专利名称：管道机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及机器人领域，尤其是一种管道机器人。
背景技术：
微型管道机器人主要用于人体血管或工业上一些不便于人工作业的细小管道内。 目前所采用的微型管道机器人的驱动形式所产生的推进速度非常有限，推进效果不佳，且换向结构占据空间大，不利于机器人的微型化。因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术所产生的问题，本发明提供了一种具有换向功能且微型化的管道机器人。为达到上述目的，本发明管道机器人可采用如下技术方案一种管道机器人，包括机身、位于机身前端的前推进器、位于机身后端的后推进器、位于机身内并连接前推进器以提供前推进器动力的前电机、位于机身内并连接后推进器以提供后推进器动力的后电机，该管道机器人还包括安装于机身上并在第一位置及第二位置之间移动的换向板，当所述换向板位于第一位置时，换向板的两端均位于机身的长度范围之内；当所述换向板位于第二位置时，该换向板向后延伸出机身的长度范围并遮挡于后推进器的一侧。本发明所述的管道机器人，设置有安装于机身上并在第一位置及第二位置之间移动的换向板，当所述换向板位于第一位置时，换向板的两端均位于机身的长度范围之内，此时前、后推进器产生同方向的推力可使管道机器人呈直线运动的前进或后退；当所述换向板位于第二位置时，该换向板向后延伸出机身的长度范围并遮挡于后推进器的一侧，挡了后推进器一侧的流体补给，从而导致该侧推力不足，产生换向扭矩，使机身前部朝换向板伸出的一侧运动，达到换向的目的。且该管道机器人通过换向板进行换向，结构简单，使得本管道机器人能够实现微型化。
图1是本发明管道机器人的立体图，并展示了换向板位于第一位置时的状态。图2是本发明管道机器人的立体图，并展示了换向板位于第二位置时的状态。图3是本发明管道机器人的立体分解图。图4是本发明管道机器人中换向电机、蜗杆以及换向板之间的配合示意图。图5是本发明管道机器人中机身上收容槽的示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式
仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。请参阅图1及图3所示，本发明公开了一种管道机器人100，包括机身20、位于机身20前端的前推进器31、位于机身20后端的后推进器32、位于机身20内并连接前推进器 31以提供前推进器31动力的前电机41、位于机身20内并连接后推进器32以提供后推进器32动力的后电机42、安装于机身20上的换向板50、位于机身20内的换向电机43及与换向电机43连接的蜗杆44。所述管道机器人100还设有位于机身20内的前隔板61、后隔板62及中隔板63，所述前隔板61设有用以固定前电机41的固定孔611，后隔板62设有用以固定后电机42的固定孔621，中隔板63具有固定换向电机43的固定孔631。所述机身 20包括管状的主体部21及套设于主体部21两端的前头部22及后头部23。所述前电机41 位于前头部22内，后电机42位于后头部23内。所述管道机器人100还设有套设于机身20 外的防护装置70，该防护装置70设有若干环绕前、后推进器31、32外侧的的防护环71及套设于机身20上的固定环72。防护环71环绕于前、后推进器31、32外侧以避免前、后推进器31、32高速转动时伤及周边环境；固定环72通过过盈配合固定在机身20上以将该防护装置70与机身固定。在本实施方式中，所述管道机器人100还设有陀螺仪(未图示)作为位姿检测装置用以检测管道机器人100的位姿。请参阅图3及图4所示，所述换向板50设有与所述蜗杆44配合的若干切槽51，所述切槽51沿换向板50的延伸方向延伸。所述主体部21面对换向板50的一侧设有供蜗杆 44部分伸出的开槽211以使蜗杆44能够伸出与切槽51形成配合。请参阅图3及图5所示，所述换向板50的横截面为圆弧状，所述机身20设有用以收容换向板50且横截面同样为圆弧状的收容槽M，所述收容槽M的两侧设有楔形槽M1， 而换向板50的两侧设有与所述楔形槽241配合的楔形侧缘52。该楔形侧缘52插入楔形槽 241中使换向板50可沿该楔形槽241滑动，且可保证机身20与换向板之间的紧密贴合。请参阅图1及图2并结合图4所示，在所述蜗杆44与切槽51的配合下，蜗杆44 的转动可使换向板50在第一位置及第二位置之间移动。如图1所示，为换向板50位于第一位置时，换向板50的两端均位于机身20的长度范围之内。此时所述前、后推进器31、32 的四周均无任何阻挡，前、后推进器31、32产生同方向的推力可使管道机器人100呈直线运动的前进或后退。