CN107999477B - 一种管道清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管道清洁机器人，包括清洁模块、两个行走模块、四个第一软轴、并联转向架、驱动模块；其特征在于：所述的清洁模块的旋转机构连接板后端面与一个行走模块的一个行走架固定连接，该行走模块的另一个行走架与并联转向架的上转向座固定连接；所述的并联转向架的下转向座与另一个行走模块的一个行走架固定连接；本发明采用偏心机构，通过一个电机即可驱动旋转架以及清扫轮梳理轮转动，梳理轮与清扫轮相对转动，具有自洁功能，清洁效率高，节约能源,通过并联机构调节角度，通过螺杆轮驱动机器人前进，能够在各种管道内灵活前进，通过性好，行走轮机构采用高度可变结构可以对截面的形状、尺寸发生变化的管道进行清洁。

Description

一种管道清洁机器人

技术领域

本发明涉及管道清洁和机器人技术领域，特别涉及一种管道清洁机器人。

背景技术

管道在当前生产生活中起着非常大的作用，既能起到能源输送作用，同时也是城市排污的主要途径，在工业中也起到非常重要的作用，但是各种管道由于长期使用都不可避免的会发生内壁附着各种污染物，容易产生堵塞，对生产生活产生巨大的影响，当前的管道疏通主要通过人工来实现，清洁效率低，同时容易发生危险，另外一些管道清洁设备对管道形状有一定要求，面对一些光滑、弯曲或者上下起伏较大的管道难以在管道内前进，无法进行有效的清洁，因此需要一种管道清洁机器人来解决现有问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种管道清洁机器人，本发明采用偏心机构，通过一个电机即可驱动旋转架以及清扫轮梳理轮转动，梳理轮与清扫轮相对转动，具有自洁功能，清洁效率高，节约能源，通过并联机构调节角度，通过螺杆轮驱动机器人前进，能够在各种管道内灵活前进。

本发明所使用的技术方案是：一种管道清洁机器人，包括清洁模块、两个行走模块、四个第一软轴、并联转向架、驱动模块；其特征在于：所述的清洁模块的旋转机构连接板后端面与一个行走模块的一个行走架固定连接，该行走模块的另一个行走架与并联转向架的上转向座固定连接；所述的并联转向架的下转向座与另一个行走模块的一个行走架固定连接，驱动模块的驱动座固定安装在该行走模块的另一个行走架上；与上转向座相连的行走模块上的四个行走轮机构靠近上转向座一侧的四个第一软轴连接架通过四个第一软轴与另一个行走模块上的四个行走轮机构靠近下转向座一侧的四个第一软轴连接架连接，驱动模块的四个第二软轴与与驱动模块相连的行走模块靠近驱动模块一侧的四个第一软轴连接架连接；

所述的清洁模块包括旋转机构、旋转架、六个连接臂、六个滑块、三个清扫轮、二十四个第一弹簧、三个梳理轮、小齿轮、清扫轮支撑架、水箱、三个喷管、三个喷头、三个清扫轮转轴，所述的连接臂为长条形，一侧设有圆形销孔，另一侧设有圆柱形杆；所述的旋转架中央为圆环形，中心设有圆孔的小齿轮固定安装在旋转架后端面上，绕旋转架中心分布有六个夹角依次为50°、70°、50°、70°、50°、70°的端部设有销孔的等长的杆，六个连接臂分别通过各自端部的圆柱形杆转动安装在旋转架上六个杆各自端部的销孔内，并与小齿轮同侧，六个滑块顶部通过圆柱销分别转动安装在六个连接臂各自的销孔内；三个梳理轮分别固定安装在三个相互之间间隔120°的三个连接臂的圆柱形杆上，三个清扫轮转轴分别与另外三个连接臂的圆柱形杆固定连接；所述的二十四个第一弹簧两两一组，每个清扫轮通过四组间隔为90°的第一弹簧安装在一个清扫轮转轴四周；所述的清扫轮上设有软毛，梳理轮上设有圆柱形的细长齿；所述的清扫轮支撑架中部为圆环形，向四周伸出三个夹角为120°端部设有轴孔的杆，清扫轮支撑架的三个杆通过端部轴孔分别与三个清扫轮转轴连接；所述的水箱为圆环形，内部设有水泵，水箱固定安装在清扫轮支撑架前端面中央，三个喷管分别固定安装在清扫轮支撑架的三个杆上并与水箱内的水泵连接，三个喷头分别固定安装在三个喷管端部；

