專利名稱：管道和狹縫用多功能機器人的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機器人，具體地說是管道和狹縫多功能機器人。
背景技術：
在工業、給排水、石油天然氣、軍事裝備等領域中，管道作為一種有效的流體輸送 手段正在得到廣泛的應用。為提高管道的壽命、防止泄漏等事故的發生，就必須對管道進行有效的檢測維護， 管道機器人正是為滿足該需要而產生。。管道機器人是一種可沿管道內部或外部自動行走、 攜帶一種或多種傳感器及操作機械，在工作人員的遙控操作或計算機自動控制下，進行一 系列管道作業的機、電、液、氣、光一體化系統。目前管道和狹縫多功能機器人的研制、開發在國際上也屬發展階段，離實際應用 還有一定的差距。大部分機器人還只能運行一般的直管道，而工程中廣泛應用的變徑管道、 U型彎管道的檢測機器人還處在試驗開發階段，通用性也很差，應用極其有限。我國的城市排水管道大多埋于地下，一旦出現局部損壞、堵塞等故障，通常采用人 工作業的方式來排除、疏通。但是排水管道環境惡劣，人工作業勞動強度高，效率低。近年 來，國內外研制了形形色色的下水管道清淤設備。如國外普遍使用的高壓水清淤設備、軟軸 清淤系統等。但這些設備有的太昂貴，有的使用費用過高，有的對中小型管道不適用，有的 還未克服人工下井操作的缺點，所以在我國沒有得到普遍使用。因此，一種能夠用于城市排 水管道疏通檢測的、符合我國國情的、經濟型的自動清淤的多功能管道機器人十分必要。這 對承擔較大輸水量的中小型下水管道(管徑300 600mm)尤為重要。另外，經常會遇到狹縫探測、救險的情況，目前多采用人工方式，但危險度較大，效 率低。要是有一種能在狹縫爬行的機器人進行攝像，食品藥物、繩索的遞送，則搶險、探測的 情況將大有改觀，效率也會大大提高。
發明內容為了克服現有技術存在的問題，本實用新型的目的是提供一種管道和狹縫用多功 能機器人，本實用新型實用、靈活，采用氣動電磁換向閥及控制電路板作為下位機操作、通 過電纜線與上位PC機進行集中控制。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的一種管道和狹縫用多功能機器人，其特征在于該多功能機器人包括機械本體、電 纜線、控制電腦、執行機構和氣動電磁換向閥及控制電路板，執行機構與氣動電磁換向閥及 控制電路板連接并設置在機械本體上；氣動電磁換向閥及控制電路板通過電纜線與控制電 腦連接；所述機械本體包括一組外支撐氣缸、一組內支撐氣缸、行走氣缸、支撐腳、上下方向 調節氣缸和機架；外支撐氣缸、內支撐氣缸、行走氣缸和上下方向調節氣缸均設置在機架 上；支撐腳設置在外支撐氣缸和內支撐氣缸的外側；內支撐氣缸設置在行走氣缸的兩端并 隨行走氣缸的伸縮在機架上移動。[0010]本實用新型所述執行機構是用于完成具體任務的攝像頭、水槍和機械爪。本實用新型采用氣動電磁換向閥及控制電路板作為下位機控制，氣動電磁換向閥 及控制電路板包括單片機微控制器、電磁換向閥驅動電路、溫度傳感器、濕度傳感器、壓力 傳感器。管道和狹縫用多功能機器人的電纜線中集成了氣路、通信、電氣線路，與無線控制 的機器人的相比具有機器人動力保障性強、故障機器人回收維修方便等優點。本實用新型能在變徑管道中行走并轉彎，攜帶高壓水槍進行管道清洗或攝像頭進 行管道檢測；還能在狹縫中攀爬，按控制電腦指令進行搶險、物品傳遞或探測等操作。本實 用新型是一種智能控制、輕便靈活、適應性強、符合我國國情的經濟型多功能機器人。
圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型中機械本體的俯視結構示意圖；圖3是本實用新型的行走狀態參考具體實施方式
一種本實用新型所述的管道和狹縫用多功能機器人，見圖1和圖2。該多功能機 器人包括機械本體1、電纜線2、控制電腦3、執行機構4和氣動電磁換向閥及控制電路板5。 執行機構4與氣動電磁換向閥及控制電路板5連接并設置在機械本體1上；氣動電磁換向 閥及控制電路板5通過電纜線2與控制電腦3連接。機械本體1包括一組四個外支撐氣缸 11、一組四個內支撐氣缸12、行走氣缸13、其中行走氣缸13為雙活塞桿雙作用氣缸；其余氣 缸為單活塞桿單作用氣缸。共8個支撐腳14、上下方向調節氣缸15和機架16。外支撐氣 缸11、內支撐氣缸12、行走氣缸13和上下方向調節氣缸15均設置在機架16上。用來攀爬 和行走的支撐腳14設置在外支撐氣缸11和內支撐氣缸12的外側，攀爬和行走時，支撐腳 14與管道壁或狹縫壁接觸；內支撐氣缸12設置在行走氣缸13的兩端并隨行走氣缸13的 伸縮在機架16上移動。機械本體1用于執行在管道、狹縫等地點的行走動作，其行走部件為氣缸。