CN113503422A - 基于变胞机构的管道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明为一种基于变胞机构的管道机器人，包括，变胞机构机身结构，能运用变胞机构原理改变自身结构，包括第一机身结构和第二机身结构，第一机身结构上能转动地连接于第二机身结构；第一机身结构包括能变形的第一多杆结构，第二机身结构包括能变形的第二多杆结构；第一多杆结构和第二多杆结构上连接有舵机；轮腿结构，用于支撑和带动变胞机构机身结构在管道中运动，轮腿结构能伸缩地连接于变胞机构机身结构上；控制部，用于控制变胞机构机身结构和轮腿结构的形状结构和运动状态，变胞机构机身结构和轮腿结构均与控制部电连接。本发明运用变胞机构原理改变自身结构，能够适应不同类型的弯管管段以及不同直径的管道。

Description

基于变胞机构的管道机器人

技术领域

本发明涉及管道检测技术领域，尤其涉及一种基于变胞机构的管道机器人。

背景技术

管道是一种工业中常见的运输工具，如污水排放管道，石油天然气管道，中央空调通风管道等，由于管道所处环境的复杂性和工业需要，进行人工检测往往不太可能，这些管道往往不是单一的直管，而是多种形式并存如具有一定斜坡的管道，变径管道，圆弧弯道，T型管道等，甚至由于地下环境的影响出现变形管道。因此，内管道机器人的出现大大提高了管内作业的效率及精确性。管道机器人要在管道这种特殊且空间有限的环境中作业的前提条件是在这些特殊类型的管道中具有良好的通过性。而管道的通过性往往又碍于机器人本身机构的限制，因此合理结构的设计会进一步推动管道机器人的实际过程和产业化。

现有的管道机器人主要分为轮式管道机器人、履带式管道机器人、螺旋蠕动式管道机器人。其中，轮式管道机器人是通过现代汽车的运动原理以及基本造型进行设计的。一般为4个轮子连接在一个车身上，各个轮子通过电机驱动，根据不同需求，可以前驱、后驱以及各个轮子独立驱动。履带式机器人与车式机器人总体结构略有不同，一般为两条履带结构分别连接安装在车身两侧通过电机驱动履带带动整体机器人运动。与轮式和履带式管道机器人不同，螺旋蠕动式管道机器人结构主要为滚珠丝杠与前机体固定，穿过后机体，并与安装在后机体的丝杠螺母连接，在机器人前、后机体的两端各安装有一套支撑轮机构，每个支撑轮机构在周向均匀的分布若干个支撑轮腿，以防止机器人在管道内倾倒。

现有的轮式机器人和履带式机器人可通过控制各个轮子或履带的转速实现差动转向但转向效率不高并且无法通过T型、十字行管道段以及管道直径不同的管道。螺旋蠕动式管道机器人由于该机械结构的限制无法实现转向功能，过弯性能较差并且驱动效率不高。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种基于变胞机构的管道机器人，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于变胞机构的管道机器人，克服现有技术中存在的问题，本发明运用变胞机构原理改变自身结构，能够适应不同类型的弯管管段以及不同直径的管道。

本发明的目的是这样实现的，一种基于变胞机构的管道机器人，包括，

变胞机构机身结构，能运用变胞机构原理改变自身结构，包括第一机身结构和第二机身结构，所述第一机身结构能转动地连接于所述第二机身结构上；所述第一机身结构包括能变形的第一多杆结构，所述第二机身结构包括能变形的第二多杆结构；所述第一多杆结构和所述第二多杆结构上连接有舵机；

轮腿结构，用于支撑和带动所述变胞机构机身结构在管道中运动，所述轮腿结构能伸缩地连接于所述变胞机构机身结构上；

控制部，用于控制变胞机构机身结构和轮腿结构的形状结构和运动状态，所述变胞机构机身结构和所述轮腿结构均与所述控制部电连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一多杆结构为至少包括4边的多边形结构，所述第二多杆结构与所述第一多杆结构匹配设置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一多杆结构上设置第一电磁铁部和第一磁铁部，所述第二多杆结构上设置第二电磁铁部和第二磁铁部，所述第一电磁铁部和所述第二磁铁部能够相互吸合，所述第二电磁铁部和所述第一磁铁部能够相互吸合，所述第一电磁铁部和所述第二电磁铁部均与所述控制部电连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一多杆结构包括第一连杆部、第二连杆部、第三连杆部和第四连杆部，第一连杆部的第一端和第二连杆部的第一端之间铰接第三连杆部，所述第一连杆部和所述第二连杆部与所述第三连杆部之间的夹角呈能调整地设置，第一连杆部的第二端和第二连杆部的第二端之间铰接第四连杆部，所述第一连杆部和所述第二连杆部与所述第四连杆部之间的夹角呈能调整地设置；所述第一连杆部上设置所述第一电磁铁部，所述第二连杆部上设置所述第一磁铁部；

