管道蠕动机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种管道蠕动机器人，由控制装置和若干个收尾相连的蠕动模块组成，蠕动模块包括：两个径向蠕动关节，任一径向蠕动关节包括环绕分布的若干个连杆机构，所述连杆机构在角度驱动装置的带动下实现径向伸缩；连接两个所述径向蠕动关节且可进行轴向伸缩的伸缩关节；以及，设于一径向蠕动关节外端的变向关节，变向关节与另一蠕动模块端部的径向蠕动关节外端相连接，变向关节两端部分别与两侧的径向蠕动关节进行径向的转动连接，且变向关节两端部以一平行于径向平面的轴为转轴进行相对转动。该管道蠕动机器人精准的模仿了蚯蚓的运动方式，实现曲线运动与直线运动，且适应能力强。

【技术实现步骤摘要】
管道蠕动机器人
本专利技术属于机器人
，特别涉及一种管道蠕动机器人。
技术介绍
随着科技的不断进步，作为新型移动方式的柔性机器人，蠕动机器人以其多步态运动能力和能够适应复杂多变环境的特点，成为机器人领域的研究新热点。传统的移动方式大多基于连续转动原理，其运动比较灵活而且运动效率比较高，但它的缺点是对复杂的路面条件适应能力差，后来出现了履带式运动，其对地面的适应能力有所提高，但其灵活性却显著降低。专利CN206278170U公开的一种可翻滚的蛇形蠕动机器人，该机器人可进行模块化拆卸，由控制装置和至少三个首尾相连的蠕动模块组成，所述蠕动模块包括三个关节、两个舵机和一个旋转模块，按照第一个舵机、第一个关节、第二个舵机、第二关节、旋转模块和第三个关节的顺序连接组成蠕动模块，多个蠕动模块首尾相连组成可翻滚的蛇形蠕动机器人；其结构简单，能实现多种运动。但该蠕动机器人与传统机蠕动机器人实现的均是曲线运动，对空间有一定的要求，机器人的外皮部分直接与地面接触，与地面的摩擦力可严重影响机器人的运动效果。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种管道蠕动机器人，为蚯蚓的仿生环节，精准的模仿了蚯蚓的运动方式，实现曲线运动与直线运动，且适应能力强。本专利技术具体技术方案如下：本专利技术一方面提供了一种管道蠕动机器人，由控制装置和若干个收尾相连的蠕动模块组成，所述蠕动模块包括两个径向蠕动关节，任一所述径向蠕动关节包括环绕分布的若干个连杆机构，所述连杆机构在角度驱动装置的带动下实现径向伸缩；连接两个所述径向蠕动关节且可进行轴向伸缩的伸缩关节；以及，设于一径向蠕动关节外端的变向关节，所述变向关节与另一蠕动模块端部的径向蠕动关节外端相连接，所述变向关节两端部分别与两侧的径向蠕动关节进行径向的转动连接，且所述变向关节两端部以一平行于径向平面的轴为转轴进行相对转动。进一步的，所述径向蠕动关节还包括平行设于连杆机构两侧且供若干个所述连杆机构环绕连接的两个圆固定盘组；所述连杆机构包括滚筒连杆以及分别设于所述滚筒连杆两端且与其转动连接的两个外支撑杆，两个所述外支撑杆均为弧形弯曲构造；所述连杆机构中的滚筒连杆置于两个所述圆固定盘组的中间外侧，其两个外支撑杆的另一端部分别转动连接于两侧的圆固定盘组上；两个所述外支撑杆在收缩状态时，连接圆固定盘组的端部在径向平面上的投影是相错的；所述角度驱动装置包括两个动力输出端，分别连接并驱动两个圆固定盘组做反向转动。进一步的，每个所述圆固定盘组包括平行设置的两个固定盘以及连接两个所述固定盘的轴孔固定件，所述固定盘中部设有轴孔，所述轴孔固定件穿过两个所述固定盘的轴孔固定，且两个所述固定盘之间留有空间；所述空间恰好容置所述外支撑杆。进一步的，所述伸缩关节包括电动推杆和硬性连接器，所述电动推杆包括管套、设于管套内的推杆机构以及设于管套一侧且连接所述推杆机构的推杆，所述推杆在推杆机构的驱动下沿管套进行轴向运动；所述硬性连接器包括第一连接器和第二连接器，所述第一连接器和第二连接器均设有固定所述电动推杆的固定部和连接所述径向蠕动关节的连接部；所述第一连接器固定于所述电动推杆的管套上，所述第二连接器固定于所述电动推杆的推杆上。