CN107414868B - 水仓清淤机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水仓清淤机器人，包括车体和行走装置，车体上安装有支架，所述支架上安装有入口朝下的吸收泵，所述吸收泵的出口连接有淤泥输送管道；所述吸收泵连接有供电线缆，所述车体上设置有线缆盘，供电线缆缠绕在线缆盘上；所述车体内还设有控制装置，该控制装置与吸收泵和行走装置分别相连接。本发明采用移动式车体带动吸收泵清理淤泥，代替了传统的人工清理，降低了劳动强度，提高了清理效率，降低了成本，消除了安全隐患。

Description

水仓清淤机器人
技术领域
本发明涉及一种清理水仓淤泥的机器人。
背景技术
目前水仓中的淤泥主要依靠人工操作吸收装置进行清理，其缺陷在于：劳动强度大，清理效率低，人工成本高，工作环境差，并且存在安全隐患。
发明内容
本发明提出了一种水仓清淤机器人，其目的是：使用自动化机器人代替人工进行水仓淤泥的清理工作，降低劳动强度，提高清理效率，降低成本，消除安全隐患。
本发明技术方案如下：
水仓清淤机器人，包括车体，所述车体上安装有行走装置，所述车体上安装有支架，所述支架上安装有入口朝下的吸收泵，所述吸收泵的出口连接有淤泥输送管道；
所述支架包括固定架、上连接杆、下连接杆以及移动架，所述固定架安装在车体上，上连接杆一端与固定架相铰接、另一端与移动架相铰接，下连接杆一端与固定架相铰接、另一端与移动架相铰接，吸收泵安装在移动架上，移动架底端还安装有行走轮；所述固定架上还安装有挂钩，移动架上设有用于挂在挂钩上的定位销，定位销可挂在挂钩上以使行走轮与吸收泵脱离地面；
所述吸收泵连接有供电线缆，所述车体上设置有线缆盘，供电线缆缠绕在线缆盘上；
所述车体内还设有控制装置，该控制装置分别与吸收泵和行走装置相连接。
作为本发明的进一步改进：还包括防松检测装置，所述防松检测装置包括水平布置的滑轨以及安装在滑轨上的行走架，所述行走架上设有通孔，吸收泵所连接的供电线缆经过线缆盘的缠绕后穿过该通孔，所述通孔侧方水平布置有多个用于感应供电线缆的传感器，所述传感器与控制装置相连接。
作为本发明的进一步改进：所述传感器为MXM等间距方阵形式排列，M为大于等于4的整数；控制装置通过各传感器的输出信号检测供电线缆是否松动，方法为：
(一)设左下角的传感器的坐标为(1,1)，右上角传感器坐标为(M，M)，按排列位置分别为各传感器赋坐标值P＝(x，y)，横坐标x、纵坐标y分别为所在列的序号和所在行的序号；
(二)实时监测各传感器的状态，记录所有感应到供电线缆的传感器的坐标值，得到坐标值集合K，以集合K中各点横坐标由小到大为序、根据各点坐标值拟合出曲线方程，记集合K中横坐标最小的坐标点为A点，最大的坐标点为B点；
(三)对上述得到的曲线方程在A点横坐标值到B点横坐标值的区间内求二次导数，记二次导数的最大值所在点为C点；
(四)求取A、B之间的距离记为a，B、C之间的距离记为b,A、C之间的距离记为c，计算p＝(a+b+c)/2，再计算面积特征值S＝sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c))，所述sqrt()为求平方根函数；
(五)若S≥M*M/5，则判定供电线缆松动，否则判定未松动。
作为本发明的进一步改进：还包括泥水分离装置，所述泥水分离装置包括顶部具有开口的分离篮以及位于分离篮上方的压板；所述分离篮的侧壁和底部均为栅栏状，所述压板亦为栅栏状；所述分离篮的侧壁的内侧和底部的内侧、以及压板底部均铺设有滤布；
所述淤泥输送管道的出口与分离篮相连通以将吸取的淤泥输送到分离篮中；
所述压板在往复机构的驱动下上下运动、对分离篮中的淤泥进行压缩分离。
作为本发明的进一步改进：所述压板和、或分离篮上还安装有振动装置。
作为本发明的进一步改进：所述振动装置为超声波振动装置。
作为本发明的进一步改进：所述分离篮底部还竖直设有分隔板以将分离篮底部空间分隔为若干区域，所述分隔板的高度小于分离篮的高度，所述分隔板为栅栏状结构且两侧面均铺设有滤布。
