CN111375608A - 便捷型管式清淤机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种便捷型管式清淤机器人，属于管槽污垢防除的移动装置技术领域。包括至少一对履带轮，以及主转轴、转齿、吸泥槽、排泥口和中控，履带轮连接有行走驱动器；所述履带轮倾斜设置于主转轴下方，主转轴随之同步移动；所述多级伸缩臂中，至少一级伸缩臂带动转齿做靠近或远离主转轴的运动，至少一极伸缩臂带动转齿摆动，多级伸缩臂完成转齿位置的微调。将本申请应用于污泥防除，特别是管网池淤泥的处理，具有清淤便捷、作业稳定等优点。

Description

便捷型管式清淤机器人

技术领域

本申请涉及一种便捷型管式清淤机器人，属于管槽污垢防除的移动装置技术领域。

背景技术

在管道结构广泛运用于建筑结构及生产活动中，在管道输送物料或废弃物时，不可避免地会出现堵塞问题。针对该问题，一般通过人工疏通或采用压力差进行清理，但都存在不同缺陷：

（1）人工疏通虽能处理较多复杂的堵塞情况，但工作人员所处卫生条件堪忧，且管道所处的视野环境往往是不易直接达到或不允许人们直接进入的，清理难度很大，操作人员还会面临缺氧和空间狭小带来的安全风险，在这种情况下采用机器人替代人工进行操作时，虽然一定程度上避免了上述安全风险，但机器人在清理管道时，大多采用遍历式清淤方式，清淤针对性和目标性不强，管壁上清理下的泥垢在水流不足的情况下，不能被及时带走，容易造成二次沉积和堵塞，且无法实现自动改善操作者观察管道内部的视野环境，进而根据实地情况进行针对性操作。

（2）压力差清理的方式主要包括负压抽吸和高压液体冲刷，在整个管道内产生巨大的压力差进行清堵操作，然而在整个管道内施加压力差进行清理的方式会对管道壁造成相当大的破坏，特别是当这些管道的内壁因为使用年限而老化时，通常会造成管道破损问题。

目前为止，上述两种常用方式均无法很好的实现清淤特别是管道结构清淤。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种可实现精准清淤、可满足应用于管内清淤的便捷型管式清淤机器人。

具体地，本申请是通过以下方案实现的：

便捷型管式清淤机器人，包括至少一对履带轮，以及主转轴、转齿、吸泥槽、排泥口和中控，履带轮连接有行走驱动器，主转轴由主转轴驱动器驱动其转动，主转轴与转齿之间设置多级伸缩臂，各伸缩臂由伸缩臂驱动器分别驱动，行走驱动器、主转轴驱动器、伸缩臂驱动器均与中控连接，中控根据淤泥情况调节行走驱动器、主转轴驱动器、伸缩臂驱动器工作状态，以适应实时环境清淤需要；所述履带轮倾斜设置于主转轴下方，主转轴随之同步移动；所述多级伸缩臂中，至少一级伸缩臂带动转齿做靠近或远离主转轴的运动，至少一极伸缩臂带动转齿摆动，多级伸缩臂完成转齿位置的微调；吸泥槽设置有进泥口、出泥口、吸泥泵，进泥口朝向转齿一侧，吸泥泵与进泥口对应设置，出泥口与排泥口连通，吸泥泵将转齿处的污泥经进泥口吸入吸泥槽，并经出泥口转入排泥口，将处理后的淤泥清出。

本案所提供的污泥处理装置，将管网内的污泥先经本案请与机器人进行清淤处理，再转送至砂水分离单元进行泥砂分离，分离出来的泥水转入污泥固化单元，形成泥饼和清水，清水可直接排出，泥饼可转入后续再利用或干燥处理，即完成管网池中污泥的清除与处理。其中，机器人以履带轮作为整个装置在横向上的移动部件，方便主转轴以及与之连接的转齿和吸泥槽做在管内同步移动，履带轮倾斜设置方便其贴合于管道内壁上，提高履带轮与待处理管网内壁的接触面积，确保其可以贴管壁行走，在整个移动过程中，只有履带轮与管壁接触，最大程度的减少了移动过程中各部件与管壁接触，有效降低主转轴等器件与管壁的摩擦，从而减少清淤对管道造成的损害；主转轴驱动器、伸缩臂驱动器均与中控连接，主转轴驱动器和伸缩臂驱动器为中控的信号接收部件，实现多级伸缩臂的伸缩，而主转轴通过多级（至少两级）伸缩臂与转齿实现柔性连接，满足转齿在水平方向上的移动和竖直方向的摆动，从而满足在整体结构稳定的情况下，还能根据实地情况实现转齿的实时调控，最大程度的实现淤泥的破碎，并配合吸泥槽和吸泥泵实现相应位置转齿处理后淤泥的有效排出。

