[发明专利]一种用于管道检测与清理的软体微型机器人

说明书

本发明提供了一种用于管道检测与清理的软体微型机器人，主要包括清理模块和摆动模块。清理模块包括螺旋钻头，滑槽，微型马达，悬臂支架，万向摆块，导杆，鳍状外壳等。摆动模块组成包括永久磁铁，通电线圈，堵头，万向节，旋转电机，压力传感器等。本发明所设计的检测机器人能够在狭小的环境下进行精确的检测，采用了在机器人外壳的鳍状结构里安装清理模块的方式，不仅简化了装置，大大降低了机械结构的复杂性，此外外壳采用鳍状结构可以很好的使机器人在管道内不至于快速旋转。本发明具有体积小，检测范围大，结构简单，耗能低，响应快的优点。适用于毫米及以上管道的检测。

技术领域

本发明涉及一种用于管道检测与清理的软体微型机器人

背景技术

微型机器人、微型马达、微型机器近年来受到各国的极大关注。微型机器人在管道检测、新药研究开发、基因编辑等各种方面有着非常大的应用潜力。随着国家经济的飞速发展，在各种工厂和城市里面，管道使用范围非常的广泛，同时对管道的各项指标要求也随之提高，但是在长期使用的过程中，管道难免会出现裂纹、漏孔等故障，因此必须要定期对管道进行排查和养护。但是由于管道输送物质的不同，所以对管道的直径以及制造工艺就有着很大的差异，就需要我们精确的找到管道损坏的位置，避免因为寻找管道的损坏位置而对管道的损坏。除此之外因为一部分管道内部可能含有有毒气体，所以不便进行人为的定期检修。因此，采用管道检测机器人来代替人工进行定期的检修就变得很必要，但是，以往很多管道检测机器人的设计和系统还需要得到完善。

本设计首先通过分析比较现有的管道检测机器人的驱动方案，结合实际条件拟定了电机驱动带动螺旋桨的驱动方式，然后通过现有资料设计计算出螺旋桨的参数，拟定了电机驱动螺旋桨这样的一种前进方式。然后通过设计方案中的各项约束条件，选定了电机的型号。本发明的创新点在于设计出了一种新型的摆头结构和清理模块，其通过电磁力推动来实现头部摄像结构的摆动，扩大了机器人检测的视野。

发明内容

本发明提供一种体积小，探测范围大，响应快的一种用于管道检测与清理的软体微型机器人。能够实现对管道内部的全方位检测。

为实现上述目的，本发明采用如下方案：一种用于管道检测与清理的软体微型机器人，其包括清理模块和摆动模块。清理模块包括螺旋钻头306，滑槽303，微型马达305，悬臂支架202，万向摆块304，导杆301，鳍状外壳302等，其特征在于能实时对管道内的堵塞物进行清理。摆动模块包括永久磁铁406，通电线圈403，堵头402，万向节404，旋转电机405，压力传感器等，其特征在于利用了磁场力推动头部进行摆动以扩大视野。此装置各部件材料均采用软体材料。

进一步，作为优选：所述摆动部分其柔性摆头下表面安装有万向节，靠通电线圈的作用使机器人头部进行摆动。当对线圈通以正方向的电流时，万向节在通电线圈的作用下带动头部向Y轴正方向进行摆动。当对线圈通以反方向的电流时，万向节将带动头部向Y轴负方向进行摆动。再通过控制下部旋转电机旋转角度的大小从而使该机器人实现向全方位的运动。旋转电机的上部安装有堵头，在堵头的上表面及摆头的下表面安装有压力传感器，当压力达到一定值时，会自动降低电流，避免通电线圈产生塑性变形。在摆动模块的上部安装有摄像头401和供能电池407，摆头的外壳采用囊状结构101进行封闭。其旋转电机的两侧分别安装有保持架201，在通电线圈的下部装有永久磁铁。

进一步，作为优选：所述的清理部分滑槽安装在机器人外壳的鳍状结构里，每个鳍状结构之间相隔90°。导杆两端分别置有一个万向摆块，两端的万向摆块分别与微型马达和滑槽进行连接，通过控制其向不同方向的摆动，使螺旋钻头能够对不同的位置进行清理。当检测到堵塞时，外壳上的鳍状结构将在悬臂支架的支撑下向外展开，滑槽在鳍状结构的带动下将一同被推出，在中央微处理器的控制下对堵塞物进行清理。

当机器人进行工作时，其工作步骤如下：