CN108405503A - 一种管道清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种管道清洁机器人，涉及管道清洁技术领域。管道清洁机器人包括驱动机构、行走机构、支撑机构以及清洁机构。行走机构、支撑机构以及清洁机构均被驱动机构驱动完成运动。支撑机构与驱动机构传动连接，支撑机构与行走机构可活动地连接，支撑机构被构造为通过驱动机构的驱动使得行走机构具有紧贴于管道的内壁的工作状态和远离管道的内壁的调试状态。清洁机构与驱动机构传动连接，清洁机构远离驱动机构的一端与管道内壁接触，清洁机构被构造为通过驱动机构的驱动可相对于管道转动。该管道清洁机器人能适应不同直径的管道，有效地清洁管道内壁。

Description

一种管道清洁机器人

技术领域

本发明涉及管道清洁技术领域，具体而言，涉及一种管道清洁机器人。

背景技术

管道运输作为一种高效的流体运输手段被广泛应用于核工业、石油煤炭、社会民生的各个方面。然而由于管道封闭的特性造成检测探伤、维修保养、清淤等工作十分麻烦。需要经常清理的石油天然气输送管道、城市输水管道、工厂排污管道等管道内部环境差别较大，所需清洁方式也不同，进一步加重管道清理工作的顺利进行。

现有清洁产品主要存在操作繁琐，资源浪费严重；机器人不能适应多种直径的管道，通用性差；清理机构不可调节清理压力大小，适应环境能力差等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道清洁机器人，该管道清洁机器人用于清洁管道内部，该管道清洁机器人能适应不同直径的管道，有效地清洁管道内壁。

本发明的实施例是这样实现的：

一种管道清洁机器人，包括：

驱动机构；

行走机构，行走机构与驱动机构传动连接；

支撑机构，支撑机构与驱动机构传动连接，支撑机构与行走机构可活动地连接，支撑机构被构造为通过驱动机构的驱动使得行走机构具有紧贴于管道的内壁的工作状态和远离管道的内壁的调试状态；

清洁机构，清洁机构与驱动机构传动连接，清洁机构远离驱动机构的一端与管道内壁接触，清洁机构被构造为通过驱动机构的驱动可相对于管道转动。

发明人设计了上述管道清洁机器人，该管道清洁机器人用于清洁管道内部，该管道清洁机器人能适应不同直径的管道，有效地清洁管道内壁。管道清洁机器人包括驱动机构、行走机构、支撑机构以及清洁机构。行走机构、支撑机构以及清洁机构均被驱动机构驱动完成运动。具体地，行走机构与驱动机构传动连接，支撑机构与驱动机构传动连接，支撑机构与行走机构可活动地连接，通过驱动机构驱动支撑机构运动使得行走机构与支撑机构发生相对运动变化，从而支撑机构改变行走机构相对于驱动机构的位置关系，从而使得行走机构具有紧贴于待清洁管道的内壁的工作状态和远离管道的内壁的调试状态，当行走机构处于工作状态时，通过驱动机构的驱动，行走机构通过与管道内壁的摩擦从而使得整个管道清洁机器人在管道内运动，当行走机构处于调试状态时，即，行走机构远离管道的内壁靠近驱动机构时，整个管道清洁机器人的体积缩小。通过调试状态与工作状态的转换，使得管道清洁机器人能适应不用直径的管道。为提高清洁效果，清洁机构与驱动机构传动连接，在驱动机构的驱动下，清洁机构发生相对于管道的转动，从而提高了清洁管道内壁的效果。该管道清洁机器人能适应不同直径的管道，有效地清洁管道内壁。