作为本发明的进一步改进：还包括安装在分离篮底部的翻转机构用于将分离篮中经过泥水分离的固体淤泥倾倒出篮。
作为本发明的进一步改进：所述车体为密封结构，车体内部设有与控制装置分别相连接的温度传感器和湿度传感器，车体上还安装有与控制装置的报警装置。
作为本发明的进一步改进：所述车体上设有入气孔和出气孔，车体上还装有气泵，所述气泵的出口与车体入气孔相连通，所述车体出气孔连接有单向阀，该单向阀的导通方向为由车体内部向车体外部。
相对于现有技术，本发明具有以下积极效果：(1)采用移动式车体带动吸收泵清理淤泥，代替了传统的人工清理，降低了劳动强度，提高了清理效率，降低了成本，消除了安全隐患；(2)由于水仓内情况复杂，供电线缆过长易发生缠绕，妨碍机器人的行动，甚至对其他装置和工作人员造成阻碍，就此本发明在车体上增加了防松检测装置，利用传感器对供电线缆的位置进行监测，判断是否发生松动，避免供电线缆缠绕引发事故；(4)防松检测装置中，供电线缆所穿过的行走架可在滑轨上自由移动，提高了防松检测装置的适应性，避免车体在向不同方向移动时防松检测装置对供电线缆造成损坏；(5)本发明还公开了一种具体的防松检测的方法，利用方阵形式排列的、成本低、精度高的传感器对供电线缆的形状进行捕捉，然后利用传感器的坐标值拟合出与供电线缆形状高度一致的曲线，再取两端点和拐弯半径最大的点构成三角形，通过简单的三角形面积计算来判定供电线缆是否发生了较大的弯曲，继而判断出是否出现松动，具有成本低、判断可靠性高以及运算量低的优点；(6)本发明还提供了一种对吸取的淤泥进行进一步处理的泥水分离装置，利用挤压原理，依靠栅栏形状和滤布分离出水分，结构简单，操作方便；(7)泥水分离装置中还使用了超声波振动装置在挤压的同时对污泥施加振动，加速了水分的分离；(8)使用分隔板对分离篮进行了进一步分隔，从而增大了下压时污泥与滤布之间的接触面积，提高了分离效率；(9)车体上还设有单向阀和循环气泵，使车体内部的温度和湿度维持在适宜电气元件工作的范围内，提高了整机的可靠性。
附图说明
图1为本发明移动车部分的结构示意图。
图2为防松检测装置部分的结构示意图。
图3为泥水分离装置部分的结构示意图。
图4为分离篮的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案：
如图1,一种水仓清淤机器人，包括车体1，所述车体1上安装有行走装置，行走装置包括电机和再电机驱动下转动的行走轮；所述车体1前端安装有支架2，所述支架2上安装有入口朝下的吸收泵3，所述吸收泵3的出口连接有淤泥输送管道；
所述支架2包括固定架2-1、上连接杆2-2、下连接杆2-3以及移动架2-4，所述固定架2-1安装在车体1上，上连接杆2-2一端与固定架2-1相铰接、另一端与移动架2-4相铰接，下连接杆2-3一端与固定架2-1相铰接、另一端与移动架2-4相铰接，吸收泵3安装在移动架2-4上，移动架2-4底端还安装有万向轮；所述固定架2-1上还安装有挂钩8，移动架2-4上设有用于挂在挂钩8上的定位销9，支架2构成一四杆机构，不清理污泥时，可将移动架2-4上抬，将定位销9挂在挂钩8上，使行走轮与吸收泵3脱离地面；
所述吸收泵3连接有供电线缆6，所述车体1上设置有线缆盘4，供电线缆6缠绕在线缆盘4上；
所述车体1内还设有控制装置，该控制装置分别与吸收泵3和行走装置相连接。
所述车体1由钢制壳体和钢制上盖，上盖与壳体盖合处设有密封条，确保车体1内形成密封空间，防止灰尘与水进入。
车体1内还设有电瓶装置，用于为控制装置、行走装置以及其它电气件供电。
车体1的行走通过遥控装置控制，遥控装置包括设置在车体1上、与控制装置相连接的接收端、以及通过无线方式与接收端通讯的遥控端。
所述车体1上还安装有摄像头7，其拍摄到的图像通过无线方式传递至遥控端上，使遥控操作人员能够根据水仓内的实际情况对机器人进行操作。
车体1内部设有与控制装置分别相连接的温度传感器和湿度传感器，车体1上还安装有与控制装置的报警装置，若车体1内温度和湿度超过所设定的限制，报警装置将发出报警。
