CN111255055A - 一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人，包括行走机构，行走机构安装在密封腔体上，视频系统包括安装在密封腔体上的一组前置摄像头和一组后置摄像头；检测系统包括安装在密封腔体前部的水下声呐成像系统和水上激光雷达成像系统；前部清淤机构包括通过连接机构与密封腔体前部连接的铲斗，铲斗内设有破碎辊刀，铲斗一侧安装有齿轮箱、驱动马达；尾部排堵机构及抓取机构包括安装在密封腔体尾部的尾部安装座、旋转驱动马达和尾部基座，旋转驱动马达驱动尾部基座转动，尾部基座上安装有机械臂，机械臂尾端固定有工作部转换马达，在工作部转换马达上安装有剪抓工作部和破碎工作部。本发明能满足复杂工况下作业。

Description

一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人

技术领域

本发明涉及市政排水设备领域，具体为一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人。

背景技术

近年来，各地城市内涝时有发生，究其原因与下水道管网淤积、堵塞不畅有很大的关系。随着人口的增多，城市的下水道管网压力越来越大，各种泥沙、塑料、废布等垃圾纷纷进入下水管道管网，随着时间的推移各种垃圾会逐渐沉积在下水道管网中，形成淤积、堵塞，给下水道管网带来巨大的压力。以往通常采用人工进入下水道管网清淤，效率低、安全系数低，近年各种下水道管网清淤设备逐步出现，也在逐渐代替人工清淤，安全性、效率都有很大的提升。但是，现有的管道清淤设备功能单一，无法满足复杂工况下的作业需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能满足复杂工况下作业的多功能管道检测、清淤、疏通机器人。

本发明采用的技术方案如下：一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人，包括行走机构、密封腔体、视频系统、检测系统、前部清淤机构、尾部排堵机构及抓取机构，所述行走机构安装在密封腔体上，所述密封腔体包括焊接腔体以及设置在焊接腔体内的液压泵、联轴器、电机、液压阀组、电控箱、液压油箱及电缆、液压油管，视频系统包括安装在密封腔体上的一组前置摄像头和一组后置摄像头；检测系统包括安装在密封腔体前部的水下声呐成像系统和水上激光雷达成像系统；所述前部清淤机构包括通过连接机构与密封腔体前部连接的铲斗，所述铲斗内设有破碎辊刀，铲斗一侧安装有齿轮箱，所述齿轮箱与铲斗内的破碎辊刀传动连接，齿轮箱上安装有驱动马达，所述驱动马达通过齿轮箱将动力传递至破碎辊刀；所述尾部排堵机构及抓取机构包括安装在密封腔体尾部的尾部安装座，尾部安装座上安装有旋转驱动马达和尾部基座，所述旋转驱动马达驱动尾部基座转动，尾部基座上安装有机械臂，所述机械臂尾端固定有工作部转换马达，在工作部转换马达上安装有剪抓工作部和破碎工作部。

进一步地，所述剪抓工作部包括剪抓安装板、剪抓基座、连接杆、抓爪、剪爪及两组油缸，剪抓基座安装在剪抓安装板上，其内设有两组油缸，分别连接在两组连接杆上，连接杆穿过剪抓基座分别铰接在抓爪、剪爪所对应的铰孔上，两组油缸单独控制成对的抓爪、剪爪。

进一步地，所述破碎工作部为冲击破碎锤。

进一步地，所述行走机构包括安装横梁、履带、调整油缸，所述安装横梁上端通过螺栓固定在密封腔体的下端，两侧履带分别铰接在安装横梁两端，所述调整油缸一端铰接在履带上，另一端铰接在密封腔体或安装横梁上，可通过调整油缸的伸缩控制履带的倾斜角度。

进一步地，所述连接机构包括并列设置的两组大臂安装座、前部大臂、大臂举升装置，所述大臂安装座焊接在密封腔体前部，所述前部大臂一端安装在大臂安装座上部的绞点上，另一端固定安装在铲斗上；所述大臂举升装置一端安装在大臂安装座下部的绞点上，另一端安装在铲斗上的绞点上。

进一步地，所述大臂举升装置为举升油缸。

进一步地，所述机械臂包括尾部一级大臂、尾部举升油缸、尾部一级油缸、连杆一、连杆二、尾部二级大臂、尾部三级大臂、尾部二级油缸，所述尾部一级大臂铰接在尾部基座上端的铰孔上；尾部举升油缸的一端铰接在尾部基座下端，另外一端铰接在尾部一级大臂上；尾部一级油缸一端铰接在尾部一级大臂上，另一端铰接连杆一、连杆二，接连杆一、连杆二的另一端分别与尾部一级大臂、尾部二级大臂尾部铰接在尾部一级大臂最顶端的铰孔上；尾部三级大臂尾部铰接在尾部二级大臂前部铰孔上，尾部二级油缸一端铰接在尾部三级大臂前端，另一端铰接连杆一、连杆二，接连杆一、连杆二的另一端分别与尾部三级大臂、尾部二级大臂铰接，工作部转换马达固定在尾部三级大臂上。

