CN110102549A - 一种管道清洁机器人及其清洁方法 - Google Patents

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张云辉
蒋志毅
刘康鑫
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    • B08B5/02—Cleaning by the force of jets, e.g. blowing-out cavities
    • B08B5/023—Cleaning travelling work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
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    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members

Abstract

本发明公开了一种管道清洁机器人及其清洁方法，包括可移动车体、摆臂和风扇；所述车体的一端滚动连接有主滚刷，与主滚刷相对的车体的另一端连接有风扇，所述摆臂分置车体的两侧，所述摆臂的一端连接有辅助滚刷，另一端与车体铰接，所述车体上连接有驱动装置，所述驱动装置的驱动端与摆臂铰接，所述驱动装置驱动摆臂摆动，所述车体的下方可拆卸连接有轮组。本发明所述的一种管道清洁机器人及其清洁方法能够根据待清理管道的大小，相适应的改变清灰小车的外形尺寸，增加清灰小车的灵活性。

Description

一种管道清洁机器人及其清洁方法
技术领域
本发明涉及一种管道清理装置，尤其涉及一种管道清洁机器人及其清洁方法。
背景技术
在对狭小且较长的通道进行清理或者清理人工不易操作的管道时，通常需要使用管道清扫机器人。管道机器人带有翅刷，管道机器人行走，翅刷滚动完成对管道内壁的清理。为了保证清洁效果，需要保证翅刷与管道侧壁一定的贴合度。当翅刷的安装角度固定单一或是管道机器人的外形尺寸固定时，则只能适用于相应的管道，大大地降低了管道机器人的适应性和灵活性。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种管道清洁机器人及其清洁方法，能够根据待清理管道的大小，相适应的改变清灰小车的外形尺寸，增加清灰小车的灵活性。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种管道清洁机器人，包括可移动车体和摆臂，所述车体的一端滚动连接有主滚刷，与主滚刷相对的车体的另一端连接有风扇，所述摆臂分置车体的两侧，所述摆臂的一端连接有辅助滚刷，另一端与车体铰接，所述车体上连接有驱动装置，所述驱动装置的驱动端与摆臂铰接，所述驱动装置驱动摆臂摆动。
进一步的，所述驱动装置包括第一驱动器、联轴器、丝杆、螺母和连接臂；所述第一驱动器与车体连接，所述第一驱动器的输出端通过联轴器与丝杆连接，所述螺母与丝杆配合滑动连接，所述连接臂的一端与丝杆铰接，另一端与摆臂铰接。
进一步的，所述车体包括至少两套轮组、连接板和底板；至少两套所述轮组间隔设置于车体的下方，所述连接板一端与轮组可拆卸连接，另一端与底板可拆卸连接。
进一步的，所述轮组包括左轮和右轮，所述左轮和右轮间隔设置且通过连接杆连接，所述左轮和右轮通过连接板与底板可拆卸连接；
所述左轮/右轮包括轮体、支架和第四驱动器，所述支架包覆于第四驱动器的外表面，所述第四驱动器的输出端与轮体连接，所述支架通过连接板与底板连接可拆卸连接；所述连接杆的中部设置有手持部，所述手持部设置有旋向相反的螺纹，所述支架设置有连接孔，所述连接杆的两端分别与连接孔连接。
进一步的，所述主滚刷设置于车体前进方向的前端，且所述主滚刷的轴线与前进方向垂直；所述风扇设置于车体前进方向的尾端，且风扇的旋转轴线与前进方向平行。
进一步的，所述车体前端的两侧设置有第一固定板和第二固定板，所述第一固定板与车体连接，所述第二固定板与第一固定板连接，所述第二固定板上连接有第二驱动器，所述第二驱动器的输出端连接有螺纹轴，所述主滚刷的两端与螺纹轴套设连接。