进一步的，作为优选：

成对的所述履带轮之间设置有支臂，主转轴、主转轴驱动器、伸缩臂驱动器均安装于支臂上，以带动主转轴随履带轮同步移动。更优选的，所述支臂由支臂一与支臂二构成，支臂一、支臂二下端各安装一个履带轮，支臂一与支臂二之间夹角ө为120~150°，中轴线上活动空间较大，方便主转轴在管内灵活移动，也给额外安装的其他辅助部件提供了安装空间，因此，可将所述主转轴和排泥口设置于机箱上，主转轴驱动器、伸缩臂驱动器安装于支臂内，在有限空间内保证各部件的高效布局。

所述多级伸缩臂包括伸缩臂一、伸缩臂二和连臂，伸缩臂二活动连接于连臂与主转轴之间，伸缩臂一的一端与转齿活动连接，另一端经连臂与主转轴活动连接；更优选的，所述主转轴上固定有支架一，转齿上固定有支架二，支架一上设置转轴一、转轴四，连臂上设置转轴二和转轴五，支架二上设置转轴三，支架一与连臂、连臂与伸缩臂一、伸缩臂一与支架二依次由转轴一、转轴二、转轴三连接，伸缩臂二与支架一、伸缩臂二与连臂依次由转轴四、转轴五连接。当履带轮带动主转轴以及转齿运行时适宜位置时，中控将进一步的信号分别传递至伸缩臂一、伸缩臂二各自对应的伸缩臂驱动器，伸缩臂一对应的伸缩臂驱动器工作时，伸缩臂一延伸或收缩实现水平位置的微调，伸缩臂二对应的伸缩臂驱动器工作时，伸缩臂二延伸或收缩，带动连臂做相对转轴一的摆动，并经伸缩臂一带动转齿做相应摆动，即可改变转齿的高度。上述作业过程，借助于伸缩臂一、伸缩臂二和连臂，即可实现横向位置与纵向高度的调节，将位置调节实现精确化，与中控配合实现管内淤泥的针对性清除，清除率大大提高。

所述转齿上设置多组叶片，叶片相对纵向呈倾斜设置，在清淤过程中，不同的淤泥板结程度不同，对于松软淤泥，垂直或水平设置的叶片均可实现淤泥的打散；而在处理相对板结的淤泥时则需要消耗更大的动力实现打散，如叶片过正（垂直或水平设置）则冲击力较大，不利于转齿良好稳定作业，倾斜设置的叶片不仅有效降低了这种冲击力，且更易插入淤泥中，从而提高打散效率。

所述出泥口与排泥口之间以弹性管连接，淤泥吸入时压力较大，弹性管抗冲击、有利于缓冲压力，排泥口与砂水分离单元之间以弹性管或刚性管连接，更优选的，由于输出的淤泥比重较大，增压输送为佳，故连接排泥口与砂水分离单元的管线上套装有浮套，以增加浮力、避免增压输送过程中管线塌陷。

附图说明

图1为本申请的俯视图；

图2为本申请的立体结构示意图；

图3为本申请另一视角的立体结构示意图；

图4为本申请的侧面图；

图5为本申请的正面图。

图中标号：1. 履带轮；11. 支臂；111.支臂一；112.支臂二；2.机箱；3.主转轴；31.传感器；32.转轴一；321. 支架一；33.连臂；34.转轴二；35.伸缩臂一；36.转轴三；361.支架二；37.转轴四；38.伸缩臂二；381.转轴五；4.转齿；41.旋转轴；42.转齿座；43.叶片；5.吸泥槽；51.出泥口；52.容纳槽；521.吸泥泵；522.进泥口；6.排泥口；61.连接口；7.摄像单元；71.摄像机一；72.摄像机二；73.升降柱。

具体实施方式

本案便捷型管式清淤机器人，结合图1、图2、图3，包括履带轮1、主转轴3、转齿4、吸泥槽5、排泥口6、中控（图中未显示），以及必要时设置的摄像单元7，履带轮1成对设置，由行走驱动器（可采用如电机等形式，图中未显示）驱动其运行，主转轴3位于履带轮1上，并由主转轴驱动器（可采用如电机等形式，图中未显示）驱动其转动（自转），主转轴3与转齿4之间设置多级伸缩臂，各伸缩臂由伸缩臂驱动器（可采用如汽缸、液压缸等形式，图中未显示）分别驱动，行走驱动器、主转轴驱动器、伸缩臂驱动器和摄像单元7均与中控连接，摄像单元7采集实时污泥状况并形成信号传递至中控，中控根据信号调节行走驱动器、主转轴驱动器、伸缩臂驱动器工作状态，以适应实时环境清淤需要；履带轮1倾斜设置于主转轴3下方，以载动主转轴3在管内行走；多级伸缩臂中，至少一级伸缩臂带动转齿4做靠近或远离主转轴3的运动，至少一极伸缩臂带动转齿4摆动；吸泥槽5与转齿4配合设置，吸泥槽5设置有出泥口51、吸泥泵521，出泥口51与排泥口6连通，吸泥泵521将转齿4处的污泥吸入吸泥槽，并经出泥口51转入排泥口6，加压输送至砂水分离单元D，完成除砂后送至污泥固化单元F，加药分离形成泥饼和清水。

