一种柔性驱动的主动转向型管道机器人制造技术

本发明专利技术涉及管道机器人技术领域，特别是一种柔性驱动的主动转向型管道机器人，包括至少一个柔性伸缩模块以及沿柔性伸缩模块长度方向两端布置的两个柔性支撑模块。一个柔性伸缩模块包含三个柔性伸缩体、三个复位弹簧，通过三个柔性伸缩体与三个复位弹簧的不同收缩与伸长状态，实现柔性伸缩模块不同的弯曲状态，从而实现管道机器人不同的转向效果。通过结合两端柔性支撑模块的规律性膨胀与收缩，最终实现管道机器人自主转向移动。本发明专利技术能够在管道内壁不规则、内径变化的中小型管道内自主转向移动，具备良好的牵引能力、管道适应能力以及弯管通过能力。弯管通过能力。弯管通过能力。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性驱动的主动转向型管道机器人


[0001]本专利技术涉及管道机器人
，特别是一种柔性驱动的主动转向型管道机器人。

技术介绍

[0002]在科技高速发展的现代社会，各种各样管道的应用越来越多，辅助管道钻进、检测以及维修的管道机器人的应用也愈加广泛。目前，中小型管道呈现弯道多、管内径变化等现象，现有管道机器人大多存在牵引能力不足、管道适应性不强以及弯管通过能力不足等问题。
[0003]现有中小型管道机器人大多采用电机驱动，其输出功率有限，牵引能力较小；在运动形式上，主要以轮式为主，通过驱动轮与管内壁产生静摩擦力，驱动机器人前进，由于驱动轮接触面积有限，造成输出动力有限。同时，轮式管道机器人要求管道内壁规则，当遇到接触面不平整或者有障碍物的情况，运动效率严重下降。伸缩式管道机器人具备良好的跨障优势，然而，大部分不适应中小型管道存在的弯曲结构与变管径情况，现有伸缩式管道机器人刚性支撑结构、刚性伸缩结构，容易造成机器人与管道内壁碰撞，不仅破坏管壁，还会降低作业效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述技术问题，提出了一种柔性驱动的主动转向型管道机器人，本专利技术通过流体驱动、柔性支撑与柔性伸缩，使机器人能够在内壁不规则、内径变化的中小型管道内自主转向移动，具备良好的牵引能力、管道适应能力以及弯管通过能力。
[0005]具体技术方案如下：
[0006]一种柔性驱动的主动转向型管道机器人，包括至少一个柔性伸缩模块以及沿柔性伸缩模块长度方向两端布置的两个柔性支撑模块。所述柔性支撑模块通过膨胀与收缩，完成管道内壁支撑与脱离，所述柔性伸缩模块通过收缩与复位，最终完成管道机器人自主转向移动。
[0007]优选地，所述柔性支撑模块包括柔性支撑端盖、锁紧钢带、锁紧螺钉、中心管、柔性支撑体、流体通道孔以及端盖连接螺钉孔。所述柔性支撑端盖是环形结构，同轴布置在柔性支撑体两侧。所述柔性支撑体内侧同轴配合柔性支撑端盖外圆，胶接密封。所述中心管同轴配合柔性支撑端盖内环，胶接密封。柔性支撑体与中心管形成环形腔，随着驱动流体进入与排出，实现柔性支撑模块膨胀与收缩。
[0008]优选地，所述柔性伸缩模块包括连接板、球铰链、弹簧卡座、复位弹簧、柔性伸缩体以及连接螺钉孔。所述柔性伸缩体，是具有弹性的细长型柔性腔体，随着驱动流体的进入与排出，柔性伸缩体可以沿其长度方向收缩与伸长。所述复位弹簧具有延展性，能够在收缩或者伸长后复位。柔性伸缩体与复位弹簧布置在两连接板之间，柔性伸缩体两端分别连接球铰链，两球铰链底座分别固定在连接板；复位弹簧两端分别连接弹簧卡座，弹簧卡座固连在
连接板。
[0009]优选地，所述一个柔性伸缩模块包含三个柔性伸缩体、三个复位弹簧，复位弹簧与柔性伸缩体相对于管道机器人周向均匀相间分布，任意两者之间夹角为60度。
[0010]优选地，所述柔性伸缩体随着驱动流体的进入实现其长度方向收缩，通过柔性伸缩体不同收缩状态，实现柔性伸缩模块弯曲状态，实现管道机器人自主转向效果。
[0011]优选地，所述复位弹簧用于柔性伸缩体收缩后伸长复位，实现柔性伸缩模块状态复原。
[0012]优选地，控制不同柔性伸缩体不同伸缩程度，实现管道机器人自主转向，结合两端柔性支撑模块的膨胀与收缩，实现机器人在管内的移动。
[0013]优选地，所述管道机器人增加一个柔性伸缩模块，即增加三个柔性伸缩体以及三个复位弹簧；增加柔性支撑模块，机器人弯道通过性能与牵引性能增强。
[0014]本专利技术的柔性主动转向型管道机器人具有如下优点：
