本發(fā)明屬于機(jī)器人的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓電疊堆驅(qū)動的管道探查機(jī)器人，主要用于微小管道的探查。

背景技術(shù)：

隨著城市規(guī)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(yè)廢水排放進(jìn)行嚴(yán)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(nèi)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(nèi)的探查等方面存在操作復(fù)雜工程較大等問題。因此需要定期對管道內(nèi)進(jìn)行探查檢測，能夠有效及時地對管道進(jìn)行清污工作。

有基于此，提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于微小管道的探查機(jī)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(jié)構(gòu)簡單，易于加工制作，成本低廉。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種用于微小管道的探查機(jī)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(nèi)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(qū)動部件，所述的探查器和驅(qū)動部件分別位于支撐塊的兩側(cè)。

所述的單向移動部件包括U形機(jī)構(gòu)，所述的U形機(jī)構(gòu)與管道內(nèi)壁接觸，U形機(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)與驅(qū)動部件連接。

所述的驅(qū)動部件包括本體，所述的本體上設(shè)有內(nèi)半耳狀結(jié)構(gòu)，所述的內(nèi)半耳狀結(jié)構(gòu)與外半耳狀結(jié)構(gòu)匹配，所述的本體內(nèi)設(shè)有壓電疊堆，所述壓電疊堆的上、下兩端均設(shè)有柔性鉸鏈，壓電疊堆的四個角均設(shè)有第二L形放大機(jī)構(gòu)，所述第二L形放大機(jī)構(gòu)的一側(cè)設(shè)有第一L形放大機(jī)構(gòu)，所述的第一L形放大機(jī)構(gòu)與本體的內(nèi)壁相鄰。

所述的支撐塊設(shè)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(nèi)均連接有驅(qū)動部件。

本發(fā)明的用于微小管道的探查機(jī)器人，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

1、本發(fā)明串聯(lián)驅(qū)動，驅(qū)動能力強(qiáng)，兩個壓電疊堆相互配合工作能獲得良好驅(qū)動能力及效率， 且運行過程中出現(xiàn)一個驅(qū)動部件故障依然可以使用另一個驅(qū)動部件來驅(qū)動機(jī)器人移動前進(jìn)，可靠性高。

2、使用兩個壓電疊堆串聯(lián)驅(qū)動機(jī)器人，輸出大、移動速度高；兩個L形放大機(jī)構(gòu)能夠?qū)弘姱B堆位移變化量放大。

3、驅(qū)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(biāo)準(zhǔn)部件應(yīng)用，可應(yīng)用與精密數(shù)字式步進(jìn)驅(qū)動與定位控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中的單向移動部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中的萬向連接器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中的驅(qū)動部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中的壓電疊堆驅(qū)動過程結(jié)構(gòu)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(jī)構(gòu)、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(jié)構(gòu)、5為驅(qū)動部件、51為內(nèi)半耳狀結(jié)構(gòu)、52為第一L形放大機(jī)構(gòu)、53為柔性鉸鏈、54為第二L形放大機(jī)構(gòu)、55為壓電疊堆、56為本體、6為支撐塊、7為螺栓、a為第一關(guān)節(jié)、b為第二關(guān)節(jié)。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

如圖1-5所示，本發(fā)明的用于微小管道的探查機(jī)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(jī)構(gòu)31，U形機(jī)構(gòu)31與管道2內(nèi)壁接觸，U形機(jī)構(gòu)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(qū)動部件5，探查器1和驅(qū)動部件5分別位于支撐塊6的兩側(cè)。萬向連接器4包括相互連接的連桿二41和外半耳狀結(jié)構(gòu)42，支撐塊6設(shè)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(qū)動部件5包括本體56，本體56上設(shè)有內(nèi)半耳狀結(jié)構(gòu)51，內(nèi)半耳狀結(jié)構(gòu)51與外半耳狀結(jié)構(gòu)42匹配，本體56內(nèi)設(shè)有壓電疊堆55，壓電疊堆55的上、下兩端均設(shè)有柔性鉸鏈53，柔性鉸鏈53連接可使壓電疊堆55在電力驅(qū)動下微變形通過第一L形放大機(jī)構(gòu)52和第二L形放大機(jī)構(gòu)54的位移量得到更好輸出且對外壁產(chǎn)生更少變形從而不會對驅(qū)動部件5產(chǎn)生較大影響，根據(jù)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(shè)有第二L形放大機(jī)構(gòu)54，第二L形放大機(jī)構(gòu)54的一側(cè)設(shè)有第一L形放大機(jī)構(gòu)52，第一L形放大機(jī)構(gòu)52與本體56的內(nèi)壁相鄰。

作為優(yōu)選的，本發(fā)明中的支撐塊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(nèi)均連接有驅(qū)動部件5。

運行時，壓電疊堆55在外部電力驅(qū)動下產(chǎn)生垂直變形，經(jīng)過第一L形放大機(jī)構(gòu)52和第二L形放大機(jī)構(gòu)54的位移放大，將產(chǎn)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(guān)節(jié)a收縮和第二關(guān)節(jié)b收縮，第二過程為第一關(guān)節(jié)a伸長和第二關(guān)節(jié)b收縮，第三過程為第一關(guān)節(jié)a收縮和第二關(guān)節(jié)b伸長。

如圖2所示，機(jī)器人移動時，由于單向移動部件3的存在，探查機(jī)器人只能向著一個方向移動；當(dāng)驅(qū)動部件5受到電壓作用使得第一關(guān)節(jié)a伸長時，單向移動部件3上U形機(jī)構(gòu)31的上半部貼緊管道2內(nèi)壁，當(dāng)?shù)谝魂P(guān)節(jié)a收縮時，U形機(jī)構(gòu)31的上半部遠(yuǎn)離管道2內(nèi)壁，下半部貼緊管道2內(nèi)壁，從而推動機(jī)器人向左運動。

在工作狀態(tài)下，探查器1處于打開狀態(tài)且可通過內(nèi)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(jù)本發(fā)明所述機(jī)器人的工作原理，機(jī)器人向前運動時與管道2內(nèi)壁之間的摩擦力為，壓電疊堆55諧振頻率為，式中：為機(jī)器人的總質(zhì)量，為機(jī)器人與管道內(nèi)壁的摩擦系數(shù)，為壓電疊堆55的質(zhì)量，為壓電疊堆55剛度，為壓電疊堆55等效質(zhì)量（一般為壓電疊堆55質(zhì)量的1/2），為附加質(zhì)量。

本發(fā)明用以探查管道堵塞、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(jié)構(gòu)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發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思，而非對本發(fā)明權(quán)利保護(hù)的限定，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。