当蜗杆44的转动带动换向板50向机身20后移动而位于第二位置时，该换向板50向后延伸出机身20的长度范围并遮挡于后推进器32的一侧。此时换向板50挡了后推进器32 —侧的流体补给，从而导致该侧推力不足，产生换向扭矩，使机身20前部朝换向板伸出的一侧运动，达到换向的目的。所述的前、后推进器31、32均具有螺旋状尾部， 该螺旋状尾部为柔性尾部或者固定螺旋状尾部。若该尾部为柔性尾部，则转动时，在流体介质作用下自动形成螺旋状尾部，螺旋形状由尾部形状、材料柔度、旋转速度及环境介质特性决定；若尾部为固定螺旋状尾部，其螺旋形状由加工形成，不受介质影响。在本实施方式中， 该螺旋状尾部选用固定螺旋状尾部。其中换向包括静止换向以及运动换向静止换向当前、后推进器31、32产生的推力方向相反、大小相等，该管道机器人 100无平移运动，但机身20因为两推进器产生的同向的扭矩的作用而作相反方向的转动， 此时可通过陀螺仪对机身20位姿的检测，使换向板50转动到目标方向一侧。到达目标姿态后，换向板50伸出，同时使前、后推进器31、32推动机器人前进或后退，从而完成转向。运动换向当前、后推进器31、32转速不一致时，其对机身20产生的扭矩不一致， 从而导致机身20旋转，当换向板50旋转到目标侧时伸出，从而达到换向的目的。本发明管道机器人100设置前、后推进器31、32产生动力而使管道机器人100移动，同时设置通过换向板50的伸缩进行换向作业。该种管道机器人100的结构简单紧凑， 能够实现微型化。
权利要求
1.一种管道机器人，包括机身、位于机身前端的前推进器、位于机身后端的后推进器、 位于机身内并连接前推进器以提供前推进器动力的前电机、位于机身内并连接后推进器以提供后推进器动力的后电机，其特征在于该管道机器人还包括安装于机身上并在第一位置及第二位置之间移动的换向板，当所述换向板位于第一位置时，换向板的两端均位于机身的长度范围之内；当所述换向板位于第二位置时，该换向板向后延伸出机身的长度范围并遮挡于后推进器的一侧。
2.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于所述管道机器人还设有位于机身内的换向电机及与换向电机连接的蜗杆，所述换向板设有与所述蜗杆配合的若干切槽，所述切槽沿换向板的延伸方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的管道机器人，其特征在于所述换向板的横截面为圆弧状，机身设有用以收容换向板且横截面同样为圆弧状的收容槽，所述收容槽的两侧设有楔形槽，而换向板的两侧设有与所述楔形槽配合的楔形侧缘。
4.根据权利要求3所述的管道机器人，其特征在于所述管道机器人还设有位于机身内的前隔板、后隔板及中隔板，所述前隔板设有用以固定前电机的固定孔，后隔板设有用以固定后电机的固定孔，中隔板具有固定换向电机的固定孔。
5.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于所述机身包括管状的主体部及套设于主体部两端的前头部及后头部，所述前电机位于前头部内，后电机位于后头部内。
6.根据权利要求2所述的管道机器人，其特征在于所述管道机器人还设有套设于机身外的防护装置，该防护装置设有若干环绕前、后推进器外侧的环体。
7.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于所述的前、后推进器均具有螺旋状尾部，该螺旋状尾部为柔性尾部或者固定螺旋状尾部。
8.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于所述管道机器人还设有位姿检测直ο
9.根据权利要求8所述的管道机器人，其特征在于所述位姿检测装置为陀螺仪。
全文摘要
本发明公开了一种管道机器人，设置有安装于机身上并在第一位置及第二位置之间移动的换向板，当所述换向板位于第一位置时，前、后推进器产生同方向的推力可使管道机器人呈直线运动的前进或后退；当所述换向板位于第二位置时，该换向板向后延伸出机身的长度范围并遮挡于后推进器的一侧，挡了后推进器一侧的流体补给，从而导致该侧推力不足，产生换向扭矩，使机身前部朝换向板伸出的一侧运动，达到换向的目的。相较于现有技术，本发明管道机器人通过换向板的伸缩进行换向作业，驱动效果佳，运动控制性强。
文档编号B62D57/036GK102392926SQ20111031767
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者吴洪涛, 朱玉川, 李成刚, 王凌, 王化明, 蒋素荣, 陈柏 申请人:南京航空航天大学