CN107761939A - 一种下水道疏通机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及清洁机器人领域,特别涉及一种下水道疏通机器人,包括驱动装置、机械臂、仿生六足机构和液氮喷射装置,仿生六足机构包括有六个仿生足,所述液氮喷射装置包括有液氮存储箱和两个喷射枪,机械臂包括有刀片切割装置、驱动刀片前伸的伸缩气缸和刀片旋转电机,本发明的一种下水道疏通机器人,工作时机器人采用自身携带的液态氮降低堵塞物强度硬度的方法,辅助刀片切割装置将堵塞物打成极小的碎块,可自行被下水道水流冲走,机器人采用CY8C3866AXI‑040芯片为控制核心对仿生足、机械臂和液氮喷射装置进行协调控制,配合具有创新意识的机械结构来实现机器人的稳定运行,达到疏通效果,减少了人工费用,节约时间。

Description

一种下水道疏通机器人
技术领域
本发明涉及清洁机器人领域,特别涉及一种下水道疏通机器人。
背景技术
我国国内市场上的下水道疏通设备是早年设计的传统设备,只能起到辅助人工疏通的作用,在疏通下水道时要花费高昂的人力成本,且传统设备具有使用局限性大,疏通效果差的缺点。
因此有必要设计一种机器人去代替人进行下水道疏通工作,去弥补人工疏通的不足和局限性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种下水道疏通机器人。
为解决上述问题,本发明提供以下技术方案:
一种下水道疏通机器人,包括驱动装置、机械臂、仿生六足机构和液氮喷射装置,所述仿生六足机构包括有六个仿生足,所有所述仿生足分别与驱动装置的边缘周围固定连接,所述机械臂固定安装在驱动装置顶部,所述液氮喷射装置包括有液氮存储箱和两个喷射枪,两个所述喷射枪固定安装在驱动装置的顶部并设置在机械臂两侧,液氮存储箱固定安装在驱动装置的顶部,两个所述喷射枪分别与液氮存储箱软管连接,所述机械臂包括有刀片切割装置、驱动刀片前伸的伸缩气缸和刀片旋转电机,刀片旋转电机的输出端与伸缩气缸的末端固定连接,刀片切割装置与伸缩气缸的输出端固定连接,旋转电机的输出轴与伸缩气缸的伸缩方向重合。
优选的,所述驱动装置包括驱动器和水平设置的上底盘和下底盘,所述驱动器固定安装在上底盘和下底盘之间,所述上底盘和下底盘之间竖直设有机械臂旋转电机,机械臂旋转电机的输出端竖直朝上,所述上底盘设有供机械臂旋转电机输出端穿过的过孔,所述旋转电机的输出端与机械臂的底部固定连接。
优选的,所述上底盘的边缘等间距设置有六个仿生足上安装孔,所述下底盘的边缘等间距设置有六个仿生足下安装孔,所有所述上安装孔与所有下安装孔一一对应,所有所述仿生足包括组合电机、大腿和小腿,所述组合电机与大腿固定连接,所述大腿与小腿固定连接,所述组合电机包括一个双头竖直电机和一个双头水平电机,所述双头竖直电机输出轴的两端分别与一个上安装孔和一个下安装孔插接固定。
优选的,所述小腿为竖直设置的柱形结构,所述小腿的顶部竖直且间隔设有两块相互平行的条形安装板,两块所述条形安装板之间水平设置有一个小腿双头旋转电机,所述小腿双头旋转电机的输出轴的两端分别与贯穿两块条形安装板固定连接,小腿双头旋转电机的输出轴与条形安装板所在平面垂直。
