CN100537060C - 中央空调管道清扫机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中央空调管道清扫机器人。包括车体，车体上装有推进装置、转向装置和清扫装置；其中推进装置安装于车体前部，包括主电机、传动装置、车轮、差速器和前传感器，用于实现车体的直线运动；转向装置安装于车体后部，包括转向电机、转向齿轮、万向轮、红外传感器、电子控制单元，用于实现车体转向功能；清扫装置安装在车体上，包括传动带、定向离合器、曲柄摇杆机构、清扫杆、清扫头电机和清扫头，用于管道清扫工作。本发明成本低，有一定智能度，基本无死角，清洁效率高的通风管道清洁装置。既可以解决管道清理中的诸多困难，又可以解放人力，实现通风管道清洁自动化。

Description

中央空调管道清扫机器人

技术领域

本发明涉及管道清扫装置，具体地说，是涉及一种中央空调管道清扫机器人。

背景技术

随着社会的发展，中央空调使用日益广泛。与此同时，由于空调系统不能得到及时清洗而引起的空气污染也引起人们的高度重视，人们在迫切要求提高生活质量的同时，要求提高工作居住场所及其他公共场所的环境质量(特别是空气质量)的呼声也越来越急切。中央空调风道系统清洗迫在眉睫。

目前在国内的工作环境下，往往采用人工清洗，然而普通的人工清洗工作主要存在以下困难：

a 由于管道的尺寸限制，人无法进入有限的空间内进行管道清洁；

b 由于管道的长度、结构限制，人们无法用简单的清洁工具深入管道内清洗；

c 中央空调通风管道不便拆卸清洗。

目前市场上也存在一些进口的自动化管道清洁工具，但是由于造价过高，从经济角度考虑很难实现市场推广，无法适应目前通风管道亟待清理的需求，这也是我国目前中央空调管道清洗率十分低下的重要原因之一。并且目前市场上现有的产品都存在智能化低、需配套一定数量人力，清洁死角多，清洁效率低的问题。具体来说，主要存在以下几项缺陷：

a 车体只能直线行进，无法适宜管道的走向变化；

b 清扫装置固定不动，无法适宜管道的形状变化，清扫死角较多；

c 车体比较笨重，难以在狭小管道中自由行走。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中央空调管道清扫机器人，有一定智能度，基本无死角，清洁效率高的通风管道清洁装置。

为实现上述目的，本发明实施方案如下：

包括车体，车体上装有推进装置、转向装置和清扫装置；其中：

1)推进装置：包括主电机、传动装置、装在车体前部两侧两个车轮、差速器和装在车体前部的前传感器；主电机输出轴上的齿轮经传动装置与差速器带动装在车体前部两侧两个车轮转动；

2)转向装置：包括转向电机、转向齿轮、万向轮、装在车体前端两侧的红外传感器、电子控制单元；转向电机安装在车体后部，转向电机输出轴经转向齿轮传动与万向轮连接，电子控制单元安装在主电机和转向电机之间的车体上；

3)清扫装置：包括传动带、定向离合器、曲柄摇杆机构、清扫杆、清扫头电机和可拆卸清扫头装置；曲柄摇杆机构安装于车体主电机和转向齿轮之间，主电机输出轴上安装有定向离合器，前带轮与定向离合器外圈固定连接，传动带安装于前带轮和曲柄摇杆机构的后带轮之间，曲柄通过曲柄轴与后带轮连接，曲柄与连杆的一端铰接，摆杆分别与连杆另的一端和摆杆支架铰接，清扫杆与摆杆滑动连接，清扫杆头部安装有清扫头电机，清扫头安装于清扫头电机两侧的输出轴上。

