專利名稱：柔性尺蠖機器人的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種用于管道作業的機器人。
背景技術：
隨著國家經濟的發展，我國的城鎮化率在不斷提高。城市建設中會伴隨著很多管道的鋪設，眾多高樓大廈的崛起，許多電力線路的架設。而對很多高壓線路的檢查往往需要人員進行高空作業，這給維修工作帶來了很大的危險性；高層建筑外部的日常檢查工作用人力完成也是很危險。而對于城市地下管道的維護、檢修工作而言，埋于地下的各種管道常常因不知故障的具體位置而需要挖掘開大量道路表面。這不僅浪費時間，大量擠占道路面積的挖掘土還給本來擁擠的城市交通帶來了巨大的壓力。因此對管道、高壓線路的維修、檢測裝置的研究十分有必要。針對上述情況，以高可靠性，易維護，簡單結構形式等為主要設計思想，并結合仿生學和柔性機構的設計方法，設計了一種柔性尺蠖機器人的本體結構，并預留了不同工作環境下爪子的安裝空間，解決了其它同類機器人不能靈活運動和不能適用于多種復雜環境的難題。同時，在中國專利局發布的專利中也有不少用于管道檢測和爬繩、爬桿的裝置，但大部分只是適用于直管道。如尺蠖式油井管道機器人裝置(申請號=200710171226. 8發明人胡德金，王懷)。除此之外，柔性蠕動的管道機器人(申請號200810106352.X發明人 孫漢旭)是在一個柔性軟軸上設有雙面螺紋螺母，螺母外接齒輪，而齒輪有固定在法蘭盤上并連接直流電機。柔性軸設計可使機構在彎管、變徑管和直管中通過。但是該發明通過的彎管只能局限于一根管路，不能有岔道管，因此對于交叉管道轉彎無能為力。對于爬桿裝置，有遙控爬桿爬繩機器人(申請號200810011957. 0發明人蘇榮華、何凡)此發明雖然結構簡單，攀爬靈活，速度快，連續性好；但是在桿或繩索有交錯時就無能為力了。爬墻機器人有一種爬墻多功能機器人(申請號=200710075780. 6發明人高漢光)雖吸附可靠，但是其控制部分較復雜，且轉彎不便。
發明內容
本發明的目的在于提供結構簡單，可在繩索、細桿，尤其在管道內靈活運動的柔性尺蠖機器人。本發明的目的是這樣實現的本發明柔性尺蠖機器人，其特征是包括轉動抓取機構和腰部屈伸機構；轉動抓取機構包括抓取機構模塊和轉動機構模塊；抓取機構模塊包括抓取機構安裝本體、抓取機構轉動電機，抓取機構轉動電機安裝在抓取機構安裝本體里；轉動機構模塊包括轉體電機安裝架、轉體電機，轉體電機安裝在轉體電機安裝架里；腰部屈伸機構包括兩個繩索制動電機安裝架、至少九個腰部轉板、兩根繩索、兩個繩索纏繞輪、兩個繩索制動電機，第一繩索制動電機和第二繩索制動電機分別通過各自的電機固定板固定在第一繩索制動電機安裝架和第二繩索制動電機安裝架上，第一繩索纏繞輪和第二繩索纏繞輪分別安裝在第一繩索制動電機和第二繩索制動電機上，腰部轉板之間通過連接銷連接，兩端的腰部轉板分別連接第一繩索制動電機安裝架和第二繩索制動電機安裝架，兩根繩索分別穿過腰部轉板并纏繞在第一繩索纏繞輪和第二繩索纏繞輪上；所述的轉動抓取機構有兩個，每個轉動機構模塊的轉體電機安裝架分別安裝在各自抓取機構模塊的抓取機構轉動電機上，第一轉動機構模塊的轉體電機和第二轉動機構模塊的轉體電機分別與第一繩索制動電機安裝架和第二繩索制動電機安裝架相連。本發明還可以包括1、所述的抓取機構安裝本體外安裝抓取機構或者吸盤或者磁鐵裝置。本發明的優勢在于本發明能完成大幅度屈伸和大角度轉彎，且對管道線路的交錯復雜的適應性強，能廣泛應用于工業和生活用復雜管道線路的檢測和維修，具有很大的實用價值。
圖1為實施方式1的主視圖；圖2為實施方式1的弓曲步態圖；圖3為實施方式1的腰部轉板局部剖視圖。