本案所提供的机器人进行清淤处理时，以履带轮1作为整个装置在横向上的移动部件，方便主转轴3以及与之连接的转齿4和吸泥槽5在管内与之同步移动，履带轮1倾斜设置，提高履带轮1与待处理管网内壁的接触面积，确保其可以贴管壁行走，在整个移动过程中，只有履带轮1与管壁接触，最大程度的减少了移动过程中各部件与管壁接触，有效降低主转轴3等器件与管壁的摩擦，从而减少清淤对管道造成的损害；主转轴驱动器、伸缩臂驱动器和摄像单元均与中控连接，摄像单元7为中控的信号输入部件，主转轴驱动器和伸缩臂驱动器为中控的信号接收部件，三部分配合，将实地淤泥情况与多级伸缩臂控制相配合，主转轴3通过多级（至少两级）伸缩臂与转齿4实现柔性连接，满足转齿4在水平方向上的移动和竖直方向的摆动，在整体结构稳定的情况下，还能根据实地情况实现转齿4的实时调控，最大程度的实现淤泥的破碎，并配合吸泥槽5和吸泥泵521实现相应位置转齿4处理后淤泥的有效排出。

作为一个优选案例，可在履带轮1上设置支臂11，支臂11可由支臂一111与支臂二112构成，支臂一111、支臂二112下端各安装一个履带轮1，支臂一111与支臂二112之间夹角ө为120~150°为佳，主转轴3则固定于支臂一111与支臂二112中间，确保主转轴3位于待处理管网的纵向中轴线上，中轴线上活动空间较大，方便主转轴3在管内灵活移动，也给额外安装的其他辅助部件提供了安装空间。

作为一个优选案例，还可在支臂一111与支臂二112中间安装机箱2，并将主转轴3安装于机箱2朝向转齿4的一侧，并在与出泥口51对应箱壁上设置与排泥口6对接的连接口61，排泥口6设置于另一侧，摄像单元7设置于机箱2上，方便监测周围环境，主转轴驱动器、伸缩臂驱动器等器械安装于机箱3内，在有限空间内保证各部件的高效布局，如主转轴驱动器、伸缩臂驱动器等类似精密器械置于机箱3内，可避免接触污水造成器械损坏和性能不稳定；连接口61与排泥口6之间的管道固定在机箱2外或如图所示位于机箱2内，特别是固定在机箱2内时，既可以辅助承受一部分污泥造成的压力，也有利于保证输送稳定。

作为一个优选案例，多级伸缩臂包括伸缩臂一35、伸缩臂二38和连臂33，伸缩臂二38活动连接于连臂33与主转轴3之间，伸缩臂一35的一端与转齿4活动连接，另一端经连臂33与主转轴3活动连接；更优选的，结合图4，主转轴3上固定有支架一321，转齿4的转齿座42上固定有支架二361，支架一321上设置转轴一32、转轴四37，连臂33上设置转轴二34和转轴五381，支架二361上设置转轴三36，支架一321与连臂33、连臂33与伸缩臂一35、伸缩臂一35与支架二361依次由转轴一32、转轴二34、转轴三36连接，伸缩臂二38与支架一321、伸缩臂二38与连臂33依次由转轴四37、转轴五381连接。当履带轮1带动主转轴3（或机箱2）以及转齿4运行时适宜位置时，中控将进一步的信号分别传递至伸缩臂一35、伸缩臂二38各自对应的伸缩臂驱动器，伸缩臂一35对应的伸缩臂驱动器工作时（此时伸缩臂二38可保持不动，伸缩臂二38与连臂33、支架一321形成固定结构，维持除伸缩臂一35以外的其余多级伸缩臂结构稳定），伸缩臂一35延伸或收缩实现水平位置的微调，伸缩臂二对应的伸缩臂驱动器工作时（此时伸缩臂一35可保持不动，伸缩臂一35、连臂33、支架一321、支架二361形成固定结构，维持除伸缩臂二38和连臂33以外的其余多级伸缩臂结构稳定），伸缩臂二38延伸或收缩，带动连臂33做相对转轴一32的摆动，并经伸缩臂一35和转齿座42带动转齿4做相应摆动，即可改变转齿4的高度。上述作业过程，借助于伸缩臂一35、伸缩臂二38和连臂33，即可实现横向位置与纵向高度的调节，将位置调节实现精确化，与中控、摄像单元7配合实现管内淤泥的针对性清除，清除率大大提高。更优选的，结合图2，主转轴3上设置传感器31（可采用常规传感器），伸缩臂一35、伸缩臂二38上也分别设置有传感器（图中未显示，可采用常规传感器），传感器与中控连接，实现操作监控。