所述第三连杆部和所述第四连杆部上均设置第一多杆结构铰接部，所述第一多杆结构铰接部用于铰接所述第二多杆结构；所述第三连杆部位于所述第一多杆结构铰接部的两侧呈错层设置，所述第四连杆部位于所述第一多杆结构铰接部的两侧呈错层设置且与所述第三连杆部对应设置，第一多杆结构的一侧位于所述第二多杆结构的上方，第一多杆结构的另一侧位于所述第二多杆结构的下方。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一连杆部包括顺序铰接的第一杆件、第二杆件和第三杆件，所述第二杆件上设置舵机连接支座，所述第一杆件和所述第二杆件之间的夹角、所述第二杆件和所述第三杆件之间的夹角呈能调整地设置，所述舵机连接支座上连接舵机；所述第二连杆部包括顺序铰接的第四杆件、第五杆件和第六杆件，所述第四杆件和所述第五杆件之间的夹角、所述第五杆件和所述第六杆件之间的夹角呈能调整地设置；所述第一杆件和所述第三杆件上设置所述第一电磁铁部，所述第四杆件和所述第六杆件上设置所述第一磁铁部；

所述第三连杆部包括相互连接的第七杆件和第八杆件，所述第四连杆部包括相互连接的第九杆件和第十杆件，第七杆件和第八杆件之间、第九杆件和第十杆件之间均设置所述第一多杆结构铰接部，所述第七杆件低于所述第八杆件设置，所述第九杆件低于所述第十杆件设置，第一杆件、第二杆件、第三杆件、第七杆件和第九杆件位于同一平面上，第四杆件、第五杆件、第六杆件、第八杆件和第十杆件位于同一平面上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一多杆结构铰接部包括相对设置的第一铰接豁口和第二铰接豁口，第七杆件的第一端和第九杆件的第一端均设置第一铰接豁口，第八杆件的第一端和第十杆件的第一端均设置第二铰接豁口，第二多杆结构穿过并铰接于第一铰接豁口和第二铰接豁口。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第二多杆结构包括第五连杆部、第六连杆部、第七连杆部和第八连杆部，第五连杆部的第一端和第六连杆部的第一端之间铰接第七连杆部，所述第五连杆部和所述第六连杆部与所述第七连杆部之间的夹角呈能调整地设置，第五连杆部的第二端和第六连杆部的第二端之间铰接第八连杆部，所述第五连杆部和所述第六连杆部与所述第八连杆部之间的夹角呈能调整地设置；所述第五连杆部上设置所述第二电磁铁部，所述第六连杆部上设置所述第二磁铁部；

所述第七连杆部和所述第八连杆部上均设置第二多杆结构铰接部，所述第二多杆结构铰接部用于铰接所述第一多杆结构；所述第七连杆部位于所述第二多杆结构铰接部的两侧呈错层设置，所述第八连杆部位于所述第二多杆结构铰接部的两侧呈错层设置且与所述第七连杆部对应设置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第五连杆部包括顺序铰接的第十一杆件、第十二杆件和第十三杆件，所述第十一杆件和所述第十二杆件之间的夹角、所述第十二杆件和所述第十三杆件之间的夹角呈能调整地设置；所述第六连杆部包括顺序铰接的第十四杆件、第十五杆件和第十六杆件，所述第十四杆件和所述第十五杆件之间的夹角、所述第十五杆件和所述第十六杆件之间的夹角呈能调整地设置；所述第十一杆件和所述第十三杆件上设置所述第二电磁铁部，所述第十四杆件和所述第十六杆件上设置所述第二磁铁部；