在本发明的一种实施例中：

包括：

至少三个行走机构，至少三个行走机构绕驱动机构的轴线间隔设置并分别与驱动机构传动连接；

至少三个支撑机构，至少三个支撑机构分别与行走机构可活动地连接。

在本发明的一种实施例中：

驱动机构包括驱动电机以及离合器；

离合器设置于驱动电机与支撑机构之间，支撑机构通过离合器与驱动电机传动连接。

在本发明的一种实施例中：

支撑机构包括调节机构、第一支撑杆以及第二支撑杆；

第一支撑杆和第二支撑杆分别可转动地设置于驱动机构相对的两端；

第一支撑杆和第二支撑杆远离驱动机构的一端分别与行走机构相对的两端可转动地连接；

调节机构与驱动机构传动连接，调节机构远离驱动机构的一端与第一支撑杆可转动地连接；

驱动机构驱动调节机构沿预设方向往复运动，调节第一支撑杆相对于驱动机构的位置从而使得行走机构具有工作状态和调试状态。

在本发明的一种实施例中：

调节机构包括丝杆、丝杆螺帽、滑块、导轨以及转动杆；

丝杆与导轨沿预设方向间隔设置，丝杆与驱动机构传动连接；

丝杆螺帽设置于滑块上，丝杆螺帽与丝杆螺纹配合，滑块可滑动地设置于导轨上；

转动杆相对的两端分别可转动地设置于滑块与第一支撑杆上。

在本发明的一种实施例中：

丝杆螺帽与滑块之间设置有弹性件，丝杆螺帽通过弹性件与滑块弹性传动。

在本发明的一种实施例中：

行走机构为履带行走机构。

在本发明的一种实施例中：

清洁机构包括固定块、至少三个清洁杆以及张紧件；

固定块与驱动机构传动连接；

至少三个清洁杆间隔地可转动地设置于固定块上；

多个张紧件相对的两端设置于相邻两个清洁杆之间；

张紧件被构造为推动清洁杆使得清洁杆远离固定块的一端紧贴管道的内壁。

在本发明的一种实施例中：

张紧件为气压杆。

在本发明的一种实施例中：

驱动机构具有相对的第一输出端和第二输出端；

行走机构与第一输出端传动连接；

支撑机构与第二输出端传动连接，支撑机构与行走机构可活动地连接；

清洁机构与第一输出端传动连接。

本发明的技术方案至少具有如下有益效果：

本发明提供的一种管道清洁机器人，该管道清洁机器人用于清洁管道内部，该管道清洁机器人能适应不同直径的管道，有效地清洁管道内壁。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1中管道清洁机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例1中驱动机构、行走机构以及支撑机构的结构示意图；

图3为本发明实施例1中调节机构的结构示意图；

图4为本发明实施例1中清洁机构与驱动机构的结构示意图；

图5为本发明实施例1中清洁机构的结构示意图。

图标：10-管道清洁机器人；20-驱动机构；21-第一输出端；22-第二输出端；23-驱动电机；24-离合器；30-行走机构；40-支撑机构；41-第一支撑杆；42-第二支撑杆；43-调节机构；50-清洁机构；51-固定块；52-清洁杆；53-张紧件；54-刷头；430-丝杆；431-丝杆螺帽；432-滑块；433-导轨；434-转动杆；435-弹性件；436-卡环。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

本实施例提供一种管道清洁机器人10，该管道清洁机器人10用于清洁管道内部，该管道清洁机器人10能适应不同直径的管道，有效地清洁管道内壁。

请参考图1,图1示出了本实施例中管道清洁机器人10的具体结构。

管道清洁机器人10包括驱动机构20、行走机构30、支撑机构40以及清洁机构50。

行走机构30、支撑机构40以及清洁机构50均被驱动机构20驱动完成运动。

支撑机构40与驱动机构20传动连接，支撑机构40与行走机构30可活动地连接，支撑机构40被构造为通过驱动机构20的驱动使得行走机构30具有紧贴于管道的内壁的工作状态和远离管道的内壁的调试状态。需要说明的是，工作状态与调试状态意味着行走机构30相对于驱动机构20的位置关系，行走机构30在驱动机构20的驱动下带动整个管道清洁机器人10在管道中运动，通过支撑机构40的控制，使得行走机构30在工作状态和调试状态之间切换，适应不同直径的管道。

