CN106836453B - 一种排水沟水泥盖板检测替换机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及道路维护设备领域，具体的说是一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，包括机体、运料车、升降单元、检测单元、替换单元、清洗单元、定位单元和控制单元，机体位于排水沟内；运料车用于运输新盖板和替换下来的盖板；升降单元用于盖板的升降；检测单元位于机体中部，检测单元用于检测盖板是否损坏；替换单元用于将损坏的盖板替换成新的盖板；清洗单元用于清洗放置盖板的安放槽；定位单元用于对放下的盖板进行定位；控制单元用于控制各单元工作。本发明能够对水泥盖板进行检测，对于质量好的水泥盖板继续使用，而对于损坏的水泥盖板将其替换，降低了经济成本，避免了浪费，同时提高了更换水泥盖板的效率。

Description

一种排水沟水泥盖板检测替换机器人
技术领域
本发明涉及道路维护设备领域，具体的说是一种排水沟水泥盖板检测替换机器人。
背景技术
道路排水沟是指道路两边或者一边为了疏导、排除因路面流下来的水而修建的土质、砌石、砌砖等的排水设施。盖板是盖在排水沟顶部的配套产品，盖板分为金属盖板和水泥盖板两种，金属盖板相对于水泥盖板具有重量轻、使用寿命长的特点，但由于金属盖板为金属材质，容易被盗，使得其使用范围受到限制，特别是在道路排水沟的使用上，采用水泥盖板比采用金属盖板更加合适。然而水泥盖板具有寿命短、重量大的特点，水泥盖板在使用一段时间后其表面风化严重，造成水泥盖板的强度严重下降，需要对水泥盖板进行更换，并且由于水泥盖板制造质量及水泥盖板所处的地理差异，使得水泥盖板有的仍可继续使用，而有的则需要更换，如果更换全部的水泥盖板不但会增加经济支出，还会造成不必要的浪费，而只更换损坏的水泥盖板又会增加更换的难度，目前仍然难以找到较合适的解决方法。
鉴于此，本发明提供的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，能够对水泥盖板进行检测，对于质量好的水泥盖板继续使用，而对于损坏的水泥盖板将其替换，降低了经济成本，避免了浪费，同时提高了更换水泥盖板的效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：本发明提供的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，能够对水泥盖板进行检测，对于质量好的水泥盖板继续使用，而对于损坏的水泥盖板将其替换，降低了经济成本，避免了浪费，同时提高了更换水泥盖板的效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，包括机体、运料车、升降单元、检测单元、替换单元、清洗单元、定位单元和控制单元，所述的机体位于排水沟内；所述的运料车用于运输新盖板和替换下来的盖板；所述的升降单元数量为两个，两个升降单元分别位于机体的前、后两端，升降单元用于盖板的升降，位于前方的升降单元将盖板抬起并放入到检测单元上，位于后方的升降单元将盖板从检测单元抬起并放入到盖板的安放槽内；所述的检测单元位于机体中部，检测单元用于检测盖板是否损坏；所述的替换单元位于检测单元侧边，替换单元用于将损坏的盖板替换成新的盖板；所述的清洗单元用于清洗放置盖板的安放槽；所述的定位单元用于对放下的盖板进行定位，以保证盖板被放下后相互之间能够紧密排布；所述的控制单元用于控制各单元工作。
所述的升降单元包括两个平行四边形机构和双轴电机，两个平行四边形机构安装在机体左右两侧，平行四边形机构上设有平行杆，平行杆可保证平行四边形机构的水平连杆始终处于水平状态；所述的双轴电机驱动两个平行四边形机构同步转动；位于前方的平行四边形机构的水平连杆上设有两个减振垫，减振垫的高度可调，由于盖板长时间位于安放槽内，泥土将盖板与安放槽之间的空隙填满并将盖板粘在安放槽内，使得盖板不易被抬起，而通过调节减振垫的高度，使前后减振垫的高度不同，在抬起盖板时，从盖板的一端逐渐抬起，可降低抬起盖板所需的力，从而减小双轴电机所需的扭矩，同时，在抬起盖板时，盖板应保证完整性并避免盖板掉落到排水沟内，而减振垫可减小检测单元带来的振动。