进一步地，所述液压泵通过联轴器与电机连接，液压泵的吸油口通过液压油管连接在液压油箱上，，其高压油口通过液压油管经液压阀组分别连接到各执行元件。

进一步地，还包括可更换的混凝土喷射器，所述混凝土喷射器可替换剪抓工作部或破碎工作部安装在工作部转换马达上，所述混凝土喷射器包括喷射器安装板、主旋转马达、主旋转座、副旋转马达、副旋转座、管道及喷头，所述主旋转马达安装在喷射器安装板上，主旋转座安装在主旋转马达上，能随着主旋转马达的旋转而旋转，副旋转马达安装在主旋转座中，其输出轴伸出两侧，副旋转座安装在副旋转马达的两侧输出轴上，并随着副旋转马达轴旋转而旋转，管道及喷头固定在副旋转座上。

本发明的有益效果在于：

（1）机械臂上带有破碎工作部、剪抓工作部，破碎工作部可解决管道堵塞破拆，剪抓工作部可解决钢筋、树根堵塞及将破碎后的大块石块的抓取至井口；

（2）集成了水下声呐成像系统、水上激光雷达成像系统及浑水高清成像系统，通过这三种成像系统解决了满水作业和全自动清淤排堵作业；

（3）铲斗具备强行破碎、防缠绕功能；

（4）可更换的混凝土喷射器可实现全自由度喷射混凝土以修复破损的管道；

（5）机器人履带可变换角度，可以分别适用于圆管及方涵；

（6）采用电机作为源动力，结合绿色环保低功耗的液压系统，节能环保。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的行走机构的结构示意图。

图3是本发明的密封腔体内结构框图。

图4是本发明的前部清淤机构的结构示意图。

图5是本发明的尾部排堵机构及抓取机构的结构示意图。

图6是本发明的剪抓工作部的结构示意图。

图7是本发明的混凝土喷射器的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

如图1-图7所示，本实施例的一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人，包括行走机构1、密封腔体2、视频系统3、检测系统4、前部清淤机构5、尾部排堵机构及抓取机构6。

行走机构1包括安装横梁11、履带12、调整油缸13，所述安装横梁11上端通过螺栓固定在密封腔体2的下端，两侧履带12分别铰接在安装横梁11两端，所述调整油缸13一端铰接在履带12上，另一端铰接在密封腔体2或安装横梁11上，可通过调整油缸13的伸缩控制履带12的倾斜角度，以适用于圆管、方涵等不同的工况。

密封腔体2包括焊接腔体21、液压泵22、联轴器23、电机24、液压阀组25、电控箱26、液压油箱27及电缆、液压油管等其他部件。液压泵22通过联轴器23与电机24连接。液压泵22的吸油口通过液压油管连接在液压油箱27上，液压油箱27内有吸油过滤器，其高压油口通过液压油管连接至液压阀组25的P口，液压阀组25的T口使用液压管回液压油箱27。液压阀组25的多个A、B口通过液压油管、焊接腔体21上的过板接头分别连接到各执行元件。电控箱26单独密封。

视频系统3包括一组前置摄像头和一组后置摄像头。其视频信号可通过有线或通过无线中继传输回地面操控中心，辅助施工人员高效、安全施工。

检测系统4包括水下声呐成像系统和水上激光雷达成像系统，分别适用于不同的工况以用来探测、扫描出水下淤泥、堵塞、破损及水上破损、管道分支等，也可同时结合视频系统3辅助施工。

前部清淤机构5包括大臂安装座51、前部大臂52、大臂举升装置53、驱动马达54、铲斗55、齿轮箱56、破碎辊刀57。大臂安装座51焊接在密封腔体2前部；前部大臂52一端安装在大臂安装座51上部的绞点上，另一端固定安装在铲斗55上；大臂举升装置53一端安装在大臂安装座51下部的绞点上，另外一端安装在铲斗55上的绞点上；齿轮箱56安装在铲斗55一侧；驱动马达54安装在齿轮箱56上；破碎辊刀57安装在铲斗55内，大臂举升装置53控制铲斗55的高度，以调整在施工过程中的位置，驱动马达54通过齿轮箱56将动力传递至破碎辊刀57上，两组破碎辊刀57通过辊式破碎机的原理来使圆管、方涵中的较大的石块、树枝、碎布等各种垃圾破碎至较小的体积，从而输送出圆管、方涵。

