CN110548737B - 一种智能仿生蠕动式管道清洗机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智能仿生蠕动式管道清洗机器人，通过独创式的在清洗机器人的外部设置可以弹性变形具有褶皱可以伸缩的柔性密封主体，解决了在管道清洗时管道内一般油污或者灰尘等污染较为严重，管道清洗机器人作为一种精密化运行的仪器缺少自我保护的问题，所述密封主体严密密封清洗机器人的同时并不影响机器人的运动。依据蚯蚓蠕动原理进行运动仿真，实现了在设置密封主体保护清洗机器人不受外部环境污染的前提下，清洗机器人可以自如进行前进或者后退运动。
Description
技术领域
本发明属于管道清洗机器人领域，具体地涉及一种智能仿生蠕动式管道清洗机器人。
背景技术
管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统。其应用十分广泛，例如公共场所的中央空调缺少清洗，在通风风管内甚至还有动物尸体，军团菌、大肠杆菌、溶血性链球菌及各种呼吸道疾病细菌、病毒性细菌大量孳生，严重危害着楼宇、地铁、医院和高档住宅的特定人群。国外发达国家中央空调管道清洗规范，法规健全。但中国在这方面还有一定的差距，同时也需要一种有效的清扫方法和工具。根据管道机器人的不同驱动模式，大致可以分为八种。第一种是流动式机器人，这类机器人没有驱动装置，只是随着管内流体流动，属于不需要消耗能源的被动型机器人，但是其运动模式相当有限。第二种是轮式机器人，这一类机器人广泛运用于管道检查工作，许多的商业机器人就是这一类型。第三种是履带式机器人，即用履带代替轮子。第四种是腹壁式机器人，这类机器人通过可以伸张的机械臂紧贴管道内壁，推动机器人前进。第五种是行走式机器人，这类机器人通过机械足运动，但是这类机器人需要大量驱动器，并且难以控制。第六种是蠕动式机器人，这类机器人像蚯蚓一样通过身体的伸缩前进。第七种是螺旋驱动式，即驱动机构做旋转运动，螺旋前进。第八种是蛇型机器人，这类机器人有许多关节，像蛇一样前行。
申请号为CN201910191652.0的申请公开了一种具有可伸缩行走装置的管道机器人及其控制系统,可伸缩行走装置的管道机器人包括支架单元和装设于支架单元上的行走装置，行走装置与支架单元之间铰接电动推杆，通过电动推杆装置驱动行走装置沿着自身轴向来回伸缩实现管道机器人在管道内的固定，能够独立控制管道机器人的伸缩幅度以适应管壁内的环境，但上述管道机器人结构复杂，且可伸缩行走装置需要对称设置，因此在一些非规则变化的管壁内受力并不平衡，会产生倾覆或者难于正常直线行走的危险。
申请号为CN201910356697.9的申请文件公开了一种柔性管道机器人，包括转弯机构以及在转弯机构两端对称设置的行走机构，行走机构包括伸缩变径机构适应管壁大小，且通过铰接在圆盘上设置的支撑杆利用类似支架结构实现柔性管道机器人在一些非规则变化的管壁内的支撑以及行走，上述柔性管道机器人结构简单功能实用，但由于其圆盘以及支撑杆铰接的连接形式不稳定，因此结构虽然变化能力强可以适应不同管道环境但结构稳定性差容易产生结构崩塌，工作时振动过多也不稳定。
可见现有技术中的管道清洗机器人智能化程度不高，在适应不同大小以及不同形状的圆形或者方形管道方面具有缺陷，不能根据管道内的实际作业工况智能进行自动化调节，且在管道清洗时管道内一般油污或者灰尘等污染较为严重，管道清洗机器人作为一种精密化运行的仪器缺少自我保护的装置，在清洗过几次管道后管道清洗机器人的各部件之间密封性、润滑、转动配合等方面会由于脏污附着或者进入灰尘出现机械结构不能正常运行问题。
发明内容
