CN109826307A - 一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人，包括机器人框架、液压泵、控制箱、行走机构、水下相机、补光灯、淤泥回收装置和排泥总管；行走机构包括行走电机和行走轮；淤泥回收装置活动设于机器人框架的一侧，淤泥回收装置包括蛟龙安装支架、连接架、转轴、吸污口、蛟龙电机和蛟龙装置，排泥总管的一端固定嵌套于吸污口的内侧，排泥总管远离蛟龙安装支架的一端与液压泵的入水口固定连接。本发明对淤积严重、人又无法进入的管道进行清淤，可通过控制箱控制的水下相机对管道内壁的破损处进行探查，运用淤泥回收装置和排泥总管对淤积垃圾进行清除，短时间就可以全面完成，清淤效果显著。

Description

一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人

技术领域

本发明涉及污水管道清理设备技术领域，特别是一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人。

背景技术

城市地下污水管道一旦堵塞，需要进行清淤疏通作业。近年来，各地在疏通地下污水管道的作业中，发生过多起作业人员中毒伤亡的事故，给人民的生命财产造成了很大的损失。我国城市地下污水管道的清淤工作还普遍处于人工作业的落后状态，不仅体力繁重，效率低，恶劣环境与污水管道已经运行多年，多处地段严重淤积和破损。另外地下污水管道在路面下，看不着摸不到，其清淤和修补成了一大难题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人，包括机器人框架、液压泵、控制箱、行走机构、水下相机、补光灯、淤泥回收装置和排泥总管；

所述液压泵固定设于机器人框架的中部；

所述控制箱固定设于机器人框架的中部，且设于液压泵的一侧；

所述行走机构设于机器人框架的底端两侧，所述行走机构包括行走电机和行走轮；

所述水下相机固定设于机器人框架的顶部；

所述补光灯固定设于机器人框架的顶部，且设于水下相机的一侧；

所述淤泥回收装置活动设于机器人框架的一侧，所述淤泥回收装置包括蛟龙安装支架、连接架、转轴、吸污口、蛟龙电机和蛟龙装置，所述连接架的一端与机器人框架的底端相连，所述连接架远离机器人框架的一端与蛟龙安装支架的外侧固定相连，所述转轴通过轴承与蛟龙安装支架的两端活动相连，所述吸污口设于蛟龙安装支架的一侧，所述蛟龙电机与蛟龙安装支架的一侧固定相连，所述蛟龙电机的输出轴通过联轴器与转轴固定连接，所述蛟龙装置与转轴固定相连，且所述蛟龙装置设于蛟龙安装支架的内部；

所述排泥总管的一端固定嵌套于吸污口的内侧，所述排泥总管远离蛟龙安装支架的一端与液压泵的入水口固定连接。

进一步地，所述控制箱包括PLC控制器和电源模块，且控制箱采用防水机箱，所述控制箱固定连接有电缆，所述PLC控制器的输入端与电源模块电性连接，所述PLC控制器的输出端与液压泵、行走电机、蛟龙电机和补光灯的输入端电性连接，所述PLC控制器与水下相机电性连接

进一步地，所述控制箱通过电缆连接有显示器，所述显示器外侧装有可拆卸遮阳罩，所述显示器采用19寸LED高亮液晶显示器。

进一步地，所述行走机构采用履带行走机构，所述行走轮采用履带组，所述行走电机采用伺服电机，且伺服电机内置在履带组内部，所述履带组包括履带、连接轴和两个支撑板，两个所述支撑板通过连接轴固定连接，其中一个支撑板与机器人框架固定连接，所述履带活动设于两个支撑板之间，所述行走电机的输出轴上固定设有小锥齿轮，所述小锥齿轮啮合有大锥齿轮，所述大锥齿轮的内部固定设有第一轴，所述第一轴的外侧固定套设有第一直齿轮，所述第一直齿轮啮合有第二直齿轮，所述第二直齿轮的内部固定设有第二轴，所述第二轴的外侧还固定套设有驱动带轮，所述驱动带轮的外侧啮合有履带，所述履带还啮合连接有从动带轮，所述从动带轮设于履带的内部，且远离驱动带轮，所述从动带轮的内部固定设有第三轴，所述从动带轮与行走电机之间设有连接轴，所述连接轴与支撑板固定连接，所述第一轴、第二轴和第三轴均通过轴承与支撑板转动连接。

