一种用于微小管道的探查机器人的制作方法

本实用新型属于机器人的技术领域，具体涉及一种压电叠堆驱动的管道探查机器人，主要用于微小管道的探查。

背景技术：

随着城市规模和人民生活水平的提高，政府提出了五水共治，针对城市生活废水和工业废水排放进行严格检测，控制对河流、湖泊的污染程度。在污水输送过程中，通常采用管道输送。在长时间的使用过程中，管道内壁上沉积较厚污泥从而降低管道输送量，轻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，对于管道内的探查等方面存在操作复杂工程较大等问题。因此需要定期对管道内进行探查检测，能够有效及时地对管道进行清污工作。

有基于此，提出本实用新型。

技术实现要素：

针对现有技术的上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于微小管道的探查机器人，用以探查管道堵塞、水污染等情况，其变形小、输出功率大、移动速度快、灵活性好、运行可靠，且结构简单，易于加工制作，成本低廉。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于微小管道的探查机器人，包括支撑块，所述支撑块的两端均连接有单向移动部件，所述的单向移动部件与管道内壁接触，所述的支撑块连接有万向连接器，所述的万向连接器连接有探查器和驱动部件，所述的探查器和驱动部件分别位于支撑块的两侧。

所述的单向移动部件包括U形机构，所述的U形机构与管道内壁接触，U形机构通过连杆一连接有连接块，所述的连接块与支撑块连接。

所述的万向连接器包括相互连接的连杆二和外半耳状结构，所述的连杆二穿过支撑块与探查器连接，所述的外半耳状结构与驱动部件连接。

所述的驱动部件包括本体，所述的本体上设有内半耳状结构，所述的内半耳状结构与外半耳状结构匹配，所述的本体内设有压电叠堆，所述压电叠堆的上、下两端均设有柔性铰链，压电叠堆的四个角均设有第二L形放大机构，所述第二L形放大机构的一侧设有第一L形放大机构，所述的第一L形放大机构与本体的内壁相邻。

所述的支撑块设有孔，所述的连杆二穿过孔并通过螺栓固定。

所述的支撑块为3个，3个支撑块形成两个密闭空间，每个密闭空间内均连接有驱动部件。

本实用新型的用于微小管道的探查机器人，与现有技术相比具有如下有益效果：

1、本实用新型串联驱动，驱动能力强，两个压电叠堆相互配合工作能获得良好驱动能力及效率，且运行过程中出现一个驱动部件故障依然可以使用另一个驱动部件来驱动机器人移动前进，可靠性高。

2、使用两个压电叠堆串联驱动机器人，输出大、移动速度高；两个L形放大机构能够将压电叠堆位移变化量放大。

3、驱动部件与万向连接器集成，体积小、输出能量大、多方向移动，可作为独立标准部件应用，可应用与精密数字式步进驱动与定位控制。

附图说明

图1是本实用新型的剖面结构示意图；

图2是本实用新型中的单向移动部件的结构示意图；

图3是本实用新型中的万向连接器的结构示意图；

图4是本实用新型中的驱动部件的结构示意图；

图5是本实用新型中的压电叠堆驱动过程结构示意图；

其中，1为探查器、2为管道、3为单向移动部件、31为U形机构、32为连杆一、33为连接块、4为万向连接器、41为连杆二、42为外半耳状结构、5为驱动部件、51为内半耳状结构、52为第一L形放大机构、53为柔性铰链、54为第二L形放大机构、55为压电叠堆、56为本体、6为支撑块、7为螺栓、a为第一关节、b为第二关节。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

如图1-5所示，本实用新型的用于微小管道的探查机器人，包括支撑块6，支撑块6的两端均连接有单向移动部件3，单向移动部件3包括U形机构31，U形机构31与管道2内壁接触，U形机构31通过连杆一32连接有连接块33，连接块33与支撑块6连接。支撑块6连接有万向连接器4，万向连接器4连接有探查器1和驱动部件5，探查器1和驱动部件5分别位于支撑块6的两侧。万向连接器4包括相互连接的连杆二41和外半耳状结构42，支撑块6设有孔，连杆二41穿过孔通过螺栓7固定，并与探查器1连接。驱动部件5包括本体56，本体56上设有内半耳状结构51，内半耳状结构51与外半耳状结构42匹配，本体56内设有压电叠堆55，压电叠堆55的上、下两端均设有柔性铰链53，柔性铰链53连接可使压电叠堆55在电力驱动下微变形通过第一L形放大机构52和第二L形放大机构54的位移量得到更好输出且对外壁产生更少变形从而不会对驱动部件5产生较大影响，根据使用材料的不同和要求，可选用不同柔性连接方式。压电叠堆55的四个角均设有第二L形放大机构54，第二L形放大机构54的一侧设有第一L形放大机构52，第一L形放大机构52与本体56的内壁相邻。

作为优选的，本实用新型中的支撑块6为3个，3个支撑块6形成两个密闭空间，每个密闭空间内均连接有驱动部件5。

运行时，压电叠堆55在外部电力驱动下产生垂直变形，经过第一L形放大机构52和第二L形放大机构54的位移放大，将产生横向推力；工作时主要有3个过程如图5所示，第一过程为第一关节a收缩和第二关节b收缩，第二过程为第一关节a伸长和第二关节b收缩，第三过程为第一关节a收缩和第二关节b伸长。

如图2所示，机器人移动时，由于单向移动部件3的存在，探查机器人只能向着一个方向移动；当驱动部件5受到电压作用使得第一关节a伸长时，单向移动部件3上U形机构31的上半部贴紧管道2内壁，当第一关节a收缩时，U形机构31的上半部远离管道2内壁，下半部贴紧管道2内壁，从而推动机器人向左运动。

在工作状态下，探查器1处于打开状态且可通过内置无线传感器将探查器1的图像传送到外界连接电脑。

根据本实用新型所述机器人的工作原理，机器人向前运动时与管道2内壁之间的摩擦力为，压电叠堆55谐振频率为，式中：为机器人的总质量，为机器人与管道内壁的摩擦系数，为压电叠堆55的质量，为压电叠堆55刚度，为压电叠堆55等效质量（一般为压电叠堆55质量的1/2），为附加质量。

本实用新型用以探查管道堵塞、水污染等情况，其变形小、输出功率大、移动速度快、灵活性好、运行可靠，且结构简单，易于加工制作，成本低廉。

上述实施例仅用于解释说明本实用新型的发明构思，而非对本实用新型权利保护的限定，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应落入本实用新型的保护范围。