本實(shí)用新型屬于機(jī)器人的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓電疊堆驅(qū)動(dòng)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(duì)城市生活廢水和工業(yè)廢水排放進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，控制對(duì)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(zhǎng)時(shí)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(duì)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(duì)管道內(nèi)進(jìn)行探查檢測(cè)，能夠有效及時(shí)地對(duì)管道進(jìn)行清污工作。

有基于此，提出本實(shí)用新型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型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(dòng)速度快、靈活性好、運(yùn)行可靠，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制作，成本低廉。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)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(dòng)部件，所述的單向移動(dòng)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(dòng)部件，所述的探查器和驅(qū)動(dòng)部件分別位于支撐塊的兩側(cè)。

所述的單向移動(dòng)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(dòng)部件連接。

所述的驅(qū)動(dòng)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(gè)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(gè)，3個(gè)支撐塊形成兩個(gè)密閉空間，每個(gè)密閉空間內(nèi)均連接有驅(qū)動(dòng)部件。

本實(shí)用新型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、本實(shí)用新型串聯(lián)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，兩個(gè)壓電疊堆相互配合工作能獲得良好驅(qū)動(dòng)能力及效率，且運(yùn)行過程中出現(xiàn)一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件故障依然可以使用另一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件來驅(qū)動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)前進(jìn)，可靠性高。

2、使用兩個(gè)壓電疊堆串聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，輸出大、移動(dòng)速度高；兩個(gè)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(dòng)部件與萬向連接器集成，體積小、輸出能量大、多方向移動(dòng)，可作為獨(dú)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(dòng)與定位控制。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中的單向移動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型中的萬向連接器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型中的驅(qū)動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型中的壓電疊堆驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。

如圖1-5所示，本實(shí)用新型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(dòng)部件3，單向移動(dòng)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(dòng)部件5，探查器1和驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)外壁產(chǎn)生更少變形從而不會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)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(gè)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，本實(shí)用新型中的支撐塊6為3個(gè)，3個(gè)支撐塊6形成兩個(gè)密閉空間，每個(gè)密閉空間內(nèi)均連接有驅(qū)動(dòng)部件5。

運(yùn)行時(shí)，壓電疊堆55在外部電力驅(qū)動(dòng)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(shí)主要有3個(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)。

如圖2所示，機(jī)器人移動(dòng)時(shí)，由于單向移動(dòng)部件3的存在，探查機(jī)器人只能向著一個(gè)方向移動(dòng)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)部件5受到電壓作用使得第一關(guān)節(jié)a伸長(zhǎng)時(shí)，單向移動(dòng)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(shí)，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(dòng)機(jī)器人向左運(yùn)動(dòng)。

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)本實(shí)用新型所述機(jī)器人的工作原理，機(jī)器人向前運(yùn)動(dòng)時(shí)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。

本實(shí)用新型用以探查管道堵塞、水污染等情況，其變形小、輸出功率大、移動(dòng)速度快、靈活性好、運(yùn)行可靠，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制作，成本低廉。

上述實(shí)施例僅用于解釋說明本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思，而非對(duì)本實(shí)用新型權(quán)利保護(hù)的限定，凡利用此構(gòu)思對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。