一种柔性管道机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种柔性管道机器人，包括软手指模块、前足模块、主干模块、后足模块、和连接模块；主干模块的前端和后端分别连接前足模块和后足模块；软手指模块和前足模块安装在连接模块上；主干模块包括至少三个绕轴心间隔分布的气腔，通过给气腔加正压或负压，主干模块具有伸长或缩短的状态，通过给部分气腔加正压，主干模块具有弯曲的状态；前足模块包括前足气腔，通过给前足气腔加正压，前足模块具有直径变大的状态；后足模块包括后足气腔，通过给后足气腔加正压，后足模块具有直径变大的状态；软手指模块包括至少三个软手指，通过给软手指加正压，软手指具有向轴心处弯曲的状态以用于抓取管道内的物体。本发明专利技术能够更加彻底地疏通堵塞的管道。疏通堵塞的管道。疏通堵塞的管道。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性管道机器人


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种柔性管道机器人。

技术介绍

[0002]管道作为城市基础设施建设必不可少的一部分，复杂且密集地排布于每处建筑物中，用于排放污染物，与人类的生活密切相关。由于管道内部流通空间受到直径的限制，常常会面临堵塞的风险，进而影响污染物的正常运输，因此需要通过特定的手段对其进行疏通，用于管道疏通的机器人可以分为刚性和柔性。
[0003]刚性管道机器人通过传统机械结构配合电机驱动实现整体机构的运动，机器人通过支撑机构对管道内壁产生足够大的压力，以实现机器人在管道内部的稳定运动，但刚性管道机器人能够适应的管道内径非常有限，此外机器人的刚性机构较为笨重，并需要支撑机构对管道内壁施加极大的压力，容易对管道内壁造成损伤。
[0004]柔性管道机器人是在软气动执行器这一概念出现的基础下所提出的一种新型的管道机器人类型，主要是由柔软的硅橡胶材料制成，并通过气泵、电磁阀、导气管、控制板等部件控制执行器内部的压强，进而实现机器人整体的运动控制，能够自适应不同内径的管道，具有结构紧凑、成本低廉、制作方便、质量轻便等优点。但现有的柔性管道机器人所能够适应的管道内径受到足部膨胀收缩范围的限制，适应性仍有很大的提升空间。
[0005]此外，现有的柔性管道机器人对于管道内部堵塞物的疏通方式为前顶式，通过机器人在前进方向上的运动推动堵塞物在管道内部前进，进而实现堵塞物的疏通。但该方式需要机器人对堵塞物产生足够大的压力，而且没有从根本上消除管道内部的堵塞物，容易造成二次堵塞。
[0006]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0007]为克服现有技术的缺陷，本专利技术涉及一种柔性管道机器人。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种柔性管道机器人，包括软手指模块、前足模块、主干模块、后足模块、和连接模块；所述主干模块的前端连接所述前足模块，所述主干模块的后端连接所述后足模块；所述软手指模块安装在所述连接模块上，所述前足模块与所述连接模块连接；所述主干模块包括至少三个气腔，所述气腔绕轴心间隔分布，通过给所有气腔的内部加正压或负压，所述主干模块具有伸长或缩短的状态，通过给所述气腔中的部分气腔的内部加正压，所述主干模块具有弯曲的状态；所述前足模块包括前足气腔，通过给所述前足气腔的内部加正压，所述前足模块具有直径变大的状态；所述后足模块包括后足气腔，通过给所述后足气腔的内部加正压，所述后足模块具有直径变大的状态；所述软手指模块包括至少三个软手指，通过给所述软手指的内部加正压，所述软手指具有向轴心处弯曲的状态以用于抓取管道内的物
体。
[0010]优选地，还包括真空吸盘模块，所述真空吸盘模块与所述连接模块连接，用于吸附被所述软手指抓取的物体。
[0011]优选地，所述前足气腔为环形的风琴式折纸结构，由若干个相互导通的前足子气腔构成，所述前足模块还包括前足底座，所述主干模块与所述前足底座连接；所述前足底座的前端面外圈上设有前足齿形槽，所述前足气腔的底部固定安装在所述前足齿形槽内；所述前足底座的中心处设有一个第二通孔，以用于所述真空吸盘模块穿过；所述前足底座的前端面上设有挡块，所述挡块上设有第三通孔，通过所述挡块和所述第三通孔，将所述软手指模块连接在所述连接模块上；所述前足底座的后端面外圈上设有第一凸台，所述第一凸台上设有第四通孔，通过所述第一凸台和所述第四通孔，用于对所述前足气腔的内部进行充气或排气。
[0012]优选地，所述后足气腔为环形的风琴式折纸结构，由若干个相互导通的后足子气腔构成；所述后足模块还包括后足底座；所述后足底座的前端面外圈上设有后足齿形槽，所述后足气腔的底部固定安装在所述后足齿形槽内；所述后足底座的中心处设有一个第六通孔，用于供所述真空吸盘模块所连的外部气管穿过；所述后足底座的后端面外圈上设有第三凸台，所述第三凸台上设有第七通孔，通过所述第三凸台和所述第七通孔，用于对所述后足气腔的内部进行充气或排气；所述后足底座的侧面设有对应所述软手指的沿轴心均匀分布的弧形槽，以供所述软手指所连的外部气管穿过。
