CN102489481B - 燃煤电站锅炉风管及空调通风管道虫式清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃煤电站锅炉风管及空调通风管道虫式清洗机器人，包括蠕动式车体、控制器、视觉系统、超声波避障装置等，蠕动式车体包括头部，车身体，头部与车身体以及车身体之间均通过骨骼式液压连接转弯器连接，每节车身体的左、右和上面分别通过折叠伸缩装置安装非动力固定行进平台，下面分别通过折叠伸缩装置安装动力行进平台；头部前端装有视觉和超声波避障装置，第一节车身上装有环绕式清洗装置，第二节车身与控制器相连，第三节车身上装有灰尘吸收装置。本发明可以高效便捷地清洗燃煤电厂锅炉一次风、二次风风管及中央空调风管。并且具有运动灵活、准确、能全方位清洗风管、性能可靠、价格合理等特点。

Description

燃煤电站锅炉风管及空调通风管道虫式清洗机器人

技术领域

本发明涉及一种清洗机器人，尤其是一种用于燃煤电站锅炉风管及空调通风管道清洗的清洗机器人。

背景技术

当前，国内对风管清洗机器人有较多的研究，专利成果也不少，但几乎全部为履带式车体与大型机械壁加毛刷的组合，在运动方面存在局限性。人们往往只是关注空调的舒适性，而往往忽略了空调的清洁性，空调系统过滤段一般只是采用低效率的过滤器，有的甚至直接采用回风，加上部分地区空气质量较差，且很少做系统的维护保养，所以风管内普遍比较脏。电厂锅炉一次风、二次风风管因各种原因也不能得到及时准确地清洗，且清洗难度较大。加之国内风管规格复杂，没有统一的尺寸标准，使得国外一些颇有技术含量的清洗设备难以适应国内的情况，无法大规模使用，从而国内风管清洗难度进一步加大。目前，国内外的成品风管清洗机器人在风管内的活动范围深受风管尺寸的约束，不能灵活地行动，很多死角也难以触及，清洗效果很不理想。

目前公开的专利主要有：

1、专利号： 200820124980；履带式风管清洁机器人

2、专利号：200910154278；风管清洗机器人上的吸尘机构及风管清洗机器人

3、专利号：200820140219；中央空调风管灰尘清洗机器人，

4、专利号： 200520001957；风管清洗机器人，

5、专利号：200620041486；中央空调风管清洗机器人，

6、专利号：200820150904；一种清洗风管的气动毛刷装置及使用该装置的机器人，

纵观国内的这些风管清洗机器人，其活动范围受风管的约束较大，不能灵活地行动，很多死角难以到达，很难实现大坡度管道稳定清洗、90°转弯、陡坡上升等动作。即使勉强做到大角度转弯，也是行动迟缓，既耗费时间又损坏机器。外国产品主要有瑞典的winiclean，丹麦的danduct，加拿大的airtox，其产品科技含量较高但价格昂贵，且依旧摆脱不了上述难题。

综上所述，目前急需一种能够准确灵活的运动、全方位清洗风管、性能可靠、价格合理、可以适应一系列不同尺寸范围的风管清洗机器人。

发明内容

本发明是要解决燃煤电站锅炉风管及空调通风管道采用风管清洗机器人清洗的技术问题，而提供一种能够准确灵活的运动、全方位清洗风管、性能可靠、价格合理的燃煤电站锅炉风管及空调通风管道虫式清洗机器人。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种燃煤电站锅炉风管及空调通风管道虫式清洗机器人，包括蠕动式车体、控制器、视觉系统、超声波避障装置、环绕式清洗装置、灰尘吸收装置、输气供电装置，其特点是：

蠕动式车体包括头部，第一至第三节车身，头部与第一节车身以及第一至第三节车身之间均通过骨骼式液压连接转弯器连接，第一至第三节车身的圆筒形钢栅骨架的左、右和上面分别通过折叠伸缩装置安装非动力固定行进平台，下面分别通过折叠伸缩装置安装动力行进平台；头部前端装有视觉系统和超声波避障装置，第一节车身上装有环绕式清洗装置，第二节车身与控制器相连，第三节节车身上装有灰尘吸收装置。

视觉系统由带夜视功能的高性能彩色广角摄像头和大功率LED灯构成。

环绕式清洗装置之一为圆形风管清洗装置，它包括环绕式毛刷 、毛刷伸缩装置、气动马达，四个环绕式毛刷分别安装在四个毛刷伸缩装置的小型折叠伸缩平台上，四个小型折叠伸缩平台固定安装在气动马达的中心转轴上。