所述的旋转架转动安装在旋转机构的旋转盘上的轴孔内，旋转架上的小齿轮与旋转机构上的大齿轮啮合，六个滑块滑动安装在旋转机构的滑槽上；

所述的行走模块包括两个行走架、连接轴、八个摆动座、八个第二弹簧、八个导向架、八个滑杆、四个行走轮机构，所述的两个行走架中间通过连接轴固定连接；每个行走架上绕轴心均布有四个导向架，所述的滑杆端部设有凸台，每个导向架内滑动安装有一个滑杆，滑杆有凸台一侧靠近连接轴，摆动座固定安装在滑杆另一端，八个第二弹簧分别套在八个滑杆上，第二弹簧位于摆动座与导向架之间；四个行走轮机构一端通过各自的第一摆动架分别铰接在一侧行走架上的四个摆动座上，另一端通过各自的第二摆动架分别铰接在另一侧行走架上的四个摆动座上；

所述的并联转向架包括上转向座、六个电缸、下转向座，所述的六个电缸两两一组，每个电缸的缸体底部铰接安装在下转向座上端面上，电缸的活塞杆端部铰接安装在上转向座下部，每组电缸中的两个电缸的底部分开，上部靠在一起，两个电缸的轴线且呈V型分布；

所述的驱动模块包括驱动座、四个第二电机、四个第二软轴连接架、四个第二软轴，所述的四个第二电机固定安装在驱动座后端面上，四个第二电机沿驱动座轴心均匀分布，输出轴朝向外侧，四个第二软轴连接架固定安装在驱动座后端面上，并分别位于四个第二电机输出轴前端，第二电机输出轴与第二软轴连接架连接，四个第二软轴端部分别与四个第二软轴连接架连接。

进一步地，所述的旋转机构包括旋转机构连接板、第一电机、大齿轮、旋转盘、滑槽、摄像头支杆、摄像头，所述的旋转盘上沿旋转盘轴心设有滑槽，旋转盘中心设有偏心的轴孔，旋转机构连接板通过支架固定安装在旋转盘后端面上，旋转机构连接板与旋转盘上的轴孔同轴；所述的摄像头支杆固定安装在旋转机构连接板前端面轴心处，摄像头固定安装在摄像头支杆端部，并从水箱中心的圆孔向外伸出，第一电机固定安装在旋转盘后端面上，大齿轮固定安装在，第一电机电机轴上。

进一步地，所述的行走轮机构包括第一摆动架、导轨、滑块、滑块座、两个第一软轴连接架、螺杆轮、两个固定架、第二摆动架，所述的螺杆轮除中心转轴外均为橡胶材质，螺杆轮中心轴通过条状橡胶片与螺杆轮外壁连接；两个第一软轴连接架分别与螺杆轮中心轴两端连接，两个固定架将两个第一软轴连接架固定连接在一起；所述的第一摆动架上设有导轨，滑块滑动安装在导轨上，一个第一软轴连接架通过滑块座与滑块固定连接；所述的第二摆动架固定安装在另一个第一软轴连接架上。

本发明有益效果：

1.本发明采用偏心机构，通过一个电机即可驱动旋转架以及清扫轮梳理轮转动，梳理轮与清扫轮相对转动，具有自洁功能，清洁效率高，节约能源。

2.本发明通过并联机构调节角度，通过螺杆轮驱动机器人前进，能够在各种管道内灵活前进，通过性好，行走轮机构采用高度可变结构可以对截面的形状、尺寸发生变化的管道进行清洁。

