一种管内仿生刚毛机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种管内仿生刚毛机器人，涉及管道运输机器人的技术领域，其主要包括机架、以及设于机架上的传动机构、凸轮和弯折形活动件，该传动机构用于驱动多个凸轮同步自转，多个凸轮的同步自转将驱动多个弯折形活动件进行同步摆动；由于弯折形活动件的施力段表面设有多根仿生刚毛，且多根仿生刚毛的布局、结构、尺寸均与水下管栖生物的刚毛近似，所以多个弯折形活动件的摆动等同再现了水下管栖生物的高效运动状态，从而使得管内仿生刚毛机器人实现了在矿物质管内壁的高效移动，切实解决了现有技术存在的困境。决了现有技术存在的困境。决了现有技术存在的困境。

【技术实现步骤摘要】
一种管内仿生刚毛机器人


[0001]本专利技术涉及管道运输机器人的
，特别涉及一种管内仿生刚毛机器人。

技术介绍

[0002]管道运输是一种使用管道作为运输工具、进行长距离输送液体或气体物资的运输方式。通过管道运输，物资可以直接由生产地向市场转移，运量大、成本低、连续性强并且安全可靠。适用于进行管道运输的物资有煤、石油、天然气等，管道运输是统一运输网中干线运输的特殊组成部分。
[0003]对于管道运输来说，由于所运输物质的特殊性，因此对于运输管道的密闭性、稳定性以及安全性提出了较高要求。然而随着使用年限的增加，管道的老化、腐蚀是难以避免的，这就导致了管道出现故障的风险增加。为了延长管道的使用寿命，必须对管道进行检测、维修和清洗。但是管道深不易进入、管道内部复杂有毒物质较多，并且由于管径狭小人工清洁维护任务繁重、成本高昂、存在极大的安全隐患。综合多种因素考虑之下，管内机器人应运而生。
[0004]目前，管道机器人的行走方式主要有轮式、履带式、蠕动式和多足式等。轮式管内机器人依靠驱动轮行走，运动灵活、速度快，但是越障能力较差；履带式管内机器人适用于大管径管道，转弯能力较差；蠕动式管内机器人简化了行走机构，适用于小管径管道；多足式管内机器人灵活且具有良好的越障和转弯能力，但是机构和控制复杂。
[0005]但无论采用上述的哪一种行走方式，现有的管道机器人均难以应对矿物质管内壁光滑且布满黏液的状况，从而使得工作效率太低；为此，研究一款结构简单、工作效率较高的管内爬行机器人是目前急需解决的问题。r/>
技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种管内仿生刚毛机器人，以解决现有管内机器人无法在矿物质管内壁高效移动的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种管内仿生刚毛机器人，包括机架、凸轮、传动机构和弯折形活动件；沿所述机架的长度方向，所述机架相对的两侧均排列布置有多个所述凸轮和多个所述弯折形活动件；多个所述凸轮均以可自转的方式与所述机架转动连接；所述传动机构与多个所述凸轮传动连接，所述传动机构用于驱动多个所述凸轮同步自转；所述弯折形活动件包括相互连接的受力段和施力段，所述施力段用于对外施力产生驱动力的表面设有多根仿生刚毛，所述仿生刚毛的长度为2微米至4微米，所述仿生刚毛的直径为0.5微米至1.5微米；多个所述弯折形活动件的弯折处均与所述机架转动连接，多个所述弯折形活动件的所述受力段分别用于与对应的多个所述凸轮抵接，以使多个所述弯折形活动件在多个所述凸轮的驱动下循环摆动。
[0008]在其中一个实施例中，所述受力段为弯折状，所述受力段的弯折处为所述弯折形活动件的弯折处，所述施力段的端部与所述受力段的端部转动连接。
[0009]在其中一个实施例中，所述受力段为L形状，所述施力段为直线状。
[0010]在其中一个实施例中，所述施力段用于转动连接的端部设有挡板，所述挡板的延伸方向与所述施力段用于转动连接的端部朝向一致。
[0011]在其中一个实施例中，所述施力段远离自身转动连接处的端部设有施力斜面，多根所述仿生刚毛设于所述施力斜面上。
[0012]在其中一个实施例中，所述仿生刚毛为尖刺状，所述仿生刚毛的根部与所述施力段连接固定。
[0013]在其中一个实施例中，多根所述仿生刚毛在所述施力段的表面阵列布置，多根所述仿生刚毛在所述施力段的表面呈同向的倾斜设置；且所述仿生刚毛包括相互连接的尖端段和根部段，所述根部段与施力段的表面连接固定，从所述根部段往所述尖端段的方向上，所述根部段的收窄幅度小于所述尖端段的收窄幅度。
[0014]在其中一个实施例中，所述机架包括第一板架和第二板架，所述第一板架和所述第二板架上均设有多个镂空区，所述第一板架与所述第二板架相对布置，所述第一板架和所述第二板架之间设有所述凸轮、所述传动机构和所述弯折形活动件。