本发明克服以上缺陷提供一种智能仿生蠕动式管道清洗机器人，通过独创式的在清洗机器人的外部设置可以弹性变形具有褶皱可以伸缩的柔性密封主体，解决了在管道清洗时管道内一般油污或者灰尘等污染较为严重，管道清洗机器人作为一种精密化运行的仪器缺少自我保护的问题，所述密封主体严密密封清洗机器人的同时并不影响机器人的运动。依据蚯蚓蠕动原理进行运动仿真，实现了在设置密封主体保护清洗机器人不受外部环境污染的前提下，清洗机器人可以自如进行前进或者后退运动。
一种智能仿生蠕动式管道清洗机器人，其特征在于：
包括带有伸缩褶皱的密封主体以及在所述密封主体内被全包围的清洗机器人主体，在所述清洗机器人主体的前端设置有清洗喷射装置，在所述清洗机器人主体的后端设置有可旋转的擦拭装置，在所述清洗机器人主体上还设置有控制中心；所述清洗喷射装置包括180°旋转喷头，以及一端与所述旋转喷头相连通另一端固定在所述清洗机器人主体上的清洗管道，所述清洗管道的一端穿透所述密封主体与所述清洗机器人主体连通，在所述清洗管道穿透所述密封主体的位置处设置可以相互配合卡接在一起的第一密封圈以及第二密封圈，所述第一密封圈以及所述第二密封圈均套接在所述清洗管道上，且所述第一密封圈以及所述第二密封圈分别设置在所述密封主体的内外两侧，所述密封主体为柔性材质使得所述第一密封圈以及所述第二密封圈可以在所述密封主体的两侧实现密封卡接配合；所述密封主体为轴向可弹性变形的材质，所述清洗机器人主体包括头部、尾部以及连接所述头部与所述尾部的连接部，所述连接部为可伸缩连接部，所述头部上设置有头部主体以及围绕所述头部主体设置的头部足，所述头部足包括头部足端以及连接所述头部足端并与所述头部主体固定连接的头部足伸缩杆，所述尾部上设置有尾部主体以及围绕所述尾部主体设置的尾部足，所述尾部足包括尾部足端以及连接所述尾部足端并与所述尾部主体固定连接的尾部足伸缩杆。
当所述清洗机器人进入所述清洗管道前所述头部足伸缩杆、连接部以及所述尾部足伸缩杆均处于收缩状态，使用者将所述清洗机器人放入所述清洗管道内后开启所述清洗机器人，所述尾部足伸缩杆在所述控制中心的控制下伸展并推动所述密封主体的相应部分抵接所述清洗管道的内壁，之后所述连接部伸长并带动所述头部向前移动，所述连接部伸长到一定长度后所述头部足伸缩杆在所述控制中心的控制下伸展并推动所述密封主体的相应部分抵接所述清洗管道的内壁，之后所述尾部足伸缩杆收缩并由所述连接部的伸缩带动前进，往复循环上述操作实现清洗机器人的前进运动
优选的，所述第一密封圈上沿圆周均匀设置有至少3个凸起，所述第二密封圈上沿圆周均匀设置有至少3个凹槽，所述凸起与所述凹槽过盈配合实现第一密封圈以及第二密封圈的卡接。
优选的，所述密封主体的材质为橡胶材质，所述密封主体的厚度为5-10mm。
优选的，所述头部足伸缩杆、连接部以及所述尾部足伸缩杆上均设置有杆内应力传感器，所述杆内应力传感器与所述控制中心连接，当所述头部足伸缩杆或所述尾部足伸缩杆伸展并使所述密封主体的一部分抵接所述清洗管道内壁时，所述应力传感器可以通过测量所述头部足伸缩杆或所述尾部足伸缩杆杆内应力大小判断抵接程度，避免清洗机器人产生意外滑动。
优选的，所述头部足至少设置有3个，并围绕所述头部主体均匀设置，所述尾部足伸缩杆至少设置有3个，并围绕所述尾部主体均匀设置。
优选的，所述头部主体为正方体的主体结构，所述头部足设置为八个，并均匀分布在所述头部主体的正方体主体结构周围，所述尾部主体为正方体的主体结构，所述尾部足设置为八个，并均匀分布在所述尾部主体的正方体主体结构周围，以方便所述清洗机器人在所述控制中心的调控下正常通过日常的各种清洗管道；当需要通过普通圆形清洗管道或者正方形清洗管道时，所述控制中心控制八个所述头部足的头部足伸缩杆的伸或缩长度均一致以及控制八个所述尾部足的尾部足伸缩杆的伸或缩长度均一致，当需要通过普通长方形清洗管道时，所述控制中心控制八个所述头部足的头部足伸缩杆的伸或缩长度做适应性调整以及控制八个所述尾部足的尾部足伸缩杆的伸或缩长度做适应性调整。