作为本发明的一种优选实施方式，所述的减振垫包括支座、本体和支撑杆，所述的支座安装在水平连杆上；所述的本体安装在支座上，本体可相对支座进行高度的上下调节，本体上设置有刻度，通过刻度可实现本体高度的可视化调节，从而便于本体的精确调节，本体上部设置有多个通孔，本体的中部设置有将多个通孔连通的空腔；所述的支撑杆密封的安装在通孔内，盖板长时间暴露在外界环境中，盖板的表面会出现凹凸不平的情况，为避免在抬起盖板时盖板单点受力，通过连通器原理使支撑杆对盖板进行多点支撑，同时，多个支撑杆的支撑点不同时共面，增大了盖板与减振垫之间的摩擦力，可防止盖板掉落。
所述的检测单元包括输送模块、振动模块、称重模块和多个一号红外线距离传感器，所述的输送模块安装在机体上，输送模块用于将盖板从前方输送到后方；所述的振动单元用于产生振动使盖板上的杂物和从盖板上脱离的板块从输送模块上掉落，掉落的杂物和板块会沿着导向槽掉入到运料车内,振动模块能够实现前后、左右和上下三个方向上的同时振动，通过振动模块可实现盖板的多方位振动，从而提高盖板检测的质量；所述的称重模块用于对盖板进行称重，称重模块位于输送模块下方，称重模块将盖板从输送模块上顶起对盖板进行称重，称重完成后称重模块将盖板落下，盖板回到输送模块上，控制单元判断盖板是否符合标准重量，当盖板的重量低于标准重量时，说明该盖板有损坏，反之无损坏；对于有些称重模块无法检测的盖板，采用多个一号红外线距离传感器进行检测，多个一号红外线距离传感器布置在盖板上方和左右两侧，当盖板损坏后其表面会出现较大的裂缝，而通过一号红外线距离传感器可以检测出盖板表面的不连续性，从而判断出盖板损坏。
所述的替换单元包括二号红外线距离传感器、一号推杆和二号推杆，所述的二号红外线距离传感器用于检测损害的盖板是否到达预定位置；当输送模块将损坏的盖板运送到预定位置时，所述的一号推杆将损坏的盖板推入到运料车内，同时，位于后方的二号推杆将新的盖板推送到输送模块上。
所述的清洗单元包括两个喷头和高压清洗机，两个喷头与高压清洗机相连接，两个喷头分别安装在机体两侧并位于安放槽处，喷头的出水口为扁平状可增大喷头扫过的面积，同时，喷头对安放槽进行摆动式清洗，提高了高压水对安放槽的清洗效果。
所述的定位单元包括导向板、推紧板、弹簧、推板、伸缩杆、压力传感器和振动体，所述的导向板安装在机体左右两侧并位于检测单元后方，升降单元将盖板放入到安放槽时，导向板可将盖板导入到安放槽内，导向板底部的宽度等于盖板的宽度，提高了盖板的放置精度；所述的推紧板通过弹簧安装在推板上，推紧板的长度等于盖板的宽度，可防止盖板受力不均造成倾斜；推板滑动安装在机体上；所述的伸缩杆推动推板沿机体滑动；所述的压力传感器安装在推板和伸缩杆之间；所述的振动体安装在推紧板上。升降单元将盖板从输送模块上抬起并放入到安放槽内，在放置盖板的同时导向板修正盖板的位置，使盖板准确安放在安放槽内；然后伸缩杆推动推板并带动推紧板将盖板推向与之相邻的盖板，同时，振动体振动使推紧板振动的推动盖板，有利于推动盖板和增加盖板之间的紧密性，当盖板紧贴相邻盖板后，压力传感器的压力值增大，当压力传感器的压力值达到设定值时，伸缩杆缩回。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，能够对水泥盖板进行检测，对于质量好的水泥盖板继续使用，而对于损坏的水泥盖板将其替换，降低了经济成本，避免了浪费，同时提高了更换水泥盖板的效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的俯视图的结构示意图；
图2是本发明的侧视图结构示意图；
图3是本发明的振动垫的结构示意图；
图4是排水沟的断面图；
图中：机体1、运料车2、升降单元3、平行四边形机构31、双轴电机32、平行杆33、水平连杆34、减振垫35、支座351、本体352、支撑杆353、检测单元4、输送模块41、振动模块42、称重模块43、一号红外线距离传感器44、替换单元5、二号红外线距离传感器51、一号推杆52、二号推杆53、清洗单元6、喷头61、高压清洗机62、定位单元7、导向板71、推紧板72、弹簧73、推板74、伸缩杆75、压力传感器76、振动体77、控制单元8、盖板9、安放槽91。