[0015]在其中一个实施例中，所述传动机构包括多个动力输出齿轮，多个所述动力输出齿轮分别与多个所述凸轮连接为同轴同步转动结构，所述传动机构用于齿轮传动多个所述动力输出齿轮同步自转。
[0016]在其中一个实施例中，所述传动机构还包括驱动轴、主动齿轮和齿轮传动单元；所述驱动轴用于在所述传动机构的驱动下自转；多个所述主动齿轮在所述驱动轴上分离布置为同步转动的结构；多个所述主动齿轮的两侧均啮合有所述齿轮传动单元，多个所述齿轮传动单元分别与多个所述动力输出齿轮啮合传动。
[0017]本专利技术的有益效果如下：
[0018]水下管栖生物生活在自制的矿物质管中以保护自己、躲避天敌，该矿物质管内壁光滑且布满黏液，然而管栖生物仅依靠自身刚毛的摆动就可以实现在该光滑表面上的高效运动。
[0019]所以本专利技术模拟水下管栖生物的刚毛运动机理，设置所述弯折形活动件包括相互连接的受力段和施力段，所述施力段用于对外施力产生驱动力的表面设有多根仿生刚毛，所述仿生刚毛的长度为2微米至4微米，所述仿生刚毛的直径为0.5微米至1.5微米，以实现对水下管栖生物的刚毛模拟再现，所以当多个所述弯折形活动件的所述受力段分别用于与对应的多个所述凸轮抵接，以使多个所述弯折形活动件在多个所述凸轮的驱动下循环摆动时，则可重现水下管栖生物的运动状态，以实现在矿物质管内壁的高效移动，切实解决了现有技术中存在的困境。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术实施例提供的结构示意图；
[0022]图2是图1的第一板架结构示意图；
[0023]图3是图1的第二板架结构示意图；
[0024]图4是图1的正视结构示意图；
[0025]图5是图1的传动机构结构示意图；
[0026]图6是图5的A部分放大结构示意图；
[0027]图7是本专利技术实施例提供弯折形活动件转动状态图一；
[0028]图8是本专利技术实施例提供弯折形活动件转动状态图二；
[0029]图9是本专利技术实施例提供弯折形活动件转动状态图三；
[0030]图10是图7的施力段结构示意图；
[0031]图11是图10的B部分放大结构示意图；
[0032]图12是水下管栖生物的刚毛结构示意图；
[0033]图13是本专利技术实施例提供的仿生刚毛结构示意图。
[0034]附图标记如下：
[0035]10、机架；11、第一板架；111、第一横板；112、第一竖板；12、第二板架；121、第二横板；122、第二竖板；13、镂空区；
[0036]20、凸轮；
[0037]30、传动机构；31、动力输出齿轮；32、驱动轴；33、主动齿轮；34、齿轮传动单元；341、第一换向齿轮；342、第二换向齿轮；343、从动齿轮；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管内仿生刚毛机器人，其特征在于，包括机架、凸轮、传动机构和弯折形活动件；沿所述机架的长度方向，所述机架相对的两侧均排列布置有多个所述凸轮和多个所述弯折形活动件；多个所述凸轮均以可自转的方式与所述机架转动连接；所述传动机构与多个所述凸轮传动连接，所述传动机构用于驱动多个所述凸轮同步自转；所述弯折形活动件包括相互连接的受力段和施力段，所述施力段用于对外施力产生驱动力的表面设有多根仿生刚毛，所述仿生刚毛的长度为2微米至4微米，所述仿生刚毛的直径为0.5微米至1.5微米；多个所述弯折形活动件的弯折处均与所述机架转动连接，多个所述弯折形活动件的所述受力段分别用于与对应的多个所述凸轮抵接，以使多个所述弯折形活动件在多个所述凸轮的驱动下循环摆动。2.根据权利要求1所述的管内仿生刚毛机器人，其特征在于，所述受力段为弯折状，所述受力段的弯折处为所述弯折形活动件的弯折处，所述施力段的端部与所述受力段的端部转动连接。3.根据权利要求2所述的管内仿生刚毛机器人，其特征在于，所述受力段为L形状，所述施力段为直线状。4.根据权利要求2或3任一项所述的管内仿生刚毛机器人，其特征在于，所述施力段用于转动连接的端部设有挡板，所述挡板的延伸方向与所述施力段用于转动连接的端部朝向一致。5.根据权利要求2或3任一项所述的管内仿生刚毛机器人，其特征在于，所述施力段远离自身转动连接处的端部设有施力斜面，多根所述仿生刚毛设于所述施力斜面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴嘉宁，陈政，姜伟，魏蒋坤，聂彤欣，冯创新，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：