所述的清扫头为圆柱状的毛刷，毛刷中轴一端与清扫头电机连接，另一端与伸缩杆连接，弹簧安装在伸缩杆尾部，中轴和伸缩杆上分别连接毛刷。

所述的万向轮中的主轮与转向齿轮相连，主轮沿周向开有等间距缺口，每个缺口中沿主轮同一圆周上安装有数个轴，滚子分别套装在各自的轴上。

本发明具有的有益效果是：

本发明成本低，有一定智能度，基本无死角，清洁效率高的通风管道清洁装置。既可以解决管道清理中的诸多困难，又可以解放人力，实现通风管道清洁自动化。

附图说明

图1是本发明机器人的主视图。

图2是本发明机器人除去部分清扫杆和清扫头后的俯视示意图。

图3是本发明万向轮半剖视图。

图4是本发明曲柄摇杆机构俯视图。

图5是本发明机器人清扫杆示意图。

图6是本发明机器人清扫头示意图。

图7是本发明机器人转弯原理示意图。

图中：1、车体，11、主电机，12、传动装置，13、车轮，14、差速器，15、前传感器，21、转向电机，22、转向齿轮，23、万向轮，231、主轮，232、滚子，233、轴，24、红外传感器，31、定向离合器，32、前带轮，33、传动带，34、后带轮，351、曲柄，352摆杆，353、连杆，354曲柄轴，355摆杆支架，356、前端导轨，36、清扫杆，361、螺母，362、螺栓，37、清扫头电机，371、电机抱箍，38、清扫头，381、中轴，382、毛刷，383、伸缩杆、384、固定销钉，385、弹簧，386活动销钉，387、伸缩杆导轨，388、螺纹，4、随车电源，5、电子控制单元。

具体实施方式

下面结合附图对机器人工作方式进行具体阐述。

如图1、图2所示，本发明包括车体1，车体上装有推进装置、转向装置和清扫装置；其中：

1)推进装置：包括主电机11、传动装置12、装在车体1前部两侧两个车轮13、差速器14和装在车体1前部的前传感器15；主电机11输出轴上的齿轮经传动装置12与差速器14带动装在车体1前部两侧两个车轮13转动；

2)转向装置：包括转向电机21、转向齿轮22、万向轮23、装在车体1前端两侧的红外传感器24、电子控制单元5；转向电机21安装在车体后部，转向电机21输出轴经转向齿轮22传动与万向轮23连接，电子控制单元5安装在主电机11和转向电机21之间的车体1上；

3)清扫装置：包括传动带33、定向离合器31、曲柄摇杆机构、清扫杆36、清扫头电机37和可拆卸清扫头装置；曲柄摇杆机构安装于车体1主电机11和转向齿轮22之间，主电机11输出轴上安装有定向离合器31，前带轮32与定向离合器31外圈固定连接，传动带33安装于前带轮32和曲柄摇杆机构的后带轮34之间，曲柄351通过曲柄轴354与后带轮34连接，曲柄351与连杆353的一端铰接，摆杆352分别与连杆353另的一端和摆杆支架355铰接，清扫杆36与摆杆352滑动连接，清扫杆头部安装有清扫头电机37，清扫头38安装于清扫头电机37两侧的输出轴上。

如图2所示，主电机依次与传动装置12中的传动齿轮、差速器14、车轮13连接，将电机输出动力传递到车轮13上，驱动车体1前进。两车轮13安装于车体1前部位置，相对于车体1中线对称布置，两车轮13轴中间安装有差速器14，用于转向时保证两车轮13适应车轮13存在速度差的要求。前传感器15安装于车体1前端，当机器人运行至管道盲端时，前传感器15传递信号，电机11驱动车轮13反转，车体1可以退回。

如图2所示，两只同样规格的红外传感器24安装于车体1前端两侧，对称布置，分别探测管侧壁相对于车体1的距离及其变化情况，并以电信号方式实时将信息传递给电子控制单元5。电子控制单元5将自动对红外传感器24得到的信号进行判别，识别管道变化情况，并用判断得到的信号指示转向电机21旋转，完成转向过程。转向电机21安装于车体1后部，用于通过转向齿轮22驱动万向轮23进行转向。

如图3所示，万向轮23是可以完成轴向移动和圆周转动的部件。包括主轮231，滚子232，轴233。当车体转弯时，主轮231绕其中心转动，滚子相对地面产生摩擦力矩，驱使车体1转向。当车体1直行时，主轮231不发生转动，而滚子232绕轴233转动，从而不影响车体1前行。

如图1、图4、图5所示，清扫装置包括传动带33、定向离合器31、曲柄摇杆机构、清扫杆36、清扫头电机37、清扫头38。曲柄摇杆机构安装于车体1主电机11和转向齿轮22之间。主电机11输出轴上安装有定向离合器31，前带轮32与定向离合器31外圈固定连接。传动带33安装于前带轮32和曲柄摇杆机构的后带轮34之间。用于将电机动力传递给曲柄摇杆机构。定向离合器31安装于主电机11和前带轮32之间，以保证在主电机11驱动车体1前进时通过带传递运动，而车体1后退时，传动带33动力被切断，曲柄摇杆机构不动作。曲柄摇杆机构可以将传动带33传递传递给曲柄351的圆周运动转化为安装于摆杆352上的清扫杆36的摆动运动。曲柄351为短圆柱状，通过曲柄轴354与后带轮34连接，曲柄351与连杆353铰接，摆杆352分别与连杆353和摆杆支架355铰接，清扫杆36与摆杆352滑动连接。清扫杆头部安装有清扫头电机37，清扫头38安装于清扫头电机37两侧。

