[发明专利]一种三管柔性执行机构诱导的管状爬行机器人

权利要求书

1.一种三管柔性执行机构诱导的管状爬行机器人，其特征在于：包括顶部虹膜机构粘附装置(1)、软管齿轮啮合驱动装置(2)和底部虹膜机构粘附装置(3)；顶部虹膜机构粘附装置(1)设置于机器人顶部，所述顶部虹膜机构粘附装置(1)与软管齿轮啮合驱动装置(2)中的三根金属波纹管(10)的一端固连，所述软管齿轮啮合驱动装置(2)中的一个电机固定盘(11)通过一个双通铜柱(15)与底部虹膜机构粘附装置(3)相固连；所述软管齿轮啮合驱动装置(2)包括三根金属波纹管(10)、三个齿轮(14)、三个直流电机(12)、三个电机架(13)、电机固定盘(11)和三根双通铜柱(15)；所述三根金属波纹管(10)互为120度夹角均布于直径为50mm的圆周上，三根金属波纹管(10)的轴向一端与顶部虹膜机构粘附装置(1)中的顶部滑槽盘(5)相固连，所述三根金属波纹管(10)的外表面螺纹分别与三个齿轮(14)相啮合形成齿轮齿条机构，随着齿轮(14)的转动，金属波纹管(10)与所述齿轮可实现相对运动；所述齿轮(14)与直流电机(12)相固连，直流电机(12)通过电机架(13)固定在电机固定盘(11)一侧，双通铜柱(15)通过螺栓固定在电机固定盘(11)的同一侧；三个直流电机(12)在单片机的控制下发生转动，直流电机(12)的转动带动与之固连的齿轮(14)转动；当顶部虹膜机构粘附装置(1)与水管内壁相粘附时，所述齿轮(14)转动使得软管齿轮啮合驱动装置(2)中的直流电机(12)连同电机固定盘(11)以及与电机固定盘(11)通过双通铜柱(15)固连的底部虹膜机构粘附装置(3)沿金属波纹管(10)向上运动；当底部虹膜机构粘附装置(3)与水管内壁相粘附时，所述齿轮(14)转动导致与之相啮合的金属波纹管(10)及与所述金属波纹管一端相固连的顶部虹膜机构粘附装置(1)向上运动，三个直流电机(12)以不同速度转动时，使整个管状爬行机器人在三维空间内的弯曲，以适应弯曲的水管。

2.根据权利要求1所述三管柔性执行机构诱导的管状爬行机器人，其特征在于：所述顶部虹膜机构粘附装置(1)包括顶部曲柄(4)、三个顶部连杆(7)、三个顶部滑块(6)、顶部滑槽盘(5)、顶部舵机安装垫块(8)和顶部舵机(9)；所述顶部曲柄(4)分别与三个顶部连杆(7)、三个顶部滑块(6)以及顶部滑槽盘(5)构成三个曲柄滑块机构，顶部曲柄(4)与顶部舵机(9)相固连；顶部舵机安装垫块(8)与顶部滑槽盘(5)以及顶部舵机(9)通过螺栓螺母相固定，顶部滑块(6)与顶部滑槽盘(5)形成接触移动副；顶部舵机(9)的转动带动顶部曲柄(4)转动，所述顶部曲柄(4)的转动驱动顶部滑块(6)在顶部滑槽盘(5)中进行沿槽道的直线运动，顶部滑块(6)的沿槽道移动实现顶部虹膜机构粘附装置(1)的外轮廓直径发生变化，进而实现与水管内壁的粘附或分离；顶部滑块(6)的圆弧形外沿贴附有一层薄薄的硅胶层，用以增大顶部虹膜机构粘附装置(1)与管壁的接触摩擦系数。

3.根据权利要求1所述三管柔性执行机构诱导的管状爬行机器人，其特征在于：所述底部虹膜机构粘附装置(3)，包括底部曲柄(16)、三个底部连杆(17)、三个底部滑块(18)、底部滑槽盘(20)和底部舵机(19)；所述底部舵机(19)与底部曲柄(16)相固连，所述底部曲柄(16)分别与三个底部连杆(17)、三个底部滑块(18)和底部滑槽盘(20)共同构成了三个曲柄滑块机构，底部滑块(18)与底部滑槽盘(20)形成接触移动副，底部舵机(19)安装固定于软管齿轮啮合驱动装置(2)中的电机固定盘(11)的一侧；所述底部舵机(19)的转动带动底部曲柄(16)转动，所述底部曲柄(16)的转动驱动底部滑块(18)在底部滑槽盘(20)中进行沿槽道的直线运动，底部滑块(18)的沿槽道移动实现底部虹膜机构粘附装置(3)的外轮廓直径发生变化，进而实现与水管内壁的粘附或分离；底部滑块(18)的圆弧形外沿贴附有一层薄薄的硅胶层，用以增大底部虹膜机构粘附装置(3)与管壁的接触摩擦系数，使底部虹膜机构粘附装置(3)与管壁粘附效果更好。