一 1-3與下可動(dòng)臂II一1-4的上方。下可動(dòng)臂I 一 1-3與下可動(dòng)臂II一 1-4短端與下固定臂6-2分別用柔性鉸鏈III一5-3、柔性鉸鏈IV — 5-4串連。豎向壓電疊堆執(zhí)行器7的兩端分別與上固定臂6-1和下固定臂6-2的中部連接。橫向壓電疊堆執(zhí)行器I 一3-1與橫向壓電疊堆執(zhí)行器II一3-2可以各設(shè)為串連的兩組，也可以各設(shè)為并連的兩組。橫向壓電疊堆執(zhí)行器I 一3-1的兩端面與凸起I 一2-1和凸起II一2-2的內(nèi)側(cè)面之間用螺釘I 一4-1緊固也可以用膠固定，橫向壓電疊堆執(zhí)行器II一3-2的兩端面與凸起III一2-3和凸起IV — 2-4的內(nèi)側(cè)面之間用螺釘II一4-2緊固也可以用膠固定。螺釘可為預(yù)緊螺釘，預(yù)緊螺釘可以調(diào)整壓電疊堆執(zhí)行器的初始預(yù)緊力。柔性鉸鏈連接可使可動(dòng)臂在形變時(shí)固定臂不發(fā)生形變，從而不會(huì)對(duì)豎向壓電疊堆執(zhí)行器7產(chǎn)生影響，根據(jù)固定臂的厚度和要求，柔性連接形式可多樣化，
[0011]使用時(shí)，橫向壓電疊堆執(zhí)行器II一3-2在外電壓作用下產(chǎn)生橫向位移，帶動(dòng)下可動(dòng)臂I 一1-3與下可動(dòng)臂II一1-4伸長(zhǎng)支撐在管內(nèi)壁，同時(shí)給豎向壓電疊堆執(zhí)行器7加外電壓作用下伸長(zhǎng)，產(chǎn)生縱向位移，推動(dòng)上固定臂6-1上移。穩(wěn)定后，給橫向壓電疊堆執(zhí)行器I 一
3-1加外電壓，上可動(dòng)臂I—1-1與上可動(dòng)臂I1-1-2伸長(zhǎng)支撐在管內(nèi)壁，此時(shí)給橫向壓電疊堆執(zhí)行器II一3-2加反向電壓，使下可動(dòng)臂I 一 1-3與下可動(dòng)臂II一 1-4縮短，脫離管壁，然后給豎向壓電疊堆執(zhí)行器7加反向外電壓，使之縮短，帶動(dòng)下固定臂6-2向上爬行，從而完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期。本發(fā)明管道爬行機(jī)器人向下爬行原理相同，只是程序不同。用這種原理不僅可以實(shí)現(xiàn)它在管道內(nèi)的上下豎直爬行運(yùn)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)在管道內(nèi)的左右水平爬行，因此可廣泛應(yīng)用于各種管道的檢測(cè)與維護(hù)中
[0012]以上所述，僅為本發(fā)明專(zhuān)利較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專(zhuān)利的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種管道爬行機(jī)器人，其特征在于:截面為橫J形的上可動(dòng)臂I (1-1)與上可動(dòng)臂II (1-2)相對(duì)安置，所述的上可動(dòng)臂I (1-1)與上可動(dòng)臂II (1-2)的長(zhǎng)端分別設(shè)有向上的凸起I (2-1)與凸起II (2-2)，至少一組橫向壓電疊堆執(zhí)行器I (3-1)的兩端面與所述凸起I(2-1)和凸起II (2-2)的內(nèi)側(cè)面緊固，上固定臂(6-1)位于所述的上可動(dòng)臂I (1-1)與上可動(dòng)臂II (1-2)的下方，所述的上可動(dòng)臂1(1-1)與上可動(dòng)臂II (1-2)的短端與所述上固定臂(6-1)分別用柔性鉸鏈I (5-1)、柔性鉸鏈II (5-2)串連；截面為橫J形的下可動(dòng)臂I (1-3)與下可動(dòng)臂II (1-4)相對(duì)安置，所述的下可動(dòng)臂I (1-3)與下可動(dòng)臂II (1-4)的長(zhǎng)端分別設(shè)有向下的凸起111(2-3)與凸起IV(2-4)，至少一組橫向壓電疊堆執(zhí)行器II (3-2)的兩端面與所述凸起111(2-3)和凸起IV(2-4)的內(nèi)側(cè)面緊固，下固定臂(6-2)位于所述的下可動(dòng)臂I(1-3)與下可動(dòng)臂II (1-4)的上方，所述的下可動(dòng)臂I (1-3)與下可動(dòng)臂II (1-4)短端與所述下固定臂(6-2)分別用柔性鉸鏈111(5-3)、柔性鉸鏈IV(5-4)串連；豎向壓電疊堆執(zhí)行器(7)的兩端分別與上固定臂(6-1)和下固定臂(6-2)的中部連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道爬行機(jī)器人，其特征在于:橫向壓電疊堆執(zhí)行器I(3-1)與橫向壓電疊堆執(zhí)行器II (3-2)各設(shè)為串連的兩組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道爬行機(jī)器人，其特征在于:橫向壓電疊堆執(zhí)行器I(3-1)與橫向壓電疊堆執(zhí)行器II (3-2)各設(shè)為并連的兩組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道爬行機(jī)器人，其特征在于:橫向壓電疊堆執(zhí)行器I(3-1)的兩端面與所述凸起I (2-1)和凸起II (2-2)的內(nèi)側(cè)面之間用螺釘I (4-1)緊固，橫向壓電疊堆執(zhí)行器II (3-2)的兩端面與所述凸起111(2-3)和凸起IV(2-4)的內(nèi)側(cè)面之間用螺釘II(4-2)緊固。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道爬行機(jī)器人，其特征在于:橫向壓電疊堆執(zhí)行器I(3-1)的兩端面與所述凸起I (2-1)和凸起II (2-2)的內(nèi)側(cè)面之間用膠固定，橫向壓電疊堆執(zhí)行器II (3-2)的兩端面與所述凸起111(2-3)和凸起IV(2-4)的內(nèi)側(cè)面之間用膠固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道爬行機(jī)器人，其特征在于:所述螺釘為預(yù)緊螺釘。
【文檔編號(hào)】H02N2/02GK103795289SQ201410072707
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】李東明, 田野, 金曉瓊, 叢琳皓 申請(qǐng)人:大連交通大學(xué)