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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1、图2和图4所示，本发明所述的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，包括机体1、运料车2、升降单元3、检测单元4、替换单元5、清洗单元6、定位单元7和控制单元8，所述的机体1位于排水沟内；所述的运料车2用于运输新盖板9和替换下来的盖板9；所述的升降单元3数量为两个，两个升降单元3分别位于机体1的前、后两端，升降单元3用于盖板9的升降，位于前方的升降单元3将盖板9抬起并放入到检测单元4上，位于后方的升降单元3将盖板9从检测单元4抬起并放入到盖板9的安放槽91内；所述的检测单元4位于机体1中部，检测单元4用于检测盖板9是否损坏；所述的替换单元5位于检测单元4侧边，替换单元5用于将损坏的盖板9替换成新的盖板9；所述的清洗单元6用于清洗放置盖板9的安放槽91；所述的定位单元7用于对放下的盖板9进行定位，以保证盖板9被放下后相互之间能够紧密排布；所述的控制单元8用于控制各单元工作。
如图1、图2和图4所示，本发明所述的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，所述的升降单元3包括两个平行四边形机构31和双轴电机32，两个平行四边形机构31安装在机体1左右两侧，平行四边形机构31上设有平行杆33，平行杆33可保证平行四边形机构31的水平连杆34始终处于水平状态；所述的双轴电机32驱动两个平行四边形机构31同步转动；位于前方的平行四边形机构31的水平连杆34上设有两个减振垫35，减振垫35的高度可调，由于盖板9长时间位于安放槽91内，泥土将盖板9与安放槽91之间的空隙填满并将盖板9粘在安放槽91内，使得盖板9不易被抬起，而通过调节减振垫35的高度，使前后减振垫35的高度不同，在抬起盖板9时，从盖板9的一端逐渐抬起，可降低抬起盖板9所需的力，从而减小双轴电机32所需的扭矩，同时，在抬起盖板9时，盖板9应保证完整性并避免盖板9掉落到排水沟内，而减振垫35可减小检测单元4带来的振动。
如图3所示，作为本发明的一种优选实施方式，所述的减振垫35包括支座351、本体352和支撑杆353，所述的支座351安装在水平连杆34上；所述的本体352安装在支座351上，本体352可相对支座351进行高度的上下调节，本体352上设置有刻度，通过刻度可实现本体352高度的可视化调节，从而便于本体352的精确调节，本体352上部设置有多个通孔，本体352的中部设置有将多个通孔连通的空腔；所述的支撑杆353密封的安装在通孔内，盖板9长时间暴露在外界环境中，盖板9的表面会出现凹凸不平的情况，为避免在抬起盖板9时盖板9单点受力，通过连通器原理使支撑杆353对盖板9进行多点支撑，同时，多个支撑杆353的支撑点不同时共面，增大了盖板9与减振垫35之间的摩擦力，可防止盖板9掉落。
如图1、图2和图4所示，本发明所述的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，所述的检测单元4包括输送模块41、振动模块42、称重模块43和多个一号红外线距离传感器44，所述的输送模块41安装在机体1上，输送模块41用于将盖板9从前方输送到后方；所述的振动单元用于产生振动使盖板9上的杂物和从盖板9上脱离的板块从输送模块41上掉落，掉落的杂物和板块会沿着导向槽掉入到运料车2内,振动模块42能够实现前后、左右和上下三个方向上的同时振动，通过振动模块42可实现盖板9的多方位振动，从而提高盖板9检测的质量；所述的称重模块43用于对盖板9进行称重，称重模块43位于输送模块41下方，称重模块43将盖板9从输送模块41上顶起对盖板9进行称重，称重完成后称重模块43将盖板9落下，盖板9回到输送模块41上，控制单元8判断盖板9是否符合标准重量，当盖板9的重量低于标准重量时，说明该盖板9有损坏，反之无损坏；对于有些称重模块43无法检测的盖板9，采用多个一号红外线距离传感器44进行检测，多个一号红外线距离传感器44布置在盖板9上方和左右两侧，当盖板9损坏后其表面会出现较大的裂缝，而通过一号红外线距离传感器44可以检测出盖板9表面的不连续性，从而判断出盖板9损坏。
