CN101130190A - 管道清扫机器人 - Google Patents

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一种管道清扫机器人，其包括机器人主体和机器人控制箱，该机器人控制箱控制该机器人主体实现清扫作业，该机器人主体包括车体、摄像头、位于车体两侧的车轮、位于车体之上的升降臂、位于升降臂上的毛刷、照明灯、带动车轮实现前进、后退及左右转弯的第一电机，控制升降臂上下运动的第二电机，其中，该毛刷是气动旋转毛刷，其由压缩空气提供动力。本发明管道清扫机器人中毛刷被堵转后不容易损坏设备且成本较低。

Description

管道清扫机器人
【技术领域】
本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种应用于中央空调的管道清扫机器人。
【背景技术】
目前，中央空调的风管清扫在国外是一个比较成熟的市场，因此清扫机器人的研究和开发也相应比较成熟，管道清扫机器人能降低工作强度、提高工作效率，进入到人所不能及的各种卫生死角，因此管道清扫机器人在国内的应用将越来越广泛。中国的风管情况与国外有所不同：国外的风管大量采用圆管，易于清扫，即使是矩形风管，型号也非常规范；而国内的建筑采用扁形风管非常普遍，而且高度非常有限，比如有的风管宽度有1200mm，而高度却仅有120mm，同时，国内中央空调管道情况复杂，极不规范，不适宜使用国外清扫机器人。
国外清扫机器人虽然技术先进、性能优良以及在行走方面可以实现前进、后退、左转、右转且控制灵活，但其毛刷一般转矩小，在遇到障碍物时容易堵塞因此很容易断臂，并且国外清扫机器人的成本高，不便于推广。
【发明内容】
本发明解决现有技术的技术问题是提供一种转矩大且堵转后不至损坏设备且成本较低的管道清扫机器人。
一种管道清扫机器人，其包括机器人主体和机器人控制箱，该机器人控制箱控制该机器人主体实现清扫作业，该机器人主体包括车体、摄像头、位于车体两侧的车轮、位于车体之上的升降臂、位于升降臂上的毛刷、照明灯、带动车轮实现前进、后退及左右转弯的第一电机，控制升降臂上下运动的第二电机，该机器人控制箱包括显示器通过摄像头监控中央空调管道，其中，该毛刷是气动旋转毛刷，其由压缩空气提供动力。
本发明管道清扫机器人的另一个较佳实施例是：还包括一个压缩机，该机器人控制箱控制该压缩机为该毛刷提供旋转的动力。
本发明管道清扫机器人的又一个较佳实施例是：在清扫作业过程中，该机器人主体位于中央空调风管的内部，该机器人控制箱位于中央空调风管的外部。
本发明管道清扫机器人的第四个较佳实施例是：该车轮包括同步轮和被动同步轮，该同步轮由第一电机控制。
本发明管道清扫机器人的第五个较佳实施例是：该机器人主体还包括履带，用同步轮和被动同步轮支撑履带行走。
本发明管道清扫机器人的第六个较佳实施例是：该车体内部安装有丝杠，由第二电机带动，将丝杠转动转换为直线运动，控制升降臂上下运动。
本发明管道清扫机器人的第七个较佳实施例是：该机器人主体还包括喷嘴，其位于升降臂上，由该机器人控制箱控制该喷嘴喷洒药物。
本发明管道清扫机器人的第八个较佳实施例是：该摄像头位于该机器人主体的后面和该照明灯位于升降臂上并靠近该摄像头用于配合摄像头对管道进行监控，由该机器人控制箱控制实现摄像区域前景及后景之间转换。
本发明管道清扫机器人的第九个较佳实施例是：该机器人控制箱内部控制电路包括单片机，该单片机以编码方式控制该机器人主体动作，该摄像头所获得的图像以差分视频方式传输给显示器以显示画面。
本发明管道清扫机器人的第十个较佳实施例是：该机器人主体内部驱动电路包括DC/DC变换器，该机器人控制箱将48V电源送至该机器人主体，该DC/DC变换器将48V转变为24V直流电压给该机器人主体内部的驱动电路。
