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1、(10)申请公布号 CN 102305333 A (43)申请公布日 2012.01.04 CN 102305333 A *CN102305333A* (21)申请号 201110261143.4 (22)申请日 2011.09.05 F16L 55/32(2006.01) A61M 25/01(2006.01) F16L 101/16(2006.01) (71)申请人 北京华巍中兴电气有限公司 地址 100043 北京市石景山区古城西街 19 号研发楼 111 室 (72)发明人 魏伦 (74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 陈慧珍 (54) 发明名称 六自由度管。
2、道机器人 (57) 摘要 一种六自由度管道机器人， 包括 6 个相同但 完全独立的驱动单元， 分别是包括 X 向水平线性 驱动、 Y向线性驱动、 Z向线性驱动的3个自由度的 XYZ定位平台， 以及由3个线性驱动和同心圆管驱 动组成的 3 个自由度的同心圆管驱动单元 ； 所述 线性驱动采用丝杠螺母传动， 所述 Y 向线性驱动 通过连接件连接到 X 向水平线性驱动的螺母上， Z 向线性驱动通过连接件连接到 Y 向线性驱动的螺 母上。 本发明通过将3个线性驱动依次组合安装， 并在 Z 向线性驱动上再安装一个 3 自由度的同心 圆管驱动单元， 组成了具有 6 个自由度的管道机 器人， 且线性驱动均采用。
3、丝杠螺母传动， 保证了控 制精度， 有效解决人手的工作范围局限性， 提高了 工作效率和安全性。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 3 页 CN 102305339 A1/1 页 2 1. 一种六自由度管道机器人， 其特征在于， 包括 6 个相同但完全独立的线性驱动单元， 6 个线性驱动单元分为两组， 分别是包括 X 向水平线性驱动、 Y 向线性驱动、 Z 向线性驱动的 3个自由度的XYZ定位平台， 以及由3个线性驱动和同心圆管驱动组成的3个自由度的同心 圆管驱动单元。 2. 根据权利要求 1 所述的一种。
4、六自由度管道机器人， 其特征在于， 所述线性驱动包括 箱体和安装在箱体一端的驱动电机以及箱体内的丝杠和其上的螺母， 驱动电机通过联轴器 与丝杠连接。 3.根据权利要求1所述的一种六自由度管道机器人， 其特征在于， 所述Y向线性驱动通 过连接件连接到 X 向水平线性驱动的螺母上， Z 向线性驱动通过连接件连接到 Y 向线性驱 动的螺母上。 4. 根据权利要求 1 所述的一种六自由度管道机器人， 其特征在于， 所述同心圆管驱动 单元的 3 个线性驱动均安装在安装平台上， 所述同心圆管驱动包括同心圆管支撑套管及其 上的外层同心圆管、 中层同心圆管和内层同心圆管， 所述同心圆管支撑套管安装在安装平 台。
5、底端并穿过安装平台， 3 层同心圆管依次分别与安装平台上的 3 组线性驱动螺母上的连 接件连接， 所述安装平台通过安装在其上的一个小90度弯板与连接到Z向线性驱动的螺母 上的大 90 度弯板一端固定连接。 权 利 要 求 书 CN 102305333 A CN 102305339 A1/2 页 3 六自由度管道机器人 技术领域 0001 本发明涉及管道机器人领域， 具体涉及一种六自由度管道机器人。 背景技术 0002 在某些特殊工业生产场合如深管内壁的喷涂、 焊接， 由于工作空间狭小人力无法 到达， 经常为施工带来困难 ； 在医疗手术行业中如进行血管导管插入手术时， 由于血管尺寸 微小， 或者。
6、医生经验不足、 疲劳等造成手臂抖动， 经常导致手术效果不好甚至手术失败。机 器人是自动执行工作的机器装置。 它既可以接受人类指挥， 又可以运行预先编排的程序， 也 可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类的工作， 例如 生产业、 建筑业， 或者危险的工作。 发明内容 0003 本发明提供一种六自由度管道机器人， 其可以取代人手完成工作， 解决了工业生 产、 医疗手术等场合中， 由于人手工作范围的局限性以及人工控制精度难以满足作业要求 的问题。 0004 为实现上述目的， 采用以下技术方案 ： 0005 一种六自由度管道机器人， 包括 6 个相同但完全独立的线性驱动单元。
