CN107457234A - 中央空调管道清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中央空调管道清洁机器人，包括控制系统、车身、设置在车身下方的行走系统以及设置在车身上方的集尘系统，集尘系统包括依次相连的吸尘头、集尘箱及离心风机，离心风机与所述控制系统相连，管道内的灰尘自吸尘头进入并在离心风机的作用下进入集尘箱存储，所述集尘系统还包括带动所述吸尘头做升降运动、左右摆动及旋转运动的驱动装置。本发明体积小，运动灵活，可独立完成空调通风管道的清洁、除尘与环境检测反馈工作。

Description

中央空调管道清洁机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种中央空调管道清洁机器人。

背景技术

随着城市化的推进，空调通风系统在日常生活中发挥着越来越重要的作用。中央空调系统普遍应用于商场、办公大厦等公共场所中，主宰着高楼中空气的新陈代谢，被称作“建筑物之肺”。在长期使用后，通风管道中灰尘等杂物会逐渐沉积，使得风阻加大、能源损耗加剧。同时，由于中央空调通风风道通过出风口、回风口与室内形成相对封闭的空间，空调通风管道内部积累的大量灰尘、污垢将成为各种微生物生存繁衍的天堂。这些滋生的生物污染物会随着送风系统吹向室内的各个角落，逐渐变成污染源；同时某一个房间的病菌也容易随着空调循环风吹到其他房间形成交叉感染。据不完全统计，全国有超过700万个各类中央空调的使用单位，并且每年都在快速递增，但这些空调自运行以来从未清洗，90％的空调存在细菌污染。其中40％-53％的室内空气污染是由中央空调通风管道污染造成的。长期暴露在这种环境中极易引起呼吸系统的传染疾病、皮肤病和“不良建筑综合症”等各种疾病。

由于中央空调通风系统的管道结构错综复杂，人工清洁不仅效率低下，还极易造成通风系统的二次污染。而管道清扫机器人，由于设计简单，体型小巧多变，更容易胜任各种尺寸管道的清洁工作，且不容易造成二次污染等安全性问题，从而逐渐成为了风管清扫关键设备的选择。

CN102941204B公开了一种应用于中央空调管道清洗的智能六脚爬行机器人，它包括包括毛刷控制模块、清扫杆控制球形电机、紫外杀菌模块、伸缩杆、中央控制模块、电源供电模块、摄像监控模块、无线通讯传输模块、电机驱动模块、爬行机械脚控制模块、步进式电机、车轮、爬行机械脚、机械脚控制球形电机、辅助支撑杆、电磁阀装置、支撑杆卡槽扇叶、扇叶实心洞、扇叶空心洞、扇叶连接孔、套筒、智能机器人、永磁铁芯、机器人底盘、卡盘控制模块、远程监控PC机；电磁阀装置由电磁阀装置A部分和电磁阀装置B部分组成；中央控制模块、电源供电模块、无线通讯传输模块、电机驱动模块、爬行机械脚控制模块、步进式电机和机械脚控制球形电机均固定于机器人底盘上，爬行机械脚与机械脚控制球形电机相连，车轮连接在步进式电机上，步进式电机连接在机器人底盘上；所述辅助支撑杆、电磁阀装置A部分、电磁阀装置B部分、支撑杆卡槽扇叶、卡盘控制模块均嵌入机器人底盘内部，其中，所述电磁阀装置A部分、电磁阀装置B部分分别在机器人底盘的左右两边，辅助支撑杆穿过机器人底盘内部，两端分布连接电磁阀装置A部分、电磁阀装置B部分，支撑杆卡槽扇叶位于电磁阀装置A部分的末端与卡盘控制模块相连接；支撑杆卡槽扇叶的中心具有扇叶连接孔，圆周上均匀分布两个扇叶实心洞和两个扇叶空心洞，支撑杆卡槽扇叶通过扇叶连接孔固定在机器人底盘内部，中央控制模块通过卡盘控制模块控制支撑杆卡槽扇叶旋转。上述智能六脚爬行机器人结构复杂，操控繁琐，制造成本高，不适于大范围推广应用。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种中央空调管道清洁机器人，该机器人结构简单，体积小，运动灵活。

本发明所采用的技术方案为：

中央空调管道清洁机器人，包括控制系统、车身、设置在车身下方的行走系统以及设置在车身上方的集尘系统，集尘系统包括依次相连的吸尘头、集尘箱及离心风机，离心风机与所述控制系统相连，管道内的灰尘自吸尘头进入并在离心风机的作用下进入集尘箱存储，所述集尘系统还包括带动所述吸尘头做升降运动、左右摆动及旋转运动的驱动装置。