所述车体1上设有入气孔和出气孔，车体1上还装有气泵，所述气泵的出口与车体1入气孔相连通，所述车体1出气孔连接有单向阀，该单向阀的导通方向为由车体1内部向车体1外部，使车体1内部的温度和湿度维持在适宜电气元件工作的范围内，提高了整机的可靠性。
所述的水仓清淤机器人还包括防松检测装置5，如图2，所述防松检测装置5包括左右水平布置的滑轨5-1以及安装在滑轨5-1上的行走架5-2，所述行走架5-2上设有前后走向的通孔，吸收泵3所连接的供电线缆6经过线缆盘4的缠绕后穿过该通孔，从而在不影响供电线缆6正常摆动的情况下对供电线缆6进行监测；所述通孔侧方水平布置有多个用于感应供电线缆6的传感器5-3，所述传感器5-3与控制装置相连接。
所述传感器5-3为MXM等间距方阵形式排列，M为大于等于4的整数，本实施例中M为5；控制装置通过各传感器5-3的输出信号检测供电线缆6是否松动，方法为：
(一)设左下角的传感器5-3的坐标为(1,1)，右上角传感器5-3坐标为(M，M)，按排列位置分别为各传感器5-3赋坐标值P＝(x，y)，横坐标x、纵坐标y分别为所在列的序号和所在行的序号；
(二)实时监测各传感器5-3的状态，记录所有感应到供电线缆6的传感器5-3的坐标值，得到坐标值集合K，以集合K中各点横坐标由小到大为序、根据各点坐标值拟合出曲线方程，记集合K中横坐标最小的坐标点为A点，最大的坐标点为B点；
(三)对上述得到的曲线方程在A点横坐标值到B点横坐标值的区间内求二次导数，记二次导数的最大值所在点为C点；
(四)求取A、B之间的距离记为a，B、C之间的距离记为b,A、C之间的距离记为c，计算p＝(a+b+c)/2，再计算面积特征值S＝sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c))，所述sqrt()为求平方根函数，求得的S为三角形ABC的面积值；
(五)根据三角形ABC的面积占整个感应区域的比例来判断供电线缆6的弯曲程度：若S≥M*M/5，则判定供电线缆6松动，发出警报，否则判定未松动。
如图3，所述的水仓清淤机器人还包括泥水分离装置，其包括顶部具有开口的分离篮10-3以及位于分离篮10-3上方的压板10-1；所述分离篮10-3的侧壁和底部均为栅栏状，所述压板10-1亦为栅栏状；所述分离篮10-3的侧壁的内侧和底部的内侧、以及压板10-1底部均铺设有滤布；
所述淤泥输送管道的出口与分离篮10-3相连通以将吸取的淤泥输送到分离篮10-3中；
所述压板10-1在往复机构的驱动下上下运动、对分离篮10-3中的淤泥进行压缩分离。所述的往复机构为与压板相连接的压缩油缸10-2；
所述压板10-1和分离篮10-3上均安装有振动装置，该振动装置为超声波振动装置。
如图4，所述分离篮10-3底部还竖直设有十字状的分隔板10-6以将分离篮10-3底部空间分隔为四块区域，所述分隔板10-6的高度小于分离篮10-3的高度，所述分隔板10-6为栅栏状结构且两侧面均铺设有滤布。
如图3，所述分离篮10-3安装在底座10-4上，分离篮10-3底部与底座10-4铰接，同时还设有举升油缸10-5，举升油缸10-5缸体与底座10-4相铰接、伸出杆与分离篮10-3底部相铰接，举升油缸10-5伸长可将分离篮10-3中的污泥倾倒出篮。
工作时，工作人员根据摄像头7拍摄的图像操作车体1移动、对水仓淤泥进行清理，吸收的淤泥进入分离篮10-3中，由压板10-1进行进一步压缩，水分透过滤布流出，实现分离，分离结束后，举升油缸10-5伸长，将分离篮10-3中剩余的淤泥倾倒而出。

Claims (10)

1.水仓清淤机器人，其特征在于：包括车体（1），所述车体（1）上安装有行走装置，所述车体（1）上安装有支架（2），所述支架（2）上安装有入口朝下的吸收泵（3），所述吸收泵（3）的出口连接有淤泥输送管道；
所述支架（2）包括固定架（2-1）、上连接杆（2-2）、下连接杆（2-3）以及移动架（2-4），所述固定架（2-1）安装在车体（1）上，上连接杆（2-2）一端与固定架（2-1）相铰接、另一端与移动架（2-4）相铰接，下连接杆（2-3）一端与固定架（2-1）相铰接、另一端与移动架（2-4）相铰接，吸收泵（3）安装在移动架（2-4）上，移动架（2-4）底端还安装有行走轮；所述固定架（2-1）上还安装有挂钩（8），移动架（2-4）上设有用于挂在挂钩（8）上的定位销（9），定位销（9）可挂在挂钩（8）上以使行走轮与吸收泵（3）脱离地面；