进一步的，所述风扇包括风扇本体和第三固定板；所述第三固定板固定连接于风扇本体的两侧，所述第三固定板的中部设置有限位槽，所述车体的尾端的两侧设置有凸起，所述凸起上连接有第四固定板，所述第四固定板与第三固定板连接，所述限位槽与凸起卡接。
进一步的，还包括摄像头，所述摄像头固定连接于车体的上方。
一种管道清洁机器人的清洁方法，包括以下步骤：
(S1)将管道清洁机器人放置待清洁的管道内，启动车体使其沿管道行走，并启动主滚刷和辅助滚刷，主滚刷和辅助滚刷将管道壁上粘连的污染物刷下，风扇能够及时清理主滚刷和辅助滚刷上的灰尘；
(S2)当待清理的管道存在变径，使得辅助滚刷与待清理的管道侧壁贴合度不够而影响清洁效果时，启动第一驱动器，第一驱动器驱动丝杆转动，丝杆驱动螺母滑动，螺母通过连接臂改变两个摆臂之间的角度，使之适应管道直径；
(S3)管道机器人的外形尺寸与待清理的管道尺寸不符而不能适用时，拧松连接板，然后转动连接杆，使左轮或是右轮同时向中部或是两侧移动，并调整连接板的倾斜角度，从而改变管道机器人宽度和高度使之能够与待清理的管道适应。
本发明的有益效果如下所述：一种管道清洁机器人及其清洁方法，设置有摆臂和驱动装置，其中驱动装置又包括第一驱动器、丝杆、螺母和连接臂，所述第一驱动器驱动丝杆转动，丝杆驱动螺母滑动，连接臂驱动摆臂摆动，从而改变了两个摆臂之间的夹角，根据待清理管道的直径做相应的变化，保证辅助滚刷与管道侧壁之间的贴合程度；车体中的底板与轮组通过连接板形成可拆卸连接，改变连接板的倾斜角度，就能在一定程度上改变整个装置的高度和宽度，提高了整个装置的灵活性和适应性。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明底部的结构示意图；
附图3为本发明所述的摆臂结构示意图；
附图4为本发明所述的轮体与车体连接的结构示意图；
附图5为本发明所述的摄像头的结构示意图；
附图6为本发明前端的结构示意图(去除主滚刷、辅助滚刷和风扇)；
附图7为本发明尾端的结构示意图(去除主滚刷、辅助滚刷和风扇)；
附图8为本发明所述的摆臂的爆炸示意图；
附图9为本发明所述的轮组的爆炸示意图；
附图10为本发明所述的风扇的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1至10所述的一种管道清洁机器人，包括可移动车体1、摆臂2、主滚刷3和风扇4；其中摆臂2的数量为两个分置在车体1的两侧，所述摆臂2的一端铰接于车体1上，并通过固定连接于车体1上的驱动装置6完成摆动，改变两个摆臂之间的夹角。所述主滚刷3旋转连接于车体1的前方，所述主滚刷3的轴线横置，即与车体1的前进方向相互垂直；所述风扇4由电机33驱动，电机33固定连接于车体1上，所述风扇4的外部罩设有安全罩壳34，所述安全罩壳34与车体1固定，所述风扇4的旋转轴与车体1的前进方向相互平行，所述摆臂2的伸出端设置有辅助滚刷5；所述主滚刷3和辅助滚刷5可以对管道侧壁和管道底面进行清理，根据待清理管道的形状可以将主滚刷3和辅助滚刷5制成相应的形状。
所述驱动装置6包括第一固定法兰35、第一驱动器7、联轴器8、丝杆9、螺母10和连接臂11；所述第一固定法兰35连接于车体的底面，所述第一固定法兰上设置有腰型孔，以便调整第一固定法兰35在车体上的固定位置；所述第一驱动器7与第一固定法兰35固定连接，所述第一驱动器7的输出端通过联轴器8与丝杆9固定连接，本实施例中，所述联轴器选用5-8弹性联轴器，所述丝杆9为右旋梯形丝杠，所述螺母10与丝杆9配合滑动连接，所述螺母10的两侧分别铰接于连接臂11的一端，所述连接臂11的另一端与摆臂2铰接。
所述第一驱动器7正转，驱动螺母10远离第一驱动器7，螺母10将两侧的连接臂11撑开，使得两个摆臂之间的角度变大；所述第一驱动器7反转，驱动螺母10靠近第一驱动器7，螺母10将两侧的连接臂11拉近，使得两个摆臂之间的角度变小。根据待清理管道的直径或者宽度来改变两个摆臂之间的夹角，使辅助滚刷与管道侧壁的保证一定的贴合度，提高了整个装置的灵活性。
