CN108166606A - 一种履带式清淤机器人 - Google Patents

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丁华锋
刘旋
刘婧芳
赵昭
刘文瑾
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    • E03WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03FSEWERS; CESSPOOLS
    • E03F7/00Other installations or implements for operating sewer systems, e.g. for preventing or indicating stoppage; Emptying cesspools
    • E03F7/10Wheeled apparatus for emptying sewers or cesspools

Abstract

本发明公开了一种履带式清淤机器人,属于环保设备技术领域。包括清淤铰刀装置、翻转机构、双臂推举机构、清淤机器人车体和液压系统。翻转液压缸带动铲斗向下翻转,设置翻转液压缸的翻转角度为35度,保证清淤完成后铲斗剩余淤泥能够顺利滑落。联接大梁分别连接左右行走履带,同时为四个支撑方钢提供基座,通过控制负载敏感比例多路阀阀芯的位移来控制行走马达的速度,同步马达保证行走履带的同步前进,两路电磁节流阀保证行走马达的左右转弯,从而使得行走履带能够稳定行走。本发明结构简单可靠,同时高效输送淤泥大大提高清淤效率,能够适用于大管径的排水管道以及箱涵的清淤任务,解决目前现有大管径排水管道和箱涵清淤问题难的现状。

Description

一种履带式清淤机器人
技术领域
本发明涉及一种履带式清淤机器人,主要适用于1500mm以上的大管径排水管道及箱涵的清淤工作,属于环保设备技术领域。
背景技术
随着我国城市化逐渐的加快,城市排水系统的规模也逐渐扩大,然而大多数的排水管道随着长时间的淤泥沉积,开始出现管道堵塞、污水溢流的情况,污染了环境,给社会经济造成了巨大损失。城市排水系统相当于我们城市的命脉,必须定期清理排水管道,对于保护城市环境、避免污染、维护市容市貌、提高人民生活质量,有着极其重要的意义。因此,为保证排水系统的正常运转,就必须对排水管道进行定期疏通、清理。然而,排水管道中环境恶劣,还有一些有毒气体,靠人工清理难度较大,且容易对人身安全造成危害,于是排水管道清淤机器人应运而生。本发明涉及的履带式管道清淤机器人是一种可在操作人员通过计算机遥控控制下,在大管径的排水管道内部以及箱涵中自动行走,完成一系列管道清淤作业的机器人。
发明内容
本发明的目的是提供一种履带式清淤机器人,结构简单可靠,同时高效输送淤泥大大提高清淤效率,能够适用于大管径的排水管道以及箱涵的清淤任务,解决目前现有大管径排水管道和箱涵清淤问题难的现状。
本发明的技术方案如下:
一种履带式清淤机器人,包括清淤铰刀装置、翻转机构、双臂推举机构、清淤机器人车体和液压系统。
所述清淤铰刀装置包括铲斗3、组合铰刀轴1、螺旋叶片2、从动齿轮C9、中间齿轮B10、主动齿轮A11、固定用套筒13、液压马达29、花键轴14和中间轴12;螺旋叶片2焊接在组合铰刀轴1的中间部位,液压马达29通过固定用套筒13带动花键轴14转动,花键轴14为主动齿轮A11的中心轴,中间轴12为的中心轴,组合铰刀轴1为从动齿轮C9的中心轴,主动齿轮A11、从动齿轮C9、中间齿轮B10沿斜向并排布置,主动齿轮A11通过中间齿轮B10与从动齿轮C9相啮合,花键轴14通过从动齿轮C9的啮合从而带动组合铰刀轴1的转动;组合铰刀轴上的螺旋叶片2切削淤泥并使淤泥朝一侧移动再通过铲斗3一侧的圆形卸料孔8输送出去。
所述翻转机构包括铲斗3和翻转液压缸26,铲斗3的整体形状为横向放置的半圆形筒体,前侧开口,另一侧封闭;封闭的侧面上开有一个圆形卸料口8,封闭的侧面最上端中部位置通过销轴15连接翻转液压缸26,翻转液压缸26的另一端通过销轴15连接机架支撑杆,初始位置垂直于地面距离地面2cm,保证底部清淤效果。