优选的,所述大腿包括第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆和第四连接杆,第一连接杆和第二连接杆相互平行,第三连接杆和第四连接杆相互平行,所述第一连接杆和第二连接杆的一端分别与双头水平电机输出轴的两端固定连接,所述第一连接杆的另一端与第三连接杆的一端铰接,所述第二连接杆的另一端与第四连接杆的一端铰接,所述第三连接杆和第四连接杆的非铰接端分别与小腿双头旋转电机的输出轴两端固定连接,小腿双头旋转电机输出轴的轴线和双头水平电机输出轴的轴线相互平行。
优选的,所述小腿的下半段设有套设在小腿上的柱套,所述柱套侧面设有两个减震器下固定头,所述小腿侧面设置有两个减震器上固定头,一个减震器上固定头与一个减震器下固定头通过一个竖直设置的减震弹簧固定连接。
优选的,所述柱套旁侧设置有三个间隔设置的脚趾,所述小腿的旁侧设有三个液压杆,液压杆的一端与小腿上半段铰接,其另一端与脚趾铰接。
优选的,所有所述脚趾设有与柱套连接的第一脚趾连接杆、第二脚趾连接杆、第三脚趾连接杆和第四脚趾连接杆,所述第一脚趾连接杆和第二脚趾连接杆相互平行,第三脚趾连接杆和第四脚趾连接杆相互平行,所述第一脚趾连接杆和第二脚趾连接杆的一端分别与脚趾铰接,所述第一脚趾连接杆的另一端与第三脚趾连接杆的一端铰接,所述第二脚趾连接杆的另一端与第四脚趾连接杆的一端铰接,所述第三脚趾连接杆远离第一脚趾连接杆的一端与柱套铰接,所述第四脚趾连接杆远离第二脚趾连接杆的一端与柱套铰接。
有益效果:本发明的一种下水道疏通机器人,工作时机器人采用自身携带的液态氮降低堵塞物强度硬度的方法,辅助刀片切割装置将堵塞物打成极小的碎块,可自行被下水道水流冲走,机器人采用CY8C3866AXI-040芯片为控制核心对仿生足、机械臂和液氮喷射装置进行协调控制,配合具有创新意识的机械结构来实现机器人的稳定运行,达到疏通效果,减少了人工费用,节约时间。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图;
图2是本发明的局部结构分解示意图;
图3是本发明的步态图;
附图标记说明:驱动装置1,上底盘1a,上安装孔1a1,下底盘1b,下安装孔1b1,机械臂2,刀片旋转电机2a,伸缩气缸2b,刀片切割装置2c,仿生足3,组合电机3a,第一连接杆3a1,第二连接杆3a2,第三连接杆3a3,第四连接杆3a4,小腿3b,条形安装板3b1,小腿双头旋转电机3b2,柱套3b3,减震器上固定头3b4,减震器下固定头3b5,减震弹簧3b6,脚趾3c,第一脚趾连接杆3c1,第二脚趾连接杆3c2,第三脚趾连接杆3c3,第四脚趾连接杆3c4,液压杆3d,液氮存储箱4,喷射枪5,一号腿6,二号腿7,三号腿8,四号腿9,五号腿10,六号腿11。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例,对本发明的具体实施例做进一步详细描述:
参照图1至图3所示的一种下水道疏通机器人,包括驱动装置1、机械臂2、仿生六足机构和液氮喷射装置,所述仿生六足机构包括有六个仿生足3,所有所述仿生足3分别与驱动装置1的边缘周围固定连接,所述机械臂2固定安装在驱动装置1顶部,所述液氮喷射装置包括有液氮存储箱4和两个喷射枪5,两个所述喷射枪5固定安装在驱动装置1的顶部并设置在机械臂2两侧,液氮存储箱4固定安装在驱动装置1的顶部,两个所述喷射枪5分别与液氮存储箱4软管连接,所述机械臂2包括有刀片切割装置2c、驱动刀片前伸的伸缩气缸2b和刀片旋转电机2a,刀片旋转电机2a的输出端与伸缩气缸2b的末端固定连接,刀片切割装置2c与伸缩气缸2b的输出端固定连接,旋转电机的输出轴与伸缩气缸2b的伸缩方向重合,用自身携带的液态氮将堆积物迅速冷却,使其硬度、强度都大幅下降,再用机械臂2的切割装置将堆积物切碎。