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述實施方式1 結合圖1 3，本發明包括轉動抓取機構和腰部屈伸機構；轉動抓取機構包括抓取機構模塊和轉動機構模塊；抓取機構模塊包括抓取機構安裝本體1、抓取機構轉動電機12， 抓取機構轉動電機12安裝在抓取機構安裝本體1里，抓取機構安裝本體1外安裝抓取機構 13;轉動機構模塊包括轉體電機安裝架2、轉體電機11，轉體電機11安裝在轉體電機安裝架 2里；腰部屈伸機構包括兩個繩索制動電機安裝架4、至少九個腰部轉板5、兩根繩索6、兩個繩索纏繞輪9、兩個繩索制動電機10，第一繩索制動電機10和第二繩索制動電機分別通過各自的電機固定板8固定在第一繩索制動電機安裝架4和第二繩索制動電機安裝架上，第一繩索纏繞輪9和第二繩索纏繞輪分別安裝在第一繩索制動電機10和第二繩索制動電機上，腰部轉板5之間通過連接銷7連接，兩端的腰部轉板5分別連接第一繩索制動電機安裝架4和第二繩索制動電機安裝架，兩根繩索6分別穿過腰部轉板5并纏繞在第一繩索纏繞輪9和第二繩索纏繞輪上；所述的轉動抓取機構有兩個，每個轉動機構模塊的轉體電機安裝架2分別安裝在各自抓取機構模塊的抓取機構轉動電機12上，第一轉動機構模塊的轉體電機11和第二轉動機構模塊的轉體電機通過連接塊3分別與第一繩索制動電機安裝架4 和第二繩索制動電機安裝架相連。尺蠖處于伸張狀態時，左端、右端的抓取機構安裝本體1抓住繩索6或撐住管道內壁。直線運動時，右端抓取機構13放松，左端繩索制動電機10通過拉動腰部轉板5 —側的繩索6，右端制動電機10與之配合，實現尺蠖腰部的蜷縮。蜷縮動作完成后，右端抓取機構 13動作，左端抓取機構13放松。右端制動電機10再反轉，左端電機10與之配合，完成腰部的伸張運動。左端抓取機構13再動作，這樣就完成一個屈伸的工作循環，完成直線運動的一個步距。當需轉彎時，尺蠖兩端的轉體電機11分別向同側旋轉90度，腰部從在x-z平面運動到x_y平面運動，左端抓取機構13放松，左端或右端制動電機10拉動繩索6，右端或左端制動電機10配合，通過控制拉動幅度，實現轉彎的大小，實現在0-180。的轉角范圍。轉彎后左端抓取機構13動作，右端放松，右端制動電機10反轉，左側電機10配合，右端再動作。當需向上運動時，腰部的運動姿態與作直線運動時相反，即可實現尺蠖頭部的抬起。實施方式2 將實施方式1中的抓取機構13替換為吸力足夠的吸盤，實現爬墻運動。實施方式3 將實施方式1中的抓取機構13替換為磁鐵裝置，能實現在磁性金屬材料的管道內靈活運動。
權利要求
1.柔性尺蠖機器人，其特征是包括轉動抓取機構和腰部屈伸機構；轉動抓取機構包括抓取機構模塊和轉動機構模塊；抓取機構模塊包括抓取機構安裝本體、抓取機構轉動電機，抓取機構轉動電機安裝在抓取機構安裝本體里；轉動機構模塊包括轉體電機安裝架、轉體電機，轉體電機安裝在轉體電機安裝架里；腰部屈伸機構包括兩個繩索制動電機安裝架、 至少九個腰部轉板、兩根繩索、兩個繩索纏繞輪、兩個繩索制動電機，第一繩索制動電機和第二繩索制動電機分別通過各自的電機固定板固定在第一繩索制動電機安裝架和第二繩索制動電機安裝架上，第一繩索纏繞輪和第二繩索纏繞輪分別安裝在第一繩索制動電機和第二繩索制動電機上，腰部轉板之間通過連接銷連接，兩端的腰部轉板分別連接第一繩索制動電機安裝架和第二繩索制動電機安裝架，兩根繩索分別穿過腰部轉板并纏繞在第一繩索纏繞輪和第二繩索纏繞輪上；所述的轉動抓取機構有兩個，每個轉動機構模塊的轉體電機安裝架分別安裝在各自抓取機構模塊的抓取機構轉動電機上，第一轉動機構模塊的轉體電機和第二轉動機構模塊的轉體電機分別與第一繩索制動電機安裝架和第二繩索制動電機安裝架相連。
2.根據權利要求1所述的柔性尺蠖機器人，其特征是所述的抓取機構安裝本體外安裝抓取機構或者吸盤或者磁鐵裝置。
全文摘要
本發明的目的在于提供柔性尺蠖機器人，包括轉動抓取機構和腰部屈伸機構；轉動抓取機構包括抓取機構模塊和轉動機構模塊；抓取機構模塊包括抓取機構安裝本體、抓取機構轉動電機；轉動機構模塊包括轉體電機安裝架、轉體電機；腰部屈伸機構包括兩個繩索制動電機安裝架、至少九個腰部轉板、兩根繩索、兩個繩索纏繞輪、兩個繩索制動電機；轉動抓取機構有兩個。本發明能完成大幅度屈伸和大角度轉彎，且對管道線路的交錯復雜的適應性強，能廣泛應用于工業和生活用復雜管道線路的檢測和維修，具有很大的實用價值。
文檔編號B25J11/00GK102179813SQ20111010062
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月21日 優先權日2011年4月21日
發明者劉載淳, 張校東, 徐鵬, 李林, 李齊悅, 王洪光, 王茂林, 胡勝海, 趙曉麗, 郭彬 申請人:哈爾濱工程大學