CN108435734A - 溢流槽壁青苔清理机器人及其清理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种溢流槽壁青苔清理机器人，沿溢流槽的槽壁上檐设有两条平行设置的轨道，机器人本体的车体底面设有滚轮，所述滚轮置于轨道上，所述滚轮由动力电机驱动旋转，所述车体上固定有旋转臂，所述旋转臂外端竖直固定有清洁机构，所述清洁机构的底部固定有由清洁电机驱动的毛刷。本发明的优点在于机器人自动化程度高，能够自行的完成溢流槽的内外壁清理，完全不需要人工干涉，降低人力成本，也能保证溢流槽的清洁质量和效率。
Description
技术领域
本发明涉及清洁设备领域，尤其涉及青苔清洁装置。
背景技术
溢流槽为水厂常用的水处理池，溢流槽在使用时，其池壁内外均易滋生大量的青苔，这些青苔的生产会影响到溢流槽内的水质。目前清理掉这些青苔都需要工作人员拿着毛刷、铲子进行手动清理，但是这样的清理方式费时费力，也难以保证清理质量。目前也有部分电动清洁机构，通过电机驱动毛刷来清洁池壁，大大的提高了清洁效率，但是仍需要人工手持操作，难以实现自动化的清洁工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种能够自动完成溢流槽内外壁清理的机器人。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：溢流槽壁青苔清理机器人，沿溢流槽的槽壁上檐设有两条平行设置的轨道，机器人本体的车体底面设有滚轮，所述滚轮置于轨道上，所述滚轮由动力电机驱动旋转，所述车体上固定有旋转臂，所述旋转臂外端竖直固定有清洁机构，所述清洁机构的底部固定有由清洁电机驱动的毛刷。
所述车体上表面固定有滑台底座，所述滑台底座上设有水平设置且与轨道垂直的滑槽，移动滑台固定在所述滑槽上，沿所述滑槽设有丝杆，所述丝杆两端通过轴承固定在滑台底座内，所述丝杆由平移电机驱动旋转，所述丝杆上安装有滑动螺母，所述移动滑台与滑动螺母固接，所述移动滑台上固定有转台，所述旋转臂的一端固定在转台上，所述旋转臂或移动滑台上固定有用于驱动转台相对移动滑台旋转的旋转电机。
所述清洁机构包括升降杆、清洁电机、动力轴、毛刷和传动组件，所述升降杆固定在旋转臂外端的滑套内，所述升降杆中部设有齿条，所述旋转臂上固定有升降电机，所述升降电机的输出轴上的齿轮与所述齿条啮合，所述动力轴通过轴承固定在中空的升降杆内，所述动力轴顶端与固定在升降杆顶端的清洁电机联接，所述动力轴底端通过传动组件驱动毛刷旋转。
所述车体内设有水泵和绕线盘，所述水泵设有进水管和出水管，且出水管和进水管均为软管，所述进水管固定在绕线盘上，所述绕线盘下方的车体设有向下放出进水管的开口，所述进水管端部固定有负重块，所述绕线盘由绕线电机驱动旋转，所述出水管的出水口设有喷嘴，所述喷嘴固定在升降杆底端，所述喷嘴的喷射方向朝向毛刷。
所述车体内设有控制器，所述控制器输出驱动信号至水泵、绕线电机、清洁电机、旋转电机、升降电机、平移电机和动力电机，所述升降杆底部设有两个测距传感器，所述测距传感器分别采集升降杆前方和后方障碍物距离信号并输送至控制器，所述传动组件外设有壳体，所述壳体底端固定有接触器，所述接触器输出感应信号至控制器。
所述车体两侧设有隔板行程开关，所述隔板行程开关输出感应信号至控制器，所述溢流槽两侧设有与隔板行程开关接触的凸块结构，溢流槽每侧凸块结构的数量均与溢流槽内隔板数量相同，当所述清洁机构位于车体左/右侧时，当清洁机构经过一个隔板时，则左/右侧隔板行程开关与凸块结构接触；所述车体两端设有停止行程开关，所述轨道的始端和末端均设有与停止行程开关接触的挡块结构，所述停止行程开关输出感应信号至控制器。
基于所述溢流槽壁青苔清理机器人的清理方法：
1)系统启动；
2)将升降杆上升至顶端，移动滑台居中，旋转臂旋转至左侧，再将车体移动至溢流槽始端；
3)启动清洁电机；
4)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽末端行驶，当测距传感器感应到升降杆接近障碍物时车体停止前进；