进一步地，所述履带采用高耐磨橡胶履带，且高耐磨橡胶履带的内部齿形为梯形。

进一步地，所述水下相机至少设有2个，所述水下相机采用700线高清浑水相机；所述补光灯至少设有2个，所述补光灯采用LED补光灯。

进一步地，所述水下相机设置有4个，且4个水下相机分别固定在机器人框架顶端的四周，所述水下相机的外侧固定套设有相机固定环，所述相机固定环上开设有第一连接孔，所述机器人框架的下方与水下相机位置相对应处焊接或螺纹连接有两个第一连接耳，所述第一连接耳上开设有第二连接孔，所述水下相机与机器人框架通过贯穿第一连接孔和第二连接孔的连接件固定连接。

进一步地，所述淤泥回收装置还包括伸缩气缸，所述伸缩气缸的一端与机器人框架的底端一侧固定相连，所述伸缩气缸的伸缩端与蛟龙安装支架的下方外侧固定相连；所述伸缩气缸的输入端与PLC控制器的输出端电性连接；所述连接架远离蛟龙安装支架的一端与机器人框架的底端一侧铰接连接。

进一步地，所述蛟龙装置包括第一蛟龙和第二蛟龙，所述第一蛟龙与第二蛟龙呈镜像固定分布于转轴上，所述吸污口设于第一蛟龙和第二蛟龙中间的顶部。

进一步地，所述机器人框架和淤泥回收装置均采用不锈钢材质。

与现有技术相比，本发明具有的优点和有益效果是，

1.本发明对淤积严重、人又无法进入的管道进行清淤，可通过控制箱控制的水下相机对管道内壁的破损处进行探查，运用淤泥回收装置和排泥总管对淤积垃圾进行清除，短时间就可以全面完成，清淤效果显著；另外在管道有正常流速、不断流情况下，仍然可以作业；可24小时连续作业，大大缩短工期，提高了效率，市政地下管道工程人工成本及风险将大大降低！

附图说明

图1是本发明所述一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人的整体结构示意图；

图2是本发明所述一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人中履带组的剖视图；

图3是本发明所述一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人电路连接框图。

图中，1机器人框架、2液压泵、3控制箱、4水下相机、5补光灯、6淤泥回收装置、7排泥总管、8行走电机、9行走轮、10蛟龙安装支架、11连接架、12转轴、13吸污口、14蛟龙电机、15履带、16连接轴、17支撑板、18小锥齿轮、19大锥齿轮、20第一轴、21第一直齿轮、22第二直齿轮、23第二轴、24驱动带轮、25从动带轮、26第三轴、27第一蛟龙、28第二蛟龙。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

如图1-3所示，一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人，整机尺寸为2750*1300*1150mm，采用超小机身设计，不锈钢材质，不易产生火花；包括机器人框架1、液压泵2、控制箱3、行走机构、水下相机4、补光灯5、淤泥回收装置6和排泥总管7；所述机器人框架1和淤泥回收装置6均采用不锈钢材质，不易产生火花，保证了机器人的设备强度以及具有防腐效果；

所述液压泵2固定设于机器人框架1的中部，液压泵2的入水口与排泥总管7固定连接，液压泵1的出水口与排污软管固定连接，排污软管的长度可以根据实际需要进行选择；

所述控制箱3固定设于机器人框架1的中部，且设于液压泵2的一侧；

所述行走机构设于机器人框架1的底端两侧，所述行走机构包括行走电机8和行走轮9；

所述水下相机4固定设于机器人框架1的顶部；所述水下相机4至少设有2个，所述水下相机4采用700线高清浑水相机；其图像清晰、细腻，照度0.001lux；所述水下相机4设置有4个，且4个水下相机4分别固定在机器人框架1顶端的四周，所述水下相机4的外侧固定套设有相机固定环，所述相机固定环上开设有第一连接孔，所述机器人框架1的下方与水下相机4位置相对应处焊接或螺纹连接有两个第一连接耳，所述第一连接耳上开设有第二连接孔，所述水下相机4与机器人框架1通过贯穿第一连接孔和第二连接孔的连接件固定连接；

所述补光灯5固定设于机器人框架1的顶部，且设于水下相机4的一侧；所述补光灯5至少设有2个，所述补光灯5采用LED补光灯，LED补光灯是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，可以直接把电转化成光，在管道内可以进行照明，提升可见度，另外采用50W的LED补光灯，能有效的在浑浊的水域中使用；