7、， 6 个线性驱 动单元分为两组， 分别是包括 X 向水平线性驱动、 Y 向线性驱动、 Z 向线性驱动的 3 个自由度 的 XYZ 定位平台， 以及由 3 个线性驱动和同心圆管驱动组成的 3 个自由度的的同心圆管驱 动单元。 0006 作为一个优选方案， 所述线性驱动器包括箱体和安装在箱体一端的驱动电机以及 箱体内的丝杠和其上的螺母， 驱动电机通过联轴器与丝杠连接。 0007 作为进一步的优选方案， 所述 Y 向线性驱动通过连接件连接到 X 向水平线性驱动 的螺母上， Z 向线性驱动通过连接件连接到 Y 向线性驱动的螺母上。 0008 作为更进一步的优选方案， 所述同心圆管驱动单元的 3 个线。
8、性驱动均安装在安装 平台上， 所述同心圆管驱动包括同心圆管支撑套管及其上的外层同心圆管、 中层同心圆管 和内层同心圆管， 所述同心圆管支撑套管安装在安装平台底端并穿过安装平台， 3 层同心圆 管依次分别与安装平台上的 3 组线性驱动螺母上的连接件连接， 所述安装平台通过安装在 其上的一个小 90 度弯板与连接到 Z 向线性驱动的螺母上的大 90 度弯板一端固定连接。 0009 本发明通过将 3 个线性驱动依次组合安装， 并在 Z 向线性驱动上再安装一个 3 个 线性驱动和同心圆管驱动组成的具有 3 个自由度的同心圆管驱动单元， 组成了具有 6 个自 由度的管道机器人， 且线性驱动均采用丝杠螺母。
9、传动， 保证了控制精度， 极大拓展了工作范 围， 提高了工作效率和安全性。 附图说明 0010 下面根据实施例和附图对本发明作进一步详细说明。 说 明 书 CN 102305333 A CN 102305339 A2/2 页 4 0011 图 1 是本发明总体结构示意图 ； 0012 图 2 是图 1 中件 1 结构示意图。 0013 图 3 是图 1 中件 4 结构示意图 ； 0014 图 4 是图 3 中件 13 结构示意图。 0015 图中 ： 0016 1、 X 向水平线性驱动 ； 2、 Y 向线性驱动 ； 3、 Z 向线性驱动 ； 4、 3 自由度同心圆管驱动 单元 ； 5、 90 。
10、度弯板 ； 6、 驱动电机 ； 7、 螺母 ； 8、 箱体 ； 9、 丝杠 ； 10、 线性驱动 ； 11、 安装平台 ； 12、 同心圆管支撑套管 ； 13、 同心圆管 ； 14、 连接件 ； 15、 外层同心圆管 ； 16、 中层同心圆管 ； 17、 内 层同心圆管 ； 18、 导管。 具体实施方式 0017 如图 1 至 4 所示， 给出了本发明的一个具体实施例， 图中包括 3 自由度 XYZ 平台和 3 自由度同心圆管驱动单元 4， 两者共有 6 个相同的线性驱动 10 组成， 6 个线性驱动 10 都 包括驱动电机 6、 箱体 8、 螺母 7 和丝杠 9， 驱动电机 7 通过联轴器连。
11、接到箱体 8 内的丝杠 9 上， 丝杠 9 上安装有螺母 7， 驱动电机 9 通过联轴器带动丝杠 9， 使得丝杠 9 上的螺母 7 做线 性运动 ； 3 自由度 XYZ 平台由 X 向水平线性驱动 1、 Y 向线性驱动 2 和 Z 向线性驱动 3 组成， 其中 Y 向线性驱动 2 连接到 X 向水平线性驱动 1 的螺母 7 上， Z 向线性驱动 3 连接到 Y 向 线性驱动 2 的螺母 7 上 ； 3 自由度同心圆管驱动单元 4 的 3 个线性驱动 10 安装在安装平台 11 上， 安装平台 11 通过活动铆接的一大一小两个 90 度弯板连接到 Z 向线性驱动 3 的螺母 7 上， 安装平台 。
12、11 的转动平面与 Z 向线性驱动 3 移动方向平行 ； 安装平台 11 的下端安装有 同心圆管支撑套管 12， 其作为同心圆管 13 的支撑， 在其上依次是外层同心圆管 15、 中层同 心圆管 16、 内层同心圆管 17 和其上的导管 18， 3 层同心圆管依次分别与安装平台 11 上的 3 组线性驱动 10 的螺母 7 上连接件 14 连接。 0018 本发明通过将 3 个线性驱动依组合安装， 并在 Z 向线性驱动上再安装由一个 3 个 线性驱动和同心圆管驱动组成的具有 3 个自由度的同心圆管驱动单元， 组成了具有 6 个自 由度的管道机器人， 且线性驱动均采用丝杠螺母传动， 保证了控制精度， 有效解决人手的工 作范围局限性， 提高了工作效率和安全性。 说 明 书 CN 102305333 A CN 102305339 A1/3 页 5 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102305333 A CN 102305339 A2/3 页 6 图 3 说 明 书 附 图 CN 102305333 A CN 102305339 A3/3 页 7 图 4 说 明 书 附 图 CN 102305333 A 。