所述驱动装置1包括驱动器和水平设置的上底盘1a和下底盘1b,所述驱动器固定安装在上底盘1a和下底盘1b之间,所述上底盘1a和下底盘1b之间竖直设有机械臂2旋转电机,机械臂2旋转电机的输出端竖直朝上,所述上底盘1a设有供机械臂2旋转电机输出端穿过的过孔,所述旋转电机的输出端与机械臂2的底部固定连接,驱动器采用CY8C3866AXI-040芯片为控制核心,通过机械臂2旋转电机控制机械臂2的水平旋转。
所述上底盘1a的边缘等间距设置有六个仿生足上安装孔1a1,所述下底盘1b的边缘等间距设置有六个仿生足下安装孔1b1,所有所述上安装孔1a1与所有下安装孔1b1一一对应,所有所述仿生足3包括组合电机3a、大腿和小腿3b,所述组合电机3a与大腿固定连接,所述大腿与小腿3b固定连接,所述组合电机3a包括一个双头竖直电机和一个双头水平电机,所述双头竖直电机输出轴的两端分别与一个上安装孔1a1和一个下安装孔1b1插接固定,在双头水平电机的带动下能够使仿生足3向外伸出,每个仿生足3能够在双头竖直电机的带动下前后摆动,考虑到移动过程会有倾倒与侧翻,特别设计出一种步态图,六个仿生足3分别为一号腿6、二号腿7、三号腿8、四号腿9、五号腿10和六号腿11,当机器人开始运动时,首先一号腿6、三号腿8和五号腿10构成三角形支架,以保证机器人重心在处于三角形内,具有稳定性,不易摔倒,二号腿7、四号腿9和六号腿11抬起,准备向前摆动,二号腿7、四号腿9和六号腿11向前摆动跨步,机器人机体也向前运动一步,然后二号腿7、四号腿9和六号腿11迅速放下,接替一号腿6、三号腿8和五号腿10形成新的三角支撑,使机器人的重心位置稳定在二号腿7、四号腿9和六号腿11三条支撑腿所构成的三角形内,一号腿6、三号腿8和五号腿10抬起进入摆动状态,做好向前跨步的准备,一号腿6、三号腿8和五号腿10向前摆动跨步,带动机器人机体使其又向前运动一步,以上运动为一个整个周期。
所述小腿3b为竖直设置的柱形结构,所述小腿3b的顶部竖直且间隔设有两块相互平行的条形安装板3b1,两块所述条形安装板3b1之间水平设置有一个小腿双头旋转电机3b2,所述小腿双头旋转电机3b2的输出轴的两端分别与贯穿两块条形安装板3b1固定连接,小腿双头旋转电机3b2的输出轴与条形安装板3b1所在平面垂直,小腿双头旋转电机3b2能够使小腿3b根据管道形状进行旋转角度调节。
所述大腿包括第一连接杆3a1、第二连接杆3a2、第三连接杆3a3和第四连接杆3a4,第一连接杆3a1和第二连接杆3a2相互平行,第三连接杆3a3和第四连接杆3a4相互平行,所述第一连接杆3a1和第二连接杆3a2的一端分别与双头水平电机输出轴的两端固定连接,所述第一连接杆3a1的另一端与第三连接杆3a3的一端铰接,所述第二连接杆3a2的另一端与第四连接杆3a4的一端铰接,所述第三连接杆3a3和第四连接杆3a4的非铰接端分别与小腿双头旋转电机3b2的输出轴两端固定连接,小腿双头旋转电机3b2输出轴的轴线和双头水平电机输出轴的轴线相互平行,通过大腿和小腿3b的组合,以及小腿双头旋转电机3b2和双头水平电机的应用,使得六个仿生足3能够张开更大的角度,保证了机器人的稳定性。
所述小腿3b的下半段设有套设在小腿3b上的柱套3b3,所述柱套3b3侧面设有两个减震器下固定头3b5,所述小腿3b侧面设置有两个减震器上固定头3b4,一个减震器上固定头3b4与一个减震器下固定头3b5通过一个竖直设置的减震弹簧3b6固定连接,在机器人步行过程中,脚部落地瞬间会产生较大冲击力,极易对机体造成损害,减震器有效的保护了机器人机体。
