CN101864803A - 污水管道清理检测机器人 - Google Patents

Abstract

一种污水管道清理检测机器人，主要应用于污水管道中，包括清理装置、行走装置、检测装置、液压动力装置及控制液压动力装置工作的控制部分，清理装置安装于行走装置的第一前端盖上，检测装置安装于行走装置的第一后端盖上，液压动力装置通过销轴与行走装置的第二后端盖铰接，通过控制部分对液压动力装置操作，使液压动力装置工作，通过调整其上各电磁阀启闭，使机器人行走实现整个污水管道的清理，同时通过检测装置对管道的实地检测传递到控制部分，使外界能观测到管道内的情况，本发明体积小巧紧凑，适合清理及检测各种污水管道。

Description

污水管道清理检测机器人

技术领域

本发明涉及一种管道机器人，尤指一种污水管道清理检测机器人。

背景技术

污水管道是城市基础设施中必不可少的地下管线之一。由于污水管道的堵塞，污水溢出常有发生，影响居民的正常生活、城市环境和交通，特别是污水管道的破裂，由于不能被及时发现，常常导致环境污染，地面下陷，甚至可能影响附近建筑的安全。

目前各国研究使用的管道机器人由本体和检测系统组成，由于其解决污水管道的驱动能力小，不足以完成污水管道的清理工作。其只能检测管道，并且在污水管道输送污水的情况下不能进行检测。而真正具有清理、检测功能的污水管道机器人的研制至今尚属空白。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污水管道清理检测机器人，其体积小巧紧凑、同时具有清理及检测管道内部污物的作用。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种污水管道清理检测机器人，其包括清理装置、行走装置、检测装置、控制行走装置动作的液压动力装置及控制液压动力装置工作的控制部分，所述清理装置包括切割头、联轴器及液压马达，所述联轴器的左右端分别连接固定切割头及液压马达，所述行走装置包括第一、二支架、前、后腿机构、第一、二前端盖、第一、二后端盖及推进油缸，所述第一前、后端盖分别通过螺栓固定于第一支架的左右端，所述第二前、后端盖分别通过螺栓固定于第二支架的左右端，所述前、后腿机构分别包括三个第一、二支腿、三个V形的第一、二支撑杆、三个第一、二连接杆、一个第一、二同步盘及三个第一、二支腿油缸，所述第一、二同步盘分别套接于第一、二后端盖左部的空心轴上，所述第一、二同步盘上分别连接三个第一、二支腿油缸，所述第一、二同步盘上与所述第一、二支腿油缸位置相对处铰接三个第一、二支撑杆的一端，所述各第一、二支撑杆的中间分别与第一、二支架铰接，所述三个第一、二支撑杆的另一端分别与所述三个第一、二支腿右端铰接，所述三个第一、二支腿左端分别与三个第一、二连接杆一端铰接，所述三个第一、二连接杆的另一端分别与第一、二支架铰接，所述第一后端盖尾部连接推进油缸，所述推进油缸另一端伸入第二前端盖及第二支架内腔，所述检测装置设于第一支架右端。

本发明污水管道清理检测机器人，其中所述液压动力装置包括电磁阀一、二、三、比例换向阀、顺序阀、分流阀、溢流阀、液压泵、吸油滤油器、回油滤油器、油箱及电机，所述电机浸在油箱中，所述吸、回油滤油器与油箱通过管路相连通，所述吸油滤油器出液口通过管路与液压泵连接，所述液压泵出液口通过管路与分流阀连接，所述液压马达、第二、一支腿油缸及推进油缸分别通过管路连接电磁阀一、二、三及比例换向阀的工作油口，所述分流阀通过一管路与电磁阀一进液口连接，所述分流阀通过另一管路与电磁阀二、三及比例换向阀的进液口连接，所述比例换向阀与分流阀之间通过管路连接顺序阀，所述电磁阀一、二、三及比例换向阀的出液口通过管路与回油滤油器连接，所述液压泵的出液口与回油滤油器的进液口之间通过管路连接溢流阀，所述油箱为密封桶，所述电磁阀一、二、三、比例换向阀、顺序阀、分流阀、溢流阀、液压泵、吸油滤油器及回油滤油器均设于油箱中，所述油箱与所述第二后端盖尾部铰接。

