[发明专利]一种柔性管道机器人

说明书

本发明公开了一种柔性管道机器人。本发明包括上支撑模块、伸缩模块和下支撑模块，上支撑模块和下支撑模块之间连接有伸缩模块，下支撑模块上连接有三个旋转单元，伸缩模块主要由顺时针旋转单元和逆时针旋转单元通过各自的下底面对接组成，顺时针旋转单元和逆时针旋转单元的内腔经硅胶管连接气源，通过气源改变上支撑模块和下支撑模块的气压就可以改变其直径大小，改变伸缩模块的气压就可以改变其长度，进而实现其在竖直管道中上下运动、水平管道中左右运动。本发明可以在环境恶劣、管径变化的管道中工作，在柔顺性、灵活性、环境适应性方面比传统的刚性管道机器人有了较大改进，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于柔性机器人技术领域，具体涉及一种柔性管道机器人。

背景技术

传统的刚体管道机器人，在环境恶劣的管道中容易被腐蚀，且难以在管径发生变化的管道中工作，而软体机器人由于自身固有的柔顺性，能适应管道的形状，且不会被腐蚀，可以弥补现有刚体管道机器人的不足。

鉴于上述情况，有必要研究一种新型的柔性管道机器人以解决上述问题。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种柔性管道机器人，采用旋转单元的不同组合方式制作柔性管道机器人，并为其设计新的运动方式。

本发明采用如下技术方案：

一、一种柔性管道机器人

本发明包括上支撑模块、伸缩模块和下支撑模块，上支撑模块和下支撑模块之间连接有伸缩模块；

下支撑模块包括支撑架和旋转单元，支撑架侧面为三块呈环状布置的正方形板，使得支撑架形成一个三棱柱的结构，支撑架上端面和下端面分别有三块凸台，连接板通过螺栓固定在凸台上面，每块正方形板均通过小连接片连接有一旋转单元；上支撑模块与下支撑模块结构相同；下支撑模块支撑架上端面和上支撑模块支撑架下端面的凸台通过各自的连接板分别固定到伸缩模块下端面和上端面；

所述旋转单元为顺时针旋转单元或逆时针旋转单元，每个旋转单元包括上底面、下底面和侧边曲面，上底面尺寸小于下底面尺寸，侧边曲面密封包围连接在上底面、下底面周围之间，使得整个旋转单元形成密封气室，且使得旋转单元形成近似上小下大的台体，上底面中间设有一个孔，硅胶管插装连接于孔，硅胶管经支撑架穿出连接到外部气源，顺时针旋转单元的侧边曲面沿顺时针方向扭转，逆时针旋转单元的侧边曲面沿逆时针方向扭转；硅胶管连接气源，气源对气室抽真空后，侧边曲面正向扭转同时带动上底面和下底面之间的距离变近，即使得旋转单元边旋转边降低高度，气源对气室充气变成大气压后，侧边曲面反向扭转同时带动上底面和下底面之间的距离变远，即使得旋转单元边旋转边增加高度，旋转单元恢复为原来的常态形状。

所述伸缩模块主要由顺时针旋转单元和逆时针旋转单元通过各自的下底面对接组成，大连接片将顺时针旋转单元和逆时针旋转单元的下底面连接起来；顺时针旋转单元和逆时针旋转单元的内腔经硅胶管连接气源，气源对顺时针旋转单元和逆时针旋转单元同时进行充气或者抽气，使得顺时针旋转单元和逆时针旋转单元的下底面运动同步，侧边曲面旋向相反，抵消了旋转单元的旋转，使得上底面没有相对转动，整个伸缩模块不旋转仅伸缩运动。

所述顺时针旋转单元通过上底面的小连接片连接到下支撑模块顶部的连接板，逆时针旋转单元通过上底面的小连接片连接到上支撑模块底部的连接板。

所述小连接片和大连接片为四个角均开有螺纹孔的环型结构。

每个旋转单元的硅胶管经支撑架连接到外部气源，上支撑模块的每个旋转单元的硅胶管经正方形板开有的圆孔从支撑架上端穿出，下支撑模块的每个旋转单元的硅胶管经正方形板开有的圆孔从支撑架下端穿出，逆时针旋转单元的硅胶管经上支撑模块的连接板从支撑架的上端穿出，顺时针旋转单元的硅胶管经下支撑模块的连接板从支撑架的下端穿出。

二、柔性管道机器人的工作过程