CN106076897A - 一种水利工程输水沟沟壁刮扫机器人用刮扫机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水利工程输水沟沟壁刮扫机器人用刮扫机，包括Stewart并联机构和刮扫装置；所述的Stewart并联机构位于刮扫装置正下方，且Stewart并联机构上端与刮扫装置相连接。本发明集方位调节、沟壁刮划和沟壁旋扫等多种功能于一体，可对水利工程中的输水沟沟壁进行移动式刮扫清理作业，且刮扫清理速度快、位置调节灵活、智能化程度高、刮扫清理效率高，解决了现在人工刮扫清理劳动量大、效率低和成本高等问题。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程沟壁清理机械领域，具体的说是一种水利工程输水沟沟壁刮扫机器人用刮扫机。
背景技术
随着社会经济的发展，城市建设、交通建设、农业建设和水利建设等民生工程越来越受到社会各界的关注，政府对这些方面的投入也越来越大，此方面的工程建设也是遍地开花，随处可见，但是城市建设、交通建设、农业建设和水利建设等民生工程中都会涉及到一块，那就是给水排水系统的布置预留以及建设，比如农业灌溉、水利水电工程、市政工程、园林工程、房屋给水排水工程、污水处理工程、化工企业排放工程、城市交通道路建设工程、居民用水工程等等工程中都会涉及到输水排水沟渠，输水排水沟渠的作用主要用于雨水天气和平时生活工业用水的排放以及各种用水的长途输送；但是，由于生活用水、农业用水和工业用水中均存在矿物质，因此输水排水沟渠两内侧壁上经过长时间的累积形成大面积的水垢，除此之外，由于水中某些水生物或者水藻的作用，使得输水排水沟渠内侧壁上还易形成青苔等附着水生物，水垢和附着水生物的形成容易导致输水排水沟渠整体宽度变窄，容易造成输水排水沟渠堵塞；因此，对于这些输水排水沟渠需要定期进行清理疏通的日常维护，但是，目前多采用人工使用铲锹或者铲刀进行刮划疏松冲洗作业，由于输水排水沟渠内侧壁为垂直面上的，人工清理不方便，占用了大量的劳动力，且刮划疏松工程量大，成本高，效率低，除此之外，由于时常弯腰进行清理作业，容易导致工人腰椎颈椎等关节性疾病。鉴于此，本发明提供了一种水利工程输水沟沟壁刮扫机器人用刮扫机。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种水利工程输水沟沟壁刮扫机器人用刮扫机。
本发明所要解决其技术问题所采用以下技术方案来实现。
一种水利工程输水沟沟壁刮扫机器人用刮扫机，包括Stewart并联机构和刮扫装置；所述的Stewart并联机构位于刮扫装置正下方，且Stewart并联机构上端与刮扫装置相连接。
作为本发明的进一步改进，所述的Stewart并联机构包括定平台、动平台、连接座、上球铰链、电动推杆、挡盘座、下球铰链、三角座和限位弹簧；所述的连接座和三角座数量为三，上球铰链、电动推杆、挡盘座和下球铰链的数量均为六，所述的定平台和动平台均呈圆形状结构，动平台位于定平台正上方，连接座安装在定平台的上端面上，且连接座在定平台上呈正三角形位置布置，三角座安装在动平台下端面上，且连接座和三角座之间的安装位置两两交错，且三角座呈正三角形柱体结构，三角座沿其垂直中心线分别对称设置有倾斜面，倾斜面上开设有与下球铰链下端外螺纹相配合的安装螺纹孔，电动推杆底端通过上球铰链与连接座相连接，电动推杆顶端与挡盘座下端相连接，挡盘座上端与下球铰链一端相连接，下球铰链另一端安装在三角座上，限位弹簧绕套在电动推杆上，且限位弹簧一端与电动推杆相连接，限位弹簧另一端与挡盘座相连接；通过电动推杆的上下伸缩运动，从而带动动平台的上下往复运动，且通过限位弹簧增加了动平台的平稳性，本发明采用6-SPS的Stewart并联机构，与串联机构相比刚度大，结构稳定，承