更进一步的，所述固定部为插设管套或推杆的管状构造，且其一侧边设有开口连通其管道，该开口延伸至偏离所述连接部的一端；所述连接部设有与所述固定部的管道连通的轴向管道；所述管套或推杆自所述固定部的管内插入并固定于连接部的轴向管道。进一步的，所述变向关节包括一舵机、小支架、大支架以及固定连接件；所述舵机的一侧固定连接所述小支架，另一侧转动连接于所述大支架，所述固定连接件为两个，其外侧套设有滚动轴承，所述固定连接件一侧分别连接于小支架和大支架的外侧，另一侧通过滚动轴承连接于所述圆固定盘组上。在一个改进的方案中，所述机器人还包括头部和头部关节，所述头部为一径向蠕动关节，所述头部关节至少由可进行上下转动和前后转动的转动机构组成。进一步的，所述头部关节由第一舵机组件和第二舵机组件构成，任一舵机组件由舵机件、设于舵机件一侧的大框型支架和另一侧的小框型支架构成，所述大框型支架与舵机件为可转动连接，小框型支架与舵机件为固定连接，所述第一舵机组件的大框型支架与第二舵机组件的小框型支架固定呈垂直固定连接；使得其中所述第一舵机组件的大框型支架与舵机件之间的转动为上下转动，所述第二舵机组件的大框型支架与舵机件之间的转动为前后转动。再一个改进的技术方案中，还包括行走机构，所述行走机构包括连接架以及设于连接架下端的滚轮件，所述连接架中部设有通孔，所述通孔通过插设的法兰轴承或轴杆与一侧的径向蠕动关节侧部和另一侧的伸缩关节进行连接。又一个改进的技术方案，所述控制装置包括主控模块，与所述主控模块连接的舵机驱动模块、电机控制模块以及无线模块；所述舵机驱动模块连接所述径向蠕动关节、变向关节和头部关节的角度驱动装置或舵机，所述电机控制模块连接所述伸缩关节的驱动机构，所述无线模块用于与外部遥控装置通信。本专利技术的有益效果如下：本专利技术蠕动管道机器人利用几何结构的变换实现了蚯蚓的仿生环节，结合电动推杆的使用，精准的模仿了蚯蚓的运动方式，完美实现曲线运动与直线运动的结合，使得本机器可以适应仅等同于自身横截面的洞穴前行，其结构可等比缩放，适应各种洞穴，其中由连杆机构构成的环状缩放部分的蠕动关节结构，可以应用于如矿井等工作环境，其结构的可伸缩性，可有效保护意外发生时井下作业的人们。该蠕动机器人实现多层几何变形实现扩张和支撑，适应性强。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术管道蠕动机器人的蠕动模块一种实施方式的结构图；图2为本专利技术管道蠕动机器人的径向蠕动关节和伸缩关节部分的一种实施方式的结构图；图3为本专利技术管道蠕动机器人整体的一种实施方式的主视图；图4为本专利技术管道蠕动机器人整体的一种实施方式的左视图；图5为本专利技术管道蠕动机器人的固定盘的一种实施方式的结构示意图；图6为本专利技术管道蠕动机器人的外支撑杆的一种实施方式的结构示意图；图7为本专利技术管道蠕动机器人的硬性连接器的部分结构的一种实施方式示意图；图8为本专利技术管道蠕动机器人的硬性连接器的整体结构的一种实施方式示意图；图9为本专利技术管道蠕动机器人的变向关节的一种实施方式的结构示意图；图10为本专利技术管道蠕动机器人的头部关节的一种实施方式的结构示意图；图11为本专利技术管道蠕动机器人的行走机构的一种实施方式的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术非差速转向车管道蠕动机器人的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围；有关