本发明污水管道清理检测机器人，其中所述液压马达与联轴器之间通过半圆键固定。

本发明污水管道清理检测机器人，其中所述联轴器左端与切割头之间通过螺栓连接，所述切割头与联轴器之间设有两个轴承，所述两个轴承之间设有隔套。

本发明污水管道清理检测机器人，其中所述第一前端盖左部的空心轴插接固定于切割头右端空腔，所述第一前端盖左端面螺接一螺母。

本发明污水管道清理检测机器人，其中所述切割头由切割头本体及毛刷连接构成，所述切割头本体由空心轴及空心轴外表面均布的若干个轮毂构成，所述毛刷与轮毂尾部连接。

本发明污水管道清理检测机器人，其中所述检测装置由超声探头及橡胶护套组成，所述超声探头设于第一支架右端外表面凹槽中，所述橡胶护套放置于超声探头外部并与所述凹槽扣合连接。

采用上述方案后，本发明污水管道清理检测机器人利用控制部分操纵液压控制装置，而液压控制装置通过操纵清理装置工作状态，通过操纵行走装置行走状态，检测装置设于行走装置的第一支架尾部，各装置之间顺序连接，结构紧凑体积小巧，其形状适合在管道内作业，并且同时具有清理及检测管道的功能。

附图说明

图1是本发明污水管道清理检测机器人的清理、检测及行走装置的连接结构示意图；

图2是图1的A-A向剖视示意图；

图3是本发明污水管道清理检测机器人的液压动力装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明污水管道清理检测机器人包括清理装置1、行走装置2、检测装置3、液压动力装置4及控制液压动力装置4工作的控制部分。

请参阅图1及图2所示，清理装置1包括切割头11、联轴器12及液压马达13，联轴器12的左右端分别连接固定切割头11及液压马达13。切割头11由切割头本体111及毛刷112连接构成，切割头本体111由空心轴1111及空心轴1111外表面均布的若干个轮毂1112构成，毛刷112与轮毂1112尾部连接。液压马达13与联轴器12之间通过半圆键5固定，联轴器12左端与切割头11之间通过螺栓连接，切割头11与联轴器12之间设有两个轴承6，两个轴承6之间设有隔套8。

行走装置2包括第一支架21、第二支架22、前腿机构23、后腿机构24、第一前端盖25、第二前端盖26、第一后端盖27、第二后端盖28及推进油缸29，第一前端盖25、第一后端盖27分别通过螺栓固定于第一支架21的左右端，第一前端盖25左部的空心轴插接固定于切割头11右端空腔，第一前端盖25左端面螺接一螺母7，第二前端盖26、第二后端盖28分别通过螺栓固定于第二支架22的左右端，前腿机构23包括三个第一支腿231、三个V形的第一支撑杆232、三个第一连接杆233、一个第一同步盘234及三个第一支腿油缸235，第一同步盘234套接于第一后端盖27左部的空心轴上，第一同步盘234上连接三个第一支腿油缸235，第一同步盘234上与第一支腿油缸235位置相对处铰接三个第一支撑杆232的一端，三个第一支撑杆232均布于第一同步盘234的圆周上，各第一支撑杆232的中间与第一支架21铰接，三个第一支撑杆232的另一端分别与三个第一支腿231右端铰接，三个第一支腿231左端分别与三个第一连接杆233一端铰接，三个第一连接杆233的另一端与第一支架21铰接，第二同步盘244套接于第二后端盖28左部的空心轴上，第二同步盘244上连接三个第二支腿油缸245，第二同步盘244上与第二支腿油缸245位置相对处铰接三个第二支撑杆242的一端，三个第二支撑杆242均布于第二同步盘244的圆周上，各第二支撑杆242的中间与第二支架22铰接，三个第二支撑杆242的另一端分别与三个第二支腿241右端铰接，三个第二支腿241左端分别与三个第二连接杆243一端铰接，三个第二连接杆243的另一端与第二支架22铰接，第一后端盖27尾部连接推进油缸29，推进油缸29另一端伸入第二前端盖26及第二支架22内腔。

检测装置3设于第一支架21右端。检测装置3由超声探头31及橡胶护套32组成，超声探头31设于第一支架21右端外表面凹槽211中，橡胶护套32放置于超声探头31外部并与凹槽211扣合连接。