如图1、图2和图4所示，本发明所述的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，所述的替换单元5包括二号红外线距离传感器51、一号推杆52和二号推杆53，所述的二号红外线距离传感器51用于检测损害的盖板9是否到达预定位置；当输送模块41将损坏的盖板9运送到预定位置时，所述的一号推杆52将损坏的盖板9推入到运料车2内，同时，位于后方的二号推杆53将新的盖板9推送到输送模块41上。
如图1、图2和图4所示，本发明所述的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，所述的清洗单元6包括两个喷头61和高压清洗机62，两个喷头61与高压清洗机62相连接，两个喷头61分别安装在机体1两侧并位于安放槽91处，喷头61的出水口为扁平状可增大喷头61扫过的面积，同时，喷头61对安放槽91进行摆动式清洗，提高了高压水对安放槽91的清洗效果。
如图1、图2和图4所示，本发明所述的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，所述的定位单元7包括导向板71、推紧板72、弹簧73、推板74、伸缩杆75、压力传感器76和振动体77，所述的导向板71安装在机体1左右两侧并位于检测单元4后方，升降单元3将盖板9放入到安放槽91时，导向板71可将盖板9导入到安放槽91内，导向板71底部的宽度等于盖板9的宽度，提高了盖板9的放置精度；所述的推紧板72通过弹簧73安装在推板74上，推紧板72的长度等于盖板9的宽度，可防止盖板9受力不均造成倾斜；推板74滑动安装在机体1上；所述的伸缩杆75推动推板74沿机体1滑动；所述的压力传感器76安装在推板74和伸缩杆75之间；所述的振动体77安装在推紧板72上。升降单元3将盖板9从输送模块41上抬起并放入到安放槽91内，在放置盖板9的同时导向板71修正盖板9的位置，使盖板9准确安放在安放槽91内；然后伸缩杆75推动推板74并带动推紧板72将盖板9推向与之相邻的盖板9，同时，振动体77振动使推紧板72振动的推动盖板9，有利于推动盖板9和增加盖板9之间的紧密性，当盖板9紧贴相邻盖板9后，压力传感器76的压力值增大，当压力传感器76的压力值达到设定值时，伸缩杆75缩回。
工作时，作业人员先将起点处的几块盖板9取出，然后将机体1放入到排水沟中，启动本发明，升降单元3将盖板9抬起并放到输送模块41上，输送模块41将盖板9向后运输，盖板9被抬起后，清洗单元6对安放槽91进行清洗，盖板9在被运输的同时，盖板9依次经过振动模块42、称重模块43和一号红外线距离传感器44，当称重模块43和一号红外线距离传感器44检测到盖板9损坏时，替换单元5将损坏的盖板9替换成新的盖板9，盖板9经过替换单元5后，升降单元3将盖板9抬起并送入安放槽91内，然后定位单元7对盖板9进行定位；当工作结束后，关停本发明，将机体1从排水沟中取出，然后作业人员在机体1最后占据的排水沟处补上盖板9。
本发明的前进方向为前，本发明前进方向的反方向为后，本发明前进方向的左侧为左，右侧为右。
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 (7)

1.一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，其特征在于：包括机体(1)、运料车(2)、升降单元(3)、检测单元(4)、替换单元(5)、清洗单元(6)、定位单元(7)和控制单元(8)，所述的机体(1)位于排水沟内；所述的运料车(2)用于运输新盖板(9)和替换下来的盖板(9)；所述的升降单元(3)数量为两个，两个升降单元(3)分别位于机体(1)的前、后两端，升降单元(3)用于盖板(9)的升降；所述的检测单元(4)位于机体(1)中部，检测单元(4)用于检测盖板(9)是否损坏；所述的替换单元(5)位于检测单元(4)侧边，替换单元(5)用于将损坏的盖板(9)替换成新的盖板(9)；所述的清洗单元(6)用于清洗放置盖板(9)的安放槽(91)；所述的定位单元(7)用于对放下的盖板(9)进行定位；所述的控制单元(8)用于控制各单元工作。