清洁机构50与驱动机构20传动连接，清洁机构50远离驱动机构20的一端与管道内壁接触，清洁机构50被构造为通过驱动机构20的驱动可相对于管道转动。即，清洁机构50在待清洁的管道中转动，从而提高去除管道内部的水垢等其他污染物。

具体地，请参考图1，本实施例中，驱动机构20具有相对的第一输出端21和第二输出端22。行走机构30与第一输出端21传动连接。支撑机构40与第二输出端22传动连接，支撑机构40与行走机构30可活动地连接。清洁机构50与第一输出端21传动连接。需要说明的是，本实施例仅提供上述驱动机构20结构以及行走机构30、支撑机构40以及清洁机构50与驱动机构20的传动位置关系，在其他具体实施方式中，驱动机构20可仅具有一个输出端或者多个输出端，行走机构30、支撑机构40以及清洁机构50与驱动机构20的传动位置关系不进行限制。

在本实施例中，为保证机器人在管道内壁行走姿态的稳定性以及限定机器人位于管道中心位置：

管道清洁机器人10在本实施例中包括：至少三个行走机构30和至少三个支撑机构40，至少三个行走机构30绕驱动机构20的轴线间隔设置并分别与驱动机构20传动连接。至少三个支撑机构40分别与行走机构30可活动地连接并对行走机构30进行支撑。具体地，在本实施例中，管道清洁机器人10包括三个行走机构30和三个支撑机构40。

进一步地，请参考图2，图2示出了本实施例中驱动机构20、行走机构30以及支撑机构40的具体结构。

如图，驱动机构20包括驱动电机23和离合器24，离合器24设置于驱动电机23与支撑机构40之间，支撑机构40通过离合器24与驱动电机23传动连接。需要说明的是，通过离合器24来控制支撑机构40与驱动电机23传动连接以及断开支撑机构40与驱动电机23之间的传动连接，使得支撑机构40保持当前的位置状态，从而能够使得行走机构30保持当前的状态，即，使得行走机构30保持紧贴于管道的内壁的工作状态和远离管道的内壁的调试状态，当行走机构30通过调试后，满足带清洁的管道尺寸时，断开离合器24，使得行走机构30能保持在紧贴于管道的内壁的工作状态。

具体地，支撑机构40包括调节机构43、第一支撑杆41以及第二支撑杆42。

第一支撑杆41和第二支撑杆42分别可转动地设置于驱动机构20相对的两端。第一支撑杆41和第二支撑杆42远离驱动机构20的一端分别与行走机构30相对的两端可转动地连接。其中，第一支撑杆41、第二支撑杆42、行走机构30以及驱动机构20共同构成四杆连杆机构，通过改变第一支撑杆41和第二支撑杆42与驱动机构20之间的角度，能够改变行走机构30相对于驱动机构20的位置关系，从而使得行走机构30具有工作状态和调试状态。

调节机构43与驱动机构20传动连接，调节机构43远离驱动机构20的一端与第一支撑杆41可转动地连接。

驱动机构20驱动调节机构43沿预设方向往复运动，调节第一支撑杆41相对于驱动机构20的位置，即，相对于驱动机构20的角度，从而使得行走机构30具有工作状态和调试状态。需要说明的是，预设方向是指驱动机构20的输出轴轴向方向。

需要说明的是，在本实施例中，具有三个行走机构30和三个支撑机构40，为保证结构的精简性，三个支撑机构40在本实施例中指三件第一支撑杆41和三件第二支撑杆42，三件第一支撑杆41和三件第二支撑杆42分别支撑三个行走机构30，并且三件第一支撑杆41均设置于一个调节机构43上，通过一个调节机构43的调节，使得三个行走机构30同幅度运动。

具体地，请结合图3，图3为本实施例中调节机构43的具体结构。

调节机构43包括丝杆430、丝杆螺帽431、滑块432、导轨433以及转动杆434。

丝杆430与导轨433沿预设方向间隔设置，丝杆430与驱动机构20传动连接。丝杆螺帽431设置于滑块432上，丝杆螺帽431与丝杆430螺纹配合，滑块432可滑动地设置于导轨433上。