附图说明

图1、图2、图3为本发明的整体结构示意图。

图4为本发明图3的局部放大图。

图5、图7为本发明清洁模块的结构示意图。

图6为本发明清洁模块除去旋转机构后的结构示意图。

图8为本发明旋转机构的结构示意图。

图9、图10、图11、图12为本发明行走模块的结构示意图。

图13为本发明行走模块除去行走机构后的结构示意图。

图14为本发明行走机构的结构示意图。

图15为本发明并联转向架的结构示意图。

附图标号：1-清洁模块；2-行走模块；3-第一软轴；4-并联转向架；5-驱动模块；101-旋转机构；102-旋转架；103-连接臂；104-滑块；105-清扫轮；106-第一弹簧；107-梳理轮；108-小齿轮；109-清扫轮支撑架；110-水箱；111-喷管；112-喷头；113-清扫轮转轴；201-行走架；202-连接轴；203-摆动座；204-第二弹簧；205-导向架；206-滑杆；207-行走轮机构；401-上转向座；402-电缸；403-下转向座；501-驱动座；502-第二电机；503-第二软轴连接架；504-第二软轴；10101-旋转机构连接板；10102-第一电机；10103-大齿轮；10104-旋转盘；10105-滑槽；10106-摄像头支杆；10107-摄像头；20701-第一摆动架；20702-导轨；20703-滑块；20704-滑块座；20705-第一软轴连接架；20706-螺杆轮；20707-固定架；20708-第二摆动架。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15所示，一种管道清洁机器人，包括清洁模块1、两个行走模块2、四个第一软轴3、并联转向架4、驱动模块5；其特征在于：所述的清洁模块1的旋转机构连接板10101后端面与一个行走模块2的一个行走架201固定连接，该行走模块2的另一个行走架201与并联转向架4的上转向座401固定连接；所述的并联转向架4的下转向座403与另一个行走模块2的一个行走架201固定连接，驱动模块5的驱动座501固定安装在该行走模块2的另一个行走架201上；与上转向座401相连的行走模块2上的四个行走轮机构207靠近上转向座401一侧的四个第一软轴连接架20705通过四个第一软轴3与另一个行走模块2上的四个行走轮机构207靠近下转向座403一侧的四个第一软轴连接架20705连接，驱动模块5的四个第二软轴504与与驱动模块5相连的行走模块2靠近驱动模块5一侧的四个第一软轴连接架20705连接；

所述的清洁模块1包括旋转机构101、旋转架102、六个连接臂103、六个滑块104、三个清扫轮105、二十四个第一弹簧106、三个梳理轮107、小齿轮108、清扫轮支撑架109、水箱110、三个喷管111、三个喷头112、三个清扫轮转轴113，所述的连接臂103为长条形，一侧设有圆形销孔，另一侧设有圆柱形杆；所述的旋转架102中央为圆环形，中心设有圆孔的小齿轮108固定安装在旋转架102后端面上，绕旋转架102中心分布有六个夹角依次为50°、70°、50°、70°、50°、70°的端部设有销孔的等长的杆，六个连接臂103分别通过各自端部的圆柱形杆转动安装在旋转架102上六个杆各自端部的销孔内，并与小齿轮108同侧，六个滑块104顶部通过圆柱销分别转动安装在六个连接臂103各自的销孔内；三个梳理轮107分别固定安装在三个相互之间间隔120°的三个连接臂103的圆柱形杆上，三个清扫轮转轴113分别与另外三个连接臂103的圆柱形杆固定连接；所述的二十四个第一弹簧106两两一组，每个清扫轮105通过四组间隔为90°的第一弹簧106安装在一个清扫轮转轴113四周；所述的清扫轮105上设有软毛，梳理轮107上设有圆柱形的细长齿；所述的清扫轮支撑架109中部为圆环形，向四周伸出三个夹角为120°端部设有轴孔的杆，清扫轮支撑架109的三个杆通过端部轴孔分别与三个清扫轮转轴113连接；所述的水箱110为圆环形，内部设有水泵，水箱110固定安装在清扫轮支撑架109前端面中央，三个喷管111分别固定安装在清扫轮支撑架109的三个杆上并与水箱110内的水泵连接，三个喷头112分别固定安装在三个喷管111端部；