所述吸收泵（3）连接有供电线缆（6），所述车体（1）上设置有线缆盘（4），供电线缆（6）缠绕在线缆盘（4）上；
所述车体（1）内还设有控制装置，该控制装置分别与吸收泵（3）和行走装置相连接。
2.如权利要求1所述的水仓清淤机器人，其特征在于：还包括防松检测装置（5），所述防松检测装置（5）包括水平布置的滑轨（5-1）以及安装在滑轨（5-1）上的行走架（5-2），所述行走架（5-2）上设有通孔，吸收泵（3）所连接的供电线缆（6）经过线缆盘（4）的缠绕后穿过该通孔，所述通孔侧方水平布置有多个用于感应供电线缆（6）的传感器（5-3），所述传感器（5-3）与控制装置相连接。
3.如权利要求2所述的水仓清淤机器人，其特征在于：所述传感器（5-3）为MXM等间距方阵形式排列，M为大于等于4的整数；控制装置通过各传感器（5-3）的输出信号检测供电线缆（6）是否松动，方法为：
（一）设左下角的传感器（5-3）的坐标为（1,1），右上角传感器（5-3）坐标为（M，M），按排列位置分别为各传感器（5-3）赋坐标值P=（x，y），横坐标x、纵坐标y分别为所在列的序号和所在行的序号；
（二）实时监测各传感器（5-3）的状态，记录所有感应到供电线缆（6）的传感器（5-3）的坐标值，得到坐标值集合K，以集合K中各点横坐标由小到大为序、根据各点坐标值拟合出曲线方程，记集合K中横坐标最小的坐标点为A点，最大的坐标点为B点；
（三）对上述得到的曲线方程在A点横坐标值到B点横坐标值的区间内求二次导数，记二次导数的最大值所在点为C点；
（四）求取A、B之间的距离记为a， B、C之间的距离记为b,A、C之间的距离记为c，计算p=（a+b+c）/2，再计算面积特征值S=sqrt（p*（p-a）*（p-b）*（p-c）），所述sqrt（）为求平方根函数；
（五）若S≥M*M/5，则判定供电线缆（6）松动，否则判定未松动。
4.如权利要求1所述的水仓清淤机器人，其特征在于：还包括泥水分离装置，所述泥水分离装置包括顶部具有开口的分离篮（10-3）以及位于分离篮（10-3）上方的压板（10-1）；所述分离篮（10-3）的侧壁和底部均为栅栏状，所述压板（10-1）亦为栅栏状；所述分离篮（10-3）的侧壁的内侧和底部的内侧、以及压板（10-1）底部均铺设有滤布；
所述淤泥输送管道的出口与分离篮（10-3）相连通以将吸取的淤泥输送到分离篮（10-3）中；
所述压板（10-1）在往复机构的驱动下上下运动、对分离篮（10-3）中的淤泥进行压缩分离。
5.如权利要求4所述的水仓清淤机器人，其特征在于：所述压板（10-1）和、或分离篮（10-3）上还安装有振动装置。
6.如权利要求5所述的水仓清淤机器人，其特征在于：所述振动装置为超声波振动装置。
7.如权利要求4所述的水仓清淤机器人，其特征在于：所述分离篮（10-3）底部还竖直设有分隔板（10-6）以将分离篮（10-3）底部空间分隔为若干区域，所述分隔板（10-6）的高度小于分离篮（10-3）的高度，所述分隔板（10-6）为栅栏状结构且两侧面均铺设有滤布。
8.如权利要求4所述的水仓清淤机器人，其特征在于：还包括安装在分离篮（10-3）底部的翻转机构用于将分离篮（10-3）中经过泥水分离的固体淤泥倾倒出篮。
9.如权利要求1所述的水仓清淤机器人，其特征在于：所述车体（1）为密封结构，车体（1）内部设有与控制装置分别相连接的温度传感器和湿度传感器，车体（1）上还安装有与控制装置相连接的报警装置。
10.如权利要求1至9任一所述的水仓清淤机器人，其特征在于：所述车体（1）上设有入气孔和出气孔，车体（1）上还装有气泵，所述气泵的出口与车体（1）入气孔相连通，所述车体（1）出气孔连接有单向阀，该单向阀的导通方向为由车体（1）内部向车体（1）外部。
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