所述第七连杆部包括相互连接的第十七杆件和第十八杆件，所述第八连杆部包括相互连接的第十九杆件和第二十杆件，第十七杆件和第十八杆件之间、第十九杆件和第二十杆件之间均设置所述第二多杆结构铰接部，所述第十七杆件高于所述第十八杆件设置，所述第十九杆件高于所述第二十杆件设置，第十一杆件、第十二杆件、第十三杆件、第十七杆件和第十九杆件位于同一平面上，第十四杆件、第十五杆件、第十六杆件、第十八杆件和第二十杆件位于同一平面上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第二多杆结构铰接部包括转动连接套，第十七杆件和第十八杆件之间设置转动连接套，第十九杆件和第二十杆件之间设置转动连接套，所述第七连杆部和所述第八连杆部通过转动连接套铰接于所述第一多杆结构。

在本发明的一较佳实施方式中，所述轮腿结构包括多个伸缩支腿，各伸缩支腿的一端铰接滚轮，各伸缩支腿的另一端连接于所述变胞机构机身结构上。

由上所述，本发明提供的基于变胞机构的管道机器人具有如下有益效果：

本发明的基于变胞机构的管道机器人中，变胞机构机身结构能运用变胞机构原理改变自身结构，轮腿结构能伸缩，管道机器人的外形结构尺寸能够灵活调整，适应不同类型的弯管管段以及不同直径的管道；本发明的基于变胞机构的管道机器人，结构形态多变，能够稳定行走于管道内，可以应用于管道内损伤检测等场合。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明的基于变胞机构的管道机器人的示意图。

图2：为本发明的第一机身结构的结构示意图。

图3：为图2中A-A剖视图。

图4：为图2中B-B剖视图。

图5：为本发明的第二机身结构的结构示意图。

图6：为图5中C-C剖视图。

图7：为本发明的第一机身结构和第二机身结构的装配示意图。

图8：为图7中D-D剖视图。

图9：为本发明的轮腿结构的结构示意图。

图10：为本发明的基于变胞机构的管道机器人的形态一示意图。

图11：为本发明的基于变胞机构的管道机器人的形态二示意图。

图12：为本发明的基于变胞机构的管道机器人的形态三示意图。

图13：为本发明的基于变胞机构的管道机器人的形态四示意图。

图中：

100、基于变胞机构的管道机器人；

1、第一机身结构；

10、第一电磁铁部；

11、第一连杆部；111、第一杆件；112、第二杆件；113、第三杆件；

12、第二连杆部；121、第四杆件；122、第五杆件；123、第六杆件；

13、第三连杆部；131、第七杆件；132、第八杆件；

14、第四连杆部；141、第九杆件；142、第十杆件；

151、第一铰接豁口；152、第二铰接豁口；

16、第一磁铁部；

2、第二机身结构；

20、第二电磁铁部；

21、第五连杆部；211、第十一杆件；212、第十二杆件；213、第十三杆件；

22、第六连杆部；221、第十四杆件；222、第十五杆件；223、第十六杆件；

23、第七连杆部；231、第十七杆件；232、第十八杆件；

24、第八连杆部；241、第十九杆件；242、第二十杆件；

25、转动连接套；

26、第二磁铁部；

3、轮腿结构；

31、伸缩支腿；32、滚轮；33、第一连接板；34、滚轮电机支座；35、支腿连接座；

4、舵机。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图13所示，本发明提供一种基于变胞机构的管道机器人100，包括，

变胞机构机身结构，能运用变胞机构原理(把能在瞬时使某些构件发生合并/分离、或出现几何奇异，并使机构有效构件数或自由度数发生变化，从而产生新构型的机构称为变胞机构)改变自身结构，包括第一机身结构1和第二机身结构2，第一机身结构1能转动地连接于第二机身结构2上；第一机身结构1包括能变形的第一多杆结构，第二机身结构2包括能变形的第二多杆结构；第一多杆结构和第二多杆结构上连接有舵机4(改变第一多杆结构和第二多杆结构的形状的动力装置)；

轮腿结构3，用于支撑和带动基于变胞机构机身结构在管道中运动，轮腿结构3能伸缩地连接于变胞机构机身结构上；

控制部，用于控制变胞机构机身结构和轮腿结构的形状结构和运动状态，变胞机构机身结构和轮腿结构均与控制部电连接。

本发明的基于变胞机构的管道机器人中，变胞机构机身结构能运用变胞机构原理改变自身结构，轮腿结构能伸缩，管道机器人的外形结构尺寸能够灵活调整，适应不同类型的弯管管段以及不同直径的管道；本发明的基于变胞机构的管道机器人，结构形态多变，能够稳定行走于管道内，可以应用于管道内损伤检测等场合。