5)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽始端行驶，当测距传感器感应到升降杆接近障碍物时车体停止前进；
6)若接触器感应到障碍物则执行下一步，若接触器未感应到障碍物则返回4)；
7)将升降杆上升至顶端，车体向溢流槽末端行驶，若车体左侧隔板行程开关与凸块结构接触，则返回4)，若车体停止行程开关接触到挡块结构，则执行下一步；
8)关闭清洁电机，移动滑台向左侧移动；
9)启动清洁电机；
10)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽始端行驶，当车体停止行程开关接触到挡块结构时车体停止前进；
11)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽末端行驶，当车体停止行程开关接触到挡块结构时车体停止前进；
12)若接触器感应到障碍物或升降杆下降至行程末端则执行下一步，否则返回10)；
13)将升降杆上升至顶端，移动滑台居中，旋转臂旋转至右侧，再将车体移动至溢流槽始端；
14)启动清洁电机；
15)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽末端行驶，当测距传感器感应到升降杆接近障碍物时车体停止前进；
16)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽始端行驶，当测距传感器感应到升降杆接近障碍物时车体停止前进；
17)若接触器感应到障碍物则执行下一步，若接触器未感应到障碍物则返回15)；
18)将升降杆上升至顶端，车体向溢流槽末端行驶，若车体右侧隔板行程开关与凸块结构接触，则返回15)，若车体停止行程开关接触到挡块结构，则执行下一步；
19)关闭清洁电机，移动滑台向右侧移动；
20)启动清洁电机；
21)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽始端行驶，当车体停止行程开关接触到挡块结构时车体停止前进；
22)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽末端行驶，当车体停止行程开关接触到挡块结构时车体停止前进；
23)若接触器感应到障碍物或升降杆下降至行程末端则执行下一步，否则返回21)；
24)完成一次溢流槽内外壁清理。
执行3)和14)时，放下进水管，再开启水泵；执行7)、18)时，车体向溢流槽末端行驶前，先关闭水泵，再收回放水管，若隔板行程开关与凸块结构接触，则放下进水管，再开启水泵。
本发明的优点在于机器人自动化程度高，能够自行的完成溢流槽的内外壁清理，完全不需要人工干涉，降低人力成本，也能保证溢流槽的清洁质量和效率。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为清洁机器人装配示意图；
图2为清洁机器人结构示意图；
图3为图2中毛刷放大示意图；
图4为图2中车体放大示意图；
图5为图2中移动滑台放大示意图；
图6为图2中旋转臂放大示意图；
上述图中的标记均为：1、溢流槽；101、槽壁；102、隔板；103、轨道；2、机器人本体；201、车体；202、滚轮；203、滑台底座；204、移动滑台；205、旋转臂；206、旋转电机；207、升降杆；208、升降电机；209、清洁电机；210、动力轴；211、传动组件；212、毛刷；213、转台。
具体实施方式
溢流槽1通常为条状水池，其内外壁均需清理，沿溢流槽1的槽壁101上檐设有两条平行设置的轨道103，两个轨道103固定在槽壁101顶部，轨道103与溢流槽1轴向平行，轨道103用于清理机器人。
机器人本体2的车体201底面设有滚轮202，滚轮202设有四个且对称固定，滚轮202置于轨道103上。其中滚轮202可以通过轴联动，通过动力电机驱动，每个滚轮202均为动力轮；也可以将前(后)轮通过轴连接设为动力轮，将后(前)轮通过轴连接设为从动轮，动力轮的轴通过联动机构连接动力电机，通过动力电机的正反转，实现行走机构在轨道103上运行。