转动杆434相对的两端分别可转动地设置于滑块432与第一支撑杆41上，具体地，在本实施例中，三个转动杆434分别设置于三个第一支撑杆41上。

三个转动杆434、三个第一支撑杆41以及滑块432共同构成伞状结构，通过滑块432的往复运动，可使得第一支撑杆41撑开或者收纳，从而使得行走机构30在工作状态和调试状态之间切换。为使得该伞状结构具有一定弹性，防止由于管道内径轻微变化或者杂物而卡死管道清洁机器人10的情况出现，丝杆螺帽431与滑块432之间设置有弹性件435，丝杆螺帽431通过弹性件435与滑块432弹性传动。需要说明的是，在其他具体实施方式中，弹性件435与滑块432接触面设有压力传感器，在弹性件435完全压紧后压力超过一定大小则反馈信息给控制系统，控制系统控制驱动机构20，使得丝杆430反转，释放压力。需要说明的是，在本实施例中，还设置有卡环436，卡环436用于限制滑块432的运动范围。

需要说明的是，请重新参考2，行走机构30为履带行走机构，该履带行走机构通过链条、蜗杆以及蜗轮实现与驱动机构20的传动连接。

请参考图4和图5，图4示出了本实施例中清洁机构50与驱动机构20的具体结构。图5示出了本实施例中清洁机构50的具体结构。

清洁机构50包括固定块51、至少三个清洁杆52以及张紧件53。其中，在本实施例中，清洁杆52的具体数量为三，在清洁杆52靠近管道内壁的一端可拆卸地设置有用于清洁管道内壁的刷头54。

具体地，固定块51与驱动机构20传动连接，至少三个清洁杆52间隔地可转动地设置于固定块51上，多个张紧件53相对的两端设置于相邻两个清洁杆52之间，张紧件53被构造为推动清洁杆52使得清洁杆52远离固定块51的一端紧贴管道的内壁，即，刷头54紧贴于管道内壁进行清洁。需要说明的是，在本实施例中张紧件53为气压杆，气压杆相对的两端均设计为滚动连接于两个清洁杆52之间，并且，清洁杆52杆体间隔设置有多个供张紧件53连接的连接孔，通过人为选择，来确定清洁杆52具体安装位置，来使得至少三个清洁杆52活动适当的张紧力，从而满足刷头54紧贴管道内壁进行清洁的条件。

进一步地，为提高机器人安全，固定块51与驱动机构20之间可设置离合器。

需要说明的是，为保证输出的扭矩，在驱动机构20与行走机构30、支撑机构40以及清洁机构50之间还可以设置减速器。

发明人设计了上述管道清洁机器人10，该管道清洁机器人10用于清洁管道内部，该管道清洁机器人10能适应不同直径的管道，有效地清洁管道内壁。管道清洁机器人10包括驱动机构20、行走机构30、支撑机构40以及清洁机构50。行走机构30、支撑机构40以及清洁机构50均被驱动机构20驱动完成运动。具体地，行走机构30与驱动机构20传动连接，支撑机构40与驱动机构20传动连接，支撑机构40与行走机构30可活动地连接，通过驱动机构20驱动支撑机构40运动使得行走机构30与支撑机构40发生相对运动变化，从而支撑机构40改变行走机构30相对于驱动机构20的位置关系，从而使得行走机构30具有紧贴于待清洁管道的内壁的工作状态和远离管道的内壁的调试状态，当行走机构30处于工作状态时，通过驱动机构20的驱动，行走机构30通过与管道内壁的摩擦从而使得整个管道清洁机器人10在管道内运动，当行走机构30处于调试状态时，即，行走机构30远离管道的内壁靠近驱动机构20时，整个管道清洁机器人10的体积缩小。通过调试状态与工作状态的转换，使得管道清洁机器人10能适应不用直径的管道。为提高清洁效果，清洁机构50与驱动机构20传动连接，在驱动机构20的驱动下，清洁机构50发生相对于管道的转动，从而提高了清洁管道内壁的效果。该管道清洁机器人10能适应不同直径的管道，有效地清洁管道内壁。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管道清洁机器人，其特征在于，包括：