进一步，为运用变胞机构原理，满足灵活变形的需求，第一多杆结构和第二多杆结构均采用外廓形状可调整的多边形结构，在本实施方式中，第一多杆结构为至少包括4边的多边形结构，第二多杆结构与第一多杆结构匹配设置。

进一步，如图2、图5所示，第一多杆结构上设置第一电磁铁部10和第一磁铁部16，第二多杆结构上设置第二电磁铁部20和第二磁铁部26，第一电磁铁部10和第二磁铁部26能够相互吸合，第二电磁铁部20和第一磁铁部16能够相互吸合，第一电磁铁部10和第二电磁铁部20均与控制部电连接。

第二多杆结构相对第一多杆结构转动至与其贴合状态时，控制部控制电路为第一电磁铁部10和第二电磁铁部20通电，第一电磁铁部10和第二电磁铁部20产生磁力，第一电磁铁部10和第二磁铁部26相互吸合，第二电磁铁部20和第一磁铁部16相互吸合，保持第二多杆结构和第一多杆结构贴合，保证行走过程的平稳。

进一步，如图2、图3、图4所示，第一多杆结构包括第一连杆部11、第二连杆部12、第三连杆部13和第四连杆部14，第一连杆部11的第一端和第二连杆部12的第一端之间铰接第三连杆部13，第一连杆部11和第二连杆部12与第三连杆部13之间的夹角呈能调整地设置，第一连杆部11的第二端和第二连杆部12的第二端之间铰接第四连杆部14，第一连杆部11和第二连杆部12与第四连杆部14之间的夹角呈能调整地设置；第一连杆部11上设置第一电磁铁部10，第二连杆部12上设置第一磁铁部16；

第三连杆部13和第四连杆部14上均设置第一多杆结构铰接部，第一多杆结构铰接部用于铰接第二多杆结构；第三连杆部13位于第一多杆结构铰接部的两侧呈错层设置，第四连杆部14位于第一多杆结构铰接部的两侧呈错层设置且与第三连杆部对应设置，第一多杆结构的一侧位于第二多杆结构的上方，第一多杆结构的另一侧位于第二多杆结构的下方。

进一步，如图2、图3、图4所示，第一连杆部11包括顺序铰接的第一杆件111、第二杆件112和第三杆件113，第二杆件112上设置舵机连接支座，第一杆件111和第二杆件112之间的夹角、第二杆件112和第三杆件113之间的夹角呈能调整地设置，舵机连接支座上连接舵机4；第二连杆部12包括顺序铰接的第四杆件121、第五杆件122和第六杆件123，第四杆件121和第五杆件122之间的夹角、第五杆件122和第六杆件123之间的夹角呈能调整地设置；第一杆件111和第三杆件113上设置第一电磁铁部10，第四杆件121和第六杆件123上设置第一磁铁部16，在本实施方式中，第一电磁铁部10通过电磁铁安装螺栓连接于第一杆件111和第三杆件113上；

第三连杆部13包括相互连接的第七杆件131和第八杆件132，第四连杆部14包括相互连接的第九杆件141和第十杆件142，第七杆件131和第八杆件132之间、第九杆件141和第十杆件142之间均设置第一多杆结构铰接部，第七杆件131低于第八杆件132设置，第九杆件141低于第十杆件142设置，第一杆件111、第二杆件112、第三杆件113、第七杆件131和第九杆件141位于同一平面上，第四杆件121、第五杆件122、第六杆件123、第八杆件132和第十杆件142位于同一平面上，实现第一多杆结构的错层设置，满足第一多杆结构相对第二多杆结构转动至重合的需求。

在本发明的一具体实施例中，第七杆件131通过深沟球轴承与第一杆件111转动连接，第九杆件141通过深沟球轴承与第三杆件113转动连接，第八杆件132通过深沟球轴承与第四杆件121转动连接，第十杆件142通过深沟球轴承与第六杆件123转动连接。

进一步，如图2所示，第一多杆结构铰接部包括相对设置的第一铰接豁口151和第二铰接豁口152，第七杆件131的第一端和第九杆件141的第一端均设置第一铰接豁口151，第八杆件132的第一端和第十杆件142的第一端均设置第二铰接豁口152，第二多杆结构穿过并铰接于第一铰接豁口151和第二铰接豁口152。