[0015]1、输出牵引性能强。柔性伸缩模块由多个柔性伸缩体组成，选择参与动力供给的柔性伸缩体数量，实现机器人不同牵引力输出；同时，可以根据实际需求，增加机器人串联柔性伸缩模块数量，成倍提升机器人输出性能。2、可实现自主转向。根据管道弯曲程度以及内壁结构变化，通过柔性伸缩模块中各个柔性伸缩体的状态组合，改变柔性伸缩模块形态，从而控制管道机器人运动状态，完成机器人在管内移动时的主动转向动作。3、管内适应性能好。管道机器人多柔性体串联，柔性支撑模块保证机器人支撑不同管径以及不同形状管内壁，提供强大静摩擦力，保证牵引力输出；柔性伸缩模块进一步提升了机器人对于复杂多变管内壁的适应，通过自主转向提升其在不同结构中的管道通过能力。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例的管道机器人整体结构示意图。
[0017]图2是本专利技术实施例柔性支撑模块立体结构示意图。
[0018]图3是本专利技术实施例柔性伸缩模块立体结构示意图。
[0019]图4是本专利技术实施例的管道机器人移动过程原理图。
[0020]图5是本专利技术实施例在弯曲管道内移动示意图。
[0021]图6是本专利技术多柔性伸缩模块在管道内移动示意图。
[0022]图例说明：1、柔性支撑模块；2、柔性伸缩模块；3、连接螺钉；11、柔性支撑端盖；12、锁紧钢带；13、锁紧螺钉；14、中心管；15、柔性支撑体；111流体通道孔；112、端盖连接螺钉孔；21、连接板；22、球铰链；23、弹簧卡座；24、复位弹簧；25、柔性伸缩体；211、连接螺钉孔。
具体实施方式
[0023]下面结合附图及具体实施例说明本专利技术的详细实施方式。
[0024]如图1
‑
3所示，本实例柔性驱动的主动转向型管道机器人，包括柔性伸缩模块2以及沿柔性伸缩模块2长度方向两端布置的两个柔性支撑模块1。柔性支撑模块1与柔性伸缩模块2之间通过连接螺钉固连。柔性支撑模块1通过柔性支撑体15的膨胀与收缩，完成管内壁支撑与脱离，与之配合，柔性伸缩模块2通过柔性伸缩体25与复位弹簧24的收缩与复位，最终完成管道机器人移动。
[0025]本实例中，柔性支撑模块1包括两个环形结构的柔性支撑端盖11，分别同轴布置在柔性支撑体15的两侧，柔性支撑体15内圆与柔性支撑端盖11外圆胶接，具有良好的密封性，通过锁紧钢带12与锁紧螺钉13配合锁紧固定。柔性支撑体15，选用良好的弹性材料，可以实现膨胀和收缩。柔性支撑端盖11内环与中心管配合，中心管同轴配合两个柔性支撑端盖11内环，胶接密封。柔性支撑体15与中心管形成环形腔体，驱动流体通过流体通道孔111进入或排出时，实现柔性支撑模块1膨胀或收缩。
[0026]本实例中，柔性伸缩模块2包括柔性伸缩体25，是具有弹性的细长型柔性腔体，随着驱动流体的进入与排出，柔性伸缩体25可以沿其长度方向收缩与伸长。复位弹簧24具有延展性，并且能够在收缩或者伸长之后实现快速复位。在柔性伸缩模块2中，柔性伸缩体25与复位弹簧24布置在两连接板21之间，柔性伸缩体25两端分别连接球铰链22，两球铰链22底座分别固定在连接板21；复位弹簧24两端分别连接弹簧卡座23，弹簧卡座23固连在连接板21。
[0027]本实例中，柔性伸缩模块2包含三个柔性伸缩体25、三个复位弹簧24，复位弹簧24与柔性伸缩体25相对于管道机器人径向均匀相间分布，任意两者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性驱动的主动转向型管道机器人，其特征在于：包括至少一个柔性伸缩模块以及沿柔性伸缩模块长度方向两端布置的两个柔性支撑模块。所述柔性支撑模块通过膨胀与收缩，完成管道内壁支撑与脱离，所述柔性伸缩模块通过收缩与复位，最终完成管道机器人自主转向移动。2.根据权利要求1所述的柔性驱动的主动转向型管道机器人，其特征在于：所述柔性支撑模块包括柔性支撑端盖、锁紧钢带、锁紧螺钉、中心管、柔性支撑体、流体通道孔以及端盖连接螺钉孔。所述柔性支撑端盖是环形结构，同轴布置在柔性支撑体两端。所述柔性支撑体内侧同轴配合柔性支撑端盖外圆，胶接密封。所述中心管同轴配合柔性支撑端盖内环，胶接密封。柔性支撑体与中心管形成环形腔，随着驱动流体进入与排出，实现柔性支撑模块膨胀与收缩。3.根据权利要求1所述的柔性驱动的主动转向型管道机器人，其特征在于：所述柔性伸缩模块包括连接板、球铰链、弹簧卡座、复位弹簧、柔性伸缩体以及连接螺钉孔。所述柔性伸缩体，是具有弹性的细长型柔性腔体，随着驱动流体的进入与排出，柔性伸缩体可以沿其长度方向收缩与伸长。所述复位弹簧具有延展性，能够在收缩或者伸长后复位。柔性伸缩体与复位弹簧布置在两连接板之间，柔性伸缩体两端分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊然，房德磊，张峻霞，韩智敏，栾慎涛，吴永豪，张帅，温文，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：