尾部排堵机构及抓取机构6包括尾部安装座601、旋转驱动马达602、尾部基座603、尾部一级大臂604、尾部举升油缸605、尾部一级油缸606、连杆一607、连杆二608、尾部二级大臂609、尾部三级大臂610、尾部二级油缸611、工作部转换马达612、剪抓工作部613、破碎工作部614及可更换的混凝土喷射器615。

尾部安装座601安装在密封腔体2尾部；旋转驱动马达602安装在尾部安装座601上，提供整个抓取机构6的旋转动力；尾部基座603安装在尾部安装座601上，随着尾部安装座601上半部分一起旋转；尾部一级大臂604使用销轴铰接在尾部基座603上端的铰孔上；两支尾部举升油缸605的一端铰孔使用销轴铰接在尾部基座603下端，另外一端铰接在尾部一级大臂604上的对应位置的铰孔上；尾部一级油缸606一端的铰孔铰接在尾部一级大臂604上的对应的铰孔上，另一端铰接连杆一607、连杆二608；几处连杆一607、连杆二608如图5安装；尾部二级大臂609尾部铰接在尾部一级大臂604最顶端的铰孔上，并与连杆二608连接；尾部三级大臂610尾部铰接在尾部二级大臂609前部铰孔上，并通过连杆一607、连杆二608连接至尾部二级油缸611一端的铰孔上，尾部二级油缸611的另一端铰孔铰接在尾部三级大臂610前端铰孔上；工作部转换马达612固定在尾部三级大臂610上；剪抓工作部613、破碎工作部614安装在工作部转换马达612上，可由工作部转换马达612旋转来切换方向；混凝土喷射器615亦可安装在工作部转换马达612上，当圆管、方涵中有破损时来喷射速凝混凝土，用以封堵破损、漏洞，亦可喷高压水，来清洗圆管方涵中的顽固污物等。

剪抓工作部613包括剪抓安装板6131、剪抓基座6132、连接杆6133、抓爪6134、剪爪6135及内部两组油缸。剪抓基座6132安装在剪抓安装板6131上，内有两组油缸，分别连接在两组连接杆6133上，连接杆6133穿过剪抓基座6132使用销轴铰接在抓爪6134、剪爪6135所对应的铰孔上，两组油缸单独控制成对的抓爪6134、剪爪6135，油缸伸出时，抓爪6134或剪爪6135处于张开状态，油缸收回时抓爪6134或剪爪6135处于抓取或剪切状态，以此来控制剪抓工作部613的工作状态。

破碎工作部614采用冲击破碎锤。

混凝土喷射器615包括喷射器安装板6151、主旋转马达6152、主旋转座6153、副旋转马达6154、副旋转座6155、管道及喷头6156。其主旋转马达6152安装在喷射器安装板6151上；主旋转座6153安装在主旋转马达6152上，能随着主旋转马达6152的旋转而旋转；副旋转马达6154安装在主旋转座6153中，轴伸出两侧；副旋转座6155安装在副旋转马达6154的两侧轴上，并随着副旋转马达6154轴旋转而旋转；管道及喷头6156固定在副旋转座6155上。

尾部排堵机构及抓取机构6工作时，通过各油缸的伸缩来达到所需要的位置来实现钢筋、树根等物体的剪切或硬物的破拆或大物件的抓取转移至井口等功能。当不需使用时通过各油缸及马达收缩至密封腔体2尾部，以保证设备方便、快捷通过圆管、方涵等有限作业空间。

在前述说明书与相关附图中存在的教导的帮助下，本发明所属领域的技术人员将会想到本发明的许多修改和其它实施方案。因此，要理解的是，本发明不限于公开的具体实施方案，修改和其它实施方案被认为包括在所附权利要求的范围内。尽管本文中使用了特定术语，它们仅以一般和描述性意义使用，而不用于限制。

Claims (9)

1.一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人，其特征在于：

包括行走机构（1）、密封腔体（2）、视频系统（3）、检测系统（4）、前部清淤机构（5）、尾部排堵机构及抓取机构（6）；

所述行走机构（1）安装在密封腔体（2）上；

所述密封腔体（2）包括焊接腔体（21）以及设置在焊接腔体（21）内的液压泵（22）、联轴器（23）、电机（24）、液压阀组（25）、电控箱（26）、液压油箱（27）及电缆、液压油管，

视频系统（3）包括安装在密封腔体（2）上的一组前置摄像头和一组后置摄像头；

检测系统（4）包括安装在密封腔体（2）前部的水下声呐成像系统和水上激光雷达成像系统；

所述前部清淤机构（5）包括通过连接机构与密封腔体（2）前部连接的铲斗（55），所述铲斗（55）内设有破碎辊刀（57），铲斗（55）一侧安装有齿轮箱（56），所述齿轮箱（56）与铲斗（55）内的破碎辊刀（57）传动连接，齿轮箱（56）上安装有驱动马达（54），所述驱动马达（54）通过齿轮箱（56）将动力传递至破碎辊刀（57）；