参阅图3所示，液压动力装置4包括电磁阀一411、电磁阀二412、电磁阀三413、比例换向阀42、顺序阀43、分流阀44、溢流阀45、液压泵46、吸油滤油器47、回油滤油器48、油箱49及电机，电机浸在油箱49中(图中未示出)，吸油滤油器47、回油滤油器48与油箱49均通过管路相连通，吸油滤油器47出液口通过管路与液压泵46连接，液压泵46出液口通过管路与分流阀44连接，液压马达13、第二支腿油缸245、第一支腿油缸235及推进油缸29分别通过管路连接电磁阀一411、电磁阀二412、电磁阀三413及比例换向阀42的工作油口，分流阀44通过一管路与电磁阀一411进液口连接，分流阀44通过另一管路与电磁阀二412、电磁阀三413及比例换向阀42的进液口连接，比例换向阀42与分流阀44之间通过管路连接顺序阀43，电磁阀一411、电磁阀二412、电磁阀三413及比例换向阀42的出液口通过管路与回油滤油器48连接，液压泵46的出液口与回油滤油器48的进液口之间通过管路连接溢流阀45，油箱49为密封桶，电磁阀一411、电磁阀二412、电磁阀三413、比例换向阀42、顺序阀43、分流阀44、溢流阀45、液压泵46、吸油滤油器47及回油滤油器48均设于油箱49中，油箱49与第二后端盖28尾部铰接。

结合图3所示，工作时，先设置好控制部分，通过控制部分使油箱49内的电机启动，使电磁阀一411的左电磁铁通电，液压马达13就会一直正转，液压马达13带动切割头11转动，切割头11上的毛刷112清理污水管道上的污物。

若要机器人前进时，首先电磁阀二412的左电磁铁通电使第二支腿油缸245伸出，第二支腿油缸245驱动第二支腿241和污水管壁贴紧，为机器人前进提供反力；接着电磁阀三413断电处于中位，由于第一支腿油缸235为差动缸，其可以使第一支腿231以较小的力压在污水管道内壁上，保证机器人切割头11与管道内壁同心避免切割到管壁，同时也为切割头提供反扭矩；接着比例换向阀42的左电磁铁通电，当此路压力达到顺序阀43的调定压力后，使推进油缸29伸出驱动机器人的前腿机构23向前移动一个行程；当推进油缸29的行程结束后，电磁阀二412的右电磁铁通电，使第二支腿油缸245缩回，驱动第二支腿241离开管壁；接着电磁阀三413的左电磁铁通电，使第一支腿油缸235伸出，使第一支腿231和污水管壁贴紧，为机器人前进提供反力；接着比例换向阀42的右电磁铁通电，当此路压力达到顺序阀43的调定压力后，使推进油缸29缩回，驱动机器人的后腿机构24向前移动一个行程。到此机器人完成前进的一个循环。重复上述动作，机器人可不断向前运动。

若要机器人后退时，先将电磁阀一411断电，液压马达13停转。电磁阀二412的左电磁铁通电使第二支腿油缸245伸出，驱动第二支腿241和污水管壁贴紧，为机器人后退提供反力；接着电磁阀三413的右电磁铁通电第一支腿油缸235缩回，使第一支腿231离开污水管壁；接着比例换向阀42右电磁铁通电，当此路压力达到顺序阀43的调定压力后，使推进油缸29缩回驱动机器人的前腿机构23向后移动一个行程；推进油缸29行程结束后，电磁阀二412的右电磁铁通电第二支腿油缸245缩回，驱动第二支腿241离开污水管壁；接着电磁阀三413的左电磁铁通电第一支腿油缸235伸出，使第一支腿231和污水管壁贴紧，为机器人后退提供反力；接着比例换向阀42的左电磁铁通电，当此路压力达到顺序阀43的调定压力后，使推进油缸29伸出驱动机器人后腿机构24向后移动一个行程。到此，机器人完成后退的一个循环。重复上述动作，机器人可不断向后运动。

在机器人前节的尾部周向装有可覆盖整个管道断面的超声探头31，利用超声探头31的超声波传递给地面上的控制部分，观察掌握机器人的工作情况和对管道表面缺陷的图像检测。橡胶护套32对超声探头起固定和保护作用，并利用橡胶护套32和污水管壁的接触实现耦合，提高超声波声能的传递。