优选的，所述头部足端为圆盘状，所述头部足端的径向尺寸大于所述头部足伸缩杆，并在所述头部足端上设置有头部吸盘，所述头部吸盘为电动抽真空吸盘并由所述控制中心控制吸力大小，所述头部吸盘可以吸附在所述密封主体的相应位置；所述尾部足端为圆盘状，所述尾部足端的径向尺寸大于所述尾部足伸缩杆，并在所述尾部足端上设置有尾部吸盘，所述尾部吸盘为电动抽真空吸盘并由所述控制中心控制吸力大小，所述尾部吸盘可以吸附在所述密封主体的相应位置。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的智能仿生蠕动式管道清洗机器人，独创式的在清洗机器人的外部设置可以弹性变形具有褶皱可以伸缩的柔性密封主体，解决了在管道清洗时管道内一般油污或者灰尘等污染较为严重，管道清洗机器人作为一种精密化运行的仪器缺少自我保护的问题，所述密封主体严密密封清洗机器人的同时并不影响机器人的运动。
(2)本发明的智能仿生蠕动式管道清洗机器人，依据蚯蚓蠕动原理进行运动仿真，实现了在设置密封主体保护清洗机器人不受外部环境污染的前提下，清洗机器人可以自如进行前进或者后退运动。
(3)本发明在适应不同大小以及不同形状的圆形或者方形管道方面具有独特优点，在实现蠕动前进的同时头部足伸缩杆以及尾部足伸缩杆能根据管道内的实际作业工况智能进行自动化调节，结构简单功能多样。
附图说明
图1本发智能仿生蠕动式管道清洗机器人的整体结构示意图；
图2本发明智能仿生蠕动式管道清洗机器人的局部放大结构示意图；
图3a-3b本发明管道清洗机器人在管道内的示意图；
具体实施方式
下面结合图1-3对本发明的智能仿生蠕动式管道清洗机器人进行具体的说明。
实施例1
一种智能仿生蠕动式管道清洗机器人，包括带有伸缩褶皱的密封主体1以及在所述密封主体1内被全包围的清洗机器人主体2，在所述清洗机器人主体2的前端设置有清洗喷射装置3，在所述清洗机器人主体2的后端设置有可旋转的擦拭装置4，在所述清洗机器人主体2上还设置有控制中心5；所述清洗喷射装置3包括180°旋转喷头301，以及一端与所述旋转喷头301相连通另一端固定在所述清洗机器人主体2上的清洗管道302，所述清洗管道302的一端穿透所述密封主体1与所述清洗机器人主体2连通，在所述清洗管道302穿透所述密封主体1的位置处设置可以相互配合卡接在一起的第一密封圈303以及第二密封圈304，所述第一密封圈303以及所述第二密封圈304均套接在所述清洗管道302上，且所述第一密封圈303以及所述第二密封圈304分别设置在所述密封主体1的内外两侧，所述密封主体1为柔性材质使得所述第一密封圈303以及所述第二密封圈304可以在所述密封主体1的两侧实现密封卡接配合；所述密封主体1为轴向可弹性变形的材质，所述清洗机器人主体2包括头部201、尾部202以及连接所述头部201与所述尾部202的连接部203，所述连接部203为可伸缩连接部，所述头部201上设置有头部主体2011以及围绕所述头部主体2011设置的头部足2012，所述头部足2012包括头部足端2013以及连接所述头部足端2013并与所述头部主体2011固定连接的头部足伸缩杆2014，所述尾部202上设置有尾部主体2021以及围绕所述尾部主体2021设置的尾部足2022，所述尾部足2022包括尾部足端2023以及连接所述尾部足端2023并与所述尾部主体2021固定连接的尾部足伸缩杆2024。