载能力强且微动精度高，Stewart并联机构在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动柔性好、运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，将Stewart并联机构应用到本发明中，一方面起到了对刮扫装置方位角度的整体调节，便于本发明各种姿态全方位对水利工程输水沟沟壁刮扫清理作业的进行，实现了柔性清理作业的功能，另一方面对刮扫装置起到了减震的效果，使得刮扫装置在本发明行走颠簸状态下始终处于水平平稳状态，防止抖动性过大对刮扫装置刮扫作业产生影响。
作为本发明的进一步改进，所述的刮扫装置包括刮扫转台、刮扫支座、刮扫液压缸、移动刮板、刮扫导向筒、刮扫伸缩杆、刮扫锁柱、拉伸弹簧、刮划装置和旋扫装置；所述的刮扫支座位于刮扫转台正上方，且刮扫支座与刮扫转台固连，刮扫支座呈倒立的T型结构，刮扫支座中部位置处设置有加强筋，刮扫液压缸分别位于刮扫支座左右两侧，且刮扫液压缸沿刮扫支座的纵向中心轴线呈直线等间距布置，刮扫液压缸后端与刮扫支座相连接，刮扫液压缸前端安装有移动刮板，刮扫液压缸采用二级伸缩液压缸，刮扫导向筒中部固定在刮扫液压缸上，刮扫伸缩杆一端固定在刮扫液压缸后端，刮扫伸缩杆另一端固定在移动刮板后端面上，拉伸弹簧位于刮扫支座与移动刮板之间，且拉伸弹簧一端通过刮扫锁柱与刮扫支座相连接，拉伸弹簧另一端与移动刮板后端面之间通过刮扫锁柱相连接，刮划装置位于移动刮板外侧前端位置处，旋扫装置位于刮划装置正后方；作业时，首先根据待刮扫清理的水利工程输水沟的沟宽来调节本发明的刮扫直径，具体是通过刮扫液压缸的伸缩运动来带动移动刮板向内侧收缩和向外侧伸张，从而改变本发明的刮扫直径，便于本发明适用于不同宽度的水利工程输水沟的刮扫作业，且通过刮扫导向筒和刮扫伸缩杆的配合使用对刮扫液压缸伸缩运动起到了一定的支撑作用，拉伸弹簧对刮扫液压缸的伸缩运动起到了支撑和限位的作用。
作为本发明的进一步改进，所述的刮划装置包括刮划滑轨、刮划滑块和刮划刀爪；所述的刮划滑轨数量为二，且刮划滑轨沿移动刮板的纵向中心轴线分别对称布置在移动刮板外侧上下两端，刮划滑轨前后两端分别设置有刮划挡块，刮划滑块的横截断面呈工字型结构，刮划滑块安装在刮划滑轨上，刮划刀爪数量不少于五，刮划刀爪沿刮划滑块的纵向方向均匀布置，刮划刀爪底端固定在刮划滑块上，且刮划刀爪后端设置有刮划刀座，刮划刀座呈梯形结构，刮划刀爪前端设置有刮刀，刮刀呈锯齿状结构，且刮刀材质为不锈钢材料；通过刮划滑块在刮划滑轨上的来回往复运动带动刮划刀爪的来回往复移动，刮划刀爪与水利工程输水沟沟壁之间产生移动摩擦，从而将输水沟沟壁上的杂物污垢进行刮划疏松以及破碎，且采用锯齿状的刮划刀爪提高了刮划装置刮划清理沟壁的作业能力。
作为本发明的进一步改进，所述的旋扫装置包括旋扫转盘和旋扫刷；所述的旋扫转盘后端固定在移动刮板外侧端面上，旋扫转盘前端安装有旋扫刷，旋扫刷后端设置有旋扫刷座，旋扫刷前端设置有刷头，且刷头沿旋扫刷座等间距均匀布置，刷头顶端处设置有尖头，刷头材质为不锈钢材料；通过旋扫转盘的转动带动旋扫刷的旋转，旋扫刷的刷头采用尖头状的不锈钢材料制成的，具有良好的锋利性，旋扫装置可对刮划装置刮划后的输水沟沟壁进行二次旋扫清理作业，使得输水沟沟壁清理的更加干净彻底。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明集方位调节、沟壁刮划和沟壁旋扫等多种功能于一体，可对水利工程中的输水沟沟壁进行移动式刮扫清理作业，且刮扫清理速度快、位置调节灵活、智能化程度高、刮扫清理效率高，解决了现在人工刮扫清理劳动量大、效率低和成本高等问题。
