專利名稱：管道和狹縫用多功能機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，具體地說是管道和狹縫多功能機(jī)器人。
背景技術(shù)：
在工業(yè)、給排水、石油天然氣、軍事裝備等領(lǐng)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(yīng)用。為提高管道的壽命、防止泄漏等事故的發(fā)生，就必須對(duì)管道進(jìn)行有效的檢測(cè)維護(hù)， 管道機(jī)器人正是為滿足該需要而產(chǎn)生。。管道機(jī)器人是一種可沿管道內(nèi)部或外部自動(dòng)行走、 攜帶一種或多種傳感器及操作機(jī)械，在工作人員的遙控操作或計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制下，進(jìn)行一 系列管道作業(yè)的機(jī)、電、液、氣、光一體化系統(tǒng)。目前管道和狹縫多功能機(jī)器人的研制、開發(fā)在國際上也屬發(fā)展階段，離實(shí)際應(yīng)用 還有一定的差距。大部分機(jī)器人還只能運(yùn)行一般的直管道，而工程中廣泛應(yīng)用的變徑管道、 U型彎管道的檢測(cè)機(jī)器人還處在試驗(yàn)開發(fā)階段，通用性也很差，應(yīng)用極其有限。我國的城市排水管道大多埋于地下，一旦出現(xiàn)局部損壞、堵塞等故障，通常采用人 工作業(yè)的方式來排除、疏通。但是排水管道環(huán)境惡劣，人工作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度高，效率低。近年 來，國內(nèi)外研制了形形色色的下水管道清淤設(shè)備。如國外普遍使用的高壓水清淤設(shè)備、軟軸 清淤系統(tǒng)等。但這些設(shè)備有的太昂貴，有的使用費(fèi)用過高，有的對(duì)中小型管道不適用，有的 還未克服人工下井操作的缺點(diǎn)，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(cè)的、符合我國國情的、經(jīng)濟(jì)型的自動(dòng)清淤的多功能管道機(jī)器人十分必要。這 對(duì)承擔(dān)較大輸水量的中小型下水管道(管徑300 600mm)尤為重要。另外，經(jīng)常會(huì)遇到狹縫探測(cè)、救險(xiǎn)的情況，目前多采用人工方式，但危險(xiǎn)度較大，效 率低。要是有一種能在狹縫爬行的機(jī)器人進(jìn)行攝像，食品藥物、繩索的遞送，則搶險(xiǎn)、探測(cè)的 情況將大有改觀，效率也會(huì)大大提高。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種管道和狹縫用多功 能機(jī)器人，本實(shí)用新型實(shí)用、靈活，采用氣動(dòng)電磁換向閥及控制電路板作為下位機(jī)操作、通 過電纜線與上位PC機(jī)進(jìn)行集中控制。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種管道和狹縫用多功能機(jī)器人，其特征在于該多功能機(jī)器人包括機(jī)械本體、電 纜線、控制電腦、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)電磁換向閥及控制電路板，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與氣動(dòng)電磁換向閥及 控制電路板連接并設(shè)置在機(jī)械本體上；氣動(dòng)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(jī)械本體包括一組外支撐氣缸、一組內(nèi)支撐氣缸、行走氣缸、支撐腳、上下方向 調(diào)節(jié)氣缸和機(jī)架；外支撐氣缸、內(nèi)支撐氣缸、行走氣缸和上下方向調(diào)節(jié)氣缸均設(shè)置在機(jī)架 上；支撐腳設(shè)置在外支撐氣缸和內(nèi)支撐氣缸的外側(cè)；內(nèi)支撐氣缸設(shè)置在行走氣缸的兩端并 隨行走氣缸的伸縮在機(jī)架上移動(dòng)。[0010]本實(shí)用新型所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)是用于完成具體任務(wù)的攝像頭、水槍和機(jī)械爪。本實(shí)用新型采用氣動(dòng)電磁換向閥及控制電路板作為下位機(jī)控制，氣動(dòng)電磁換向閥 及控制電路板包括單片機(jī)微控制器、電磁換向閥驅(qū)動(dòng)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(jī)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(jī)器人的相比具有機(jī)器人動(dòng)力保障性強(qiáng)、故障機(jī)器人回收維修方便等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型能在變徑管道中行走并轉(zhuǎn)彎，攜帶高壓水槍進(jìn)行管道清洗或攝像頭進(jìn) 行管道檢測(cè)；還能在狹縫中攀爬，按控制電腦指令進(jìn)行搶險(xiǎn)、物品傳遞或探測(cè)等操作。