如图2、图7、图8所示，第一连杆部11和第二连杆部12均由多个杆件铰接构成，舵机4能带动杆件转动，改变相邻杆件之间的夹角，满足第一多杆结构的变形需要，使得形状调整灵活方便。第一铰接豁口151和第二铰接豁口152相对设置构成第二多杆结构的通过空间，并实现第二多杆结构与第一多杆结构的转动连接，在本发明的一具体实施例中，第二多杆结构与第一多杆结构之间的夹角范围为0～90度。

进一步，如图5、图6所示，第二多杆结构包括第五连杆部21、第六连杆部22、第七连杆部23和第八连杆部24，第五连杆部21的第一端和第六连杆部22的第一端之间铰接第七连杆部23，第五连杆部21和第六连杆部22与第七连杆部23之间的夹角呈能调整地设置，第五连杆部21的第二端和第六连杆部22的第二端之间铰接第八连杆部24，第五连杆部21和第六连杆部22与第八连杆部24之间的夹角呈能调整地设置；第五连杆部21上设置第二电磁铁部20；第六连杆部22上设置第二磁铁部26；

第七连杆部23和第八连杆部24上均设置第二多杆结构铰接部，第二多杆结构铰接部用于铰接第一多杆结构；第七连杆部23位于第二多杆结构铰接部的两侧呈错层设置，第八连杆部24位于第二多杆结构铰接部的两侧呈错层设置且与第七连杆部23对应设置。

进一步，如图5、图6所示，第五连杆部21包括顺序铰接的第十一杆件211、第十二杆件212和第十三杆件213，第十一杆件211和第十二杆件212之间的夹角、第十二杆件212和第十三杆件213之间的夹角呈能调整地设置；第六连杆部22包括顺序铰接的第十四杆件221、第十五杆件222和第十六杆件223，第十四杆件221和第十五杆件222之间的夹角、第十五杆件222和第十六杆件223之间的夹角呈能调整地设置；第十一杆件211和第十三杆件213上设置第二电磁铁部20；第十四杆件221和第十六杆件223上设置第二磁铁部26；

第七连杆部23包括相互连接的第十七杆件231和第十八杆件232，第八连杆部24包括相互连接的第十九杆件241和第二十杆件242，第十七杆件231和第十八杆件232之间、第十九杆件241和第二十杆件242之间均设置第二多杆结构铰接部，第十七杆件231高于第十八杆件232设置，第十九杆件241高于第二十杆件242设置，第十一杆件211、第十二杆件212、第十三杆件213、第十七杆件231和第十九杆件241位于同一平面上，第十四杆件221、第十五杆件222、第十六杆件223、第十八杆件232和第二十杆件242位于同一平面上，实现第二多杆结构的错层设置，满足第一多杆结构相对第二多杆结构转动至重合的需求。

在本发明的一具体实施例中，第十七杆件231通过深沟球轴承与第十一杆件211转动连接，第十九杆件241通过深沟球轴承与第十三杆件213转动连接，第十八杆件232通过深沟球轴承与第十四杆件221转动连接，第二十杆件242通过深沟球轴承与第十六杆件223转动连接。

进一步，如图5、图7、图8所示，第二多杆结构铰接部包括转动连接套，第十七杆件231和第十八杆件232之间设置转动连接套25，第十九杆件241和第二十杆件242之间设置转动连接套25，第七连杆部23和第八连杆部24通过转动连接套25铰接于第一多杆结构。

第五连杆部21和第六连杆部22均由多个杆件铰接构成，满足第二多杆结构的变形需要，使得形状调整灵活方便。第七连杆部23和第八连杆部24上的转动连接套25能穿设并铰接于第一铰接豁口151和第二铰接豁口152形成的第一多杆结构铰接部，实现第二多杆结构与第一多杆结构的转动连接。在本实施方式中，第二多杆结构设有限位结构，用于第一多杆结构的旋转限位。

进一步，如图1、图9所示，轮腿结构3包括多个伸缩支腿31，各伸缩支腿31的一端铰接滚轮32，各伸缩支腿31的另一端连接于变胞机构机身结构上。

在本实施方式中，如图9所示，伸缩支腿31由电动推杆构成，伸缩支腿31与控制部电连接；伸缩支腿31的一端连接第一连接板33，第一连接板33上连接有滚轮电机支座34，滚轮电机支座34上安装有滚轮电机，滚轮电机上连接滚轮32，滚轮32采用轮胎，滚轮电机与控制部电连接，滚轮电机驱动滚轮32转动，以带动机器人整体移动。伸缩支腿31的另一端连接有支腿连接座35，伸缩支腿31通过支腿连接座35连接于第二机身结构2上。