(2)本发明采用6-SPS的Stewart并联机构，与串联机构相比刚度大，结构稳定，承载能力强且微动精度高，Stewart并联机构在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，一方面起到了对刮扫装置方位角度的整体调节，便于本发明各种姿态全方位对水利工程输水沟沟壁刮扫清理作业的进行，实现了柔性清理作业的功能，另一方面对刮扫装置起到了减震的效果，使得刮扫装置在本发明行走颠簸状态下始终处于水平平稳状态，防止抖动性过大对刮扫装置刮扫作业产生影响。
(3)本发明的刮扫装置在空间内可进行一平移一转动共两个自由度方向的运动，且刮扫整体作业直径可调，便于本发明适用于不同宽度的水利工程输水沟的刮扫作业，适用对象广，作业能力强；其通过刮划装置可对沟壁上的杂物污垢进行一次刮划疏松以及破碎，通过旋扫装置可对刮划装置刮划后的沟壁进行二次旋扫清理作业，使得沟壁清理的更加干净彻底。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明Stewart并联机构的立体结构示意图；
图3是本发明刮扫装置的立体结构示意图；
图4是本发明刮划装置、旋扫装置和移动刮板配合时的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1至图4所示，一种水利工程输水沟沟壁刮扫机器人用刮扫机，包括Stewart并联机构4和刮扫装置5；所述的Stewart并联机构4位于刮扫装置5正下方，且Stewart并联机构4上端与刮扫装置5相连接。
如图1和图2所示，所述的Stewart并联机构4包括定平台41、动平台42、连接座43、上球铰链44、电动推杆45、挡盘座46、下球铰链47、三角座48和限位弹簧49；所述的连接座43和三角座48数量为三，上球铰链44、电动推杆45、挡盘座46和下球铰链47的数量均为六，所述的定平台41和动平台42均呈圆形状结构，动平台42位于定平台41正上方，连接座43安装在定平台41的上端面上，且连接座43在定平台41上呈正三角形位置布置，三角座48安装在动平台42下端面上，且连接座43和三角座48之间的安装位置两两交错，且三角座48呈正三角形柱体结构，三角座48沿其垂直中心线分别对称设置有倾斜面，倾斜面上开设有与下球铰链47下端外螺纹相配合的安装螺纹孔，电动推杆45底端通过上球铰链44与连接座43相连接，电动推杆45顶端与挡盘座46下端相连接，挡盘座46上端与下球铰链47一端相连接，下球铰链47另一端安装在三角座48上，限位弹簧49绕套在电动推杆45上，且限位弹簧49一端与电动推杆45相连接，限位弹簧49另一端与挡盘座46相连接；通过电动推杆45的上下伸缩运动，从而带动动平台42的上下往复运动，且通过限位弹簧49增加了动平台42的平稳性，本发明采用6-SPS的Stewart并联机构4，与串联机构相比刚度大，结构稳定，承载能力强且微动精度高，Stewart并联机构4在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动柔性好、运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，将Stewart并联机构4应用到本发明中，一方面起到了对刮扫装置5方位角度的整体调节，便于本发明各种姿态全方位对水利工程输水沟沟壁刮扫清理作业的进行，实现了柔性清理作业的功能，另一方面对刮扫装置5起到了减震的效果，使得刮扫装置5在本发明行走颠簸状态下始终处于水平平稳状态，防止抖动性过大对刮扫装置5刮扫作业产生影响。
