本专利涉及一种管道机器人,其外形为三棱柱体,机构可以分九个棱边(A、B、C、D、E、F、G、H),其中有第一到第六三角形棱边(A、B、C、D、E、F)和第一到第三侧棱边(G、H、I)。该机器人包含九个电动推杆、六个矩形连接块、十二个梯形连接块、十二个橡胶垫和六个轴,每个三角形棱边包含一个电动推杆,两个梯形连接块和两个橡胶垫;每个侧棱边包含一个电动推杆,两个矩形连接块;六个三角形棱边(A、B、C、D、E、F)结构相同;三个侧棱边(G、H、I)结构相同。管道机器人通过电动推杆的伸缩实现整体机构的攀爬等动作,在军事、运输等领域将得到很好的应用。
1.一种管道机器人,其特征在于:机器人的外形为三棱柱体,其中包含第一三角形棱边(A)、第二三角形棱边(B)、第三三角形棱边(C)、第四三角形棱边(D)、第五三角形棱边(E)、第六三角形棱边(F)和第一侧棱边(G)、第二侧棱边(H)、第三侧棱边(I);第一三角形棱边(A)包括第一梯形连接块(A1)、第二梯形连接块(A3)、第一橡胶垫(A4)、第二橡胶垫(A5)和电动推杆(A2),第二梯形连接块(A3)上有第一连接面(A31)、第二连接面(A32)、第三连接面(A33)和安装孔(A34),第二连接面(A32)是矩形平面,电动推杆(A2)插入第二连接面(A32)并用顶丝固定,第三连接面(A33)是拱形平面,将第二橡胶垫(A5)安装在第三连接面(A33)上,并进行胶粘固定;第一梯形连接块(A1)与第二梯形连接块(A3)结构和尺寸相同,第一梯形连接块(A1)与电动推杆(A2)的连接方式与第二梯形连接块(A3)和电动推杆(A2)的连接方式相同,第一梯形连接块(A1)与第一橡胶垫(A4)的连接方式与第二梯形连接块(A3)和第二橡胶垫(A5)的连接方式相同;第二三角形棱边(B)、第三三角形棱边(C)、第四三角形棱边(D)、第五三角形棱边(E)、第六三角形棱边(F)与第一三角形棱边(A)的尺寸和结构相同;第一侧棱边(G)包括第一矩形连接块(G1)、第二矩形连接块(G3)和电动推杆(G2),第二矩形连接块(G3)有连接平面(G31)、第一拱形面(G32)和第二拱形面(G33),连接平面(G31)是矩形平面,电动推杆(G2)插入连接平面(G31)的中心孔中,并用顶丝固定;第一矩形连接块(G1)和第二矩形连接块(G3)结构和尺寸相同,第一矩形连接块(G1)与电动推杆(G2)的连接方式与第二矩形连接块(G3)和电动推杆(G2)的连接方式相同;第二侧棱边(H)、第三侧棱边(I)与第一侧棱边(G)的尺寸和结构相同;第一三角形棱边(A)、第二三角形棱边(B)和第一侧棱边(G)通过轴相连形成一个顶点,具体形式为,将轴安装在第二梯形连接块(A3)的第一连接面(A31)的中心孔中,通过顶丝将第二梯形连接块(A3)和轴固连在一起;再将第二矩形连接块(G3)通过轴和第二梯形连接块(A3)相连,使轴穿过第二矩形连接块(G3)的第一拱形面(G32)和第二拱形面(G33),轴和第二矩形连接块(G3)之间形成转动副;最后连接第二三角形棱边(B)的第一梯形连接块(B1)和轴,将轴安装在第一梯形连接块(B1)的第一连接面(B11)的中心孔中,通过顶丝将第一梯形连接块(B1)和轴固连在一起,形成一个顶点;第二三角形棱边(B)、第三三角形棱边(C)与第二侧棱边(H)的连接形式,第一三角形棱边(A)、第三三角形棱边(C)与第三侧棱边(I)的连接形式,第四三角形棱边(D)、第五三角形棱边(E)与第一侧棱边(G)的连接形式,第五三角形棱边(E)、第六三角形棱边(F)与第二侧棱边(H)的连接形式,第四三角形棱边(D)、第六三角形棱边(F)与第三侧棱边(I)的连接形式,和第一三角形棱边(A)、第二三角形棱边(B)与第一侧棱边(G)的连接形式相同。
