一種用于微小管道的探查機器人的制作方法

本實用新型屬于機器人的技術領域，具體涉及一種壓電疊堆驅動的管道探查機器人，主要用于微小管道的探查。

背景技術：

隨著城市規模和人民生活水平的提高，政府提出了五水共治，針對城市生活廢水和工業廢水排放進行嚴格檢測，控制對河流、湖泊的污染程度。在污水輸送過程中，通常采用管道輸送。在長時間的使用過程中，管道內壁上沉積較厚污泥從而降低管道輸送量，輕者污染重者使管道堵塞。另一方面由于管道一般都位于地面下，對于管道內的探查等方面存在操作復雜工程較大等問題。因此需要定期對管道內進行探查檢測，能夠有效及時地對管道進行清污工作。

有基于此，提出本實用新型。

技術實現要素：

針對現有技術的上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種用于微小管道的探查機器人，用以探查管道堵塞、水污染等情況，其變形小、輸出功率大、移動速度快、靈活性好、運行可靠，且結構簡單，易于加工制作，成本低廉。

為達到上述目的，本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種用于微小管道的探查機器人，包括支撐塊，所述支撐塊的兩端均連接有單向移動部件，所述的單向移動部件與管道內壁接觸，所述的支撐塊連接有萬向連接器，所述的萬向連接器連接有探查器和驅動部件，所述的探查器和驅動部件分別位于支撐塊的兩側。

所述的單向移動部件包括U形機構，所述的U形機構與管道內壁接觸，U形機構通過連桿一連接有連接塊，所述的連接塊與支撐塊連接。

所述的萬向連接器包括相互連接的連桿二和外半耳狀結構，所述的連桿二穿過支撐塊與探查器連接，所述的外半耳狀結構與驅動部件連接。

所述的驅動部件包括本體，所述的本體上設有內半耳狀結構，所述的內半耳狀結構與外半耳狀結構匹配，所述的本體內設有壓電疊堆，所述壓電疊堆的上、下兩端均設有柔性鉸鏈，壓電疊堆的四個角均設有第二L形放大機構，所述第二L形放大機構的一側設有第一L形放大機構，所述的第一L形放大機構與本體的內壁相鄰。

所述的支撐塊設有孔，所述的連桿二穿過孔并通過螺栓固定。

所述的支撐塊為3個，3個支撐塊形成兩個密閉空間，每個密閉空間內均連接有驅動部件。

本實用新型的用于微小管道的探查機器人，與現有技術相比具有如下有益效果：

1、本實用新型串聯驅動，驅動能力強，兩個壓電疊堆相互配合工作能獲得良好驅動能力及效率，且運行過程中出現一個驅動部件故障依然可以使用另一個驅動部件來驅動機器人移動前進，可靠性高。

2、使用兩個壓電疊堆串聯驅動機器人，輸出大、移動速度高；兩個L形放大機構能夠將壓電疊堆位移變化量放大。

3、驅動部件與萬向連接器集成，體積小、輸出能量大、多方向移動，可作為獨立標準部件應用，可應用與精密數字式步進驅動與定位控制。

附圖說明

圖1是本實用新型的剖面結構示意圖；

圖2是本實用新型中的單向移動部件的結構示意圖；

圖3是本實用新型中的萬向連接器的結構示意圖；

圖4是本實用新型中的驅動部件的結構示意圖；

圖5是本實用新型中的壓電疊堆驅動過程結構示意圖；

其中，1為探查器、2為管道、3為單向移動部件、31為U形機構、32為連桿一、33為連接塊、4為萬向連接器、41為連桿二、42為外半耳狀結構、5為驅動部件、51為內半耳狀結構、52為第一L形放大機構、53為柔性鉸鏈、54為第二L形放大機構、55為壓電疊堆、56為本體、6為支撐塊、7為螺栓、a為第一關節、b為第二關節。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本實用新型作進一步的說明，但本實用新型的保護范圍并不限于此。

如圖1-5所示，本實用新型的用于微小管道的探查機器人，包括支撐塊6，支撐塊6的兩端均連接有單向移動部件3，單向移動部件3包括U形機構31，U形機構31與管道2內壁接觸，U形機構31通過連桿一32連接有連接塊33，連接塊33與支撐塊6連接。支撐塊6連接有萬向連接器4，萬向連接器4連接有探查器1和驅動部件5，探查器1和驅動部件5分別位于支撐塊6的兩側。萬向連接器4包括相互連接的連桿二41和外半耳狀結構42，支撐塊6設有孔，連桿二41穿過孔通過螺栓7固定，并與探查器1連接。驅動部件5包括本體56，本體56上設有內半耳狀結構51，內半耳狀結構51與外半耳狀結構42匹配，本體56內設有壓電疊堆55，壓電疊堆55的上、下兩端均設有柔性鉸鏈53，柔性鉸鏈53連接可使壓電疊堆55在電力驅動下微變形通過第一L形放大機構52和第二L形放大機構54的位移量得到更好輸出且對外壁產生更少變形從而不會對驅動部件5產生較大影響，根據使用材料的不同和要求，可選用不同柔性連接方式。壓電疊堆55的四個角均設有第二L形放大機構54，第二L形放大機構54的一側設有第一L形放大機構52，第一L形放大機構52與本體56的內壁相鄰。

作為優選的，本實用新型中的支撐塊6為3個，3個支撐塊6形成兩個密閉空間，每個密閉空間內均連接有驅動部件5。

運行時，壓電疊堆55在外部電力驅動下產生垂直變形，經過第一L形放大機構52和第二L形放大機構54的位移放大，將產生橫向推力；工作時主要有3個過程如圖5所示，第一過程為第一關節a收縮和第二關節b收縮，第二過程為第一關節a伸長和第二關節b收縮，第三過程為第一關節a收縮和第二關節b伸長。

如圖2所示，機器人移動時，由于單向移動部件3的存在，探查機器人只能向著一個方向移動；當驅動部件5受到電壓作用使得第一關節a伸長時，單向移動部件3上U形機構31的上半部貼緊管道2內壁，當第一關節a收縮時，U形機構31的上半部遠離管道2內壁，下半部貼緊管道2內壁，從而推動機器人向左運動。

在工作狀態下，探查器1處于打開狀態且可通過內置無線傳感器將探查器1的圖像傳送到外界連接電腦。

根據本實用新型所述機器人的工作原理，機器人向前運動時與管道2內壁之間的摩擦力為，壓電疊堆55諧振頻率為，式中：為機器人的總質量，為機器人與管道內壁的摩擦系數，為壓電疊堆55的質量，為壓電疊堆55剛度，為壓電疊堆55等效質量（一般為壓電疊堆55質量的1/2），為附加質量。

本實用新型用以探查管道堵塞、水污染等情況，其變形小、輸出功率大、移動速度快、靈活性好、運行可靠，且結構簡單，易于加工制作，成本低廉。

上述實施例僅用于解釋說明本實用新型的發明構思，而非對本實用新型權利保護的限定，凡利用此構思對本實用新型進行非實質性的改動，均應落入本實用新型的保護范圍。