所述吸尘头包括吸尘腔，吸尘腔内设置有滚筒刷，吸尘腔的前部设置有一圈毛刷条，吸尘腔的后部设置有与吸尘腔相互连通的吸尘管道，吸尘腔通过吸尘管道与所述集尘箱相连通。

所述中央空调管道清洁机器人还包括数据采集系统，数据采集系统包括设置在集尘箱前方的摄像头，摄像头用于监控机器人所处的工作环境状况与工作进展情况，并将采集到的数据实时传输至所述控制系统；所述数据采集系统还包括灰尘传感器，灰尘传感器设置在集尘箱外侧，灰尘传感器用于检测机器人所处管道内的灰尘状况，并将采集到的数据实时传输至所述控制系统。

所述数据采集系统还包括满仓报警器，满仓报警器设置在集尘箱内，满仓报警器与所述控制系统相连。

所述驱动装置包括旋转驱动机构，旋转驱动机构包括第一舵机和旋转支架，旋转支架与所述吸尘头相连，第一舵机的输出轴与旋转支架相连，第一舵机与所述控制系统相连。

所述旋转支架通过弹性连接件与吸尘头相连。

所述驱动装置还包括左右摆动驱动机构，左右摆动驱动机构包括第二舵机、摆臂及用于安装第一舵机的第一舵机安装架，摆臂与第一舵机安装架相连，第二舵机的输出轴与摆臂相连，第二舵机与所述控制系统相连，所述第二舵机输出轴的轴线与第一舵机输出轴的轴线相互垂直。

所述驱动装置还包括升降驱动机构，升降驱动机构包括第三舵机、俯仰机械臂及用于安装第二舵机的第二舵机安装架，俯仰机械臂与第二舵机安装架相连，第三舵机的输出轴与俯仰机械臂相连，第三舵机与所述控制系统相连，所述第三舵机输出轴的轴线与第二舵机输出轴的轴线相互垂直，且第三舵机输出轴的轴线与第一舵机输出轴的轴线相互垂直。

所述集尘箱内设置有金属滤网，金属滤网将集尘箱的内部空间分隔成两部分，分别为第一集尘区和第二集尘区，经吸尘管道进入集尘箱内的灰尘先经过第一集尘区，再经金属滤网过滤后进入第二集尘区；所述集尘箱的后部开设有用于与离心风机相连通的进风口，所述进风口处设置有绒布过滤网。

所述行走系统包括设置在车身下方的四个行走轮，且每个行走轮配置一个减速直流电机，各减速直流电机均与所述控制系统相连。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

1、本发明体积小，运动灵活，可独立完成空调通风管道的清洁、除尘与环境检测反馈工作，改善了室内空气质量，对于提高生活水平和健康水平均具有重要意义。

2、本发明中的行走系统的每一个行走轮由一台与之配备的减速直流电机驱动，使用过程中通过各行走轮通过独立的驱动产生的速度差使车身产生侧向滑动来实现转向，控制简单，可适应管道多尺寸的变化和狭窄区域的转向需求。

3、本发明结构简单，制作成本低，适合大范围推广应用。

附图说明

图1为本发明的轴测图一。

图2为本发明的轴测图二。

图3为本发明中集尘箱的爆炸图。

图4为本发明中吸尘头的爆炸图。

其中，

1、离心风机 2、灰尘传感器 3、集尘箱 31、金属滤网 32、绒布过滤网 33、进风口4、摄像头 5、第二舵机 6、摆臂 7、第一舵机 8、吸尘头 9、滚筒刷 10、毛刷条 11、弹簧 12、第一舵机安装架 13、第三舵机 14、机械臂支架 15、行走轮 16、减速直流电机 17、车身18、旋转支架 19、吸尘管道 20、满仓报警器

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图4所示，中央空调管道清洁机器人，包括控制系统、车身17、设置在车身17下方的行走系统以及设置在车身17上方的集尘系统。

所述集尘系统包括从前至后依次相连的吸尘头8、集尘箱3及离心风机1。离心风机1与所述控制系统相连，由控制系统控制离心风机1的启闭。管道内的灰尘自吸尘头8进入并在离心风机1的作用下经下述吸尘管道19进入集尘箱3存储。