车体201上表面固定有滑台底座203，滑台底座203上设有水平设置且与轨道103垂直的滑槽，移动滑台204固定在滑槽上，移动滑台204可以嵌入在滑槽内，则能够沿着滑槽运动，运动方向时沿着车体201左右两侧平移，通过移动滑台204能够调整毛刷212的左右位置，用于清洁溢流槽1的内外壁。沿滑槽设有丝杆，丝杆两端通过轴承固定在滑台底座203内，丝杆由平移电机驱动旋转，丝杆上安装有滑动螺母，移动滑台204与滑动螺母固接，则能够通过渠道平移电机实现移动滑台204位移。
移动滑台204上固定有转台213，旋转臂205的一端固定在转台213上，旋转臂205或移动滑台204上固定有用于驱动转台213相对移动滑台204旋转的旋转电机206。旋转电机206驱动转台213的旋转，则能够控制旋转臂205的偏转方向，能够实现不同位置(左右两侧)的溢流槽1槽壁101清洗。
清洁机构竖直固定在旋转臂205外端，为用于清洁池壁的装置，清洁机构包括升降杆207、清洁电机209、动力轴210、毛刷212和传动组件211，升降杆207固定在旋转臂205外端的滑套内，升降杆207中部设有齿条，旋转臂205上固定有升降电机208，升降电机208的输出轴上的齿轮与所述齿条啮合，这样的结构能够调整升降杆207在旋转臂205的位置，方便清洁池壁不同高度的青苔。
动力轴210通过轴承固定在中空的升降杆207内，动力轴210顶端与固定在升降杆207顶端的清洁电机209联接，动力轴210底端通过传动组件211驱动毛刷212旋转。传动组件211可以采用两个相啮合的锥形齿轮，其中一个锥形齿轮固定在动力轴210底端，另一个固定毛刷212的传动轴上。
为了提高清洁效果，保证毛刷212的清洁，车体201内设有水泵和绕线盘，水泵设有进水管和出水管，且出水管和进水管均为软管，进水管固定在绕线盘上，绕线盘下方的车体201设有向下放出进水管的开口，绕线盘由绕线电机驱动旋转，出水管的出水口设有喷嘴，喷嘴固定在升降杆207底端，喷嘴的喷射方向朝向毛刷212，这样在经过每个隔板102时，能够收起进水管，同时也能保证清洁时的持续冲水效果，进水管端部固定有负重块，保证进水管收放时的缠绕效果，也能保证其能够可靠的固定在溢流槽1底部，保证供水可靠。
为了能够让机器人能够自动化的运作，在车体201内设有控制器，控制器输出驱动信号至水泵、绕线电机、清洁电机209、旋转电机206、升降电机208、平移电机和动力电机，用于协调各个部件的工作，升降杆207底部设有两个测距传感器，测距传感器分别采集升降杆207前方和后方障碍物距离信号并输送至控制器，主要用于感知与隔板102/端板的距离，避免触碰到隔板102或其他障碍物，传动组件211外设有壳体，壳体底端固定有接触器，接触器输出感应信号至控制器，接触器用于感知是否其清晰到槽底，保证清洗质量，同时也能避免与槽内的其他障碍物方式碰撞，保证设备正常、安全运行。
车体201两侧设有隔板102行程开关，隔板102行程开关输出感应信号至控制器，溢流槽1两侧设有与隔板102行程开关接触的凸块结构，溢流槽1每侧凸块结构的数量均与溢流槽1内隔板102数量相同，当清洁机构位于车体201左/右侧时，当清洁机构经过一个隔板102时，则左/右侧隔板102行程开关与凸块结构接触；隔板102行程开关与测距传感器的配合，能够可靠的控制收起、放下升降杆207的时机，结构简单，运行安全稳定可靠。
车体201两端设有停止行程开关，所述轨道103的始端和末端均设有与停止行程开关接触的挡块结构，停止行程开关输出感应信号至控制器。用于控制车体201的始端和末端位置。
基于上述溢流槽1壁青苔清理机器人的清理方法：
1)系统启动；
2)将升降杆207上升至顶端，移动滑台204居中，旋转臂205旋转至左侧，再将车体201移动至溢流槽1始端；
3)启动清洁电机209，放下进水管，再开启水泵；
4)升降杆207下降设定距离，并驱动车体201向溢流槽1末端行驶，当测距传感器感应到升降杆207接近障碍物时车体201停止前进；
5)升降杆207下降设定距离，并驱动车体201向溢流槽1始端行驶，当测距传感器感应到升降杆207接近障碍物时车体201停止前进；
