CN106623296B - 一种新型可伸缩管道清理机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型可伸缩管道清理机器人，包括第一本体、第二本体、行走机构、清扫装置及机械手，第一本体与第二本体呈一前一后布置，且通过双节万向联轴器相连。行走机构有两组，第一本体与第二本体的外侧分别设置有一组行走机构。清扫装置设置在第二本体的后侧，包括清扫盘及伸缩杆，清扫盘与设置在第二本体内的第一电机相连。伸缩杆有多根，呈环形均匀布置在清扫盘的边缘，各伸缩杆一端与清扫盘固定相连，另一端均设置有清扫轮。第一本体的前侧设置有托架，机械手安装在托架上。本发明在清理不同管道时，可以通过伸缩杆的长度来调节，实现对不同直径及弯度的管道内壁的清扫，适用于结构复杂的变径管道，适应性强且清扫效率高。

Description

一种新型可伸缩管道清理机器人

技术领域

本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种新型可伸缩管道清理机器人。

背景技术

随着经济社会的快速发展，城市排水管道作为城市基础设施的重要组成部分，在市政工程建设中发挥着不可替代的作用。由于长期受生活、工业污物的排放及污水冲积，排水管道内堆积较多垃圾及淤泥，堵塞管道，影响排水系统的正常使用，特别在雨季更易对城市造成内涝，瘫痪交通，需要定期对排水管道进行清理。常见的城市排水管道清污主要有水力疏通，人工铲挖、推杆疏通等方法，但是这些传统方法耗费大量人力财力，清理工作效率低，人工劳动强度大，管道内安全隐患大等问题。目前，市面上出现了一些用于清理管道内部的装置，现有的管道机器由于机械执行机构只有一个自由度，清理管道壁时，要通过不断调整机器的位置来实现，使操作变得复杂，清理效率较低。对于长度较长的管道、带有较大弯度的管道、具有多个分支的管道及变径的管道，现有的清理设备就难以实现对上述管道内壁的清理。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明目的在于提出一种新型可伸缩管道清理机器人，该管道机器省时省力且节省劳动成本，能够承担对长度较长、结构复杂的管道的清理，以及对变径管及弯管内部的清理，且使操作更加方便，清理效率较高。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种新型可伸缩管道清理机器人，包括第一本体、第二本体、行走机构、清扫装置及机械手，所述第一本体与第二本体呈一前一后布置，且通过双节万向联轴器相连。所述行走机构有两组，第一本体与第二本体的外侧分别设置有一组行走机构。清扫装置设置在第二本体的后侧，包括清扫盘及伸缩杆，清扫盘与设置在第二本体内的第一电机相连。所述伸缩杆有多根，呈环形均匀布置在清扫盘的边缘，各伸缩杆一端与清扫盘固定相连，另一端均设置有清扫轮。第一本体的前侧设置有托架，所述机械手安装在托架上。

优选地，所述第一本体和第二本体之间设置有多根弹簧，各弹簧的一端第一本体后侧壁固定相连，另一端与第二本体的前侧壁固定相连。在自然伸长状态下，所有弹簧呈环形均匀平行布置在双节万向联轴器的外侧。

优选地，第一本体的前侧设置有前安装盘，前安装盘通过连接体与第一本体固定相连。所述第二本体与清扫盘之间设置有后安装盘，后安装盘通过轴套与第二本体固定相连。所述第一电机的动力输出轴穿过轴套与清扫盘的中心固定相连，并驱动清扫盘转动。

优选地，每组行走机构包括三个行走机构，与第一本体相连的一组行走机构呈环形均匀布置在其外侧，与第二本体相连的一组行走机构也呈环形均匀布置在其外侧。

优选地，所述行走机构包括行走支架及行走轮，行走支架的一端与第一本体或第二本体的外壁铰接。行走轮有两个，通过驱动轴安装在行走支架的另一端，驱动轴由安装在行走支架的第二电机通过齿轮组驱动其转动。行走机构还包括液压杆，液压杆的一端与行走支架铰接。与第一本体相连的一组行走机构的液压杆的另一端与前安装盘的边缘铰接，与第二本体相连的一组行走机构的液压杆的另一端与后安装盘的边缘铰接。

优选地，所述托架固定安装在前安装盘的中部，前安装盘前侧的上部安装有摄像头，所述摄像头与设置第一本体内的PLC控制器通信连接。

优选地，所述机械手包括动力装置及机械臂，动力装置包括第三电机，第三电机安装在托架的后部，第三电机与其前侧的螺杆相连。所述螺杆上设置有驱动螺母，驱动螺母与托架的表面滑动连接。所述机械臂有两个，且对称布置在螺杆的两侧。

优选地，每个机械臂的后部，均通过两个平行的连杆与驱动螺母的一侧相连，机械臂、驱动螺母及两个连杆构成平行四杆机构。位于后部的连杆连接有摇杆，摇杆的一端与连杆中部铰接，另一端与托架铰接。