本實(shí) 用新型是一種智能控制、輕便靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、符合我國國情的經(jīng)濟(jì)型多功能機(jī)器人。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型中機(jī)械本體的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的行走狀態(tài)參考具體實(shí)施方式
一種本實(shí)用新型所述的管道和狹縫用多功能機(jī)器人，見圖1和圖2。該多功能機(jī) 器人包括機(jī)械本體1、電纜線2、控制電腦3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)4和氣動(dòng)電磁換向閥及控制電路板5。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)4與氣動(dòng)電磁換向閥及控制電路板5連接并設(shè)置在機(jī)械本體1上；氣動(dòng)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(jī)械本體1包括一組四個(gè)外支撐氣缸 11、一組四個(gè)內(nèi)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(gè)支撐腳14、上下方向調(diào)節(jié)氣缸15和機(jī)架16。外支撐氣 缸11、內(nèi)支撐氣缸12、行走氣缸13和上下方向調(diào)節(jié)氣缸15均設(shè)置在機(jī)架16上。用來攀爬 和行走的支撐腳14設(shè)置在外支撐氣缸11和內(nèi)支撐氣缸12的外側(cè)，攀爬和行走時(shí)，支撐腳 14與管道壁或狹縫壁接觸；內(nèi)支撐氣缸12設(shè)置在行走氣缸13的兩端并隨行走氣缸13的 伸縮在機(jī)架16上移動(dòng)。機(jī)械本體1用于執(zhí)行在管道、狹縫等地點(diǎn)的行走動(dòng)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(dòng)力提供與控制通信?？刂齐娔X3是便攜式電腦，作為上位機(jī)，內(nèi)裝控制軟件，用于完成機(jī)器人的控制。執(zhí)行機(jī)構(gòu)4是用于完成具體任務(wù)，包括攝像頭、水槍和機(jī)械爪，可以是其中一種也 可以是幾種或全部。氣動(dòng)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(cè)。 電路板內(nèi)集成了單片機(jī)微控制器、換向電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、溫度、濕度、壓力傳感器等。工作時(shí)，行走動(dòng)作如下內(nèi)支撐氣缸向外撐住管道內(nèi)壁，或狹縫，行走氣缸向右伸 出，外支撐氣缸向外撐住管道內(nèi)壁6，或狹縫7，內(nèi)支撐氣缸向內(nèi)縮回，行走氣缸縮回。完成 一個(gè)周期。上下方向調(diào)節(jié)氣缸用于狹縫爬行時(shí)，上下方向的調(diào)節(jié)。圖3是本實(shí)用新型的行 走狀態(tài)參考圖。由于本實(shí)用新型的行走部件為氣缸，氣缸行程具有自適應(yīng)性，所以本實(shí)用新型能 在變徑管道或狹縫中行走，并能進(jìn)行一定回轉(zhuǎn)半徑的轉(zhuǎn)彎。[0025]氣動(dòng)電磁換向閥及控制電路板5內(nèi)的單片機(jī)可以通過電纜線2和上位PC機(jī)進(jìn)行 通信，傳送閥和氣缸、傳感器的狀態(tài)與數(shù)據(jù)，并接受PC機(jī)的命令。溫度傳感器、濕度傳感器 用于檢測(cè)機(jī)器人的環(huán)境，數(shù)據(jù)由單片機(jī)所用。壓力傳感器可以檢測(cè)各閥路內(nèi)的壓力，數(shù)據(jù)由 單片機(jī)所用。本實(shí)用新型可以通過便攜式電腦對(duì)操作進(jìn)行控制，在“控制方式選擇”中選擇“手 動(dòng)”，則機(jī)器人進(jìn)入手動(dòng)模式。可以操作“手動(dòng)控制_按鈕”中的按鈕進(jìn)行氣動(dòng)電磁換向閥 及控制電路板的某一路手動(dòng)控制。在“控制方式選擇”中選擇“智能控制”，則可進(jìn)入智能模式。機(jī)器人可進(jìn)行智能控 制中的“前進(jìn)”，“左移”，“后退”，“右移”，“全自動(dòng)”，“停止”等功能。