所述的旋转架102转动安装在旋转机构101的旋转盘10104上的轴孔内，旋转架102上的小齿轮108与旋转机构101上的大齿轮10103啮合，六个滑块104滑动安装在旋转机构101的滑槽10105上；

所述的行走模块2包括两个行走架201、连接轴202、八个摆动座203、八个第二弹簧204、八个导向架205、八个滑杆206、四个行走轮机构207，所述的两个行走架201中间通过连接轴202固定连接；每个行走架201上绕轴心均布有四个导向架205，所述的滑杆206端部设有凸台，每个导向架205内滑动安装有一个滑杆206，滑杆206有凸台一侧靠近连接轴202，摆动座203固定安装在滑杆206另一端，八个第二弹簧204分别套在八个滑杆206上，第二弹簧204位于摆动座203与导向架205之间；四个行走轮机构207一端通过各自的第一摆动架20701分别铰接在一侧行走架201上的四个摆动座203上，另一端通过各自的第二摆动架20708分别铰接在另一侧行走架201上的四个摆动座203上；

所述的并联转向架4包括上转向座401、六个电缸402、下转向座403，所述的六个电缸402两两一组，每个电缸402的缸体底部铰接安装在下转向座403上端面上，电缸402的活塞杆端部铰接安装在上转向座401下部，每组电缸402中的两个电缸402的底部分开，上部靠在一起，两个电缸402的轴线且呈V型分布；

所述的驱动模块5包括驱动座501、四个第二电机502、四个第二软轴连接架503、四个第二软轴504，所述的四个第二电机502固定安装在驱动座501后端面上，四个第二电机502沿驱动座501轴心均匀分布，输出轴朝向外侧，四个第二软轴连接架503固定安装在驱动座501后端面上，并分别位于四个第二电机502输出轴前端，第二电机502输出轴与第二软轴连接架503连接，四个第二软轴504端部分别与四个第二软轴连接架503连接。

进一步地，所述的旋转机构101包括旋转机构连接板10101、第一电机10102、大齿轮10103、旋转盘10104、滑槽10105、摄像头支杆10106、摄像头10107，所述的旋转盘10104上沿旋转盘10104轴心设有滑槽10105，旋转盘10104中心设有偏心的轴孔，旋转机构连接板10101通过支架固定安装在旋转盘10104后端面上，旋转机构连接板10101与旋转盘10104上的轴孔同轴；所述的摄像头支杆10106固定安装在旋转机构连接板10101前端面轴心处，摄像头10107固定安装在摄像头支杆10106端部，并从水箱110中心的圆孔向外伸出，第一电机10102固定安装在旋转盘10104后端面上，大齿轮10103固定安装在，第一电机10102电机轴上。

进一步地，所述的行走轮机构207包括第一摆动架20701、导轨20702、滑块20703、滑块座20704、两个第一软轴连接架20705、螺杆轮20706、两个固定架20707、第二摆动架20708，所述的螺杆轮20706除中心转轴外均为橡胶材质，螺杆轮20706中心轴通过条状橡胶片与螺杆轮20706外壁连接；两个第一软轴连接架20705分别与螺杆轮20706中心轴两端连接，两个固定架20707将两个第一软轴连接架20705固定连接在一起；所述的第一摆动架20701上设有导轨20702，滑块20703滑动安装在导轨20702上，一个第一软轴连接架20705通过滑块座20704与滑块20703固定连接；所述的第二摆动架20708固定安装在另一个第一软轴连接架20705上。