2.如权利要求1所述的一种管道机器人,其特征在于:上述棱边中的电动推杆选择气缸、液压杆的形式。技术领域
本发明涉及一种管道机器人,是一种对人不能直接进入其作业的管道,使用可以通过移动副的伸缩来实现机构的变形机器人在管道内的攀爬等动作,从而实现管道的检测与维修任务。尤其涉及一种可变直径管道机器人。
背景技术
管道机器人是特种作业机器人,其独特的行进和行动的方式方法为当今的管道内作业提供了较为先进和有创新性应用的选择。随着现代应用领域的拓宽,也随着现代制造技术水平提高,各个领域的应用都日益增多,由于管道作业环境的特殊性,有很多不能人工完成的作业,因此管道机器人将会成为重要的作业工具。现有的管道机器人有许多不足,不能很好地适应管道内复杂的环境,例如在管道直径变化时,由于摩擦力的增大或减小,有可能使机器人在管道内卡死,甚至使管道机器人变形损坏,不能正常工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题:在一些管道中,管道环境复杂,管壁上的粘滞物导致管道的管径发生变化,一般的管道机器人难以适应此种情况,在复杂环境下通过性很差。本发明的技术方案:将电动推杆相互连接组合,形成一种管道机器人。该机构中在自身电动推杆的缩放过程中实现机构反复变形,从而完成攀爬管道的动作,同时因其可变形性,可以增强复杂管道环境的通过能力。在控制一种管道机器人的过程中,通过选择电动推杆的伸缩状态来控制该管道机器人的动作;机器人的外形为三棱柱体,其中包含第一到第六三角形棱边和第一到第三侧棱边。包含九个电动推杆、六个矩形连接块、十二个梯形连接块以、十二个橡胶垫和六个轴;每个三角形棱边包含两个梯形连接块、一个电动推杆和两个橡胶垫。每个侧棱边包含一个电动推杆,两个矩形连接块和两个橡胶垫。梯形连接块、矩形连接块和电动推杆连接的方式、橡胶垫和连接块的连接方式可以选择螺栓固定连接、铆钉固定连接等连接方式。本发明的有益效果:本专利所涉及的一种管道机器人是由移动副为主要组成部分的,移动副可以进行伸缩运动,我们把若干移动副组装,就可以形成一个可以能进行变化的机构。由于移动副的结构特性,使本专利涉及的一种管道机器人在刚度上有很大优势,同时还能够适应不同管道的管径,适应复杂的管道内环境。通过对于每一个电动推杆的控制,来实现该机器人的管道攀爬动作,并具有很强的管道通过能力。该机构结构简单,成本低廉,易于制造和工程实现。在民用领域,为中小学生提供了一个对几何形体及移动机构的认识,可用于制作玩具、教学教具,在军用领域,也可进一步设计改造为军用侦查、运输机器人等。
附图说明
图1一种管道机器人整体结构图图2第一三角形棱边A结构图图3a、图3b梯形连接块A3结构图图4a、图4b梯形连接块B1结构图图5第一侧棱边G结构图图6矩形连接块G3结构图图7梯形连接块A3与橡胶垫A5装配图图8第一三角形棱边A、第二三角形棱边B与第一侧棱边G装配图图9攀爬管道动作分解图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。如图1所示,机器人的外形为三棱柱体,包含第一到第六三角形棱边(A、B、C、D、E、F)和第一到第三侧棱边(G、H、I);六个三角形棱边(A、B、C、D、E、F)结构相同,三个侧棱边(G、H、I)结构相同。如图2所示,第一三角形棱边(A)包括梯形连接块(A1、A3)、电动推杆(A2)和橡胶垫(A4、A5),如图3所示,梯形连接块(A3)有三个连接面(A31、A32、A33)和安装孔(A34),连接平面(A32)是矩形平面。电动推杆(A2)插入连接平面(A32)并用顶丝固定,连接平面(A33)是拱形平面,将橡胶垫(A5)安装在平面(A33)上的安装孔中,并进行胶粘固定。