所述摆臂2包括固定件36、第三驱动器37和辅助滚刷5；所述固定件36的一端铰接于第二固定法兰38，所述第二固定法兰38连接于车体1的底面，所述连接臂11铰接于固定件36的中部位置；所述第三驱动器37与固定件36连接，所述第三驱动器37的输出端与辅助滚刷5固定连接。
所述第二固定法兰38包括三块相互水平且沿竖直方向间隔设置有固定板，置于最上侧的固定板与车体连接，所述摆臂2铰接与下侧两块固定板之间。
所述车体1包括两套轮组12、连接板13和底板14；所述连接板13呈腰形，其两端分别设置有孔，所述连接板13的两端分别与底板14和轮组12通过螺栓连接。
所述轮组12包括左轮15和右轮16，所述左轮15和右轮16间隔设置且通过连接杆17连接，所述左轮15和右轮16分别通过两块连接板13与底板形成可拆卸连接。
所述左轮15/右轮16包括轮体19、支架20和第四驱动器21，所述支架20包覆于第四驱动器21的外表面，所述第四驱动器21的输出端与轮体19连接，所述支架20通过连接板13与底板14连接可拆卸连接；所述连接杆17的中部设置有手持部18，所述手持部18设置有旋向相反的螺纹，所述支架20设置有连接孔22，所述连接杆17的两端分别与连接孔22连接。
当待清理的管道与本装置的外形尺寸不符时，首先拧松连接板13两端的螺栓，随后转动连接杆17使左轮15或者右轮16之间的距离变大或是变小，随后相应的调节连接板13的倾斜角度从而改变整个装置的总体高度和左轮、右轮之间的距离，进一步地增加了整个装置的灵活性或适应性。
所述车体1前端的两侧设置有第一固定板23和第二固定板24，所述第一固定板23和第二固定板24均为“L”形，所述第一固定板23与车体1连接，所述第二固定板24与第一固定板23连接，所述第二固定板24上连接有第二驱动器25，所述第二驱动器25的输出端连接有螺纹轴26，所述主滚刷3的两端与螺纹轴26套设连接。
所述风扇4包括风扇本体27和第三固定板28；所述第三固定板28固定连接于风扇本体27的两侧，所述第三固定板28的中部设置有限位槽29，所述车体1的尾端的两侧设置有凸起30，所述凸起30上连接有第四固定板31，所述第四固定板31与第三固定板28连接，所述限位槽29与凸起31卡接。
所述底板14上连接有摄像头32，以便观察清理管道中的情况。
在底板14上安装有电源39和电路板40，在电源39和电路板40的外部可安装有罩壳。所述电源39为第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器、摄像头和风尚提供电力支持。
本实施例中，所述第一驱动器选用的为42步进电机，所述第二驱动器选用CHW-GW4632-370微型直流齿轮涡轮蜗杆减速电机，所述第三驱动器选用的是CHR-GM37-545S永磁直流减速电机，所述第四驱动器选用JGB37-550型直流无刷电机。
一种管道清洁机器人的清洁方法，包括以下步骤：
(S1)将管道清洁机器人放置待清洁的管道内，启动车体使其沿管道行走，并启动主滚刷和辅助滚刷，主滚刷和辅助滚刷将管道壁上粘连的污染物刷下，风扇能够及时清理主滚刷和辅助滚刷上的灰尘；
(S2)当待清理的管道存在变径，使得辅助滚刷与待清理的管道侧壁贴合度不够而影响清洁效果时，启动第一驱动器，第一驱动器驱动丝杆转动，丝杆驱动螺母滑动，螺母通过连接臂改变两个摆臂之间的角度，使之适应管道直径；
(S3)管道机器人的外形尺寸与待清理的管道尺寸不符而不能适用时，拧松连接板，然后转动连接杆，使左轮或是右轮同时向中部或是两侧移动，并调整连接板的倾斜角度，从而改变管道机器人宽度和高度使之能够与待清理的管道适应。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种管道清洁机器人，其特征在于：包括可移动车体(1)和摆臂(2)，所述车体(1)的一端滚动连接有主滚刷(3)，与主滚刷(3)相对的车体(1)的另一端连接有风扇(4)，所述摆臂(2)分置车体(1)的两侧，所述摆臂(2)的一端连接有辅助滚刷(5)，另一端与车体(1)铰接，所述车体(1)上连接有驱动装置(6)，所述驱动装置(6)的驱动端与摆臂(2)铰接，所述驱动装置(6)驱动摆臂(2)摆动。