所述双臂推举机构包括机架4和推举液压缸27,推举液压缸27的一端通过推举液压缸销轴16铰接在机架4上,液压缸27的另一端通过推举液压缸销轴16铰接在箱体5上,两个机架4设置在箱体5的两侧,且机架4左右对称;机架4处于最低位置的推举液压缸27成45度角,通过控制负载敏感比例多路阀22上阀芯的位移控制两个推举液压缸27的举升使机架4在不同高度停留,从而提升清淤效果。双臂之间的机架支撑杆焊接在双臂上使机架4上形成一个整体,保证两个推举液压缸27在举升过程中双臂始终保持同步。
所述清淤机器人车体包括箱体5、支撑板7、四个支撑方钢、行走履带6和行走装置,四个支撑方钢焊接在行走履带6的联接大粱上,支撑板7固定在四个支撑方钢上,箱体5安装在支撑板7上。液压系统固定在箱体5内,最后密封。箱体5的前部设有前摄像头,箱体5的后部设有后摄像头,前摄像头和后摄像头用以实时监控管道内的清淤状况。
所述液压系统包括液压元件和电动机20,液压元件包括油箱30、柱塞泵31、进油过滤器32、压力油过滤器21、负载敏感比例多路阀22、平衡阀28、平衡阀28、回油过滤器24和回油箱30;液压元件和电动机20安装在箱体5内部,电动机20供电带动柱塞泵31吸油,油箱30中液压油从进油过滤器32到柱塞泵31再到压力油过滤器21再到负载敏感比例多路阀22,然后分成四路:一路到平衡阀28到翻转液压缸26;一路到平衡阀28到推举液压缸27;一路到液压马达29;一路到同步马达23到两路电磁节流阀25到行走马达,最后通过回油过滤器24流入回油箱30。各路既可独立运动互不干扰,也可相互共同作用,最终完成清淤任务。
行走装置包括联接大梁、驱动轮17、引导轮33、负重轮19、拖链轮18和履带梁板34,联接大梁分别连接左右的行走履带6,同时为四个支撑方钢提供基座,联接大梁分别与左右两个履带梁板34相连;履带梁板34上设有齿槽,齿槽与驱动轮17相啮合,引导轮33设置在履带梁板的末端,驱动轮17带动行走履带6转动进而带动引导轮33转动,行走履带6的中部设有拖链轮18,用来规正行走履带6,并防止机器人转向或侧倾行驶时,行走履带6发生脱落。
从动齿轮C9、中间齿轮B10和主动齿轮A11均为圆柱直齿轮。
翻转液压缸26带动铲斗3向下翻转,设置翻转液压缸26的翻转角度为35度,保证清淤完成后铲斗3剩余淤泥能够顺利滑落。
联接大梁分别连接左右行走履带6,同时为四个支撑方钢提供基座,通过控制负载敏感比例多路阀22阀芯的位移来控制行走马达的速度,同步马达23保证行走履带6的同步前进,两路电磁节流阀25保证行走马达的左右转弯,从而使得行走履带6能够稳定行走。
本发明的优点在于:
1、本发明的技术方案可以解决目前大管径及箱涵清淤难的现状。
2、本发明采用液压驱动,提供更强大的动力。
3、本发明与传统清淤相比,有清淤效率高、工人作业安全等特点。
附图说明
图1:本发明的总体结构示意图。
图2:本发明的总体结构俯视图。
图中:1、组合铰刀轴;2、螺旋叶片;3、铲斗;4、机架;5、箱体;6履带;7、支撑板;8、圆形卸料孔;9、从动齿轮C;10、中间齿轮B;11、主动齿轮A;12中间轴13、花键轴固定套筒;14、花键轴;15、翻转液压缸轴;16、推举液压缸销轴;17、驱动轮;18、拖链轮;19、负重轮;20、电机;21、压力油过滤器;22、负载敏感比例多路阀;23、同步马达;24、回油过滤器;25、两路电磁节流阀;26、翻转液压缸;27、推举液压缸;28、平衡阀;29、液压马达;30、油箱;31、柱塞泵;32、进油过滤器;33、引导轮;34、履带梁板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明,本发明为一种履带式清淤机器人,包括清淤铰刀装置、翻转机构、双臂推举机构、清淤机器人车体和液压系统。
所述清淤铰刀装置包括铲斗3、组合铰刀轴1、螺旋叶片2、从动齿轮C9、中间齿轮B10、主动齿轮A11、固定用套筒13、液压马达29、花键轴14和中间轴12;螺旋叶片2焊接在组合铰刀轴1的中间部位,液压马达29通过固定用套筒13带动花键轴14转动,花键轴14为主动齿轮A11的中心轴,中间轴12为的中心轴,组合铰刀轴1为从动齿轮C9的中心轴,主动齿轮A11、从动齿轮C9、中间齿轮B10沿斜向并排布置,主动齿轮A11通过中间齿轮B10与从动齿轮C9相啮合,花键轴14通过从动齿轮C9的啮合从而带动组合铰刀轴1的转动;组合铰刀轴上的螺旋叶片2切削淤泥并使淤泥朝一侧移动再通过铲斗3一侧的圆形卸料孔8输送出去。