当所述清洗机器人进入所述清洗管道前所述头部足伸缩杆2014、连接部203以及所述尾部足伸缩杆2024均处于收缩状态，使用者将所述清洗机器人放入所述清洗管道内后开启所述清洗机器人，所述尾部足伸缩杆2024在所述控制中心5的控制下伸展并推动所述密封主体1的相应部分抵接所述清洗管道的内壁，之后所述连接部203伸长并带动所述头部201向前移动，所述连接部203伸长到一定长度后所述头部足伸缩杆2014在所述控制中心5的控制下伸展并推动所述密封主体1的相应部分抵接所述清洗管道的内壁，之后所述尾部足伸缩杆2024收缩并由所述连接部203的伸缩带动前进，往复循环上述操作实现清洗机器人的前进运动。
优选的，所述第一密封圈303上沿圆周均匀设置有至少3个凸起，所述第二密封圈304上沿圆周均匀设置有至少3个凹槽，所述凸起与所述凹槽过盈配合实现第一密封圈303以及第二密封圈304的卡接。
优选的，所述密封主体1的材质为橡胶材质，所述密封主体1的厚度为5-10mm。
优选的，所述头部足伸缩杆2014、连接部203以及所述尾部足伸缩杆2024上均设置有杆内应力传感器，所述杆内应力传感器与所述控制中心5连接，当所述头部足伸缩杆2014或所述尾部足伸缩杆2024伸展并使所述密封主体1的一部分抵接所述清洗管道内壁时，所述应力传感器可以通过测量所述头部足伸缩杆2014或所述尾部足伸缩杆2024杆内应力大小判断抵接程度，避免清洗机器人产生意外滑动。
优选的，所述头部足2012至少设置有3个，并围绕所述头部主体2011均匀设置，所述尾部足2022至少设置有3个，并围绕所述尾部主体2021均匀设置。
优选的，所述头部主体2011为正方体的主体结构，所述头部足2012设置为八个，并均匀分布在所述头部主体2011的正方体主体结构周围，所述尾部主体2021为正方体的主体结构，所述尾部足2022设置为八个，并均匀分布在所述尾部主体2021的正方体主体结构周围，以方便所述清洗机器人在所述控制中心5的调控下正常通过日常的各种清洗管道；当需要通过普通圆形清洗管道或者正方形清洗管道时，所述控制中心5控制八个所述头部足2012的头部足伸缩杆2014的伸或缩长度均一致以及控制八个所述尾部足2022的尾部足伸缩杆2024的伸或缩长度均一致，当需要通过普通长方形清洗管道时，所述控制中心5控制八个所述头部足2012的头部足伸缩杆2014的伸或缩长度做适应性调整以及控制八个所述尾部足2022的尾部足伸缩杆2024的伸或缩长度做适应性调整。
优选的，所述头部足端2013为圆盘状，所述头部足端2013的径向尺寸大于所述头部足伸缩杆2014，并在所述头部足端2013上设置有头部吸盘，所述头部吸盘为电动抽真空吸盘并由所述控制中心5控制吸力大小，所述头部吸盘可以吸附在所述密封主体1的相应位置；所述尾部足端2023为圆盘状，所述尾部足端2023的径向尺寸大于所述尾部足伸缩杆2024，并在所述尾部足端2023上设置有尾部吸盘，所述尾部吸盘为电动抽真空吸盘并由所述控制中心5控制吸力大小，所述尾部吸盘可以吸附在所述密封主体1的相应位置。
本发明的智能仿生蠕动式管道清洗机器人，独创式的在清洗机器人的外部设置可以弹性变形具有褶皱可以伸缩的柔性密封主体，解决了在管道清洗时管道内一般油污或者灰尘等污染较为严重，管道清洗机器人作为一种精密化运行的仪器缺少自我保护的问题，所述密封主体严密密封清洗机器人的同时并不影响机器人的运动。本发明的智能仿生蠕动式管道清洗机器人，依据蚯蚓蠕动原理进行运动仿真，实现了在设置密封主体保护清洗机器人不受外部环境污染的前提下，清洗机器人可以自如进行前进或者后退运动。本发明在适应不同大小以及不同形状的圆形或者方形管道方面具有独特优点，在实现蠕动前进的同时头部足伸缩杆以及尾部足伸缩杆能根据管道内的实际作业工况智能进行自动化调节，结构简单功能多样。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种智能仿生蠕动式管道清洗机器人，其特征在于：