如图5及图6所示，清扫杆36一端有Y型分叉，期间安装有螺栓362。螺栓362可以沿摆杆352前端导轨356移动并可通过安装于螺栓362上的螺母361使清扫杆36固定于摆杆352上，通过这种方法调节清扫杆36的伸出长度，适宜不同高度的管道。清扫头电机37为安装在清扫杆36前节顶部的同轴双头电机，用电机抱箍371固定，可以同时驱动两侧的清扫头38转动。清扫头38通过螺纹固定在清扫头电机37上，故可以拆卸更换，便于清洗或更换不同尺寸的清扫头，以适宜不同宽度管道的清洗。清扫头38上安装有清扫用的毛刷，通过毛刷转动可以完成对管道的清扫。

如图5及图6所示清扫头38。清扫头38中部为中轴381。清扫头38前端采用可伸缩结构，即伸缩杆383通过销钉相互组成平行四边形，其与中轴381连接一端的一根杆通过固定销钉384与中轴381组成转动副，另一根杆通过活动销钉386使其可以在中轴上的伸缩杆导轨387内滑动，依次使平行四边形结构可以伸缩。该可伸缩结构通过弹簧385形成张力，使毛刷端部始终紧贴管道侧壁，适宜于管道的宽度尺寸变化。清扫头中轴381尾端设置螺纹388，可以旋至清扫头电机37轴上，方便进行拆卸更换。中轴381和伸缩杆383上均安装有毛刷382并可随中轴381旋转，用以进行管道清洁。

如图7所示，当车体1两侧红外传感器24均能探测到管壁信号时，车体1前行。当任意一侧的红外传感器24无法探测到管壁信号时即表示管道发生转向，于是万向轮23转动，驱动车体1围绕前轴中心的差速器14转动，完成转向过程。

本机器人所使用电源可以采用随车电源4，亦可使用外接电线输入。所使用电机亦可换为气动马达，所需气管由外接方式接入。

Claims (3)

1、中央空调管道清扫机器人，其特征在于：包括车体(1)，车体上装有推进装置、转向装置和清扫装置；其中：

1)推进装置：包括主电机(11)、传动装置(12)、装在车体(1)前部两侧两个车轮(13)、差速器(14)和装在车体(1)前部的前传感器(15)；主电机(11)输出轴上的齿轮经传动装置(12)与差速器(14)带动装在车体(1)前部两侧两个车轮(13)转动；

2)转向装置：包括转向电机(21)、转向齿轮(22)、万向轮(23)、装在车体(1)前端两侧的红外传感器(24)、电子控制单元(5)；转向电机(21)安装在车体后部，转向电机(21)输出轴经转向齿轮(22)传动与万向轮(23)连接，电子控制单元(5)安装在主电机(11)和转向电机(21)之间的车体(1)上；

3)清扫装置：包括传动带(33)、定向离合器(31)、曲柄摇杆机构、清扫杆(36)、清扫头电机(37)和可拆卸清扫头装置；曲柄摇杆机构安装于车体(1)主电机(11)和转向齿轮(22)之间，主电机(11)输出轴上安装有定向离合器(31)，前带轮(32)与定向离合器(31)外圈固定连接，传动带(33)安装于前带轮(32)和曲柄摇杆机构的后带轮(34)之间，曲柄(351)通过曲柄轴(354)与后带轮(34)连接，曲柄(351)与连杆(353)的一端铰接，摆杆(352)分别与连杆(353)的另一端和摆杆支架(355)铰接，清扫杆(36)与摆杆(352)滑动连接，清扫杆头部安装有清扫头电机(37)，清扫头(38)安装于清扫头电机(37)两侧的输出轴上。

2、根据权利要求1所述的中央空调管道清扫机器人，其特征在于所述的清扫头(38)为圆柱状的毛刷(382)，中轴(381)一端与清扫头电机(37)连接，另一端与伸缩杆(383)连接，弹簧(385)安装在伸缩杆(383)尾部，中轴(381)和伸缩杆(383)上分别连接毛刷(382)。

3、根据权利要求1所述的中央空调管道清扫机器人，其特征在于：所述的万向轮(23)中的主轮(231)与转向齿轮(22)相连，主轮(231)沿周向开有等间距缺口，每个缺口中沿主轮(231)同一圆周上安装有数个轴(223)，滚子(232)分别套装在各自的轴(233)上。

Images