具体地来说，所述吸尘头8包括吸尘腔，吸尘腔内设置有滚筒刷9，吸尘腔的前部设置有一圈毛刷条10。毛刷条10用于阻挡滚筒9刷扬起但未来得及被吸走的灰尘，并清洁滚筒刷9清洁不到的死角。吸尘腔的后部设置有与吸尘腔相互连通的吸尘管道19，吸尘腔通过吸尘管道19与所述集尘箱3相连通。所述集尘箱3内设置有金属滤网31，金属滤网31将集尘箱的内部空间分隔成两部分，分别为第一集尘区和第二集尘区，经吸尘管道19进入集尘箱3内的灰尘先经过第一集尘区，第一集尘区用于收集颗粒体积较大的污染物，污染物经金属滤网31过滤后进入第二集尘区。所述集尘箱3的后部开设有用于与离心风机1相连通的进风口33，所述进风口33处设置有高级绒布过滤网32，用于防止污染物进入离心风机1，干扰离心风机1的正常工作。

所述中央空调管道清洁机器人还包括数据采集系统，数据采集系统包括设置在集尘箱3前方的摄像头4，摄像头4用于监控机器人所处的工作环境状况与工作进展情况，并将采集到的数据实时传输至所述控制系统。当然，本发明中的摄像头4并不仅仅局限于将所述摄像头安装在集尘箱1前部，还可以将摄像头4设置在其它位置，只要能够通过摄像头4监控到管道内状况即可。

所述数据采集系统还包括灰尘传感器2，灰尘传感器2设置在集尘箱3外侧，灰尘传感器2用于检测机器人所处管道内的灰尘状况，并将采集到的数据实时传输至所述控制系统。当然，本发明中的灰尘传感器2并不仅仅局限于安装在所述集尘箱3的外侧，还可以安装在其它位置，只要能够采集到管道内的空气质量状况即可。

所述数据采集系统还包括满仓报警器20，满仓报警器20设置在集尘箱3内，满仓报警器20与所述控制系统相连。所述满仓报警器20利用光电传感器的原理设计，当集尘箱3内的污染物到达额定值时触发报警，提醒操作人员回收机器人，更换清洁集尘箱3。

所述集尘系统还包括带动所述吸尘头8做升降运动、左右摆动及旋转运动的驱动装置。

具体地来说，所述驱动装置包括旋转驱动机构，旋转驱动机构包括第一舵机7和旋转支架18。旋转支架18与所述吸尘头8相连，第一舵机17的输出轴与旋转支架18相连，第一舵机17与所述控制系统相连。所述旋转支架18通过弹性连接件与吸尘头8相连。所述弹性连接件用来实现吸尘头8对管道壁面的完全贴合。优选地，所述弹性连接件由多根弹簧11组合而成。

所述驱动装置还包括左右摆动驱动机构，左右摆动驱动机构包括第二舵机5、摆臂6及用于安装第一舵机7的第一舵机安装架12。摆臂6与第一舵机安装架12相连，第二舵机5的输出轴与摆臂6相连，第二舵机5与所述控制系统相连，所述第二舵机5输出轴的轴线与第一舵机7输出轴的轴线相互垂直。

所述驱动装置还包括升降驱动机构，升降驱动机构包括第三舵机13、俯仰机械臂及用于安装第二舵机5的第二舵机安装架。第三舵机13通过机械臂支架14安装在车身17上。俯仰机械臂与第二舵机安装架相连，第三舵机13的输出轴与俯仰机械臂相连，第三舵机13与所述控制系统相连，所述第三舵机13输出轴的轴线与第二舵机5输出轴的轴线相互垂直，且第三舵机13输出轴的轴线与第一舵机7输出轴的轴线相互垂直。