环绕式清洗装置之二为矩形风管清洗装置，它包括环绕式毛刷、毛刷伸缩装置、气动马达，四个毛刷伸缩装置的小型折叠伸缩平台分别与矩形风管四个壁面平行，每个小型折叠伸缩平台上安装有二个环绕式毛刷，且环绕式毛刷连接气动马达。

控制器由控制电脑和专用操作设备组成，控制电脑通过数据线与蠕动式车体相连接，输气供电装置通过供电供风管与蠕动式车体相连接。

本发明的有益效果是：

本发明可以高效便捷的清洗燃煤电厂锅炉一次风、二次风风管及民用建筑的中央空调风管。解决了燃煤电站锅炉风管及空调通风管道采用风管清洗机器人清洗的技术问题，并且具有运动灵活、准确、能全方位清洗风管、性能可靠、价格合理等特点。

另外，本发明通过高性能彩色广角摄像头(带夜视功能)以及可以自由探射各方位的灯，捕捉管内情况，信号通过电缆传输到远端控制器，通过电脑监控机器人在管内的整个工作过程，在超声波壁障装置的辅助下，避开障碍物。 全车采用硬件式电路设计:全硬件电路设计，故障率低，性能稳定。

附图说明

图1是本发明的结构主视图；

图2是图1的左视图。

具体实施方式

下面结合队图与实施例对本发明作进一步的说是明。

如图1，2所示，本发明的燃煤电站锅炉风管及空调通风管道虫式清洗机器人，由车体、输气供电装置16、控制器三部分组成，其中，车体为主体设备，控制器由控制电脑17和专用操作设备18组成，控制电脑17以数据线13（如技术成熟，在改进版中也可采用无线连接方式）与车体相连接，输气供电装置16通过供电供风管12与车体相连接，清洗人员可以通过操作专用操作设备18，借助电脑控制程序，控制或干预车体的运动，完成车体运动和清洗工作。

蠕动式车体的工作原理为依靠车身的蠕动实现灵活的管内转弯。蠕动式车体分为头部和身体两部分，最前端是头部4，安装有高性能彩色广角摄像头1、可转动的探测灯（由大功率LED灯2构成）、超声波避障装置3。车体部分分为三段，由圆筒形钢栅为基本骨架，第一节为清洗节，装有环绕式清洗装置，第二节为控制节，装有控制机构（各系统控制器），第三节为吸灰节，装有一台用以吸走灰尘吸收装置15。车体四节各节间都由骨骼式液压连接转弯器5相连，通过控制液压缸中的压力来变化连接液压缸的折叠连杆的长度，从而实现车体如毛毛虫般灵活的蠕动。

折叠升降足式行进机构包括非动力固定行进平台9和动力行进平台8，本装置的蠕动式车体上一共有十二个行进平台，每个行进平台安装有高附着材料做的履带，每节腹下的行进平台相对其他同节行进平台较大，腹下行进平台为动力平台8，装有一个由电脑控制系统精确控制的电动机，其他同节上的三个行进平台为非动力固定平台9，只起到固定作用，行进平台安装在折叠伸缩装置10的行进足上，行进足固定在车体上。车体没有电池和气源动力，气动马达、电机的动力分别由贯穿车体的一根传气管和一根电线提供，灰尘吸收装置15吸走的灰尘通过导灰管14送到管外的处理机里，灰尘吸收装置15的吸尘动力也由外部提供。

环绕式清洗装置：本机器人的清洗头设备可以折叠伸缩，分两种型号：一种是圆形风管清洗型号，将四个环绕式毛刷6分别安装在四个毛刷伸缩装置7的小型折叠伸缩平台上，四个小型折叠伸缩平台固定安装在气动马达的中心转轴上。这样，可以在一定范围内，通过伸缩适应于各种风管的尺寸，实现了对风管的无死角清洗；另一种是矩形风管清洗型号，四个小型折叠伸缩平台分别与矩形风管各壁面平行，且固定于车身第一节车身体上，每个小型折叠伸缩平台上安装有二个可以旋转的环绕式毛刷6，环绕式毛刷6可以在小型折叠伸缩平台面上旋转，动力由气动马达提供。环绕式毛刷6动力源气动马达由压缩空气提供动力，通过连接远程监控装置的受控气阀与外部气泵连接，主要给环绕式毛刷6提供旋转动力之用;相对于电机而言，气动马达的好处是体积小、力量大，同时可以长时间连续工作、故障率低、不发热、不存在漏电安全隐患等。

根据本发明的设计要求，制作一台成品机器人，机器人主车身圆筒形骨架外径30厘米。适用风管尺寸范围为：圆形风管：内径60～150厘米；矩形风管：边长60～150厘米。

