CN108087662B - 用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机 - Google Patents
用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机 Download PDFInfo
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Abstract
本分案申请公开了一种用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机,属于管道处理设备技术领域。包括位于壳体内的形状记忆合金弹簧,所述形状记忆合金弹簧中部通过固定架固定于壳体内,形状记忆合金弹簧两端分别连接通透的活塞,活塞通过连接轴连接密封垫,两个所述的密封垫与壳体内壁形成密封的腔室,所述形状记忆合金弹簧一侧的密封垫连接输出轴,输出轴通过轴连接块连接皮带,所述密封的腔室的两端分别设有进水口和出水口。效果是:通过记忆合金的记忆功能为机器人提供源源不断的动力,利用形状记忆合金,将热能转化为机械能,适应力强,成本低、无污染,工作效率高。
Description
本申请为申请号2017101765983、申请日2017年3月23日、发明名称“基于形状记忆合金驱动的管道机器人”的分案申请
技术领域
本发明涉及一种管道机器人,属于管道处理设备技术领域。
背景技术
目前,国内外的管道运输业不仅规模庞大而且发展迅速,全世界仅油气运输管道就200多万公里,城市供水供热以及排水管道更是无法统计。所以,对于管道运输的安全管理是研究的重点,管道堵塞是影响运输安全的一个重要问题。检测管道堵塞的方式比较多样化,但大体可分为管道内部检测堵塞和经管道外部传感器检测两大类。相比于管道外部传感器检测堵塞,利用机器人进行内部直接清理,更加的准确高效,名称为《基于形状记忆合金驱动的蠕动微型车》,公开号为CN 1421302A的发明专利,通过形状记忆合金驱动的微型车,该车是蠕动前进的并且是靠磁性形状记忆合金提供驱动力,驱动力小。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷,本发明的目的是提供一种轻便灵活、成本低廉、驱动力强、管道清理效果好的用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机。
本发明的技术方案是:一种用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机,包括底盘,底盘表面固定有形状记忆合金热机,形状记忆合金热机连接皮带一端,皮带缠绕于皮带轮外周面上,皮带另一端连接回位弹簧,回位弹簧连接位于底盘表面上的固定轴,轮轴通过单向轴承连接皮带轮,车轮连接轮轴。
所述形状记忆合金热机包括,位于壳体内的形状记忆合金弹簧,所述形状记忆合金弹簧中部通过固定架固定于壳体内,形状记忆合金弹簧两端分别连接通透的活塞,活塞通过连接轴连接密封垫,两个所述的密封垫与壳体内壁形成密封的腔室,所述形状记忆合金弹簧一侧的密封垫连接输出轴,输出轴通过轴连接块连接皮带,所述密封的腔室的两端分别设有进水口和出水口。
所述输出轴穿过轴承座b连接至轴连接块。
所述活塞厚度大于进水口和出水口的宽度,所述进水口包括位于密封的腔室一侧的热水进水口和冷水进水口,所述出水口包括位于密封的腔室另一侧热水出水口和冷水出水口,所述热水进水口与冷水出水口相对设置,冷水进水口与热水出水口相对设置。
所述热水进水口与冷水出水口在活塞移动方向上的间距a小于活塞的宽度,冷水出水口与热水进水口的横向间距b小于活塞的宽度,所述间距a等于间距b。
所述形状记忆合金热机通过固定座固定于底盘上。
所述轮轴连接可调心立式轴承座,所述轮轴通过法兰连接车轮。
所述单向轴承为单向直线滚珠轴承。
本发明的有益效果是:利用功能材料的优越性来实现对机械部分的驱动,打破了原有的束缚进行创新。通过记忆合金的记忆功能为机器人提供源源不断的动力,利用形状记忆合金,将热能转化为机械能,来驱动机器人伸缩前进;本发明的机器人对环境的适应力强,成本低、无污染,工作效率高,符合当今社会所提倡的“节能减排,低碳生活”的号召。
附图说明
图1为本发明的轴测图;
图2为本发明的侧视图;
图3为本发明的局部放大图;
图4为形状记忆合金热机外观图;
图5为形状记忆合金热机内部结构图。