所述淤泥回收装置6活动设于机器人框架1的一侧，所述淤泥回收装置6包括蛟龙安装支架10、连接架11、转轴12、吸污口13、蛟龙电机14和蛟龙装置，所述连接架11的一端与机器人框架1的底端相连，所述连接架11远离机器人框架1的一端与蛟龙安装支架10的外侧固定相连，所述转轴12通过轴承与蛟龙安装支架10的两端活动相连，所述吸污口13设于蛟龙安装支架10的一侧，所述蛟龙电机14与蛟龙安装支架10的一侧固定相连，所述蛟龙电机14的输出轴通过联轴器与转轴12固定连接，所述蛟龙装置与转轴12固定相连，且所述蛟龙装置设于蛟龙安装支架10的内部；所述淤泥回收装置6还包括伸缩气缸，所述伸缩气缸的一端与机器人框架1的底端一侧固定相连，所述伸缩气缸的伸缩端与蛟龙安装支架10的下方外侧固定相连；所述伸缩气缸的输入端与PLC控制器的输出端电性连接；所述连接架11远离蛟龙安装支架10的一端与机器人框架1的底端一侧铰接连接；可以根据伸缩气缸的伸长或缩短，以及连接架11与机器人框架1的铰接连接实现对蛟龙安装支架10的角度调节，进而可以对地下污水管道内部进行全方位的淤泥处理工作；所述蛟龙装置包括第一蛟龙27和第二蛟龙28，所述第一蛟龙27与第二蛟龙28呈镜像固定分布于转轴12上，所述吸污口13设于第一蛟龙27和第二蛟龙28中间的顶部；

所述排泥总管7的一端固定嵌套于吸污口13的内侧，或者排泥总管7的一端与吸污口13焊接相连，所述排泥总管7远离蛟龙安装支架10的一端与液压泵2的入水口固定连接。

所述控制箱3包括PLC控制器和电源模块，且控制箱3采用防水机箱，所述控制箱3固定连接有电缆，且电缆外部包有两层承重钢丝铠甲与橡胶保护层，所述PLC控制器的输入端与电源模块电性连接，电源模块采用可充电蓄电池，所述PLC控制器的输出端与液压泵2、行走电机8、蛟龙电机14和补光灯5的输入端电性连接，所述PLC控制器与水下相机4电性连接。

所述控制箱3通过电缆连接有显示器，所述显示器外侧装有可拆卸遮阳罩，所述显示器采用19寸LED高亮液晶显示器，其亮度不低于800,屏显时间/日期，采用I5主机，硬盘容量1T，128GB SSD固态硬盘，路径生成，具有座标记录功能，记录取样GPS坐标，并可生成行驶路径，有视频叠加功能，可叠加用户图标，日期时间，GPS参数，深度，温度。

所述行走机构采用履带行走机构，所述行走轮9采用履带组，所述行走电机8采用伺服电机，伺服电机的型号为SM150-270-20LFB，可以变速，且伺服电机内置在履带组内部，所述履带组包括履带15、连接轴16和两个支撑板17，两个所述支撑板17通过连接轴16固定连接，其中一个支撑板17与机器人框架1固定连接，所述履带15活动设于两个支撑板17之间，所述行走电机8的输出轴上固定设有小锥齿轮18，所述小锥齿轮18啮合有大锥齿轮19，所述大锥齿轮19的内部固定设有第一轴20，所述第一轴20的外侧固定套设有第一直齿轮21，所述第一直齿轮21啮合有第二直齿轮22，所述第二直齿轮22的内部固定设有第二轴23，所述第二轴23的外侧还固定套设有驱动带轮24，所述驱动带轮24的外侧啮合有履带15，所述履带15还啮合连接有从动带轮25，所述从动带轮25设于履带15的内部，且远离驱动带轮24，所述从动带轮25的内部固定设有第三轴26，所述从动带轮25与行走电机8之间设有连接轴16，所述连接轴16与支撑板17固定连接，所述第一轴20、第二轴22和第三轴26均通过轴承与支撑板17转动连接，其中履带15移动式的优点是着地面积大，易产生较大的附着力，对路面的适应性强，牵引性能好，越障能力强；所述履带15采用高耐磨橡胶履带，且高耐磨橡胶履带的内部齿形为梯形。