本发明工作原理：本发明通过摄像头10107观察管道内部情况，第一电机10102带动大齿轮10103转动使小齿轮108与旋转架102转动，旋转架102转动转动时，连接臂103带动滑块104沿滑槽10105滑动，使连接臂103在随旋转架102的同时连接臂103与旋转架102之间发生相对转动，连接臂103的转动带动梳理轮107和清扫轮105转动，通过清扫轮105的转动实现对管道内壁进行清洁，梳理轮107在转动时通过表面的细长齿对清扫轮105进行清洁，喷头112可以向管道内壁喷洒清洁剂；并联转向架4通过六个电缸402联动实现机器人转向，第二电机502通过第二软轴504和第一软轴3带动两个行走模块2的螺杆轮20706转动，通过四周的螺杆轮20706与管道内壁的相对运动推动机器人前后移动，第二弹簧204弹力的作用下通过摆动座203将行走轮机构207压紧管道内壁，，螺杆轮20706中心轴通过条状橡胶片与螺杆轮20706外壁连接可以增大与管道内壁的接触面积，当行走轮机构207前后两端高度不同时，滑块20703与导轨20702发生相对滑动，行走轮机构207发生倾斜；由于清扫轮105与清扫轮转轴113之间通过八个第一弹簧106连接，在转动时清扫轮105可以与清扫轮转轴113不同轴，因此机器人可以对截面的形状、尺寸发生变化的管道进行清洁。

Claims (3)

1.一种管道清洁机器人，包括清洁模块（1）、两个行走模块（2）、四个第一软轴（3）、并联转向架（4）、驱动模块（5）；其特征在于：所述的清洁模块（1）的旋转机构连接板（10101）后端面与一个行走模块（2）的一个行走架（201）固定连接，该行走模块（2）的另一个行走架（201）与并联转向架（4）的上转向座（401）固定连接；所述的并联转向架（4）的下转向座（403）与另一个行走模块（2）的一个行走架（201）固定连接，驱动模块（5）的驱动座（501）固定安装在该行走模块（2）的另一个行走架（201）上；与上转向座（401）相连的行走模块（2）上的四个行走轮机构（207）靠近上转向座（401）一侧的四个第一软轴连接架（20705）通过四个第一软轴（3）与另一个行走模块（2）上的四个行走轮机构（207）靠近下转向座（403）一侧的四个第一软轴连接架（20705）连接，驱动模块（5）的四个第二软轴（504）与驱动模块（5）相连的行走模块（2）靠近驱动模块（5）一侧的四个第一软轴连接架（20705）连接；

所述的清洁模块（1）包括旋转机构（101）、旋转架（102）、六个连接臂（103）、六个滑块（104）、三个清扫轮（105）、二十四个第一弹簧（106）、三个梳理轮（107）、小齿轮（108）、清扫轮支撑架（109）、水箱（110）、三个喷管（111）、三个喷头（112）、三个清扫轮转轴（113），所述的连接臂（103）为长条形，一侧设有圆形销孔，另一侧设有圆柱形杆；所述的旋转架（102）中央为圆环形，中心设有圆孔的小齿轮（108）固定安装在旋转架（102）后端面上，绕旋转架（102）中心分布有六个夹角依次为50°、70°、50°、70°、50°、70°的端部设有销孔的等长的杆，六个连接臂（103）分别通过各自端部的圆柱形杆转动安装在旋转架（102）上六个杆各自端部的销孔内，并与小齿轮（108）同侧，六个滑块（104）顶部通过圆柱销分别转动安装在六个连接臂（103）各自的销孔内；三个梳理轮（107）分别固定安装在三个相互之间间隔120°的三个连接臂（103）的圆柱形杆上，三个清扫轮转轴（113）分别与另外三个连接臂（103）的圆柱形杆固定连接；所述的二十四个第一弹簧（106）两两一组，每个清扫轮（105）通过四组间隔为90°的第一弹簧（106）安装在一个清扫轮转轴（113）四周；所述的清扫轮（105）上设有软毛，梳理轮（107）上设有圆柱形的细长齿；所述的清扫轮支撑架（109）中部为圆环形，向四周伸出三个夹角为120°端部设有轴孔的杆，清扫轮支撑架（109）的三个杆通过端部轴孔分别与三个清扫轮转轴（113）连接；所述的水箱（110）为圆环形，内部设有水泵，水箱（110）固定安装在清扫轮支撑架（109）前端面中央，三个喷管（111）分别固定安装在清扫轮支撑架（109）的三个杆上并与水箱（110）内的水泵连接，三个喷头（112）分别固定安装在三个喷管（111）端部；