的普通技术人员，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本专利技术的范畴，本专利技术的专利保护范围应由各权利要求限定。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”“下”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道蠕动机器人，由控制装置和若干个收尾相连的蠕动模块(1)组成，其特征在于，所述蠕动模块(1)包括两个径向蠕动关节(2)，任一所述径向蠕动关节(2)包括环绕分布的若干个连杆机构(21)，所述连杆机构(21)在角度驱动装置(22)的带动下实现径向伸缩；连接两个所述径向蠕动关节(2)且可进行轴向伸缩的伸缩关节(3)；以及，设于一径向蠕动关节(2)外端的变向关节(4)，所述变向关节(4)与另一蠕动模块(1)端部的径向蠕动关节(2)外端相连接，所述变向关节(4)两端部分别与两侧的径向蠕动关节(2)进行径向的转动连接，且所述变向关节(4)两端部以一平行于径向平面的轴为转轴进行相对转动。

【技术特征摘要】
1.一种管道蠕动机器人，由控制装置和若干个收尾相连的蠕动模块(1)组成，其特征在于，所述蠕动模块(1)包括两个径向蠕动关节(2)，任一所述径向蠕动关节(2)包括环绕分布的若干个连杆机构(21)，所述连杆机构(21)在角度驱动装置(22)的带动下实现径向伸缩；连接两个所述径向蠕动关节(2)且可进行轴向伸缩的伸缩关节(3)；以及，设于一径向蠕动关节(2)外端的变向关节(4)，所述变向关节(4)与另一蠕动模块(1)端部的径向蠕动关节(2)外端相连接，所述变向关节(4)两端部分别与两侧的径向蠕动关节(2)进行径向的转动连接，且所述变向关节(4)两端部以一平行于径向平面的轴为转轴进行相对转动。2.如权利要求1所述的管道蠕动机器人，其特征在于，所述径向蠕动关节(2)还包括平行设于连杆机构(21)两侧且供若干个所述连杆机构(21)环绕连接的两个圆固定盘组(23)；所述连杆机构(21)包括滚筒连杆(210)以及分别设于所述滚筒连杆(210)两端且与其转动连接的两个外支撑杆(211)，两个所述外支撑杆(211)均为弧形弯曲构造；所述连杆机构(21)中的滚筒连杆(210)置于两个所述圆固定盘组(23)的中间外侧，其两个外支撑杆(211)的另一端部分别转动连接于两侧的圆固定盘组(23)上；两个所述外支撑杆(211)在收缩状态时，连接圆固定盘组(23)的端部在径向平面上的投影为相错的；所述角度驱动装置(22)包括两个动力输出端，分别连接并驱动两个圆固定盘组(23)做反向转动。3.如权利要求2所述的管道蠕动机器人，其特征在于，每个所述圆固定盘组(23)包括平行设置的两个固定盘(230)以及连接两个所述固定盘(230)的轴孔固定件(232)，所述固定盘(230)中部设有轴孔(231)，所述轴孔固定件(232)穿过两个所述固定盘(230)的轴孔(231)固定，且两个所述固定盘(230)之间留有空间(233)；所述空间(233)恰好容置所述外支撑杆(211)。4.如权利要求1所述的管道蠕动机器人，其特征在于，所述伸缩关节(3)包括电动推杆(30)和硬性连接器，所述电动推杆(30)包括管套、设于管套内的推杆机构以及设于管套一侧且连接所述推杆机构的推杆，所述推杆在推杆机构的驱动下沿管套进行轴向运动；所述硬性连接器包括第一连接器(32)和第二连接器(33)，所述第一连接器(32)和第二连接器(33)均设有固定所述电动推杆(30)的固定部(320、330)和连接所述径向蠕动关节(2)的连接部(321、331)；所述第一连接器(32)固定于所述电动推杆(30)的管套上，所述第二连接器(33)固定于所述电动推杆(30)的推杆上。5.如权利要求4所述的管道蠕动机器人，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：范圆圆，马鑫，胡博凯，姚舜，
申请(专利权)人：北京市和平街第一中学，
类型：发明
国别省市：北京,11