如图3和图4所示，所述的刮扫装置5包括刮扫转台51、刮扫支座52、刮扫液压缸53、移动刮板54、刮扫导向筒55、刮扫伸缩杆56、刮扫锁柱57、拉伸弹簧58、刮划装置59和旋扫装置510；所述的刮扫支座52位于刮扫转台51正上方，且刮扫支座52与刮扫转台51固连，刮扫支座52呈倒立的T型结构，刮扫支座52中部位置处设置有加强筋，刮扫液压缸53分别位于刮扫支座52左右两侧，且刮扫液压缸53沿刮扫支座52的纵向中心轴线呈直线等间距布置，刮扫液压缸53后端与刮扫支座52相连接，刮扫液压缸53前端安装有移动刮板54，刮扫液压缸53采用二级伸缩液压缸，刮扫导向筒55中部固定在刮扫液压缸53上，刮扫伸缩杆56一端固定在刮扫液压缸53后端，刮扫伸缩杆56另一端固定在移动刮板54后端面上，拉伸弹簧58位于刮扫支座52与移动刮板54之间，且拉伸弹簧58一端通过刮扫锁柱57与刮扫支座52相连接，拉伸弹簧58另一端与移动刮板54后端面之间通过刮扫锁柱57相连接，刮划装置59位于移动刮板54外侧前端位置处，旋扫装置510位于刮划装置59正后方；作业时，首先根据待刮扫清理的水利工程输水沟的沟宽来调节本发明的刮扫直径，具体是通过刮扫液压缸53的伸缩运动来带动移动刮板54向内侧收缩和向外侧伸张，从而改变本发明的刮扫直径，便于本发明适用于不同宽度的水利工程输水沟的刮扫作业，且通过刮扫导向筒55和刮扫伸缩杆56的配合使用对刮扫液压缸53伸缩运动起到了一定的支撑作用，拉伸弹簧58对刮扫液压缸53的伸缩运动起到了支撑和限位的作用。
如图3和图4所示，所述的刮划装置59包括刮划滑轨591、刮划滑块592和刮划刀爪593；所述的刮划滑轨591数量为二，且刮划滑轨501沿移动刮板54的纵向中心轴线分别对称布置在移动刮板54外侧上下两端，刮划滑轨591前后两端分别设置有刮划挡块，刮划滑块592的横截断面呈工字型结构，刮划滑块592安装在刮划滑轨591上，刮划刀爪593数量不少于五，刮划刀爪593沿刮划滑块592的纵向方向均匀布置，刮划刀爪593底端固定在刮划滑块592上，且刮划刀爪593后端设置有刮划刀座，刮划刀座呈梯形结构，刮划刀爪593前端设置有刮刀，刮刀呈锯齿状结构，且刮刀材质为不锈钢材料；通过刮划滑块592在刮划滑轨591上的来回往复运动带动刮划刀爪593的来回往复移动，刮划刀爪593与水利工程输水沟沟壁之间产生移动摩擦，从而将输水沟沟壁上的杂物污垢进行刮划疏松以及破碎，且采用锯齿状的刮划刀爪593提高了刮划装置59刮划清理沟壁的作业能力。
如图3和图4所示，所述的旋扫装置510包括旋扫转盘5101和旋扫刷5102；所述的旋扫转盘5101后端固定在移动刮板52外侧端面上，旋扫转盘5101前端安装有旋扫刷5102，旋扫刷5102后端设置有旋扫刷座，旋扫刷5102前端设置有刷头，且刷头沿旋扫刷座等间距均匀布置，刷头顶端处设置有尖头，刷头材质为不锈钢材料；通过旋扫转盘5101的转动带动旋扫刷5102的旋转，旋扫刷5102的刷头采用尖头状的不锈钢材料制成的，具有良好的锋利性，旋扫装置510可对刮划装置59刮划后的输水沟沟壁进行二次旋扫清理作业，使得输水沟沟壁清理的更加干净彻底。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种水利工程输水沟沟壁刮扫机器人用刮扫机，其特征在于：包括Stewart并联机构和刮扫装置；所述的Stewart并联机构位于刮扫装置正下方，且Stewart并联机构上端与刮扫装置相连接；其中：
所述的Stewart并联机构包括定平台、动平台、连接座、上球铰链、电动推杆、挡盘座、下球铰链、三角座和限位弹簧；所述的连接座和三角座数量为三，上球铰链、电动推杆、挡盘座和下球铰链的数量均为六，所述的定平台和动平台均呈圆形状结构，动平台位于定平台正上方，连接座安装在定平台的上端面上，且连接座在定平台上呈正三角形位置布置，三角座安装在动平台下端面上，且连接座和三角座之间的安装位置两两交错，且三角座呈正三角形柱体结构，三角座沿其垂直中心线分别对称设置有倾斜面，倾斜面上开设有与下球铰链下端外螺纹相配合的安装螺纹孔，电动推杆底端通过上球铰链与连接座相连接，电动推杆顶端与挡盘座下端相连接，挡盘座上端与下球铰链一端相连接，下球铰链另一端安装在三角座上，限位弹簧绕套在电动推杆上，且限位弹簧一端与电动推杆相连接，限位弹簧另一端与挡盘座相连接；