相较于现有技术，本发明机器人采用履带式行走机构，使车轮与地接触面积大，车身稳定，毛刷转动时不易抖动；采用压缩空气提供动力的气动毛刷，因此转矩大，堵转后不至于损坏设备，同时升降臂坚固耐用且可根据需要任意升降，而刷动力强劲从而清扫效率高。本发明机器人采用差分视频传输，因此其抗干扰能力强，电机启动时视频图像不会受到干扰因此监视画面质量好。采用单片机编码控制系统，因此其控制的可靠性高，所需引线少。国外同类机器人的价格在40～100万元人民币，而本发明成本相对比较低很多，批量投产后的价格仅在3万元以下，因此很适合推广应用。
【附图说明】
图1是本发明实现作业的机器人主体部分正面结构示意图；
图2是本发明实现作业的机器人主体部分的后面结构示意图；
图3是本发明实现作业的机器人主体部分的前面结构示意图；
图4是控制机器人主体部分作业的机器人控制箱部分示意图；
图5是图1的驱动电路结构示意图；
图6是图4的控制电路结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
请参考图1至图4，图1是本发明实现作业的机器人主体部分正面结构示意图；图2是本发明实现作业的机器人主体部分的后面结构示意图；图3是本发明实现作业的机器人主体部分的前面结构示意图；图4是控制本发明机器人主体部分作业的机器人控制箱部分示意图。该机器人主体100的形状类似微型坦克结构，其包括车体1、摄像头2、同步轮3、被动同步轮4、履带5、升降臂6、毛刷7、照明灯8、状态指示灯9、连接毛刷7的横向连接杆10、压缩空气管接口11、控制电缆接口12和喷嘴13。摄像头2位于车体1的后面上，用于监视管道清扫情况，两个同步轮3分别位于车体1的两侧，采用车体1内部的两个24V减速电机(图未示)控制，用于带动履带5行走以实现前进、后退、左、右转弯，3只被动同步轮4分别位于每个同步轮3的旁边，用于支撑履带和承受整个机器人主体100的重力。在车体1内部纵向安装有丝杠(图未示)，其采用1个减速电机(图未示)带动，将转动转换为直线运动，用来控制升降臂6上下运动。该升降臂6的端部具有气动旋转毛刷7，其由压缩空气提供动力，通过车体1后面的压缩空气管接口11将外部压缩机的压缩空气提供给毛刷7使其滚动以擦拭中央空调管道的灰尘。照明灯8位于车体1的升降臂6上并靠近摄像头2用于配合摄像头2对管道进行监控或者录像。控制电缆接口12通过电缆以有线方式与外部的控制箱200连接，通过操作外部控制箱200来控制本发明机器人主体100实现作业。药物喷嘴12位于升降臂6的前端并靠近毛刷7而设置，当空调管道需要喷洒药物时，通过外部控制箱控制毛刷7停止转动同时控制该喷嘴12喷洒药物。考虑机器人主体100的轻便及可靠本发明采用铝或者铝合金材料作为其结构材料。
该机器人控制箱200的控制面板包括显示管道清扫状况的液晶显示器20、用于控制液晶显示屏20并使其可以上下转动的控制键21、电源开关22、电源指示灯23、输入电压范围是198V～242V之间的交流电源接口24、控制机器人的机器人主体100前进和后退的前进\后退控制键25、控制机器人主体100左转和右转的左转\右转控制键26、控制毛刷7上升和下降的毛刷控制键27、控制摄像头2实现摄像区域前景及后景之间转换的摄像控制键28、灯光控制键29、可外接控制手柄控制机器人行动的手柄控制接口30、进气接口31、出气接口32、控制压缩空气进气和出气的气阀33和控制电缆接口34。
该机器人的使用过程是：首先，用压缩空气管、电缆将机器人控制箱200的出气接口32和控制电缆接口34分别与机器人主体100的压缩空气管接口9和控制电缆接口10连接，机器人控制箱200的进气接口31用连接管与外部压缩机连接，接通电源。其次，将机器人主体100放入待清扫的中央空调管道，通过机器人控制箱200上的前进\后退控制键25和左转\右转控制键26即可控制机器人主体100使其前进/后退并可改变运动方向。再次，在机器人主体100前方50米处用气包将中央空调管道堵死，并在气包靠机器人主体100一侧的出口安装工业吸尘器，开启吸尘器。最后开启毛刷控制键27，开始清扫管道，通过液晶显示器20的视频图像可了解清扫情况。