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：所述驱动装置(6)包括第一驱动器(7)、联轴器(8)、丝杆(9)、螺母(10)和连接臂(11)；所述第一驱动器(7)与车体(1)连接，所述第一驱动器(7)的输出端通过联轴器(8)与丝杆(9)连接，所述螺母(10)与丝杆(9)配合滑动连接，所述连接臂(11)的一端与丝杆(9)铰接，另一端与摆臂(2)铰接。
3.根据权利要求1或2所述的一种管道清洁机器人，其特征在于：所述车体(1)包括至少两套轮组(12)、连接板(13)和底板(14)；至少两套所述轮组(12)间隔设置于车体(1)的下方，所述连接板(13)一端与轮组(12)可拆卸连接，另一端与底板(14)可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的一种管道清洁机器人，其特征在于：所述轮组(12)包括左轮(15)和右轮(16)，所述左轮(15)和右轮(16)间隔设置且通过连接杆(17)连接，所述左轮(15)和右轮(16)通过连接板(13)与底板(14)可拆卸连接；
所述左轮(15)/右轮(16)包括轮体(19)、支架(20)和第四驱动器(21)，所述支架(20)包覆于第四驱动器(21)的外表面，所述第四驱动器(21)的输出端与轮体(19)连接，所述支架(20)通过连接板(13)与底板(14)连接可拆卸连接；所述连接杆(17)的中部设置有手持部(18)，所述手持部(18)设置有旋向相反的螺纹，所述支架(20)设置有连接孔(22)，所述连接杆(17)的两端分别与连接孔(22)连接。
5.根据权利要求1所述的一种管道清洁机器人，其特征在于：所述主滚刷(3)设置于车体(1)前进方向的前端，且所述主滚刷(3)的轴线与前进方向垂直；所述风扇(4)设置于车体(1)前进方向的尾端，且风扇(4)的旋转轴线与前进方向平行。
6.根据权利要求5所述的一种管道清洁机器人，其特征在于：所述车体(1)前端的两侧设置有第一固定板(23)和第二固定板(24)，所述第一固定板(23)与车体(1)连接，所述第二固定板(24)与第一固定板(23)连接，所述第二固定板(24)上连接有第二驱动器(25)，所述第二驱动器(25)的输出端连接有螺纹轴(26)，所述主滚刷(3)的两端与螺纹轴(26)套设连接。
7.根据权利要求5所述的一种管道清洁机器人，其特征在于：所述风扇(4)包括风扇本体(27)和第三固定板(28)；所述第三固定板(28)固定连接于风扇本体(27)的两侧，所述第三固定板(28)的中部设置有限位槽(29)，所述车体(1)的尾端的两侧设置有凸起(30)，所述凸起(30)上连接有第四固定板(31)，所述第四固定板(31)与第三固定板(28)连接，所述限位槽(29)与凸起(31)卡接。
8.根据权利要求1所述的一种管道清洁机器人，其特征在于：还包括摄像头(32)，所述摄像头(32)固定连接于车体(1)的上方。
9.一种管道清洁机器人的清洁方法，其特征在于包括以下步骤：
(S1)将管道清洁机器人放置待清洁的管道内，启动车体使其沿管道行走，并启动主滚刷和辅助滚刷，主滚刷和辅助滚刷将管道壁上粘连的污染物刷下，风扇能够及时清理主滚刷和辅助滚刷上的灰尘；
(S2)当待清理的管道存在变径，使得辅助滚刷与待清理的管道侧壁贴合度不够而影响清洁效果时，启动第一驱动器，第一驱动器驱动丝杆转动，丝杆驱动螺母滑动，螺母通过连接臂改变两个摆臂之间的角度，使之适应管道直径；
(S3)管道机器人的外形尺寸与待清理的管道尺寸不符而不能适用时，拧松连接板，然后转动连接杆，使左轮或是右轮同时向中部或是两侧移动，并调整连接板的倾斜角度，从而改变管道机器人宽度和高度使之能够与待清理的管道适应。
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