所述翻转机构包括铲斗3和翻转液压缸26,铲斗3的整体形状为横向放置的半圆形筒体,前侧开口,另一侧封闭;封闭的侧面上开有一个圆形卸料口8,封闭的侧面最上端中部位置通过销轴15连接翻转液压缸26,翻转液压缸26的另一端通过销轴15连接机架支撑杆,初始位置垂直于地面距离地面2cm,保证底部清淤效果。
所述双臂推举机构包括机架4和推举液压缸27,推举液压缸27的一端通过推举液压缸销轴16铰接在机架4上,液压缸27的另一端通过推举液压缸销轴16铰接在箱体5上,两个机架4设置在箱体5的两侧,且机架4左右对称;机架4处于最低位置的推举液压缸27成45度角,通过控制负载敏感比例多路阀22上阀芯的位移控制两个推举液压缸27的举升使机架4在不同高度停留,从而提升清淤效果。双臂之间的机架支撑杆焊接在双臂上使机架4上形成一个整体,保证两个推举液压缸27在举升过程中双臂始终保持同步。
所述清淤机器人车体包括箱体5、支撑板7、四个支撑方钢、行走履带6和行走装置,四个支撑方钢焊接在行走履带6的联接大粱上,支撑板7固定在四个支撑方钢上,箱体5安装在支撑板7上。液压系统固定在箱体5内,最后密封。箱体5的前部设有前摄像头,箱体5的后部设有后摄像头,前摄像头和后摄像头用以实时监控管道内的清淤状况。
所述液压系统包括液压元件和电动机20,液压元件包括油箱30、柱塞泵31、进油过滤器32、压力油过滤器21、负载敏感比例多路阀22、平衡阀28、平衡阀28、回油过滤器24和回油箱30;液压元件和电动机20安装在箱体5内部,电动机20供电带动柱塞泵31吸油,油箱30中液压油从进油过滤器32到柱塞泵31再到压力油过滤器21再到负载敏感比例多路阀22,然后分成四路:一路到平衡阀28到翻转液压缸26;一路到平衡阀28到推举液压缸27;一路到液压马达29;一路到同步马达23到两路电磁节流阀25到行走马达,最后通过回油过滤器24流入回油箱30。各路既可独立运动互不干扰,也可相互共同作用,最终完成清淤任务。
行走装置包括联接大梁、驱动轮17、引导轮33、负重轮19、拖链轮18和履带梁板34,联接大梁分别连接左右的行走履带6,同时为四个支撑方钢提供基座,联接大梁分别与左右两个履带梁板34相连;履带梁板34上设有齿槽,齿槽与驱动轮17相啮合,引导轮33设置在履带梁板的末端,驱动轮17带动行走履带6转动进而带动引导轮33转动,行走履带6的中部设有拖链轮18,用来规正行走履带6,并防止机器人转向或侧倾行驶时,行走履带6发生脱落。
从动齿轮C9、中间齿轮B10和主动齿轮A11均为圆柱直齿轮。
翻转液压缸26带动铲斗3向下翻转,设置翻转液压缸26的翻转角度为35度,保证清淤完成后铲斗3剩余淤泥能够顺利滑落。
联接大梁分别连接左右行走履带6,同时为四个支撑方钢提供基座,通过控制负载敏感比例多路阀22阀芯的位移来控制行走马达的速度,同步马达23保证行走履带6的同步前进,两路电磁节流阀25保证行走马达的左右转弯,从而使得行走履带6能够稳定行走。
所述控制系统为液压驱动,采用电液控制。地面工况机通过RS-485协议控制机体内的电控箱。电控箱将数字信号转化为模拟信号控制液压阀组。其中,行走机构的履带由两个变量马达驱动,控制两边马达流量形成流量差达到控制履带换向功能;清淤机构的铰刀由另一变量马达驱动,控制马达流量改变铰刀速度,控制电流方向,改变马达方向,从而改变铰刀转向;双臂推举机构由两个液压缸驱动,控制电流大小改变多路阀流量,多路阀流量控制液压缸伸出长度,从而实现双臂升降;翻转机构由一个液压缸驱动,控制方法同双臂推举机构。另本控制系统在铲斗前部装有压力传感器,在履带内部装有速度传感器,将采集的数据传回电控箱内单片机,通过单片机烧入的模糊PID算法计算输出的控制信号,能有效减小干扰误差,使控制效果更准确。
以上是对本发明进行了示例性的描述,显然本发明的实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的技术方案进行的各种改造,或未经改进将本发明的构思和技术方案直接用于其它场合的,均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种履带式清淤机器人,其特征在于:包括清淤铰刀装置、翻转机构、双臂推举机构、清淤机器人车体和液压系统;