電纜線2集成了氣路、通信、電氣、水流等線路，用于動力提供與控制通信。控制電腦3是便攜式電腦，作為上位機，內裝控制軟件，用于完成機器人的控制。執行機構4是用于完成具體任務，包括攝像頭、水槍和機械爪，可以是其中一種也 可以是幾種或全部。氣動電磁換向閥及控制電路板5用于氣路的切換控制，濕度、溫度和壓力的檢測。 電路板內集成了單片機微控制器、換向電磁閥驅動電路、溫度、濕度、壓力傳感器等。工作時，行走動作如下內支撐氣缸向外撐住管道內壁，或狹縫，行走氣缸向右伸 出，外支撐氣缸向外撐住管道內壁6，或狹縫7，內支撐氣缸向內縮回，行走氣缸縮回。完成 一個周期。上下方向調節氣缸用于狹縫爬行時，上下方向的調節。圖3是本實用新型的行 走狀態參考圖。由于本實用新型的行走部件為氣缸，氣缸行程具有自適應性，所以本實用新型能 在變徑管道或狹縫中行走，并能進行一定回轉半徑的轉彎。[0025]氣動電磁換向閥及控制電路板5內的單片機可以通過電纜線2和上位PC機進行 通信，傳送閥和氣缸、傳感器的狀態與數據，并接受PC機的命令。溫度傳感器、濕度傳感器 用于檢測機器人的環境，數據由單片機所用。壓力傳感器可以檢測各閥路內的壓力，數據由 單片機所用。本實用新型可以通過便攜式電腦對操作進行控制，在“控制方式選擇”中選擇“手 動”，則機器人進入手動模式。可以操作“手動控制_按鈕”中的按鈕進行氣動電磁換向閥 及控制電路板的某一路手動控制。在“控制方式選擇”中選擇“智能控制”，則可進入智能模式。機器人可進行智能控 制中的“前進”，“左移”，“后退”，“右移”，“全自動”，“停止”等功能。同時，電腦狀態欄“重要信息顯示”會顯示通信COM 口、溫度、濕度等內容；“機器 人爬行速度”會顯示快速度、中速度或慢速度；“壓縮空氣壓力值”會顯示目前動作氣缸中 的壓縮空氣的壓力；‘1_輸出口狀態”則顯示的氣動電磁換向閥及控制電路板中相應的電 磁閥得電、失電狀態；1_輸入口狀態”則顯示的氣動電磁換向閥及控制電路板中相應的電 磁閥動作后是否到位的檢測狀態。可以用于設備故障的診斷與查找。打開攝像頭圖像觀察窗口，可進行機器人的運動與工作環境觀察。本實用新型能在變徑管道中行走并轉彎，攜帶高壓水槍進行管道清洗或攝像頭進 行管道檢測；還能在狹縫中攀爬，按控制電腦指令進行搶險、物品傳遞或探測等操作，實現 了智能控制，輕便靈活、適應性強。
權利要求一種管道和狹縫用多功能機器人，其特征在于該多功能機器人包括機械本體(1)、電纜線(2)、控制電腦(3)、執行機構(4)和氣動電磁換向閥及控制電路板(5)，執行機構(4)與氣動電磁換向閥及控制電路板(5)連接并設置在機械本體(1)；氣動電磁換向閥及控制電路板(5)通過電纜線(2)與控制電腦(3)連接；所述機械本體(1)包括一組外支撐氣缸(11)、一組內支撐氣缸(12)、行走氣缸(13)、支撐腳(14)、上下方向調節氣缸(15)和機架(16)；外支撐氣缸(11)、內支撐氣缸(12)、行走氣缸(13)和上下方向調節氣缸(15)均設置在機架(16)上；支撐腳(14)設置在外支撐氣缸(11)和內支撐氣缸(12)的外側；內支撐氣缸(12)設置在行走氣缸(13)的兩端并隨行走氣缸(13)的伸縮在機架(16)上移動。
2.根據權利要求1所述的管道和狹縫用多功能機器人，其特征在于所述執行機構(4) 是用于完成具體任務的攝像頭、水槍、機械爪。
3.根據權利要求1所述的管道和狹縫用多功能機器人，其特征在于氣動電磁換向閥 及控制電路板(5)包括單片機微控制器、電磁換向閥驅動電路、溫度傳感器、濕度傳感器、 壓力傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種管道和狹縫用多功能機器人，包括機械本體、電纜線、控制電腦、執行機構和氣動電磁換向閥及控制電路板，執行機構與氣動電磁換向閥及控制電路板連接并設置在機械本體上；氣動電磁換向閥及控制電路板通過電纜線與控制電腦連接；所述機械本體包括一組外支撐氣缸、一組內支撐氣缸、行走氣缸、支撐腳、上下方向調節氣缸和機架；外支撐氣缸、內支撐氣缸、行走氣缸和上下方向調節氣缸均設置在機架上；支撐腳設置在外支撐氣缸和內支撐氣缸的外側；內支撐氣缸設置在行走氣缸的兩端并隨行走氣缸的伸縮在機架上移動。本實用新型是一種智能控制、輕便靈活、適應性強的經濟型多功能機器人，廣泛適用于管道和狹縫的探測、救險中。
文檔編號F16L55/38GK201696808SQ20102021640
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月3日 優先權日2010年6月3日
發明者甄久軍 申請人:南京工業職業技術學院