6)若接触器感应到障碍物则执行下一步，若接触器未感应到障碍物则返回4)；
7)将升降杆207上升至顶端，先关闭水泵，再收回放水管，车体201向溢流槽1末端行驶，若车体201左侧隔板102行程开关与凸块结构接触，则返回4)同时放下进水管，再开启水泵，若车体201停止行程开关接触到挡块结构，则执行下一步；
8)关闭清洁电机209，移动滑台204向左侧移动；
9)启动清洁电机209；
10)升降杆207下降设定距离，并驱动车体201向溢流槽1始端行驶，当车体201停止行程开关接触到挡块结构时车体201停止前进；
11)升降杆207下降设定距离，并驱动车体201向溢流槽1末端行驶，当车体201停止行程开关接触到挡块结构时车体201停止前进；
12)若接触器感应到障碍物或升降杆207下降至行程末端则执行下一步，否则返回10)；
13)将升降杆207上升至顶端，移动滑台204居中，旋转臂205旋转至右侧，再将车体201移动至溢流槽1始端；
14)启动清洁电机209，放下进水管，再开启水泵；
15)升降杆207下降设定距离，并驱动车体201向溢流槽1末端行驶，当测距传感器感应到升降杆207接近障碍物时车体201停止前进；
16)升降杆207下降设定距离，并驱动车体201向溢流槽1始端行驶，当测距传感器感应到升降杆207接近障碍物时车体201停止前进；
17)若接触器感应到障碍物则执行下一步，若接触器未感应到障碍物则返回15)；
18)将升降杆207上升至顶端，先关闭水泵，再收回放水管，车体201向溢流槽1末端行驶，若车体201右侧隔板102行程开关与凸块结构接触，则返回15)同时放下进水管，再开启水泵，若车体201停止行程开关接触到挡块结构，则执行下一步；
19)关闭清洁电机209，移动滑台204向右侧移动；
20)启动清洁电机209；
21)升降杆207下降设定距离，并驱动车体201向溢流槽1始端行驶，当车体201停止行程开关接触到挡块结构时车体201停止前进；
22)升降杆207下降设定距离，并驱动车体201向溢流槽1末端行驶，当车体201停止行程开关接触到挡块结构时车体201停止前进；
23)若接触器感应到障碍物或升降杆207下降至行程末端则执行下一步，否则返回21)；
24)完成一次溢流槽1内外壁清理。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.溢流槽壁青苔清理机器人，其特征在于：沿溢流槽的槽壁上檐设有两条平行设置的轨道，机器人本体的车体底面设有滚轮，所述滚轮置于轨道上，所述滚轮由动力电机驱动旋转，所述车体上固定有旋转臂，所述旋转臂外端竖直固定有清洁机构，所述清洁机构的底部固定有由清洁电机驱动的毛刷。
2.根据权利要求1所述的溢流槽壁青苔清理机器人，其特征在于：所述车体上表面固定有滑台底座，所述滑台底座上设有水平设置且与轨道垂直的滑槽，移动滑台固定在所述滑槽上，沿所述滑槽设有丝杆，所述丝杆两端通过轴承固定在滑台底座内，所述丝杆由平移电机驱动旋转，所述丝杆上安装有滑动螺母，所述移动滑台与滑动螺母固接，所述移动滑台上固定有转台，所述旋转臂的一端固定在转台上，所述旋转臂或移动滑台上固定有用于驱动转台相对移动滑台旋转的旋转电机。
3.根据权利要求1或2所述的溢流槽壁青苔清理机器人，其特征在于：所述清洁机构包括升降杆、清洁电机、动力轴、毛刷和传动组件，所述升降杆固定在旋转臂外端的滑套内，所述升降杆中部设有齿条，所述旋转臂上固定有升降电机，所述升降电机的输出轴上的齿轮与所述齿条啮合，所述动力轴通过轴承固定在中空的升降杆内，所述动力轴顶端与固定在升降杆顶端的清洁电机联接，所述动力轴底端通过传动组件驱动毛刷旋转。
4.根据权利要求3所述的溢流槽壁青苔清理机器人，其特征在于：所述车体内设有水泵和绕线盘，所述水泵设有进水管和出水管，且出水管和进水管均为软管，所述进水管固定在绕线盘上，所述绕线盘下方的车体设有向下放出进水管的开口，所述进水管端部固定有负重块，所述绕线盘由绕线电机驱动旋转，所述出水管的出水口设有喷嘴，所述喷嘴固定在升降杆底端，所述喷嘴的喷射方向朝向毛刷。