所述的刮扫装置包括刮扫转台、刮扫支座、刮扫液压缸、移动刮板、刮扫导向筒、刮扫伸缩杆、刮扫锁柱、拉伸弹簧、刮划装置和旋扫装置；所述的刮扫支座位于刮扫转台正上方，且刮扫支座与刮扫转台固连，刮扫支座呈倒立的T型结构，刮扫支座中部位置处设置有加强筋，刮扫液压缸分别位于刮扫支座左右两侧，且刮扫液压缸沿刮扫支座的纵向中心轴线呈直线等间距布置，刮扫液压缸后端与刮扫支座相连接，刮扫液压缸前端安装有移动刮板，刮扫液压缸采用二级伸缩液压缸，刮扫导向筒中部固定在刮扫液压缸上，刮扫伸缩杆一端固定在刮扫液压缸后端，刮扫伸缩杆另一端固定在移动刮板后端面上，拉伸弹簧位于刮扫支座与移动刮板之间，且拉伸弹簧一端通过刮扫锁柱与刮扫支座相连接，拉伸弹簧另一端与移动刮板后端面之间通过刮扫锁柱相连接，刮划装置位于移动刮板外侧前端位置处，旋扫装置位于刮划装置正后方；
所述的刮划装置包括刮划滑轨、刮划滑块和刮划刀爪；所述的刮划滑轨数量为二，且刮划滑轨沿移动刮板的纵向中心轴线分别对称布置在移动刮板外侧上下两端，刮划滑轨前后两端分别设置有刮划挡块，刮划滑块的横截断面呈工字型结构，刮划滑块安装在刮划滑轨上，刮划刀爪数量不少于五，刮划刀爪沿刮划滑块的纵向方向均匀布置，刮划刀爪底端固定在刮划滑块上，且刮划刀爪后端设置有刮划刀座，刮划刀座呈梯形结构，刮划刀爪前端设置有刮刀，刮刀呈锯齿状结构，且刮刀材质为不锈钢材料。
2.根据权利要求1所述的一种水利工程输水沟沟壁刮扫机器人用刮扫机，其特征在于：所述的旋扫装置包括旋扫转盘和旋扫刷；所述的旋扫转盘后端固定在移动刮板外侧端面上，旋扫转盘前端安装有旋扫刷，旋扫刷后端设置有旋扫刷座，旋扫刷前端设置有刷头，且刷头沿旋扫刷座等间距均匀布置，刷头顶端处设置有尖头，刷头材质为不锈钢材料。
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| US5416944A (en) * | 1991-08-19 | 1995-05-23 | Eriksson; Sven | Device for internal cleaning and/or treatment of long closed channels |
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| CN103587724A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-02-19 | 南京航空航天大学 | 一种基于Stewart并联机构的六自由度隔振平台 |
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| CN204834875U (zh) * | 2015-08-06 | 2015-12-02 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种基于stewart式六自由度并联机构的副面位姿调整装置 |
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2016
- 2016-06-23 CN CN201610463073.3A patent/CN106076897B/zh active Active
Patent Citations (6)
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