本发明的基于变胞机构的管道机器人100的工作过程如下：

根据管道规格调整第一机身结构1和第二机身结构2的形状形成形态一(如图10所示)，基于变胞机构的管道机器人100以形态一在直管道内行驶，在通过四通口(即十字型管道段)时，第一机身结构1由舵机4转动带动与第二机身结构2贴合变为形态二(如图11所示)，控制部控制电路为第一电磁铁部10和第二电磁铁部20通电，第一电磁铁部10和第二电磁铁部20产生磁力，第一电磁铁部10和第二磁铁部26相互吸合，第二电磁铁部20和第一磁铁部16相互吸合，再通过舵机4带动第一机身结构1和第二机身结构2的杆件转动改变相互之间的夹角，转换到形态三(如图12所示)，再根据管道规格，最终转换到形态四(如图13所示)。变换到形态四后，机器人整体变窄，可以通过调节轮腿结构3中的伸缩支腿31调节其整体宽度，使得机器人的滚轮(轮胎)与管道内壁贴合紧密，增大摩擦力。

由上所述，本发明提供的基于变胞机构的管道机器人具有如下有益效果：

本发明的基于变胞机构的管道机器人中，变胞机构机身结构能运用变胞机构原理改变自身结构，轮腿结构能伸缩，管道机器人的外形结构尺寸能够灵活调整，适应不同类型的弯管管段以及不同直径的管道；本发明的基于变胞机构的管道机器人，结构形态多变，能够稳定行走于管道内，可以应用于管道内损伤检测等场合。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于变胞机构的管道机器人，其特征在于，包括，

变胞机构机身结构，能运用变胞机构原理改变自身结构，包括第一机身结构和第二机身结构，所述第一机身结构能转动地连接于所述第二机身结构上；所述第一机身结构包括能变形的第一多杆结构，所述第二机身结构包括能变形的第二多杆结构；所述第一多杆结构和所述第二多杆结构上连接有舵机；

轮腿结构，用于支撑和带动所述变胞机构机身结构在管道中运动，所述轮腿结构能伸缩地连接于所述变胞机构机身结构上；

控制部，用于控制变胞机构机身结构和轮腿结构的形状结构和运动状态，所述变胞机构机身结构和所述轮腿结构均与所述控制部电连接。

2.如权利要求1所述的基于变胞机构的管道机器人，其特征在于，所述第一多杆结构为至少包括4边的多边形结构，所述第二多杆结构与所述第一多杆结构匹配设置。

3.如权利要求2所述的基于变胞机构的管道机器人，其特征在于，所述第一多杆结构上设置第一电磁铁部和第一磁铁部，所述第二多杆结构上设置第二电磁铁部和第二磁铁部，所述第一电磁铁部和所述第二磁铁部能够相互吸合，所述第二电磁铁部和所述第一磁铁部能够相互吸合，所述第一电磁铁部和所述第二电磁铁部均与所述控制部电连接。

4.如权利要求3所述的基于变胞机构的管道机器人，其特征在于，所述第一多杆结构包括第一连杆部、第二连杆部、第三连杆部和第四连杆部，第一连杆部的第一端和第二连杆部的第一端之间铰接第三连杆部，所述第一连杆部和所述第二连杆部与所述第三连杆部之间的夹角呈能调整地设置，第一连杆部的第二端和第二连杆部的第二端之间铰接第四连杆部，所述第一连杆部和所述第二连杆部与所述第四连杆部之间的夹角呈能调整地设置；所述第一连杆部上设置所述第一电磁铁部，所述第二连杆部上设置所述第一磁铁部；

所述第三连杆部和所述第四连杆部上均设置第一多杆结构铰接部，所述第一多杆结构铰接部用于铰接所述第二多杆结构；所述第三连杆部位于所述第一多杆结构铰接部的两侧呈错层设置，所述第四连杆部位于所述第一多杆结构铰接部的两侧呈错层设置且与所述第三连杆部对应设置，第一多杆结构的一侧位于所述第二多杆结构的上方，第一多杆结构的另一侧位于所述第二多杆结构的下方。