5.根据权利要求4所述的溢流槽壁青苔清理机器人，其特征在于：所述车体内设有控制器，所述控制器输出驱动信号至水泵、绕线电机、清洁电机、旋转电机、升降电机、平移电机和动力电机，所述升降杆底部设有两个测距传感器，所述测距传感器分别采集升降杆前方和后方障碍物距离信号并输送至控制器，所述传动组件外设有壳体，所述壳体底端固定有接触器，所述接触器输出感应信号至控制器。
6.根据权利要求5所述的溢流槽壁青苔清理机器人，其特征在于：所述车体两侧设有隔板行程开关，所述隔板行程开关输出感应信号至控制器，所述溢流槽两侧设有与隔板行程开关接触的凸块结构，溢流槽每侧凸块结构的数量均与溢流槽内隔板数量相同，当所述清洁机构位于车体左/右侧时，当清洁机构经过一个隔板时，则左/右侧隔板行程开关与凸块结构接触；所述车体两端设有停止行程开关，所述轨道的始端和末端均设有与停止行程开关接触的挡块结构，所述停止行程开关输出感应信号至控制器。
7.基于权利要求1-6所述溢流槽壁青苔清理机器人的清理方法，其特征在于：
1)系统启动；
2)将升降杆上升至顶端，移动滑台居中，旋转臂旋转至左侧，再将车体移动至溢流槽始端；
3)启动清洁电机；
4)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽末端行驶，当测距传感器感应到升降杆接近障碍物时车体停止前进；
5)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽始端行驶，当测距传感器感应到升降杆接近障碍物时车体停止前进；
6)若接触器感应到障碍物则执行下一步，若接触器未感应到障碍物则返回4)；
7)将升降杆上升至顶端，车体向溢流槽末端行驶，若车体左侧隔板行程开关与凸块结构接触，则返回4)，若车体停止行程开关接触到挡块结构，则执行下一步；
8)关闭清洁电机，移动滑台向左侧移动；
9)启动清洁电机；
10)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽始端行驶，当车体停止行程开关接触到挡块结构时车体停止前进；
11)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽末端行驶，当车体停止行程开关接触到挡块结构时车体停止前进；
12)若接触器感应到障碍物或升降杆下降至行程末端则执行下一步，否则返回10)；
13)将升降杆上升至顶端，移动滑台居中，旋转臂旋转至右侧，再将车体移动至溢流槽始端；
14)启动清洁电机；
15)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽末端行驶，当测距传感器感应到升降杆接近障碍物时车体停止前进；
16)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽始端行驶，当测距传感器感应到升降杆接近障碍物时车体停止前进；
17)若接触器感应到障碍物则执行下一步，若接触器未感应到障碍物则返回15)；
18)将升降杆上升至顶端，车体向溢流槽末端行驶，若车体右侧隔板行程开关与凸块结构接触，则返回15)，若车体停止行程开关接触到挡块结构，则执行下一步；
19)关闭清洁电机，移动滑台向右侧移动；
20)启动清洁电机；
21)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽始端行驶，当车体停止行程开关接触到挡块结构时车体停止前进；
22)升降杆下降设定距离，并驱动车体向溢流槽末端行驶，当车体停止行程开关接触到挡块结构时车体停止前进；
23)若接触器感应到障碍物或升降杆下降至行程末端则执行下一步，否则返回21)；
24)完成一次溢流槽内外壁清理。
8.根据权利要求7所述的清理方法，其特征在于：执行3)和14)时，放下进水管，再开启水泵；执行7)、18)时，车体向溢流槽末端行驶前，先关闭水泵，再收回放水管，若隔板行程开关与凸块结构接触，则放下进水管，再开启水泵。
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