包括带有伸缩褶皱的密封主体以及在所述密封主体内被全包围的清洗机器人主体，在所述清洗机器人主体的前端设置有清洗喷射装置，在所述清洗机器人主体的后端设置有可旋转的擦拭装置，在所述清洗机器人主体上还设置有控制中心；所述清洗喷射装置包括180°旋转喷头，以及一端与所述旋转喷头相连通另一端固定在所述清洗机器人主体上的清洗管道，所述清洗管道的一端穿透所述密封主体与所述清洗机器人主体连通，在所述清洗管道穿透所述密封主体的位置处设置可以相互配合卡接在一起的第一密封圈以及第二密封圈，所述第一密封圈以及所述第二密封圈均套接在所述清洗管道上，且所述第一密封圈以及所述第二密封圈分别设置在所述密封主体的内外两侧，所述密封主体为柔性材质使得所述第一密封圈以及所述第二密封圈可以在所述密封主体的两侧实现密封卡接配合；
所述密封主体为轴向可弹性变形的材质，所述清洗机器人主体包括头部、尾部以及连接所述头部与所述尾部的连接部，所述连接部为可伸缩连接部，所述头部上设置有头部主体以及围绕所述头部主体设置的头部足，所述头部足包括头部足端以及连接所述头部足端并与所述头部主体固定连接的头部足伸缩杆，所述尾部上设置有尾部主体以及围绕所述尾部主体设置的尾部足，所述尾部足包括尾部足端以及连接所述尾部足端并与所述尾部主体固定连接的尾部足伸缩杆。
2.根据权利要求1所述的智能仿生蠕动式管道清洗机器人，其特征在于当所述清洗机器人进入所述清洗管道前所述头部足伸缩杆、连接部以及所述尾部足伸缩杆均处于收缩状态，使用者将所述清洗机器人放入所述清洗管道内后开启所述清洗机器人，所述尾部足伸缩杆在所述控制中心的控制下伸展并推动所述密封主体的相应部分抵接所述清洗管道的内壁，之后所述连接部伸长并带动所述头部向前移动，所述连接部伸长到一定长度后所述头部足伸缩杆在所述控制中心的控制下伸展并推动所述密封主体的相应部分抵接所述清洗管道的内壁，之后所述尾部足伸缩杆收缩并由所述连接部的伸缩带动前进，往复循环上述操作实现清洗机器人的前进运动。
3.根据权利要求1所述的智能仿生蠕动式管道清洗机器人，其特征在于所述第一密封圈上沿圆周均匀设置有至少3个凸起，所述第二密封圈上沿圆周均匀设置有至少3个凹槽，所述凸起与所述凹槽过盈配合实现第一密封圈以及第二密封圈的卡接。
4.根据权利要求1所述的智能仿生蠕动式管道清洗机器人，其特征在于所述密封主体的材质为橡胶材质，所述密封主体的厚度为5-10mm。
5.根据权利要求2所述的智能仿生蠕动式管道清洗机器人，其特征在于所述头部足至少设置有3个，并围绕所述头部主体均匀设置，所述尾部足伸缩杆至少设置有3个，并围绕所述尾部主体均匀设置。
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Denomination of invention: An intelligent biomimetic peristaltic pipeline cleaning robot Effective date of registration: 20231219 Granted publication date: 20201016 Pledgee: Bank of Jiangsu Co.,Ltd. Xuzhou Branch Pledgor: XUZHOU XINKE ROBOT Co.,Ltd. Registration number: Y2023980072231 |