[发明专利]一种压电式管道爬行机器人

说明书

一种压电式管道爬行机器人，包括压电圆盘、圆柱杆、第一圆盘和第二圆盘；圆柱杆垂直设置在压电圆盘上；第一圆盘和第二圆盘沿着圆柱杆的中轴线方向设置在圆柱杆上，第一圆盘和第二圆盘的外周面上均设有用于与管道内壁接触的凸起，第一圆盘和第二圆盘的端面上分别设有多个导流槽；压电圆盘连接外部驱动以接收外部驱动发出的频率激励以在圆柱杆上形成驻波；驻波沿着圆柱杆的中轴线方向传播以驱动第一圆盘和第二圆盘沿着圆柱杆的中轴线方向移动，凸起阻止第一圆盘和第二圆盘移动直至第一圆盘和第二圆盘的凸起均与管道内壁脱落，机器人沿着管道的中轴线方向移动。本发明提供的压电式管道爬行机器人能在管壁中短暂的飞行，达到更高的移动速度。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种压电式管道爬行机器人。

背景技术

在医疗内窥镜或者航天航空应用中，通常需要一种可以将探头快速伸出的装置；

压电装置由于无磁和可以小型化的特点被广泛的采用，由于压电材料的最大变形量是其自身的千分之一点五，经过机械结构放大后也只能到达百分之一左右，具体的数量级在几微米到数百微米，不能满足探头伸出长度在数十毫米的需求，因此现有的解决方案大多是利用压电材料在与管壁接触的物体上产生的驻波或椭圆运动，依靠物体和管壁的摩擦推动，然而，驻波或椭圆运动产生的位移较小使得这类压电装置的速度在一般在二十几毫米每秒，不能满足一些快速伸出的场合；为此，本申请中提出一种压电式管道爬行机器人。

发明内容

(一)发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种压电式管道爬行机器人，本发明提供的压电式管道爬行机器人能在管壁中短暂的飞行，达到更高的移动速度。

(二)技术方案

本发明提供了一种压电式管道爬行机器人，包括压电圆盘、圆柱杆、第一圆盘和第二圆盘；

圆柱杆垂直设置在压电圆盘上，圆柱杆的中轴线与压电圆盘的中轴线重合；

第一圆盘和第二圆盘沿着圆柱杆的中轴线方向设置在圆柱杆上，第一圆盘和第二圆盘的中轴线均与圆柱杆的中轴线重合，第一圆盘和第二圆盘的外周面上均设有用于与管道内壁接触的凸起，第一圆盘和第二圆盘的端面上分别设有多个用于使空气在第一圆盘和第二圆盘之间保持通畅的导流槽；

压电圆盘连接外部驱动以接收外部驱动发出的频率激励，压电圆盘接收频率激励以在圆柱杆上形成驻波；驻波沿着圆柱杆的中轴线方向传播以驱动第一圆盘和第二圆盘沿着圆柱杆的中轴线方向移动，第一圆盘和第二圆盘上分别设有的凸起阻止第一圆盘和第二圆盘移动直至第一圆盘和第二圆盘变形，第一圆盘和第二圆盘的凸起均与管道内壁脱落，机器人沿着管道的中轴线方向朝向第一圆盘和第二圆盘变形的反方向移动。

优选的，压电圆盘的外形为圆柱形，压电圆盘的直径值大于圆柱杆的直径值。

优选的，压电圆盘包括压电片材和支撑片材；压电片材设置在支撑片材上。

优选的，压电片材选用压电陶瓷片；支撑片材选用金属圆片或玻纤圆片或碳纤圆片中的任意一种。

优选的，支撑片材的直径值大于压电片材的直径值。

优选的，凸起为圆形或三角形，凸起为第一圆盘或第二圆盘的圆周上覆有第一圆盘或第二圆盘的直径方向和厚度方向构成的平面的截面形成。

优选的，第一圆盘或第二圆盘结构相同；

第一圆盘由两个以上的主体平板构成，相邻的两个主体平板之间通过Z字形褶皱连接用于让第一圆盘在垂直于第一圆盘端面的方向上具有向下弯曲变形的应力小于向上弯曲变形的应力。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：