请一同参考图5和图6，图5是图1的驱动电路结构示意图；图6是图4的控制电路结构示意图。该外部控制箱内的控制电路400可以控制液晶显示屏显示管道内的清扫情况，采用差分视频传输，实现摄像区域前景及后景之间的转换，同时控制机器人前后行走或者左右转弯，并且控制外部压缩机向机器人提供压缩空气，控制进气和出气。机器人的内部驱动电路300和外部控制箱内的控制电路400都是采用单片机来实现控制，控制电路400主要是以PIC(PeripheralInterface Controller，外围接口控制器)单片机为控制中心，其通过RS-485总线向内部驱动电路200发送命令并采用编码控制方式，内部驱动电路300接收到命令后执行相应操作。控制电路400将48V电源送至内部驱动电路300，为避免线路损耗降低工作电压，内部驱动电路300中的DC/DC变换器将48V的直流电压转变为24V直流电压，从而使用机器人稳定工作。
相较于现有技术，本发明机器人采用履带式行走机构，使车轮与地接触面积大，车身稳定，毛刷转动时不易抖动；采用压缩空气提供动力的气动毛刷，因此转矩大，堵转后不至于损坏设备，同事升降臂坚固耐用，且可根据需要任意升降，因此毛刷动力强劲，从而清扫效率高。本发明机器人采用差分视频传输，因此其抗干扰能力强，电机启动时视频图像不会受到干扰因此监视画面质量好。采用单片机编码控制系统，因此其控制的可靠性高，所需引线少。国外同类机器人的价格在40～100万元人民币，而本发明成本相对比较低很多，批量投产后的价格仅在3万元以下，因此很适合推广应用。
以上对本发明所提供的机器人进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种管道清扫机器人，其包括机器人主体和机器人控制箱，该机器人控制箱控制该机器人主体实现清扫作业，该机器人主体包括车体、摄像头、位于车体两侧的车轮、位于车体之上的升降臂、位于升降臂上的毛刷、照明灯、带动车轮实现前进、后退及左右转弯的第一电机，控制升降臂上下运动的第二电机，该机器人控制箱包括显示器通过摄像头监控中央空调管道，其特征在于：该毛刷是气动旋转毛刷，其由压缩空气提供动力。
2.如权利要求1所述的管道清扫机器人，其特征在于：还包括一个压缩机，该机器人控制箱控制该压缩机为该毛刷提供旋转的动力。
3.如权利要求1所述的管道清扫机器人，其特征在于：清扫作业时，该机器人主体位于中央空调风管的内部，该机器人控制箱位于中央空调风管的外部。
4.如权利要求1所述的管道清扫机器人，其特征在于：该车轮包括同步轮和被动同步轮，该同步轮由第一电机控制。
5.如权利要求4所述的管道清扫机器人，其特征在于：该机器人主体还包括履带，用同步轮和被动同步轮支撑履带行走。
6.如权利要求1所述的管道清扫机器人，其特征在于：该车体内部安装有丝杠，由第二电机带动，将丝杠转动转换为直线运动，控制升降臂上下运动。
7.如权利要求1所述的管道清扫机器人，其特征在于：该机器人主体还包括喷嘴，其位于升降臂上，由该机器人控制箱控制该喷嘴喷洒药物。
8.如权利要求1所述的管道清扫机器人，其特征在于：该摄像头位于该机器人主体的后面和该照明灯位于升降臂上并靠近该摄像头用于配合摄像头对管道进行监控，由该机器人控制箱控制实现摄像区域前景及后景之间转换。
9.如权利要求1所述的管道清扫机器人，其特征在于：该机器人控制箱内部控制电路包括单片机，该单片机以编码方式控制该机器人主体动作，该摄像头所获得的图像以差分视频方式传输给显示器以显示画面。
10.如权利要求1所述的管道清扫机器人，其特征在于：该机器人主体内部驱动电路包括DC/DC变换器，该机器人控制箱将48V电源送至该机器人主体，该DC/DC变换器将48V转变为24V直流电压给该机器人主体内部的驱动电路。
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