驱动机构；

行走机构，所述行走机构与所述驱动机构传动连接；

支撑机构，所述支撑机构与所述驱动机构传动连接，所述支撑机构与所述行走机构可活动地连接，所述支撑机构被构造为通过所述驱动机构的驱动使得行走机构具有紧贴于管道的内壁的工作状态和远离所述管道的内壁的调试状态；

清洁机构，所述清洁机构与所述驱动机构传动连接，所述清洁机构远离所述驱动机构的一端与所述管道内壁接触，所述清洁机构被构造为通过所述驱动机构的驱动可相对于所述管道转动。

2.根据权利要求1所述的管道清洁机器人，其特征在于，包括：

至少三个所述行走机构，至少三个所述行走机构绕所述驱动机构的轴线间隔设置并分别与所述驱动机构传动连接；

至少三个所述支撑机构，至少三个所述支撑机构分别与所述行走机构可活动地连接。

3.根据权利要求1所述的管道清洁机器人，其特征在于：

所述驱动机构包括驱动电机以及离合器；

所述离合器设置于所述驱动电机与所述支撑机构之间，所述支撑机构通过所述离合器与所述驱动电机传动连接。

4.根据权利要求1所述的管道清洁机器人，其特征在于：

所述支撑机构包括调节机构、第一支撑杆以及第二支撑杆；

所述第一支撑杆和所述第二支撑杆分别可转动地设置于所述驱动机构相对的两端；

所述第一支撑杆和所述第二支撑杆远离所述驱动机构的一端分别与所述行走机构相对的两端可转动地连接；

所述调节机构与所述驱动机构传动连接，所述调节机构远离所述驱动机构的一端与所述第一支撑杆可转动地连接；

所述驱动机构驱动所述调节机构沿预设方向往复运动，调节所述第一支撑杆相对于所述驱动机构的位置从而使得行走机构具有所述工作状态和所述调试状态。

5.根据权利要求4所述的管道清洁机器人，其特征在于：

所述调节机构包括丝杆、丝杆螺帽、滑块、导轨以及转动杆；

所述丝杆与所述导轨沿所述预设方向间隔设置，丝杆与所述驱动机构传动连接；

所述丝杆螺帽设置于所述滑块上，所述丝杆螺帽与所述丝杆螺纹配合，所述滑块可滑动地设置于所述导轨上；

所述转动杆相对的两端分别可转动地设置于所述滑块与所述第一支撑杆上。

6.根据权利要求5所述的管道清洁机器人，其特征在于：

所述丝杆螺帽与所述滑块之间设置有弹性件，所述丝杆螺帽通过所述弹性件与所述滑块弹性传动。

7.根据权利要求4所述的管道清洁机器人，其特征在于：

所述行走机构为履带行走机构。

8.根据权利要求1所述的管道清洁机器人，其特征在于：

所述清洁机构包括固定块、至少三个清洁杆以及张紧件；

所述固定块与所述驱动机构传动连接；

至少三个所述清洁杆间隔地可转动地设置于所述固定块上；

多个所述张紧件相对的两端设置于相邻两个所述清洁杆之间；

所述张紧件被构造为推动所述清洁杆使得所述清洁杆远离所述固定块的一端紧贴所述管道的内壁。

9.根据权利要求8所述的管道清洁机器人，其特征在于：

所述张紧件为气压杆。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的管道清洁机器人，其特征在于：

所述驱动机构具有相对的第一输出端和第二输出端；

所述行走机构与所述第一输出端传动连接；

所述支撑机构与所述第二输出端传动连接，所述支撑机构与所述行走机构可活动地连接；

所述清洁机构与所述第一输出端传动连接。