优选地，两个机械臂的前部均向内侧弯折，且均安装有夹爪，所述夹爪的内侧设置有橡胶垫。

通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明可改善管道清理工人的工作环境、降低工人的劳动强度、节约清理成本、消除管道清理的卫生死角、提高管道使用寿命、提高管道的清理效率，以及避免化学清理导致的污染和纯机械清理对管道造成的损伤等。在清理不同管道时，可以通过伸缩杆的长度来调节，实现对不同直径及弯度的管道内部的清扫，适用于结构复杂的变径管道，适应性强且清理效率高。

附图说明

图1是本发明一种新型可伸缩管道清理机器人的结构原理示意图。

图2是本发明一种新型可伸缩管道清理机器人的结构俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

结合图1和图2，一种新型可伸缩管道清理机器人，包括第一本体1、第二本体2、行走机构3、清扫装置4及机械手5，所述第一本体1与第二本体2为圆筒状结构，且两者呈一前一后且正向相对的方式布置，第一本体1与第二本体2之间通过双节万向联轴器6相连在一起，所述双节万向联轴器6的前端与第一本体1的后部固定相连，其后端与第二本体2的前部固定相连，所述双节万向联轴器6可使第一本体1与第二本体2实现较大角度范围的转向。所述第一本体1和第二本体2之间设置有六根弹簧7，在自然伸长状态下，所有弹簧7呈环形均匀布置在双节万向联轴器6的外侧，且各弹簧7的轴线均相互平行，所有弹簧7的一端第一本体1后侧壁固定相连，另一端与第二本体2的前侧壁固定相连。本发明在使用状态下，第一本体1相对于第二本体2向一侧转向，在上述所有弹簧7的作用本发明具有较好的柔性，轻松实现在弯曲的管道内前进。

所述行走机构有两组，第一本体1与第二本体2的外侧分别设置有一组行走机构。每组行走机构包括三个行走机构3，与第一本体1相连的三个行走机构3呈环形均匀布置在其外侧，与第二本体2相连的另三个行走机构3也呈环形均匀布置在其外侧。所述第一本体1的前侧设置有前安装盘11，前安装盘11通过连接体12与第一本体1的前端中部固定连接在一起。所述第二本体2的后侧设置有后安装盘21，后安装盘21通过轴套22与第二本体2的后端中部固定连接在一起。所述前安装盘11和后安装盘21均为圆形盘状结构，前安装盘11的轴线与第一本体1的轴线重合，后安装盘21的轴线与第二本体2的轴线重合。

所述行走机构3包括行走支架31及行走轮32，行走支架31为平面的金属框架结构，其一端与第一本体1或第二本体2的外壁铰接。行走轮32有两个，两个行走轮32安装在驱动轴33的两端，所述驱动轴33安装在行走支架31的另一端。所述行走支架31上安装有第二电机34，第二电机34的动力输出轴通过齿轮组35驱动行走轮32转动。行走机构3还包括液压杆36，液压杆36的一端与行走支架31的中部铰接。所有的第二电机34均与安装在第一本体1内的PLC控制器电连接，由PLC控制器控制第二电机34转动实现本发明在管道内的行走。

与第一本体1相连的三个行走机构3的液压杆36的另一端与前安装盘11的边缘铰接，形成向前侧张开的喇叭口状，该三个行走机构3的液压杆36同步伸长或缩短，以保证三个行走机构3的行走轮32均与管道的内壁接触实现行走。与第二本体2相连的另外三个行走机构3的液压杆36的另一端与后安装盘21的边缘铰接，形成向后侧张开的喇叭口状，该另外三个行走机构3的液压杆36也同步伸长或缩短，以保证该另外三个行走机构3的行走轮32均与管道的内壁接触实现行走。所有的液压杆36均与安装在第一本体1内的PLC控制器通信连接，由PLC控制器控制各液压杆36的伸长或缩短，以满足本发明能在不通直径的管道或者变径管内行走自如。

清扫装置4位于在第二本体2的后侧，包括清扫盘41及伸缩杆42，清扫盘41为圆形盘状结构，第二本体2的内部安装有第一电机，所述第一电机的动力输出轴穿过轴套22与清扫盘41的中心固定相连，并驱动清扫盘41转动。所述伸缩杆42有八根，所有伸缩杆42与清扫盘41位于同一平面内，呈环形均匀布置在清扫盘41的边缘。各伸缩杆42的一端与清扫盘41固定连接在一起，另一端均设置有清扫轮43，所述清扫轮43的外壁上具有粘绒，各伸缩杆42的轴线的延长线均与清扫盘41的轴线相交。第一本体1的前侧设置有托架8，所述机械手5设置在托架8上。第一电机驱动清扫轮43转动，清扫轮43转动实现对管道内壁的清理，各伸缩杆42根据管道内径的大小伸长或缩短，以满足对不同直径的管道的使用要求。所述托架8固定安装在前安装盘11的中部，前安装盘11前侧的上部安装有摄像头13，所述摄像头13与设置第一本体1内的PLC控制器通信连接，本发明在工作状态下可管道内的状况进行影像采集，并传送至PLC控制器进行数据分析。

