CN102671898A - 内径可变的管道清洁机器人的清理装置 - Google Patents

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吴江
徐一鸣
刘静静
何平
冯巧波
代学伟
吴建飞
王舒扬
丁泽纬
黎明
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Abstract

本发明涉及一种内径可变的管道清洁机器人的清理装置，包括清洗毛刷、清洗头支架、液压控制器、固定支座、主轴、清洗头支架伸缩杆，主轴上面分别固定连接四个固定支座，每一个固定支座内滑动连接清洗头支架伸缩杆，清洗头支架伸缩杆上端固定连接清洗头支架，清洗头支架上面装有清洗毛刷，固定支座内腔与液压控制器相连接。利用本发明的管道清洗机器人的内径可变装置，不管是管道的大小，还是管道管路纵横交错,截面形状有扁平或圆形，管道清洁机器人都能方便的进行清洗，对管道的清洁更彻底。

Description

内径可变的管道清洁机器人的清理装置
技术领域
本发明涉及一种清洁机器人，尤其是一种管道清洁机器人。
背景技术
     清理清洁装置作为与我们日常生活息息相关的技术，涉及领域十分广泛，相关专利也十分多。其中涉及范围从日常生活的厕所马桶到工业应用清洁装置等，有单独的独立装置，也有需要安置到其他机器上的装置。在这么多专利装置中，其规格大小清洗液几乎都是一一对应的，其效果十分显著但灵活性较差。
如专利号：02143242.2，用于光纤熔接器的电极清洁装置；专利号：02802258.0建筑物清洁装置；专利号：01816068.9，高压清洁装置的转子喷嘴；专利号：97100898.1，轮转印刷机上的清洁装置；专利号：89101438.1横置管道的清洁装置，等等。
     以上所述专利均不能伸缩清洗，无法适应各种内径不同的管道或复杂管道的清洗，增加了清洗成本，使用不够灵活。
现有国内外的管道清洗机器人能完成大多数水平直通管道的清洗作业, 但基本上不具备管内越障和自适应管径能力, 它们清洗过程中对不同管径和不同形状的管道须频繁地改变机器人的入口位置, 增加了许多辅助工作时间, 大大降低了清洗作业的效率。而且机器人能进入的矩形管道高度大多在 200 mm 以上, 小口径管道须由人工像用管道清洗机器人一样进行清洗。而管道清洗机器人的控制与一般工业控制不同, 由于其体积受到工作管道直径的限制。管道可以分为许多不同种类的, 管路纵横交错, 截面形状有扁平或圆形, 管路环境也相对较为复杂。为了提高清洗效率，降低清洁成本。目前急需一个灵活的、无需更换清洁装置、造价便宜、适用范围广、内径可变的管道清洁机器人的装置是十分实用的。
发明内容
本发明提供一种内径可变的管道清洁机器人的清理装置，用于提高管道清洁机器人的管道环境适应性和管道清洗效率,该装置具备自主水平检测和调节能力, 自动检测管径、管内越障及自适应管径、全方位转向能力, 适用于各种矩形或圆形通风和除尘管道的检测、清洗、消毒等。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种内径可变的管道清洁机器人的清理装置，包括清洗毛刷、清洗头支架、液压控制器、固定支座、主轴、清洗头支架伸缩杆，其特点是：主轴上面分别固定连接四个固定支座，每一个固定支座内滑动连接清洗头支架伸缩杆，清洗头支架伸缩杆上端固定连接清洗头支架，清洗头支架上面装有清洗毛刷，固定支座内腔与液压控制器相连接。 
清洗头支架伸缩杆上装有液压传感器 ，清洗头支架上装有压力传感器，液压传感器 和压力传感器分别与中心控制器连接。
中心控制器连接输入端还与摄像头控制器输出端相连，摄像头控制器输入端与摄像头连接。
本发明的有益效果是：
利用本发明的管道清洗机器人的内径可变装置，不管是管道的大小，还是管道管路纵横交错, 截面形状有扁平或圆形，管道清洁机器人都能方便的进行清洗，对管道的清洁更彻底。此装置具有快速、稳定、精确的优点，对于内径变换的管道清理具有很大的优势，对于以后管道清理机器人的设计具有很好的参考价值。
本装置使用范围广泛，适用于内径在一定范围内变化的不同内径大小的管道。由于适用性广泛，并且我们使用的材料都是价格便宜且耐用的材料，主要清洗装置毛刷可更换，所以本装置大大降低了清洗成本。本装置具有很大的市场需求量，其经济效益和应用空间不可估量。
附图说明
图1是本发明的结构剖视图；
图2是本发明的结构侧视图；
图3是本发明的工作逻辑流程图；
