[发明专利]一种柔性连续型管道勘探机器人

说明书

本发明公开了一种柔性连续型管道勘探机器人，包括头部和躯体，所述头部由探测模块和摄像模块组成，所述躯体由若干节气动肌肉首尾耦合而成；所述气动肌肉包括若干平行设置的气管以及分别设置于气管两端、用于对各气管进行密封固定的密封端盖和进气端盖，所述进气端盖上设置有用于对各气管进行充气的进气孔。本发明的躯体采用多节气动肌肉首尾耦合，且每节气动肌肉均可独立控制，通过改变输入到气动肌肉的气压可以控制任一节朝任一个方向运动，提高了机器人整体的灵活性。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种柔性连续型管道勘探机器人。

背景技术

随着国内石油、化工、天然气等产业迅速发展，管道内的维修、勘探需求也日益增长。这些油气输送管道、供水管道以及传递各种介质的管道由于其长时间的使用，导致管道因受到管内外介质的共同作用产生腐蚀、结垢、裂纹等现象而发生失效。由于管道的特殊结构，维修人员无法自主地检测到管内的受损情况，一旦出现管道失效的情况，也无法查明原因。正是在这种背景技术下管道机器人的研究发明应运而生。在管道机器人的帮助下，维修人员可以在管道失效的第一时间内对各节管道进行检测勘探，可以快速准确地找出发生失效的管道，进一步对管道进行维护修理。在狭小的管道空间中，对机器人的材料特性和运动特性具有非常高的要求。随着近些年刚柔结构耦合技术和连续型机器人的发展，刚柔耦合柔性连续型机器人在克服复杂环境作业、多任务需求等问题上有了巨大突破。

如公告号为CN110388532B的专利说明书中公开了一种核电站小口径管道检测用机器人，包括：前径向制动部分、中间驱动转向部分、后径向制动部分、气泵和控制器；前径向制动部分、中间驱动转向部分和后径向制动部分均与气泵连接，前径向制动部分、中间驱动转向部分、后径向制动部分依次固定连接；前径向制动部分和后径向制动部分均能够发生径向变形；中间驱动转向部分能够发生轴向伸缩和弯曲变形；前径向制动部分、中间驱动转向部分和后径向制动部分均与控制器电连接，所述中间驱动转向部分包括三根气动肌肉、三根中部通气管、三个中部电磁阀、弹性元件以及若干支撑面板。此方案中的中间驱动转向部分包括三根气动肌肉，虽能进行弯曲变形，但是当中间驱动转向部分结构较长时，灵活度将大大下降。

公告号为CN204893948U的专利说明书中公开了一种可适用于管道探测的柔性机器人，包括两个导向头、两个环形膨胀肌肉和三个纵向伸缩肌肉，每个所述导向头通过三个平行四边形伸缩固定机构连接一个环形膨胀肌肉，两个所述环形膨胀肌肉分别通过连接环固定在三个纵向伸缩肌肉的两端；三个纵向伸缩肌肉组成可控弯曲角度和方向的机械臂；此方案最大的问题同样在于灵活性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性连续型管道勘探机器人，通过气压驱动机器人在管道内完成前进、转向等运动，灵活性较高。

一种柔性连续型管道勘探机器人，包括头部和躯体，所述头部由探测模块和摄像模块组成，所述躯体由若干节气动肌肉首尾耦合而成；所述气动肌肉包括若干平行设置的气管以及分别设置于气管两端、用于对各气管进行密封固定的密封端盖和进气端盖，所述进气端盖上设置有用于对各气管进行充气的进气孔。

本方案通过探测模块和摄像模块组成可以实时检测机器人前方是否出现结垢、堵塞等情况；同时各节气动肌肉可独立控制，通过改变输入到气动肌肉的气压可以控制任一节朝任一个方向运动提高了机器人整体的灵活性。

作为优选，所述气动肌肉的密封端盖与相邻气动肌肉的进气端盖相连接，且相连的密封端盖与进气端盖之间留有用于充气管伸入的间隙。

进一步优选，相连接的密封端盖与进气端盖通过卡扣或扎带连接。

相邻气动肌肉之间采用间隔活动连接，进一步提高机器人的灵活性。

作为优选，所述密封端盖与进气端盖上设置有中心走线孔。

作为优选，所述躯体由三节气动肌肉耦合而成，每个所述气动肌肉包括三个呈“品”形分布的气管。