[0013]优选地，所述气腔沿轴心均匀分布，所述气腔的外端面上设有若干个第二凹槽，所述气腔的内端面呈圆弧状；所述气腔的前端面与前足底座的后端面连接，每个所述气腔的后端面上设有第二凸台，所述第二凸台上设有第五通孔，所述第二凸台穿过所述后足底座上的所述弧形槽，并使所有气腔的内端面同轴心，通过所述第二凸台和所述第五通孔，用于对所述气腔的内部进行充气或排气。
[0014]优选地，所述连接模块包括软手指固定座和连接件；所述软手指固定座的中心处设有一个第一大通孔，所述软手指固定座的后端面与所述连接件连接；所述软手指固定座的侧面上对应所述软手指的位置设置有限位凹槽，用于容纳所述软手指连接的外部气管而对外部气管进行限位；所述软手指固定座的前端部分的侧面设有三对沿轴心均匀分布的第四凸台，每个所述第四凸台上均设有螺纹孔；所述前足模块通过所述连接件与所述软手指固定座连接；所述真空吸盘模块穿过所述软手指固定座中心处的所述第一大通孔而固定在所述连接件上；所述前足底座与所述连接件连接；所述软手指模块通过所述第四凸台和所述螺纹孔安装在所述软手指固定座上。
[0015]优选地，所述软手指模块还包括软手指固定模块，每个软手指对应连接在一个软手指固定模块上，所述软手指固定模块连接在所述软手指固定座上，所述软手指的外端面上设有若干个第一凹槽。
[0016]优选地，每个所述软手指固定模块包括相互连接的外侧软手指固定件和内侧软手指固定件，所述外侧软手指固定件和所述内侧软手指固定件底面位于同一平面内，所述外侧软手指固定件和所述内侧软手指固定件通过所述软手指固定座上的所述螺纹孔安装在所述软手指固定座上的所述第四凸台上。
[0017]优选地，所述真空吸盘模块包括吸盘、接头、第一螺母和第二螺母，所述吸盘固定
安装在所述接头的前端面，所述接头的后端部分的表面设有螺纹，所述第一螺母和所述第二螺母均安装在所述接头表面设有螺纹的位置；所述连接件为U型，U型底部端面中心点处设有一个第二大通孔，用于穿过并固定所述真空吸盘模块，所述第二大通孔的四周设有小通孔，通过所述小通孔而将所述连接件固定在所述软手指固定座的后端面上；所述连接件的第二大通孔穿过所述接头而固定在第一螺母和第二螺母之间，从而将所述真空吸盘模块固定在所述连接模块上。
[0018]优选地，所述气腔、所述前足气腔以及所述后足气腔均采用硅胶材料制得；所述软手指采用硅胶材料制得；所述吸盘采用橡胶材料制得。
[0019]本专利技术方法具有以下优点：
[0020]本专利技术的柔性管道机器人采用气动的前足模块、主干模块和后足模块，是一种仿蚯蚓蠕动式气动柔性管道机器人，柔性管道机器人前端的软手指通过与前足模块和后足模块的相互配合，使得机器人能够在狭小管道内部抓取堵塞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性管道机器人，其特征在于，包括软手指模块、前足模块、主干模块、后足模块和连接模块；所述主干模块的前端连接所述前足模块，所述主干模块的后端连接所述后足模块；所述软手指模块安装在所述连接模块上，所述前足模块与所述连接模块连接；所述主干模块包括至少三个气腔，所述气腔绕轴心间隔分布，通过给所有气腔的内部加正压或负压，所述主干模块具有伸长或缩短的状态，通过给所述气腔中的部分气腔的内部加正压，所述主干模块具有弯曲的状态；所述前足模块包括前足气腔，通过给所述前足气腔的内部加正压，所述前足模块具有直径变大的状态；所述后足模块包括后足气腔，通过给所述后足气腔的内部加正压，所述后足模块具有直径变大的状态；所述软手指模块包括至少三个软手指，通过给所述软手指的内部加正压，所述软手指具有向轴心处弯曲的状态以用于抓取管道内的物体。2.如权利要求1所述的柔性管道机器人，其特征在于，还包括真空吸盘模块，所述真空吸盘模块与所述连接模块连接，用于吸附被所述软手指抓取的物体。3.如权利要求2所述的柔性管道机器人，其特征在于，所述前足气腔为环形的风琴式折纸结构，由若干个相互导通的前足子气腔构成，所述前足模块还包括前足底座，所述主干模块与所述前足底座连接；所述前足底座的前端面外圈上设有前足齿形槽，所述前足气腔的底部固定安装在所述前足齿形槽内；所述前足底座的中心处设有一个第二通孔，以用于所述真空吸盘模块穿过；所述前足底座的前端面上设有挡块，所述挡块上设有第三通孔，通过所述挡块和所述第三通孔，将所述软手指模块连接在所述连接模块上；所述前足底座的后端面外圈上设有第一凸台，所述第一凸台上设有第四通孔，通过所述第一凸台和所述第四通孔，用于对所述前足气腔的内部进行充气或排气。4.如权利要求3所述的柔性管道机器人，其特征在于，所述后足气腔为环形的风琴式折纸结构，由若干个相互导通的后足子气腔构成，所述后足模块还包括后足底座；所述后足底座的前端面外圈上设有后足齿形槽，所述后足气腔的底部固定安装在所述后足齿形槽内；所述后足底座的中心处设有一个第六通孔，用于供所述真空吸盘模块所连的外部气管穿过；所述后足底座的后端面外圈上设有第三凸台，所述第三凸台上设有第七通孔，通过所述第三凸台和所述第七通孔，用于对所述后足气腔的内部进行充气或排气；所述后足底座的侧面设有对应所述软手指的沿轴心均匀分布的弧形槽，以供所述软手指所连的外部气管穿过。5.如权利要求4所述的柔性管道机器人，其特征在于，所述气腔沿轴心均匀分布，所述气腔的外端面上设有若干个第二凹槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲钧天，徐依宁，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：