2.根据权利要求1所述的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，其特征在于：所述的升降单元(3)包括两个平行四边形机构(31)和双轴电机(32)，两个平行四边形机构(31)安装在机体(1)左右两侧，平行四边形机构(31)上设有平行杆(33)；所述的双轴电机(32)驱动两个平行四边形机构(31)同步转动；位于前方的平行四边形机构(31)的水平连杆(34)上设有两个减振垫(35)，减振垫(35)的高度可调。
3.根据权利要求2所述的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，其特征在于：所述的减振垫(35)包括支座(351)、本体(352)和支撑杆(353)，所述的支座(351)安装在水平连杆(34)上；所述的本体(352)安装在支座(351)上，本体(352)上设置有刻度，本体(352)可相对支座(351)进行高度的上下调节，本体(352)上部设置有多个通孔，本体(352)的中部设置有将多个通孔连通的空腔；所述的支撑杆(353)密封的安装在通孔内。
4.根据权利要求1所述的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，其特征在于：所述的检测单元(4)包括输送模块(41)、振动模块(42)、称重模块(43)和多个一号红外线距离传感器(44)，所述的输送模块(41)安装在机体(1)上，输送模块(41)用于将盖板(9)从前方输送到后方；所述的振动单元用于产生振动使盖板(9)上的杂物和从盖板(9)上脱离的板块从输送模块(41)上掉落,振动模块(42)能够实现前后、左右和上下三个方向上的同时振动；所述的称重模块(43)用于对盖板(9)进行称重，控制单元(8)判断盖板(9)是否符合标准重量；所述的多个一号红外线距离传感器(44)用于检测盖板(9)是否完整，多个一号红外线距离传感器(44)布置在盖板(9)上方和左右两侧。
5.根据权利要求1所述的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，其特征在于：所述的替换单元(5)包括二号红外线距离传感器(51)、一号推杆(52)和二号推杆(53)，所述的二号红外线距离传感器(51)用于检测损害的盖板(9)是否到达预定位置；所述的一号推杆(52)用于将损坏的盖板(9)推入到运料车(2)内；所述的二号推杆(53)用于将新的盖板(9)推送到检测单元(4)上。
6.根据权利要求1所述的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，其特征在于：所述的清洗单元(6)包括两个喷头(61)和高压清洗机(62)，两个喷头(61)与高压清洗机(62)相连接，两个喷头(61)分别安装在机体(1)两侧并位于安放槽(91)处，喷头(61)的出水口为扁平状，喷头(61)对安放槽(91)进行摆动式清洗。
7.根据权利要求1所述的一种排水沟水泥盖板检测替换机器人，其特征在于：所述的定位单元(7)包括导向板(71)、推紧板(72)、弹簧(73)、推板(74)、伸缩杆(75)、压力传感器(76)和振动体(77)，所述的导向板(71)安装在机体(1)左右两侧并位于检测单元(4)后方，导向板(71)用于将盖板(9)导入到安放槽(91)内，导向板(71)底部的宽度等于盖板(9)的宽度；所述的推紧板(72)通过弹簧(73)安装在推板(74)上，推紧板(72)的长度等于盖板(9)的宽度；推板(74)滑动安装在机体(1)上；所述的伸缩杆(75)推动推板(74)沿机体(1)滑动；所述的压力传感器(76)安装在推板(74)和伸缩杆(75)之间；所述的振动体(77)安装在推紧板(72)上。
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