所述柱套3b3旁侧设置有三个间隔设置的脚趾3c,所述小腿3b的旁侧设有三个液压杆3d,液压杆3d的一端与小腿3b上半段铰接,其另一端与脚趾3c铰接,液压杆3d的使用使得脚趾3c能够灵活伸缩去适应管道壁的形状。
所有所述脚趾3c设有与柱套3b3连接的第一脚趾连接杆3c1、第二脚趾连接杆3c2、第三脚趾连接杆3c3和第四脚趾连接杆3c4,所述第一脚趾连接杆3c1和第二脚趾连接杆3c2相互平行,第三脚趾连接杆3c3和第四脚趾连接杆3c4相互平行,所述第一脚趾连接杆3c1和第二脚趾连接杆3c2的一端分别与脚趾3c铰接,所述第一脚趾连接杆3c1的另一端与第三脚趾连接杆3c3的一端铰接,所述第二脚趾连接杆3c2的另一端与第四脚趾连接杆3c4的一端铰接,所述第三脚趾连接杆3c3远离第一脚趾连接杆3c1的一端与柱套3b3铰接,所述第四脚趾连接杆3c4远离第二脚趾连接杆3c2的一端与柱套3b3铰接,通过铰接的方式再配合液压杆3d的使用,该结构可有效的贴合下水道内壁,在任何尺寸的管道内壁,最小贴合面积高达72%,这极大的增加了足部抓地力,给机器人机身提供良好的稳定性。
工作原理:工作时机器人采用自身携带的液态氮降低堵塞物强度硬度的方法,辅助刀片切割装置2c将堵塞物打成极小的碎块,可自行被下水道水流冲走,机器人采用CY8C3866AXI-040芯片为控制核心对仿生足3、机械臂2和液氮喷射装置进行协调控制,配合具有创新意识的机械结构来实现机器人的稳定运行,达到疏通效果,减少了人工费用,节约时间。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明的技术范围作出任何限制,故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种下水道疏通机器人,其特征在于:包括驱动装置(1)、机械臂(2)、仿生六足机构和液氮喷射装置,所述仿生六足机构包括有六个仿生足(3),所有所述仿生足(3)分别与驱动装置(1)的边缘周围固定连接,所述机械臂(2)固定安装在驱动装置(1)顶部,所述液氮喷射装置包括有液氮存储箱(4)和两个喷射枪(5),两个所述喷射枪(5)固定安装在驱动装置(1)的顶部并设置在机械臂(2)两侧,液氮存储箱(4)固定安装在驱动装置(1)的顶部,两个所述喷射枪(5)分别与液氮存储箱(4)软管连接,所述机械臂(2)包括有刀片切割装置(2c)、驱动刀片前伸的伸缩气缸(2b)和刀片旋转电机(2a),刀片旋转电机(2a)的输出端与伸缩气缸(2b)的末端固定连接,刀片切割装置(2c)与伸缩气缸(2b)的输出端固定连接,旋转电机的输出轴与伸缩气缸(2b)的伸缩方向重合。
2.根据权利要求1所述的一种下水道疏通机器人,其特征在于:所述驱动装置(1)包括驱动器和水平设置的上底盘(1a)和下底盘(1b),所述驱动器固定安装在上底盘(1a)和下底盘(1b)之间,所述上底盘(1a)和下底盘(1b)之间竖直设有机械臂(2)旋转电机,机械臂(2)旋转电机的输出端竖直朝上,所述上底盘(1a)设有供机械臂(2)旋转电机输出端穿过的过孔,所述旋转电机的输出端与机械臂(2)的底部固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种下水道疏通机器人,其特征在于:所述上底盘(1a)的边缘等间距设置有六个仿生足上安装孔(1a1),所述下底盘(1b)的边缘等间距设置有六个仿生足下安装孔(1b1),所有所述上安装孔(1a1)与所有下安装孔(1b1)一一对应,所有所述仿生足(3)包括组合电机(3a)、大腿和小腿(3b),所述组合电机(3a)与大腿固定连接,所述大腿与小腿固定连接,所述组合电机(3a)包括一个双头竖直电机和一个双头水平电机,所述双头竖直电机输出轴的两端分别与一个上安装孔(1a1)和一个下安装孔(1b1)插接固定。