在实验室中搭建一组实验风管，风管由圆形风管和正方形风管组成，两种风管由90°正方形弯管连接。圆形风管尺寸为长5米，内径80厘米，外径90厘米，管厚1厘米。正方形风管长5米，内壁面边长80厘米，外壁面边长90厘米，壁厚5厘米。90°正方形弯管截面尺寸和正方形风管相同，最长边长120厘米。风管及弯管材料为生铁，圆形风管和正方形风管全部焊接在90°弯管上。

分管内模拟污渍为空调积灰，均匀分布在风管清洗试验段内。

机器人模拟工作实验：机器人驶入实验风管中，开启高性能彩色广角摄像头1、大功率LED灯2、超声波避障装置3。高性能彩色广角摄像头1全程实时传送画面给控制电脑17，操作人员可通过控制电脑监控机器人的行程。此时，机器人的非动力固定行进平台9和动力行进平台8为全收缩状态，操作人员通过专用操作设备18对机器人发出开始工作命令，机器人折叠伸缩装置10开始伸展，直到恰好触碰到管壁，停止伸展（机器人安装有一个反馈系统，它可以使机器人自动感知是否以最合适的压力卡在风管内，一旦行进足或清洗毛刷对管壁的压力达到一个合适的数值，机器人的折叠伸缩装置自动停止伸展）。动力行进平台马达启动，小车开始前进，到达风管积污处，操作人员控制机器人开启气动马达，清洗开始。同时，灰尘吸收装置15开始工作，收集清洗掉的灰尘并由导灰管14送出风管外。

当小车到达90°弯角时，操作人员控制车体，命令车体开始转弯，通过各个骨骼式液压连接转弯器5的密切配合，先由头部转过，后每节车身依次转弯，继续清洗工作。

车体驶出风管，实验结束。

本发明装置使用范围广泛，可以适用于多种类型火电厂、化工厂以及民用建筑的风管清洗。如作适当改进，还可以延伸至更广泛的使用领域。

目前，国内对此研究并不广泛，生产较先进的成套中央空调清洗设备的公司较少，只有在北京、上海等大城市有极少数公司引进国外设备，并进行改进、生产;国内也有几所大学在进行这方面的研究，如浙江大学、东华大学等，但他们的设计还没有比较成熟的产品用于实际工作，国外虽有一些高科技含量的产品，但是并不适合中国的实际情况，很难适应中国复杂的风管系统。所以本产品有很好的应用前景。

Claims (5)

1.一种燃煤电站锅炉风管及空调通风管道虫式清洗机器人，包括蠕动式车体、控制器、视觉系统、超声波避障装置（3）、环绕式清洗装置、灰尘吸收装置（15）、输气供电装置（16），其特征在于：所述蠕动式车体包括头部（4），第一至第三节车身，头部（4）与第一节车身以及第一至第三节车身之间均通过骨骼式液压连接转弯器（5）连接，第一至第三节车身的圆筒形钢栅骨架的左、右和上面分别通过折叠伸缩装置（10）安装非动力固定行进平台（9），下面分别通过折叠伸缩装置（10）安装动力行进平台（8）；头部（4）前端装有视觉系统和超声波避障装置（3），第一节车身上装有环绕式清洗装置，第二节车身与控制器相连，第三节节车身上装有灰尘吸收装置（15）。

2.根据权利要求1所述的燃煤电站锅炉风管及空调通风管道虫式清洗机器人，其特征在于：所述视觉系统由带夜视功能的高性能彩色广角摄像头（1）和大功率LED灯（2）组成。

3.根据权利要求1所述的燃煤电站锅炉风管及空调通风管道虫式清洗机器人，其特征在于：所述环绕式清洗装置之一为圆形风管清洗装置，它包括环绕式毛刷（6） 、毛刷伸缩装置（7）、气动马达，四个环绕式毛刷（6）分别安装在四个毛刷伸缩装置（7）的小型折叠伸缩平台上，四个小型折叠伸缩平台固定安装在气动马达的中心转轴上。

4.根据权利要求1所述的燃煤电站锅炉风管及空调通风管道虫式清洗机器人，其特征在于：所述环绕式清洗装置之二为矩形风管清洗装置，它包括环绕式毛刷（6） 、毛刷伸缩装置（7）、气动马达，四个毛刷伸缩装置（7）的小型折叠伸缩平台分别与矩形风管四个壁面平行，每个小型折叠伸缩平台上安装有二个环绕式毛刷（6），且环绕式毛刷（6）连接气动马达。

5.根据权利要求1所述的燃煤电站锅炉风管及空调通风管道虫式清洗机器人，其特征在于：所述控制器由控制电脑（17）和专用操作设备（18）组成，控制电脑（17）通过数据线（13）与蠕动式车体相连接；所述输气供电装置（16）通过供电供风管（12）与蠕动式车体相连接。