工作原理：

当需要清理地下污水管道内淤泥时，通过吊车将该机器人投放至地下污水管道内，由地上的显示器输入相关命令，进而由电缆传输相关命令，进一步控制位于地下污水管道的控制箱3内的PLC控制器，由PLC控制器控制补光灯5开启对地下污水管道进行照明，补光灯5固定设于机器人框架1的顶部，补光灯5设有4个，补光灯5采用LED补光灯，LED补光灯是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，可以直接把电转化成光，在管道内可以进行照明，提升可见度，另外采用50W的LED补光灯，能有效的在浑浊的水域中使用；同时控制水下相机4开启对地下污水管道内的情况进行视频图像采集，通过电缆回传至地上的显示器，由显示器进行显示，供地上的工作人员实时了解地下污水管道的情况，水下相机4设置有4个，且4个水下相机4分别固定在机器人框架1顶端的四周，可实现全方位观测管道内壁情况，所述水下相机4的外侧固定套设有相机固定环，所述相机固定环上开设有第一连接孔，所述机器人框架1的下方与水下相机4位置相对应处焊接或螺纹连接有两个第一连接耳，所述第一连接耳上开设有第二连接孔，所述水下相机4与机器人框架1通过贯穿第一连接孔和第二连接孔的连接件固定连接；水下相机4采用700线高清浑水相机；其图像清晰、细腻，照度0.001lux；进而根据需要开启液压泵2、行走电机8、蛟龙电机14和伸缩气缸，其中行走电机8的转动带动其输出轴固定的小锥齿轮18转动，进而带动与小锥齿轮18啮合连接的大锥齿轮19进行转动，进一步带动大锥齿轮19内部固定的第一轴20转动，进而带动第一轴20的外侧固定的第一直齿轮21进行转动，进一步带动第二直齿轮22进行转动，由第二直齿轮22带动其内部固定的第二轴23进行转动，进而带动驱动带轮24进行转动，进一步带动履带15转动，其中连接轴16用于固定两个支撑板17，进而对履带15进行支撑；履带15的运转带动整个机器人的行走，进而完成机器人的行走；

液压泵2的运行将完成从吸污口13吸入较稀的污泥，然后污泥由排泥总管7进入液压泵2，进而由液压泵2的出水口排入至与其固定连接的排污软管内，排泥总管远离液压泵2的一端直接放置在地面上或者连通入地面上的污水车，排污软管的长度可以根据实际需要进行选择；

由于地下污水管道内存在较硬的淤泥，通过蛟龙装置将淤泥打碎后向蛟龙安装支架10的中部输送，并通过吸污口13过滤后被液压泵2抽出，统一由排泥总管7的出口通过排污软管将淤泥送到岸上，具体为：开启蛟龙电机14，蛟龙电机14的转动带动与其连接的转轴12进行同步转动，然后固定设置在转轴12上的第一蛟龙27和第二蛟龙28进行相对蛟龙安装支架10进行转动，对处于蛟龙回收装置6前方的淤泥进行打碎，随着打碎的进行，淤泥逐步向蛟龙安装支架10中部移动，由于蛟龙安装支架10中部的顶端设有吸污口13，且吸污口13处连通有连接有液压泵2的排泥总管7，因此被打碎的淤泥由吸污口13通过排泥总管7排出地下污水管道；由于淤泥回收装置6的开口和位置都是设在机器人的正前方和底端，因此常规的机器人无法完成对处于管道顶端的淤泥清理，而本发明通过PLC控制器控制伸缩气缸的伸长和缩短以及连接架11与机器人框架1的铰接连接，可以控制调节蛟龙安装支架10的开口朝向以及蛟龙装置相对于机器人的位置，进而完成对处于管道顶端淤泥的清理；淤泥回收装置6的设置可以实现对淤泥清理的更加彻底；另外液压泵、行走电机、蛟龙电机和伸缩气缸上均设有漏电开关，可靠稳定。.在管道有正常流速、不断流情况下，仍然可以作业。

另外可24小时连续作业，大大缩短工期，提高了效率。市政地下管道工程人工成本及风险将大大降低！

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人，其特征在于，包括机器人框架、液压泵、控制箱、行走机构、水下相机、补光灯、淤泥回收装置和排泥总管；