4.根据权利要求3所述的一种下水道疏通机器人,其特征在于:所述小腿(3b)为竖直设置的柱形结构,所述小腿(3b)的顶部竖直且间隔设有两块相互平行的条形安装板(3b1),两块所述条形安装板(3b1)之间水平设置有一个小腿双头旋转电机(3b2),所述小腿双头旋转电机(3b2)的输出轴的两端分别与贯穿两块条形安装板(3b1)固定连接,小腿双头旋转电机(3b2)的输出轴与条形安装板(3b1)所在平面垂直。
5.根据权利要求4所述的一种下水道疏通机器人,其特征在于:所述大腿包括第一连接杆(3a1)、第二连接杆(3a2)、第三连接杆(3a3)和第四连接杆(3a4),第一连接杆(3a1)和第二连接杆(3a2)相互平行,第三连接杆(3a3)和第四连接杆(3a4)相互平行,所述第一连接杆(3a1)和第二连接杆(3a2)的一端分别与双头水平电机输出轴的两端固定连接,所述第一连接杆(3a1)的另一端与第三连接杆(3a3)的一端铰接,所述第二连接杆(3a2)的另一端与第四连接杆(3a4)的一端铰接,所述第三连接杆(3a3)和第四连接杆(3a4)的非铰接端分别与小腿双头旋转电机(3b2)的输出轴两端固定连接,小腿双头旋转电机(3b2)输出轴的轴线和双头水平电机输出轴的轴线相互平行。
6.根据权利要求4所述的一种下水道疏通机器人,其特征在于:所述小腿(3b)的下半段设有套设在小腿(3b)上的柱套(3b3),所述柱套(3b3)侧面设有两个减震器下固定头(3b5),所述小腿(3b)侧面设置有两个减震器上固定头(3b4),一个减震器上固定头(3b4)与一个减震器下固定头(3b5)通过一个竖直设置的减震弹簧(3b6)固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种下水道疏通机器人,其特征在于:所述柱套(3b3)旁侧设置有三个间隔设置的脚趾(3c),所述小腿(3b)的旁侧设有三个液压杆(3d),液压杆(3d)的一端与小腿(3b)上半段铰接,其另一端与脚趾(3c)铰接。
8.根据权利要求7所述的一种下水道疏通机器人,其特征在于:所有所述脚趾(3c)设有与柱套(3b3)连接的第一脚趾连接杆(3c1)、第二脚趾连接杆(3c2)、第三脚趾连接杆(3c3)和第四脚趾连接杆(3c4),所述第一脚趾连接杆(3c1)和第二脚趾连接杆(3c2)相互平行,第三脚趾连接杆(3c3)和第四脚趾连接杆(3c4)相互平行,所述第一脚趾连接杆(3c1)和第二脚趾连接杆(3c2)的一端分别与脚趾铰接,所述第一脚趾连接杆(3c1)的另一端与第三脚趾连接杆(3c3)的一端铰接,所述第二脚趾连接杆(3c2)的另一端与第四脚趾连接杆(3c4)的一端铰接,所述第三脚趾连接杆(3c3)远离第一脚趾连接杆(3c1)的一端与柱套(3b3)铰接,所述第四脚趾连接杆(3c4)远离第二脚趾连接杆(3c2)的一端与柱套(3b3)铰接。
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