所述尾部排堵机构及抓取机构（6）包括安装在密封腔体（2）尾部的尾部安装座（601），尾部安装座（601）上安装有旋转驱动马达（602）和尾部基座（603），所述旋转驱动马达（602）驱动尾部基座（603）转动，尾部基座（603）上安装有机械臂，所述机械臂尾端固定有工作部转换马达（612），在工作部转换马达（612）上安装有剪抓工作部（613）和破碎工作部（614）。

2.如权利要求1所述的一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人，其特征在于：所述剪抓工作部（613）包括剪抓安装板（6131）、剪抓基座（6132）、连接杆（6133）、抓爪（6134）、剪爪（6135）及两组油缸，剪抓基座（6132）安装在剪抓安装板（6131）上，其内设有两组油缸，分别连接在两组连接杆（6133）上，连接杆（6133）穿过剪抓基座（6132）分别铰接在抓爪（6134）、剪爪（6135）所对应的铰孔上，两组油缸单独控制成对的抓爪（6134）、剪爪（6135）。

3.如权利要求1所述的一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人，其特征在于：所述破碎工作部（614）为冲击破碎锤。

4.如权利要求1所述的一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人，其特征在于：所述行走机构（1）包括安装横梁（11）、履带（12）、调整油缸（13），所述安装横梁（11）上端通过螺栓固定在密封腔体（2）的下端，两侧履带（12）分别铰接在安装横梁（11）两端，所述调整油缸（13）一端铰接在履带（12）上，另一端铰接在密封腔体（2）或安装横梁（11）上，可通过调整油缸（13）的伸缩控制履带（12）的倾斜角度。

5.如权利要求1所述的一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人，其特征在于：所述连接机构包括并列设置的两组大臂安装座（51）、前部大臂（52）、大臂举升装置（53），所述大臂安装座（51）焊接在密封腔体（2）前部，所述前部大臂（52）一端安装在大臂安装座（51）上部的绞点上，另一端固定安装在铲斗（55）上；所述大臂举升装置（53）一端安装在大臂安装座（51）下部的绞点上，另一端安装在铲斗（55）上的绞点上。

6.如权利要求1所述的一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人，其特征在于：所述大臂举升装置（53）为举升油缸。

7.如权利要求1所述的一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人，其特征在于：所述机械臂包括尾部一级大臂（604）、尾部举升油缸（605）、尾部一级油缸（606）、连杆一（607）、连杆二（608）、尾部二级大臂（609）、尾部三级大臂（610）、尾部二级油缸（611），所述尾部一级大臂（604）铰接在尾部基座（603）上端的铰孔上；尾部举升油缸（605）的一端铰接在尾部基座（603）下端，另外一端铰接在尾部一级大臂（604）上；尾部一级油缸（606）一端铰接在尾部一级大臂（604）上，另一端铰接连杆一（607）、连杆二（608），接连杆一（607）、连杆二（608）的另一端分别与尾部一级大臂（604）、尾部二级大臂（609铰接；尾部二级大臂（609）尾部铰接在尾部一级大臂（604）最顶端的铰孔上；尾部三级大臂（610）尾部铰接在尾部二级大臂（609）前部铰孔上，尾部二级油缸（611）一端铰接在尾部三级大臂（610）前端，另一端铰接连杆一（607）、连杆二（608），接连杆一（607）、连杆二（608）的另一端分别与尾部三级大臂（610）、尾部二级大臂（609）铰接，工作部转换马达（612）固定在尾部三级大臂（610）上。

8.如权利要求1所述的一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人，其特征在于：所述液压泵（22）通过联轴器（23）与电机（24）连接，液压泵（22）的吸油口通过液压油管连接在液压油箱（27）上，其高压油口通过液压油管经液压阀组（25）分别连接到各执行元件。

9.如权利要求1-8任意一项所述的一种多功能排水系统检测、清淤、修复机器人，其特征在于：还包括可更换的混凝土喷射器（615），所述混凝土喷射器（615）可替换剪抓工作部（613）或破碎工作部（614）安装在工作部转换马达（612）上，所述混凝土喷射器（615）包括喷射器安装板（6151）、主旋转马达（6152）、主旋转座（6153）、副旋转马达（6154）、副旋转座（6155）、管道及喷头（6156），所述主旋转马达（6152）安装在喷射器安装板（6151）上，主旋转座（6153）安装在主旋转马达（6152）上，能随着主旋转马达（6152）的旋转而旋转，副旋转马达（6154）安装在主旋转座（6153）中，其输出轴伸出两侧，副旋转座（6155）安装在副旋转马达（6154）的两侧输出轴上，并随着副旋转马达（6154）轴旋转而旋转，管道及喷头（6156）固定在副旋转座（6155）上。

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