图中附图标记如下:1、形状记忆合金热机,1.1、壳体,1.2、形状记忆合金弹簧,1.3、固定架,1.4、活塞,1.5、连接轴,1.6、密封垫,1.7、输出轴,1.8、进水口,1.9、出水口,2、底盘,3、固定座,4、回位弹簧,5、皮带轮,6.1、轴承座a,6.2、轴承座b,7、皮带,8、轴连接块,9、法兰,10、固定轴,11、可调心立式轴承座,12、单向轴承,13、车轮,14、轮轴。
具体实施方式
下面结合附图1-5对本发明做进一步说明:
一种用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机,包括底盘2,底盘2表面固定有形状记忆合金热机1,形状记忆合金热机1连接皮带7一端,皮带7缠绕于皮带轮5外周面上,皮带7另一端连接回位弹簧4,回位弹簧4连接位于底盘2表面上的固定轴10,轮轴14通过单向轴承12连接皮带轮5,车轮13连接轮轴14。
所述形状记忆合金热机1包括,位于壳体1.1内的形状记忆合金弹簧1.2,所述形状记忆合金弹簧1.2中部通过固定架1.3固定于壳体1.1内,形状记忆合金弹簧1.2两端分别连接通透的活塞1.4,活塞1.4通过连接轴1.5连接密封垫1.6,两个所述的密封垫1.6与壳体1.1内壁形成密封的腔室,所述形状记忆合金弹簧1.2一侧的密封垫1.6连接输出轴1.7,输出轴1.7通过轴连接块8连接皮带7,所述密封的腔室的两端分别设有进水口1.8和出水口1.9。
所述输出轴1.7穿过轴承座b6.2连接至轴连接块8。
所述活塞1.4厚度大于进水口1.8和出水口1.9的宽度,所述进水口1.8包括位于密封的腔室一侧的热水进水口和冷水进水口,所述出水口1.9包括位于密封的腔室另一侧热水出水口和冷水出水口,所述热水进水口与冷水出水口相对设置,冷水进水口与热水出水口相对设置。
所述热水进水口与冷水出水口在活塞1.4移动方向上的间距a小于活塞1.4的宽度,冷水出水口与热水进水口的横向间距b小于活塞1.4的宽度,所述间距a等于间距b。
所述形状记忆合金热机1通过固定座3固定于底盘2上。
所述轮轴14连接可调心立式轴承座11,所述轮轴14通过法兰9连接车轮13。
所述单向轴承12为单向直线滚珠轴承。
通过四个形状记忆合金热机1分别为四个轮子提供驱动力,从而实现持续行进,形状记忆合金热机1的供驱过程为:初始状态,即记忆合金弹簧未加热时,活塞1.4的外周面封堵住冷水进水口和冷水出水口,热水进水口和热水出水口打开,向形状记忆合金热机通入热水,热水流经形状记忆合金弹簧1.2后经热水出水口流出,形状记忆合金弹簧1.2被加热后产生收缩形变,拉动弹簧两侧活塞1.4向中心移动,活塞输出轴,1.7通过皮带7带动皮带轮5转动,皮带轮5通过单向直线滚珠轴承带动车轮13转动,从而使机器人移动。活塞1.4移动后,其外周面将热水进水口以及热水出水口封堵,同时冷水进水口以及冷水出水口打开,向冷水进水口加注冷水,形状记忆合金弹簧1.2被冷却,形状恢复,恢复过程中,推动活塞1.4向两侧移动,同时,回位弹簧4拉动皮带7,皮带7带动皮带轮5反向转动,由于皮带轮5中心安装单向直线滚珠轴承,所以皮带轮5空转,不带动车轮13反向转动,车轮13在惯性作用下继续原有转动状态,待形状记忆合金弹簧1.2恢复原状后,再向热水进水口通热水,进行下一循环过程,如此反复,通过形状记忆合金弹簧1.2的形态改变,驱动机器人移动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种用于驱动管道机器人的形状记忆合金热机,其特征在于,包括位于壳体(1.1)内的形状记忆合金弹簧(1.2),所述形状记忆合金弹簧(1.2)中部通过固定架(1.3)固定于壳体(1.1)内,形状记忆合金弹簧(1.2)两端分别连接通透的活塞(1.4),活塞(1.4)通过连接轴(1.5)连接密封垫(1.6),两个所述的密封垫(1.6)与壳体(1.1)内壁形成密封的腔室,所述形状记忆合金弹簧(1.2)一侧的密封垫(1.6)连接输出轴(1.7),输出轴(1.7)通过轴连接块(8)连接皮带(7),所述密封的腔室的两端分别设有进水口(1.8)和出水口(1.9);所述输出轴(1.7)穿过轴承座b(6.2)连接至轴连接块(8);
所述活塞(1.4)厚度大于进水口(1.8)和出水口(1.9)的宽度,所述进水口(1.8)包括位于密封的腔室一侧的热水进水口和冷水进水口,所述出水口(1.9)包括位于密封的腔室另一侧热水出水口和冷水出水口,所述热水进水口与冷水出水口相对设置,冷水进水口与热水出水口相对设置;
所述热水进水口与冷水出水口在活塞(1.4)移动方向上的间距a小于活塞(1.4)的宽度,冷水出水口与热水进水口的横向间距b小于活塞(1.4)的宽度,所述间距a等于间距b。
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