所述的旋转架（102）转动安装在旋转机构（101）的旋转盘（10104）上的轴孔内，旋转架（102）上的小齿轮（108）与旋转机构（101）上的大齿轮（10103）啮合，六个滑块（104）滑动安装在旋转机构（101）的滑槽（10105）上；

所述的行走模块（2）包括两个行走架（201）、连接轴（202）、八个摆动座（203）、八个第二弹簧（204）、八个导向架（205）、八个滑杆（206）、四个行走轮机构（207），所述的两个行走架（201）中间通过连接轴（202）固定连接；每个行走架（201）上绕轴心均布有四个导向架（205），所述的滑杆（206）端部设有凸台，每个导向架（205）内滑动安装有一个滑杆（206），滑杆（206）有凸台一侧靠近连接轴（202），摆动座（203）固定安装在滑杆（206）另一端，八个第二弹簧（204）分别套在八个滑杆（206）上，第二弹簧（204）位于摆动座（203）与导向架（205）之间；四个行走轮机构（207）一端通过各自的第一摆动架（20701）分别铰接在一侧行走架（201）上的四个摆动座（203）上，另一端通过各自的第二摆动架（20708）分别铰接在另一侧行走架（201）上的四个摆动座（203）上；

所述的并联转向架（4）包括上转向座（401）、六个电缸（402）、下转向座（403），所述的六个电缸（402）两两一组，每个电缸（402）的缸体底部铰接安装在下转向座（403）上端面上，电缸（402）的活塞杆端部铰接安装在上转向座（401）下部，每组电缸（402）中的两个电缸（402）的底部分开，上部靠在一起，两个电缸（402）的轴线且呈V型分布；

所述的驱动模块（5）包括驱动座（501）、四个第二电机（502）、四个第二软轴连接架（503）、四个第二软轴（504），所述的四个第二电机（502）固定安装在驱动座（501）后端面上，四个第二电机（502）沿驱动座（501）轴心均匀分布，输出轴朝向外侧，四个第二软轴连接架（503）固定安装在驱动座（501）后端面上，并分别位于四个第二电机（502）输出轴前端，第二电机（502）输出轴与第二软轴连接架（503）连接，四个第二软轴（504）端部分别与四个第二软轴连接架（503）连接。

2.根据权利要求1所述的一种管道清洁机器人，其特征在于：所述的旋转机构（101）包括旋转机构连接板（10101）、第一电机（10102）、大齿轮（10103）、旋转盘（10104）、滑槽（10105）、摄像头支杆（10106）、摄像头（10107），所述的旋转盘（10104）上沿旋转盘（10104）轴心设有滑槽（10105），旋转盘（10104）中心设有偏心的轴孔，旋转机构连接板（10101）通过支架固定安装在旋转盘（10104）后端面上，旋转机构连接板（10101）与旋转盘（10104）上的轴孔同轴；所述的摄像头支杆（10106）固定安装在旋转机构连接板（10101）前端面轴心处，摄像头（10107）固定安装在摄像头支杆（10106）端部，并从水箱（110）中心的圆孔向外伸出，第一电机（10102）固定安装在旋转盘（10104）后端面上，大齿轮（10103）固定安装在，第一电机（10102）电机轴上。

3.根据权利要求1所述的一种管道清洁机器人，其特征在于：所述的行走轮机构（207）包括第一摆动架（20701）、导轨（20702）、滑块（20703）、滑块座（20704）、两个第一软轴连接架（20705）、螺杆轮（20706）、两个固定架（20707）、第二摆动架（20708），所述的螺杆轮（20706）除中心转轴外均为橡胶材质，螺杆轮（20706）中心轴通过条状橡胶片与螺杆轮（20706）外壁连接；两个第一软轴连接架（20705）分别与螺杆轮（20706）中心轴两端连接，两个固定架（20707）将两个第一软轴连接架（20705）固定连接在一起；所述的第一摆动架（20701）上设有导轨（20702），滑块（20703）滑动安装在导轨（20702）上，一个第一软轴连接架（20705）通过滑块座（20704）与滑块（20703）固定连接；所述的第二摆动架（20708）固定安装在另一个第一软轴连接架（20705）上。