所述机械手5包括动力装置及机械臂51，动力装置包括第三电机52，第三电机52安装在托架8的后部，第三电机52的动力输出端与其前侧的螺杆53固定相连成一体，并驱动螺杆53转动，第三电机52与所述PLC控制器电连接。所述螺杆53上设置有驱动螺母54，驱动螺母54的底部具有滑块，所述滑块与托架8的表面的滑槽滑动连接，螺母54的左右两端设置有安装耳。所述机械臂51有两个，且对称布置在螺杆53的两侧。两个机械臂51的后部，均通过两个平行的连杆55与驱动螺母54两侧的安装耳铰接，机械臂51、驱动螺母54及两个连杆构55构成平行四杆机构。位于后部的连杆55的中部连接有摇杆56，所述摇杆56的一端与连杆55铰接，另一端与托架8铰接。

两个机械臂51的前部，均向内侧弯折且相互靠近。两个机械臂51的前部均安装有夹爪57，夹爪57的内侧设置有橡胶垫58。第三电机52带动螺杆53转动，将使驱动螺母54前后滑动，进而驱动两个机械臂51相互靠近或远离。本发明在管道内行走且遇到前方有固体障碍物时，摄像头13可观察到障碍物，并将信息传送至PLC控制器，PLC控制器对第三电机52发出指令，所述机械手5可将固体障碍物搬离，以保证清理工作的正常进行。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种新型可伸缩管道清理机器人，包括第一本体、第二本体、行走机构、清扫装置及机械手，其特征在于，所述第一本体与第二本体呈一前一后布置，且通过双节万向联轴器相连；所述行走机构有两组，第一本体与第二本体的外侧分别设置有一组行走机构；清扫装置设置在第二本体的后侧，包括清扫盘及伸缩杆，清扫盘与设置在第二本体内的第一电机相连；所述伸缩杆有多根，呈环形均匀布置在清扫盘的边缘，各伸缩杆一端与清扫盘固定相连，另一端均设置有清扫轮；第一本体的前侧设置有托架，所述机械手安装在托架上；

第一本体的前侧设置有前安装盘，前安装盘通过连接体与第一本体固定相连；所述第二本体与清扫盘之间设置有后安装盘，后安装盘通过轴套与第二本体固定相连；所述第一电机的动力输出轴穿过轴套与清扫盘的中心固定相连，并驱动清扫盘转动；

每组行走机构包括三个行走机构，与第一本体相连的一组行走机构呈环形均匀布置在其外侧，与第二本体相连的一组行走机构也呈环形均匀布置在其外侧；

所述行走机构包括行走支架及行走轮，行走支架的一端与第一本体或第二本体的外壁铰接；行走轮有两个，通过驱动轴安装在行走支架的另一端，驱动轴由安装在行走支架的第二电机通过齿轮组驱动其转动；行走机构还包括液压杆，液压杆的一端与行走支架铰接；与第一本体相连的一组行走机构的液压杆的另一端与前安装盘的边缘铰接，与第二本体相连的一组行走机构的液压杆的另一端与后安装盘的边缘铰接；

所述第一本体和第二本体之间设置有多根弹簧，各弹簧的一端第一本体后侧壁固定相连，另一端与第二本体的前侧壁固定相连；在自然伸长状态下，所有弹簧呈环形均匀平行布置在双节万向联轴器的外侧；

所述托架固定安装在前安装盘的中部，前安装盘前侧的上部安装有摄像头，所述摄像头与设置第一本体内的PLC控制器通信连接；

所述机械手包括动力装置及机械臂，动力装置包括第三电机，第三电机安装在托架的后部，第三电机与其前侧的螺杆相连；所述螺杆上设置有驱动螺母，驱动螺母的底部具有滑块，滑块与托架的表面的滑槽滑动连接，驱动螺母与托架的表面滑动连接；所述机械臂有两个，且对称布置在螺杆的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种新型可伸缩管道清理机器人，其特征在于，每个机械臂的后部，均通过两个平行的连杆与驱动螺母的一侧相连，机械臂、驱动螺母及两个连杆构成平行四杆机构；位于后部的连杆连接有摇杆，摇杆的一端与连杆中部铰接，另一端与托架铰接。

3.根据权利要求1所述的一种新型可伸缩管道清理机器人，其特征在于，两个机械臂的前部均向内侧弯折，且均安装有夹爪，所述夹爪的内侧设置有橡胶垫。

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