同時(shí)，電腦狀態(tài)欄“重要信息顯示”會(huì)顯示通信COM 口、溫度、濕度等內(nèi)容；“機(jī)器 人爬行速度”會(huì)顯示快速度、中速度或慢速度；“壓縮空氣壓力值”會(huì)顯示目前動(dòng)作氣缸中 的壓縮空氣的壓力；‘1_輸出口狀態(tài)”則顯示的氣動(dòng)電磁換向閥及控制電路板中相應(yīng)的電 磁閥得電、失電狀態(tài)；1_輸入口狀態(tài)”則顯示的氣動(dòng)電磁換向閥及控制電路板中相應(yīng)的電 磁閥動(dòng)作后是否到位的檢測(cè)狀態(tài)?？梢杂糜谠O(shè)備故障的診斷與查找。打開攝像頭圖像觀察窗口，可進(jìn)行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)與工作環(huán)境觀察。本實(shí)用新型能在變徑管道中行走并轉(zhuǎn)彎，攜帶高壓水槍進(jìn)行管道清洗或攝像頭進(jìn) 行管道檢測(cè)；還能在狹縫中攀爬，按控制電腦指令進(jìn)行搶險(xiǎn)、物品傳遞或探測(cè)等操作，實(shí)現(xiàn) 了智能控制，輕便靈活、適應(yīng)性強(qiáng)。
權(quán)利要求一種管道和狹縫用多功能機(jī)器人，其特征在于該多功能機(jī)器人包括機(jī)械本體(1)、電纜線(2)、控制電腦(3)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)和氣動(dòng)電磁換向閥及控制電路板(5)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)與氣動(dòng)電磁換向閥及控制電路板(5)連接并設(shè)置在機(jī)械本體(1)；氣動(dòng)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(jī)械本體(1)包括一組外支撐氣缸(11)、一組內(nèi)支撐氣缸(12)、行走氣缸(13)、支撐腳(14)、上下方向調(diào)節(jié)氣缸(15)和機(jī)架(16)；外支撐氣缸(11)、內(nèi)支撐氣缸(12)、行走氣缸(13)和上下方向調(diào)節(jié)氣缸(15)均設(shè)置在機(jī)架(16)上；支撐腳(14)設(shè)置在外支撐氣缸(11)和內(nèi)支撐氣缸(12)的外側(cè)；內(nèi)支撐氣缸(12)設(shè)置在行走氣缸(13)的兩端并隨行走氣缸(13)的伸縮在機(jī)架(16)上移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道和狹縫用多功能機(jī)器人，其特征在于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4) 是用于完成具體任務(wù)的攝像頭、水槍、機(jī)械爪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道和狹縫用多功能機(jī)器人，其特征在于氣動(dòng)電磁換向閥 及控制電路板(5)包括單片機(jī)微控制器、電磁換向閥驅(qū)動(dòng)電路、溫度傳感器、濕度傳感器、 壓力傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種管道和狹縫用多功能機(jī)器人，包括機(jī)械本體、電纜線、控制電腦、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)電磁換向閥及控制電路板，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與氣動(dòng)電磁換向閥及控制電路板連接并設(shè)置在機(jī)械本體上；氣動(dòng)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(jī)械本體包括一組外支撐氣缸、一組內(nèi)支撐氣缸、行走氣缸、支撐腳、上下方向調(diào)節(jié)氣缸和機(jī)架；外支撐氣缸、內(nèi)支撐氣缸、行走氣缸和上下方向調(diào)節(jié)氣缸均設(shè)置在機(jī)架上；支撐腳設(shè)置在外支撐氣缸和內(nèi)支撐氣缸的外側(cè)；內(nèi)支撐氣缸設(shè)置在行走氣缸的兩端并隨行走氣缸的伸縮在機(jī)架上移動(dòng)。本實(shí)用新型是一種智能控制、輕便靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)型多功能機(jī)器人，廣泛適用于管道和狹縫的探測(cè)、救險(xiǎn)中。
文檔編號(hào)F16L55/38GK201696808SQ20102021640
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者甄久軍 申請(qǐng)人:南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院