5.如权利要求4所述的基于变胞机构的管道机器人，其特征在于，所述第一连杆部包括顺序铰接的第一杆件、第二杆件和第三杆件，所述第二杆件上设置舵机连接支座，所述第一杆件和所述第二杆件之间的夹角、所述第二杆件和所述第三杆件之间的夹角呈能调整地设置，所述舵机连接支座上连接舵机；所述第二连杆部包括顺序铰接的第四杆件、第五杆件和第六杆件，所述第四杆件和所述第五杆件之间的夹角、所述第五杆件和所述第六杆件之间的夹角呈能调整地设置；所述第一杆件和所述第三杆件上设置所述第一电磁铁部，所述第四杆件和所述第六杆件上设置所述第一磁铁部；

所述第三连杆部包括相互连接的第七杆件和第八杆件，所述第四连杆部包括相互连接的第九杆件和第十杆件，第七杆件和第八杆件之间、第九杆件和第十杆件之间均设置所述第一多杆结构铰接部，所述第七杆件低于所述第八杆件设置，所述第九杆件低于所述第十杆件设置，第一杆件、第二杆件、第三杆件、第七杆件和第九杆件位于同一平面上，第四杆件、第五杆件、第六杆件、第八杆件和第十杆件位于同一平面上。

6.如权利要求5所述的基于变胞机构的管道机器人，其特征在于，所述第一多杆结构铰接部包括相对设置的第一铰接豁口和第二铰接豁口，第七杆件的第一端和第九杆件的第一端均设置第一铰接豁口，第八杆件的第一端和第十杆件的第一端均设置第二铰接豁口，第二多杆结构穿过并铰接于第一铰接豁口和第二铰接豁口。

7.如权利要求6所述的基于变胞机构的管道机器人，其特征在于，所述第二多杆结构包括第五连杆部、第六连杆部、第七连杆部和第八连杆部，第五连杆部的第一端和第六连杆部的第一端之间铰接第七连杆部，所述第五连杆部和所述第六连杆部与所述第七连杆部之间的夹角呈能调整地设置，第五连杆部的第二端和第六连杆部的第二端之间铰接第八连杆部，所述第五连杆部和所述第六连杆部与所述第八连杆部之间的夹角呈能调整地设置；所述第五连杆部上设置所述第二电磁铁部，所述第六连杆部上设置所述第二磁铁部；

所述第七连杆部和所述第八连杆部上均设置第二多杆结构铰接部，所述第二多杆结构铰接部用于铰接所述第一多杆结构；所述第七连杆部位于所述第二多杆结构铰接部的两侧呈错层设置，所述第八连杆部位于所述第二多杆结构铰接部的两侧呈错层设置且与所述第七连杆部对应设置。

8.如权利要求7所述的基于变胞机构的管道机器人，其特征在于，所述第五连杆部包括顺序铰接的第十一杆件、第十二杆件和第十三杆件，所述第十一杆件和所述第十二杆件之间的夹角、所述第十二杆件和所述第十三杆件之间的夹角呈能调整地设置；所述第六连杆部包括顺序铰接的第十四杆件、第十五杆件和第十六杆件，所述第十四杆件和所述第十五杆件之间的夹角、所述第十五杆件和所述第十六杆件之间的夹角呈能调整地设置；所述第十一杆件和所述第十三杆件上设置所述第二电磁铁部，所述第十四杆件和所述第十六杆件上设置所述第二磁铁部；

所述第七连杆部包括相互连接的第十七杆件和第十八杆件，所述第八连杆部包括相互连接的第十九杆件和第二十杆件，第十七杆件和第十八杆件之间、第十九杆件和第二十杆件之间均设置所述第二多杆结构铰接部，所述第十七杆件高于所述第十八杆件设置，所述第十九杆件高于所述第二十杆件设置，第十一杆件、第十二杆件、第十三杆件、第十七杆件和第十九杆件位于同一平面上，第十四杆件、第十五杆件、第十六杆件、第十八杆件和第二十杆件位于同一平面上。

9.如权利要求8所述的基于变胞机构的管道机器人，其特征在于，所述第二多杆结构铰接部包括转动连接套，第十七杆件和第十八杆件之间设置转动连接套，第十九杆件和第二十杆件之间设置转动连接套，所述第七连杆部和所述第八连杆部通过转动连接套铰接于所述第一多杆结构。

10.如权利要求2所述的基于变胞机构的管道机器人，其特征在于，所述轮腿结构包括多个伸缩支腿，各伸缩支腿的一端铰接滚轮，各伸缩支腿的另一端连接于所述变胞机构机身结构上。

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