本发明污水管道清理检测机器人利用控制部分操纵液压控制装置4，而液压控制装置4通过电磁阀一411操纵清理装置1工作状态，通过电磁阀二412、电磁阀三413操纵行走装置2行走状态，检测装置3设于行走装置2的第一支架21尾部，各装置之间顺序连接，结构紧凑体积小巧，其形状适合在管道内作业，并且同时具有清理及检测管道的功能。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种污水管道清理检测机器人，其特征在于：包括清理装置(1)、行走装置(2)、检测装置(3)、控制行走装置(2)动作的液压动力装置(4)及控制液压动力装置(4)工作的控制部分，所述清理装置(1)包括切割头(11)、联轴器(12)及液压马达(13)，所述联轴器(12)的左右端分别连接固定切割头(11)及液压马达(13)，所述行走装置(2)包括第一、二支架(21，22)、前、后腿机构(23，24)、第一、二前端盖(25，26)、第一、二后端盖(27，28)及推进油缸(29)，所述第一前、后端盖(25，27)分别通过螺栓固定于第一支架(21)的左右端，所述第二前、后端盖(26，28)分别通过螺栓固定于第二支架(22)的左右端，所述前、后腿机构(23，24)分别包括三个第一、二支腿(231，241)、三个V形的第一、二支撑杆(232，242)、三个第一、二连接杆(233，243)、一个第一、二同步盘(234，244)及三个第一、二支腿油缸(235，245)，所述第一、二同步盘(234，244)分别套接于第一、二后端盖(27，28)左部的空心轴上，所述第一、二同步盘(234，244)上分别连接三个第一、二支腿油缸(235，245)，所述第一、二同步盘(234，244)上与所述第一、二支腿油缸(235，245)位置相对处铰接三个第一、二支撑杆(232，242)的一端，所述各第一、二支撑杆(232，242)的中间分别与第一、二支架(21，22)铰接，所述三个第一、二支撑杆(232，242)的另一端分别与所述三个第一、二支腿(231，241)右端铰接，所述三个第一、二支腿(231，241)左端分别与三个第一、二连接杆(233，243)一端铰接，所述三个第一、二连接杆(233，243)的另一端分别与第一、二支架(21，22)铰接，所述第一后端盖(27)尾部连接推进油缸(29)，所述推进油缸(29)另一端伸入第二前端盖(26)及第二支架(22)内腔，所述检测装置(3)设于第一支架(21)右端。

2.如权利要求1所述的污水管道清理检测机器人，其特征在于：所述液压动力装置(4)包括电磁阀一、二、三(411，412，413)、比例换向阀(42)、顺序阀(43)、分流阀(44)、溢流阀(45)、液压泵(46)、吸油滤油器(47)、回油滤油器(48)、油箱(49)及电机，所述电机浸在油箱(49)中，所述吸、回油滤油器(47，48)与油箱(49)通过管路相连通，所述吸油滤油器(47)出液口通过管路与液压泵(46)连接，所述液压泵(46)出液口通过管路与分流阀(44)连接，所述液压马达(13)、第二、一支腿油缸(245，235)及推进油缸(29)分别通过管路连接电磁阀一、二、三(411，412，413)及比例换向阀(42)的工作油口，所述分流阀(44)通过一管路与电磁阀一(411)进液口连接，所述分流阀(44)通过另一管路与电磁阀二、三(412，413)及比例换向阀(42)的进液口连接，所述比例换向阀(42)与分流阀(44)之间通过管路连接顺序阀(43)，所述电磁阀一、二、三(411，412，413)及比例换向阀(42)的出液口通过管路与回油滤油器(48)连接，所述液压泵(46)的出液口与回油滤油器(48)的进液口之间通过管路连接溢流阀(45)，所述油箱(49)为密封桶，所述电磁阀一、二、三(411，412，413)、比例换向阀(42)、顺序阀(43)、分流阀(44)、溢流阀(45)、液压泵(46)、吸油滤油器(47)及回油滤油器(48)均设于油箱(49)中，所述油箱(49)与所述第二后端盖(28)尾部铰接。

3.如权利要求2所述的污水管道清理检测机器人，其特征在于：所述液压马达(13)与联轴器(12)之间通过半圆键(5)固定。

4.如权利要求3所述的污水管道清理检测机器人，其特征在于：所述联轴器(12)左端与切割头(11)之间通过螺栓连接，所述切割头(11)与联轴器(12)之间设有两个轴承(6)，所述两个轴承(6)之间设有隔套(7)。

5.如权利要求4所述的污水管道清理检测机器人，其特征在于：所述第一前端盖(25)左部的空心轴插接固定于切割头(11)右端空腔，所述第一前端盖(25)左端面螺接一螺母(8)。

6.如权利要求5所述的污水管道清理检测机器人，其特征在于：所述切割头(11)由切割头本体(111)及毛刷(112)连接构成，所述切割头本体(111)由空心轴(1111)及空心轴(1111)外表面均布的若干个轮毂(1112)构成，所述毛刷(112)与轮毂(1112)尾部连接。

7.如权利要求6所述的污水管道清理检测机器人，其特征在于：所述检测装置(3)由超声探头(31)及橡胶护套(32)组成，所述超声探头(31)设于第一支架(21)右端外表面凹槽(211)中，所述橡胶护套(32)放置于超声探头(31)外部并与所述凹槽(211)扣合连接。

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