作为一个优选案例，转齿4上设置多组叶片43，叶片43相对纵向呈倾斜设置，在清淤过程中，不同的淤泥板结程度不同，对于松软淤泥，旋转轴41（与转齿4固定，转齿4位于旋转轴41的输出端上）带动转齿4转动时，垂直或水平设置的叶片43均可实现淤泥的打散；而在处理相对板结的淤泥时则需要消耗更大的动力实现打散，如叶片43过正（垂直或水平设置）则冲击力较大，不利于转齿良好稳定作业，倾斜设置的叶片43不仅有效降低了这种冲击力，且更易插入淤泥中，从而提高打散效率。

作为一个优选案例，出泥口51与排泥口6（的连接口61）之间以弹性管（如波纹管）连接，淤泥吸入时压力较大，弹性管抗冲击、有利于缓冲压力。

Claims (10)

1.便捷型管式清淤机器人，其特征在于：包括至少一对履带轮，以及主转轴、转齿、吸泥槽、排泥口和中控，履带轮连接有行走驱动器，主转轴由主转轴驱动器驱动其转动，主转轴与转齿之间设置多级伸缩臂，各伸缩臂由伸缩臂驱动器分别驱动，行走驱动器、主转轴驱动器、伸缩臂驱动器均与中控连接；所述履带轮倾斜设置于主转轴下方，主转轴随之同步移动；所述多级伸缩臂中，至少一级伸缩臂带动转齿做靠近或远离主转轴的运动，至少一极伸缩臂带动转齿摆动，多级伸缩臂完成转齿位置的微调；吸泥槽设置有进泥口、出泥口、吸泥泵，进泥口朝向转齿一侧，吸泥泵与进泥口对应设置，出泥口与排泥口连通，吸泥泵将转齿处的污泥经进泥口吸入吸泥槽，并经出泥口转入排泥口。

2.根据权利要求1所述的便捷型管式清淤机器人，其特征在于：成对的所述履带轮之间设置有支臂，主转轴、主转轴驱动器、伸缩臂驱动器均安装于支臂上，以带动主转轴随履带轮同步移动。

3.根据权利要求2所述的便捷型管式清淤机器人，其特征在于：所述支臂由支臂一与支臂二构成，支臂一、支臂二下端各安装一个履带轮，支臂一与支臂二之间夹角ө为120~150°。

4.根据权利要求1所述的便捷型管式清淤机器人，其特征在于：所述多级伸缩臂包括伸缩臂一、伸缩臂二和连臂，伸缩臂二活动连接于连臂与主转轴之间，伸缩臂一的一端与转齿活动连接，另一端经连臂与主转轴活动连接。

5.根据权利要求1所述的便捷型管式清淤机器人，其特征在于：所述多级伸缩臂包括伸缩臂一、伸缩臂二和连臂，主转轴上固定有支架一，转齿上固定有支架二，支架一上设置转轴一、转轴四，连臂上设置转轴二和转轴五，支架二上设置转轴三，支架一与连臂、连臂与伸缩臂一、伸缩臂一与支架二依次由转轴一、转轴二、转轴三连接，伸缩臂二与支架一、伸缩臂二与连臂依次由转轴四、转轴五连接。

6.根据权利要求1所述的便捷型管式清淤机器人，其特征在于：所述转齿上设置多组叶片，叶片相对纵向呈倾斜向下设置。

7.根据权利要求1所述的便捷型管式清淤机器人，其特征在于：所述转齿安装于旋转轴输出端上，旋转轴由转齿驱动器驱动其转动，以带动转齿自转。

8.根据权利要求7所述的便捷型管式清淤机器人，其特征在于：所述旋转轴上安装有转齿座，转齿座上固定有支架二，多级伸缩臂包括伸缩臂一、伸缩臂二和连臂，主转轴上固定有支架一，转齿上固定有支架二，支架一上设置转轴一、转轴四，连臂上设置转轴二和转轴五，支架二上设置转轴三，支架一与连臂、连臂与伸缩臂一、伸缩臂一与支架二依次由转轴一、转轴二、转轴三连接，伸缩臂二与支架一、伸缩臂二与连臂依次由转轴四、转轴五连接。

9.根据权利要求1所述的便捷型管式清淤机器人，其特征在于：所述出泥口与排泥口之间以弹性管连接。

10.根据权利要求9所述的便捷型管式清淤机器人，其特征在于：所述弹性管为波纹管。

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