所述清淤铰刀装置包括铲斗(3)、组合铰刀轴(1)、螺旋叶片(2)、从动齿轮C(9)、中间齿轮B(10)、主动齿轮A(11)、固定用套筒(13)、液压马达(29)、花键轴(14)和中间轴(12);螺旋叶片(2)焊接在组合铰刀轴(1)的中间部位,液压马达(29)通过固定用套筒(13)带动花键轴(14)转动,花键轴(14)为主动齿轮A(11)的中心轴,中间轴(12)为的中心轴,组合铰刀轴(1)为从动齿轮C(9)的中心轴,主动齿轮A(11)、从动齿轮C(9)、中间齿轮B(10)沿斜向并排布置,主动齿轮A(11)通过中间齿轮B(10)与从动齿轮C(9)相啮合,花键轴(14)通过从动齿轮C(9)的啮合从而带动组合铰刀轴(1)的转动;组合铰刀轴上的螺旋叶片(2)切削淤泥并使淤泥朝一侧移动再通过铲斗(3)一侧的圆形卸料孔8输送出去;
所述翻转机构包括铲斗(3)和翻转液压缸(26),铲斗(3)的整体形状为横向放置的半圆形筒体,前侧开口,另一侧封闭;封闭的侧面上开有一个圆形卸料口(8),封闭的侧面最上端中部位置通过销轴(15)连接翻转液压缸(26),翻转液压缸(26)的另一端通过销轴(15)连接机架支撑杆,初始位置垂直于地面距离地面2cm,保证底部清淤效果;
所述双臂推举机构包括机架(4)和推举液压缸(27),推举液压缸(27)的一端通过推举液压缸销轴(16)铰接在机架(4)上,液压缸27的另一端通过推举液压缸销轴(16)铰接在箱体(5)上,两个机架(4)设置在箱体(5)的两侧,且机架(4)左右对称;机架(4)处于最低位置的推举液压缸(27)成45度角,通过控制负载敏感比例多路阀(22)上阀芯的位移控制两个推举液压缸(27)的举升使机架(4)在不同高度停留,从而提升清淤效果;双臂之间的机架支撑杆焊接在双臂上使机架(4)上形成一个整体,保证两个推举液压缸(27)在举升过程中双臂始终保持同步;
所述清淤机器人车体包括箱体(5)、支撑板(7)、四个支撑方钢、行走履带(6)和行走装置,四个支撑方钢焊接在行走履带(6)的联接大粱上,支撑板(7)固定在四个支撑方钢上,箱体(5)安装在支撑板(7)上;液压系统固定在箱体(5)内,最后密封;箱体(5)的前部设有前摄像头,箱体(5)的后部设有后摄像头,前摄像头和后摄像头用以实时监控管道内的清淤状况;
所述液压系统包括液压元件和电动机(20),液压元件包括油箱(30)、柱塞泵(31)、进油过滤器(32)、压力油过滤器(21)、负载敏感比例多路阀(22)、平衡阀(28)、回油过滤器(24)和回油箱(30);液压元件和电动机(20)安装在箱体(5)内部,电动机(20)供电带动柱塞泵(31)吸油,油箱(30)中液压油从进油过滤器(32)到柱塞泵(31)再到压力油过滤器(21)再到负载敏感比例多路阀(22),然后分成四路:一路到平衡阀(28)到翻转液压缸(26);一路到平衡阀(28)到推举液压缸(27);一路到液压马达(29);一路到同步马达(23)到两路电磁节流阀(25)到行走马达,最后通过回油过滤器(24)流入回油箱(30);各路既可独立运动互不干扰,也可相互共同作用,最终完成清淤任务;
行走装置包括联接大梁、驱动轮(17)、引导轮(33)、负重轮(19)、拖链轮(18)和履带梁板(34),联接大梁分别连接左右的行走履带(6),同时为四个支撑方钢提供基座,联接大梁分别与左右两个履带梁板(34)相连;履带梁板(34)上设有齿槽,齿槽与驱动轮(17)相啮合,引导轮(33)设置在履带梁板的末端,驱动轮(17)带动行走履带(6)转动进而带动引导轮(33)转动,行走履带(6)的中部设有拖链轮(18),用来规正行走履带(6),并防止机器人转向或侧倾行驶时,行走履带(6)发生脱落。
2.根据权利要求1所述的一种履带式清淤机器人,其特征在于:从动齿轮C(9)、中间齿轮B(10)和主动齿轮A(11)均为圆柱直齿轮。
3.根据权利要求1所述的一种履带式清淤机器人,其特征在于:翻转液压缸(26)带动铲斗(3)向下翻转,设置翻转液压缸(26)的翻转角度为35度,保证清淤完成后铲斗(3)剩余淤泥能够顺利滑落。
4.根据权利要求1所述的一种履带式清淤机器人,其特征在于:联接大梁分别连接左右行走履带(6),同时为四个支撑方钢提供基座,通过控制负载敏感比例多路阀(22)阀芯的位移来控制行走马达的速度,同步马达(23)保证行走履带(6)的同步前进,两路电磁节流阀(25)保证行走马达的左右转弯,从而使得行走履带(6)能够稳定行走。
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