所述行走系统包括设置在车身下方的四个行走轮15，且每个行走轮15配置一个减速直流电机16，各减速直流电机16均与所述控制系统相连。

本发明中的控制系统具体地来说包括视频监控模块、处理器模块、行走模块、机械臂模块、清洁头部模块、风机吸尘模块、人机交互模块、PM2.5检测模块和电源模块。

其中，处理器模块是整个控制系统的核心，控制器模块可根据用户编辑好的程序，按照用户需求完成所需完成的动作，是整个控制系统的任务管理中心。行走模块的执行机构包括上述四个减速直流电机16，用于控制整个机器人的行走动作，通过各组减速直流电机16的正反转和转速差实现机器人的各种行走功能。机械臂模块的执行机构使上述第一、第二、第三舵机，通过第一、第二、第三电机实现吸尘头8的旋转、左右摆动和上下升降运动。清洁头部模块和风机吸尘模块共同组成机器人的主要功能系统，这两个模块通过离心风机1运转产生负压，将吸尘头8运作产生的浮沉吸入集尘箱3，完成清洁集尘的目的。人机交互模块实现人为的运动控制、吸尘头控制、数据显示输出和视频监控等功能。PM2.5检测模块的执行部件是上述灰尘传感器2，可以检测到机器人所处管道的空气质量情况，为操作人员的下一步决定提供数据依据。视频检测模块的执行部件是上述摄像头4，可以清楚地监控机器人所处的工作环境状况与工作进展情况，以及实时监控吸尘头8的运动轨迹和机器人的行走路线等。电源模块为控制系统中所有器件的正常工作提供电能。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.中央空调管道清洁机器人，其特征在于，包括控制系统、车身、设置在车身下方的行走系统以及设置在车身上方的集尘系统，集尘系统包括依次相连的吸尘头、集尘箱及离心风机，离心风机与所述控制系统相连，管道内的灰尘自吸尘头进入并在离心风机的作用下进入集尘箱存储，所述集尘系统还包括带动所述吸尘头做升降运动、左右摆动及旋转运动的驱动装置。

2.根据权利要求1所述的中央空调管道清洁机器人，其特征在于，所述吸尘头包括吸尘腔，吸尘腔内设置有滚筒刷，吸尘腔的前部设置有一圈毛刷条，吸尘腔的后部设置有与吸尘腔相互连通的吸尘管道，吸尘腔通过吸尘管道与所述集尘箱相连通。

3.根据权利要求1所述的中央空调管道清洁机器人，其特征在于，所述中央空调管道清洁机器人还包括数据采集系统，数据采集系统包括设置在集尘箱前方的摄像头，摄像头用于监控机器人所处的工作环境状况与工作进展情况，并将采集到的数据实时传输至所述控制系统；所述数据采集系统还包括灰尘传感器，灰尘传感器设置在集尘箱外侧，灰尘传感器用于检测机器人所处管道内的灰尘状况，并将采集到的数据实时传输至所述控制系统。

4.根据权利要求3所述的中央空调管道清洁机器人，其特征在于，所述数据采集系统还包括满仓报警器，满仓报警器设置在集尘箱内，满仓报警器与所述控制系统相连。

5.根据权利要求1所述的中央空调管道清洁机器人，其特征在于，所述驱动装置包括旋转驱动机构，旋转驱动机构包括第一舵机和旋转支架，旋转支架与所述吸尘头相连，第一舵机的输出轴与旋转支架相连，第一舵机与所述控制系统相连。

6.根据权利要求5所述的中央空调管道清洁机器人，其特征在于，所述旋转支架通过弹性连接件与吸尘头相连。

7.根据权利要求5所述的中央空调管道清洁机器人，其特征在于，所述驱动装置还包括左右摆动驱动机构，左右摆动驱动机构包括第二舵机、摆臂及用于安装第一舵机的第一舵机安装架，摆臂与第一舵机安装架相连，第二舵机的输出轴与摆臂相连，第二舵机与所述控制系统相连，所述第二舵机输出轴的轴线与第一舵机输出轴的轴线相互垂直。

8.根据权利要求7所述的中央空调管道清洁机器人，其特征在于，所述驱动装置还包括升降驱动机构，升降驱动机构包括第三舵机、俯仰机械臂及用于安装第二舵机的第二舵机安装架，俯仰机械臂与第二舵机安装架相连，第三舵机的输出轴与俯仰机械臂相连，第三舵机与所述控制系统相连，所述第三舵机输出轴的轴线与第二舵机输出轴的轴线相互垂直，且第三舵机输出轴的轴线与第一舵机输出轴的轴线相互垂直。

9.根据权利要求1所述的中央空调管道清洁机器人，其特征在于，所述集尘箱内设置有金属滤网，金属滤网将集尘箱的内部空间分隔成两部分，分别为第一集尘区和第二集尘区，经吸尘管道进入集尘箱内的灰尘先经过第一集尘区，再经金属滤网过滤后进入第二集尘区；所述集尘箱的后部开设有用于与离心风机相连通的进风口，所述进风口处设置有绒布过滤网。

10.根据权利要求1所述的中央空调管道清洁机器人，其特征在于，所述行走系统包括设置在车身下方的四个行走轮，且每个行走轮配置一个减速直流电机，各减速直流电机均与所述控制系统相连。