梯形连接块(A1)与梯形连接块(A3)结构和尺寸相同;梯形连接块(A1)与电动推杆(A2)的连接方式与梯形连接块(A3)和电动推杆(A2)的连接方式相同;梯形连接块(A1)与橡胶垫(A4)的连接方式与梯形连接块(A3)和橡胶垫(A5)的连接方式相同。如图5所示,第一侧棱边(G)包括矩形连接块(G1、G3)和电动推杆(G2),矩形连接块(G3)有三个连接面(G31、G32、G33),连接平面(G31)是矩形平面,电动推杆(G2)插入连接平面(G31)的中心孔中,并用顶丝固定。矩形连接块(G1)和矩形连接块(G3)结构和尺寸相同;矩形连接块(G1)与电动推杆(G2)的连接方式与矩形连接块(G3)和电动推杆(G2)的连接方式相同。如图8所示,第一、第二三角形棱边(A、B)和第一侧棱柱(G)通过轴相连形成一个顶点,具体形式为,将轴安装在梯形连接块(A3)的连接斜面(A31)的中心孔中,通过顶丝将梯形连接块(A3)和轴固连在一起;再将矩形连接块(G3)通过轴和梯形连接块(A3)相连,使轴穿过矩形连接块(G3)的拱形面(G32、G33),轴和矩形连接块之间形成转动副;最后连接梯形连接块(B1)和轴,将轴安装在梯形连接块(B1)的连接斜面(B11)的中心孔中,通过顶丝将梯形连接块(B1)和轴固连在一起,最终形成一个顶点。第二、三、四、五三角形棱边(B、C、D、E、F)与第一三角形棱边(A)的结构和尺寸相同。第二、第三侧棱边(H、I)与第一侧棱边(G)的结构和尺寸相同。第二、第三三角形棱边(B、C)与第二侧棱边(H)的连接形式,第一、第三三角形棱边(A、C)与第三侧棱边(I)的连接形式,第四、第五三角形棱边(D、E)与第一侧棱边(G)的连接形式,第五、第六三角形棱边(E、F)与第二侧棱边(H)的连接形式,第四、第六三角形棱边(D、F)与第三侧棱边(I)的连接形式,和第一、第二三角形棱边(A、B)与第一侧棱边(G)的连接形式相同;第一到第六三角形棱边(A、B、C、D、E、F)和第一到第三侧棱边(G、H、I)的零件之间的连接方式选择螺栓固定连接、铆钉固定。电动推杆(A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2、I2)选择气缸、液压杆。具体的使用方法:一种管道机器人是通过电动推杆组的伸缩来完成动作的,通过上三角平面推杆组、侧棱边推杆组和下三角平面推杆组的伸缩的组合,可以攀爬、移动、穿梭等动作,下面就一种管道机器人的攀爬动作进行示意说明。一种管道机器人可以实现管道攀爬动作。图9(a)表示在初始状态下,一种管道机器人位于管道之中,所有的电动推杆处于其长度最短的状态。第一步中,上三角平面推杆组伸长,侧棱边推杆组伸长,下三角平面推杆组不变,整体质心上升,使上三角平面杆组中的橡胶垫与管壁接触,并产生一定的压紧力,使由该夹紧力而产生的最大摩擦力大于一种管道机器人的重力,如图9(b)所示。第二步,上三角平面推杆组长度不变,侧棱边推杆组长度不变,下三角平面推杆组伸长,使下三角平面杆组中的橡胶垫与管壁接触,将机器人固定在管道之中,如图9(c)所示。第三步,上三角平面推杆组不变,侧棱边推杆组缩短,同时下三角平面推杆组缩短,使机器人整体质心上升,如图9(d)。第四步,上三角平面推杆组不变,侧棱边推杆组不变,下三角平面推杆组伸长,使下三角平面杆组中的橡胶垫与管壁接触,并产生一定的压紧力,使由该夹紧力而产生的最大摩擦力大于一种管道机器人的重力,如图9(e)所示。第五步,上三角平面推杆组缩短,同时侧棱边推杆组伸长,下三角平面推杆组不变,使机器人整体质心上升,如图9(f)。第六步,上三角平面推杆组伸长,侧棱边推杆组不变,下三角平面推杆组不变,使上三角平面杆组中的橡胶垫与管壁接触,并产生一定的压紧力,使由该夹紧力而产生的最大摩擦力大于一种管道机器人的重力,如图9(g)所示。至此,一种管道机器人完成了一个完整的管道攀爬动作。