图4是本发明在转速恒定情况下，清理效果η和清理刷与管壁的压力p的关系图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1，2所示，本发明的内径可变的管道清洁机器人的清理装置，包括清洗毛刷1、压力传感器2、清洗头支架3、液压控制器4、液压传感器 5、固定支座6、主轴7、清洗头支架伸缩杆8、中心控制器、摄像头和摄像头控制器等。
主轴7上面分别固定连接四个固定支座6，每一个固定支座6内滑动连接清洗头支架伸缩杆8，清洗头支架伸缩杆8上端固定连接清洗头支架3，清洗头支架3上面装有清洗毛刷1，固定支座6内腔与液压控制器4相连接。 中心控制器连接输入端还与摄像头控制器输出端相连，摄像头控制器输入端与摄像头连接。
本发明的独特之处是具备自适应管径能力, 即机器人能根据不同的圆管直径自动调节风管的尺寸。本发明将四块弧形可换清洗头分别安装在四个可折叠伸缩的小型折叠伸缩平台上，四个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，通过伸缩适应各种尺寸风管，从而保证机器人履带在圆管中有足够的附着力和牵引力。当机器人刚刚进入管道时，周环式毛刷伸开，适当卡在管壁，实现对管壁的全方位清洗。当管径发生变化时，机器人会自主将风管自动伸缩, 使清洗头与管壁保持良好的接触状态。
本发明的清理流程如图3所示。当机器人进入管道内，在摄像头的探测下，摄像头控制器的分析下将获得的信号传给中心控制器，当获得的信号为前方管道内径增大，此时摄像头会在摄像头控制器的控制下向上移动继续探测，与此同时中心控制器会发出信号传给液压控制器，在液压力的作用下清理刷支架会沿支座的控制小刻度逐渐上升， 当支架的上端刚刚与管道内壁接触时，顶端的压力传感器会将压力返回到中心控制器，来判断压力是否为合适的工作压力，如果未达到支架则继续向外伸缩，直到达到合适的工作压力后，主轴电机旋转带动清理刷旋转对管壁实施清理。当摄像头探测到管道内径变小时，此时中心控制器会发出信号使摄像头下降，同时支架的挡销在液压控制器的作用下将与挡卡分开，然后回落到一定的高度，在叶轮的推动下继续前行，然后再伸张，当压力传感器达到稳定工作状态时，清洗头在主轴的带动下对管道进行清理，并且可以根据管道的材料和管内杂物的不同选择更换合适的清理刷，以达到最佳的清理效果。
根据本发明的要求，选用刷毛为尼龙材料，如需要可以添加清洗液。选用四个毛刷尺寸长度都为40-60mm，宽度为15-25mm。使用材料为塑料长度为85-105mm的清洗头支架，不锈钢材料50-70mm的固定支座。这样可以清理的管道大小最大范围为175mm（70mm+105mm）。支座底部与主轴相连处长度为55-65mm，宽度为25-35mm。主轴长度为65-75mm，宽度为35-45mm，材料选择不锈钢。由于清理效果和清理刷与管壁之间的压力具有正相关的趋势，因此在清理的过程中可以适当地增加压力以加强清理效果，但是不可以太高以免损坏清理刷；而在转速方面转速越高清理效果越明显，但是当转速增加到一定的数值时清理效果增长得比较缓慢，因此从效率和经济性方面考虑，转速不宜过高。压力大小与清洗效果（转速一定）的关系如表1所示，清理效果η和清理刷与管壁的压力p的关系（转速恒定）如图4所示。
表1压力大小与清洗效果（转速一定）
压力p(kpa) 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
清洗效果η 42％ 54％ 61％ 69％ 75％ 79％ 81％ 85％

Claims (3)

1.一种内径可变的管道清洁机器人的清理装置，包括清洗毛刷（1）、清洗头支架（3）、液压控制器（4）、固定支座（6）、主轴（7）、清洗头支架伸缩杆（8），其特征在于：所述主轴（7）上面分别固定连接四个固定支座（6），每一个固定支座（6）内滑动连接清洗头支架伸缩杆（8），清洗头支架伸缩杆（8）上端固定连接清洗头支架（3），清洗头支架（3）上面装有清洗毛刷（1），固定支座（6）内腔与液压控制器（4）相连接。
2.根据权利要求1所述的内径可变的管道清洁机器人的清理装置，其特征在于：所述清洗头支架伸缩杆（8）上装有液压传感器 （5）；所述清洗头支架（3）上装有压力传感器（2），且液压传感器 （5）和压力传感器（2）分别与中心控制器连接。
3.根据权利要求2所述的内径可变的管道清洁机器人的清理装置，其特征在于：所述中心控制器连接输入端还与摄像头控制器输出端相连，摄像头控制器输入端与摄像头连接。
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