所述液压泵固定设于机器人框架的中部；

所述控制箱固定设于机器人框架的中部，且设于液压泵的一侧；

所述行走机构设于机器人框架的底端两侧，所述行走机构包括行走电机和行走轮；

所述水下相机固定设于机器人框架的顶部；

所述补光灯固定设于机器人框架的顶部，且设于水下相机的一侧；

所述淤泥回收装置活动设于机器人框架的一侧，所述淤泥回收装置包括蛟龙安装支架、连接架、转轴、吸污口、蛟龙电机和蛟龙装置，所述连接架的一端与机器人框架的底端相连，所述连接架远离机器人框架的一端与蛟龙安装支架的外侧固定相连，所述转轴通过轴承与蛟龙安装支架的两端活动相连，所述吸污口设于蛟龙安装支架的一侧，所述蛟龙电机与蛟龙安装支架的一侧固定相连，所述蛟龙电机的输出轴通过联轴器与转轴固定连接，所述蛟龙装置与转轴固定相连，且所述蛟龙装置设于蛟龙安装支架的内部；

所述排泥总管的一端固定嵌套于吸污口的内侧，所述排泥总管远离蛟龙安装支架的一端与液压泵的入水口固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人，其特征在于，所述控制箱包括PLC控制器和电源模块，且控制箱采用防水机箱，所述控制箱固定连接有电缆，所述PLC控制器的输入端与电源模块电性连接，所述PLC控制器的输出端与液压泵、行走电机、蛟龙电机和补光灯的输入端电性连接，所述PLC控制器与水下相机电性连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人，其特征在于，所述控制箱通过电缆连接有显示器，所述显示器外侧装有可拆卸遮阳罩，所述显示器采用19寸LED高亮液晶显示器。

4.根据权利要求1所述的一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人，其特征在于，所述行走机构采用履带行走机构，所述行走轮采用履带组，所述行走电机采用伺服电机，且伺服电机内置在履带组内部，所述履带组包括履带、连接轴和两个支撑板，两个所述支撑板通过连接轴固定连接，其中一个支撑板与机器人框架固定连接，所述履带活动设于两个支撑板之间，所述行走电机的输出轴上固定设有小锥齿轮，所述小锥齿轮啮合有大锥齿轮，所述大锥齿轮的内部固定设有第一轴，所述第一轴的外侧固定套设有第一直齿轮，所述第一直齿轮啮合有第二直齿轮，所述第二直齿轮的内部固定设有第二轴，所述第二轴的外侧还固定套设有驱动带轮，所述驱动带轮的外侧啮合有履带，所述履带还啮合连接有从动带轮，所述从动带轮设于履带的内部，且远离驱动带轮，所述从动带轮的内部固定设有第三轴，所述从动带轮与行走电机之间设有连接轴，所述连接轴与支撑板固定连接，所述第一轴、第二轴和第三轴均通过轴承与支撑板转动连接。

5.根据权利要求4所述的一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人，其特征在于，所述履带采用高耐磨橡胶履带，且高耐磨橡胶履带的内部齿形为梯形。

6.根据权利要求1所述的一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人，其特征在于，所述水下相机至少设有2个，所述水下相机采用700线高清浑水相机；所述补光灯至少设有2个，所述补光灯采用LED补光灯。

7.根据权利要求1或6所述的一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人，其特征在于，所述水下相机设置有4个，且4个水下相机分别固定在机器人框架顶端的四周，所述水下相机的外侧固定套设有相机固定环，所述相机固定环上开设有第一连接孔，所述机器人框架的下方与水下相机位置相对应处焊接或螺纹连接有两个第一连接耳，所述第一连接耳上开设有第二连接孔，所述水下相机与机器人框架通过贯穿第一连接孔和第二连接孔的连接件固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人，其特征在于，所述淤泥回收装置还包括伸缩气缸，所述伸缩气缸的一端与机器人框架的底端一侧固定相连，所述伸缩气缸的伸缩端与蛟龙安装支架的下方外侧固定相连；所述伸缩气缸的输入端与PLC控制器的输出端电性连接；所述连接架远离蛟龙安装支架的一端与机器人框架的底端一侧铰接连接。

9.根据权利要求1或8所述的一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人，其特征在于，所述蛟龙装置包括第一蛟龙和第二蛟龙，所述第一蛟龙与第二蛟龙呈镜像固定分布于转轴上，所述吸污口设于第一蛟龙和第二蛟龙中间的顶部。

10.根据权利要求1所述的一种应用于地下污水管道淤泥清理的机器人，其特征在于，所述机器人框架和淤泥回收装置均采用不锈钢材质。