CN111441412A - 一种清淤预处理装置及清淤机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种清淤预处理装置及清淤机器人，包括收集结构以及动力结构；收集结构包括支撑框架以及若干个铲爪；动力结构包括驱爪液压缸、连爪机构、一对驱臂液压缸以及一对动臂；驱爪液压缸安装在清淤机器人上，一对驱臂液压缸分别对称安装在对应驱爪液压缸两侧的清淤机器人上；一对驱臂液压缸的活塞端分别铰接连接在一对动臂的中部，一对动臂的一端分别铰接连接在清淤机器人上，另一端分别铰接连接在支撑框架的底部；驱爪液压缸的活塞端铰接连接在连爪机构的一端，连爪机构的另一端铰接连接在支撑框架的顶部。本申请的有益效果是：通过动力结构驱动收集结构的移动旋转，调节收集结构的高度以及角度，实现对水中大块异物的筛选与收集。

Description

一种清淤预处理装置及清淤机器人

技术领域

本公开涉及清淤机器人技术领域，具体涉及一种清淤预处理装置及清淤机器人。

背景技术

河道及池塘清淤除污关系到城镇居民身心健康和城乡环保，我国传统的清淤方法多为锹、车、泵联合作业的“人海式”施工，虽其中也有部分机械化作业但远未实现从挖掘、输送到装车外运全过程的系统机械化系统。因而不仅清淤效率低下、劳动强度大、且因作业环境恶劣极大的影响了施工人员健康。特别是近二十年来，随着我国工业化进程的不断加快和经济的高速发展，使得河道积淤、阻塞、污染也愈加严重。国家对污染的治理和环境保护的政策和力度也不断加强，人民群众对环境保护的要求和意识也越来越强，在这种现实情况下，社会迫切需要一种具有现代化的、高效的清淤设备。

水下清淤机器人在水下清淤时由于水下环境中常会存在生活垃圾及较大石头，这些生活垃圾及较大石头可能会堵塞清淤机器人的吸泥栅格或泵口，从而导致清淤工作效率低甚至停止。因此在清淤机器人正常清淤前需要进行预处理，以清除水下环境中生活垃圾及较大石头，从而方便正常进行清淤工作。

发明内容

本申请的目的是针对以上问题，提供一种清淤预处理装置及清淤机器人。

第一方面，本申请提供一种清淤预处理装置，包括收集结构以及驱动所述收集结构的动力结构；所述收集结构包括支撑框架以及设置在所述支撑框架上的若干个L型铲爪，各个所述铲爪平行固定在支撑框架上；所述动力结构包括驱爪液压缸、连爪机构、一对驱臂液压缸以及对应一对所述驱臂液压缸设置的一对动臂；所述驱爪液压缸安装在对应所述支撑框架中部的清淤机器人上，一对所述驱臂液压缸分别对称安装在对应所述驱爪液压缸两侧的清淤机器人上；一对所述驱臂液压缸的活塞端分别铰接连接在一对所述动臂的中部，一对所述动臂的一端分别铰接连接在所述清淤机器人上，另一端分别铰接连接在所述支撑框架的底部；所述驱爪液压缸的活塞端铰接连接在所述连爪机构的一端，所述连爪机构的另一端铰接连接在所述支撑框架的顶部。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述支撑框架包括一对侧板、若干根横杆以及若干根竖杆；所述铲爪包括水平部及与所述水平部呈锐角夹角的倾斜部，各个所述横杆包括至少一根第一横杆以及至少两根第二横杆，至少一根所述第一横杆垂直连接在各个所述水平部上，至少两根所述第二横杆垂直连接在各个所述倾斜部上，各个所述第二横杆相互平行设置；各个所述竖杆之间相互平行设置，各个所述竖杆与所述第二横杆垂直连接；一对所述侧板分别连接在各个所述横杆的两端。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述连爪机构包括铰接连接的第一连杆及第二连杆，所述第一连杆远离第二连杆的一端铰接连接在驱爪液压缸的活塞端，所述第二连杆远离第一连杆的一端铰接连接在所述支撑框架的顶部。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述水平部远离倾斜部的一端端部设置带有设定倾斜角度的倾斜面。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述设定倾斜角度优选地设置为45°。

根据本申请实施例提供的技术方案，各个所述竖杆分别设置在各个所述倾斜部之间并与所述倾斜部平行。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述铲爪的工作表面设置若干个弹性限位结构，所述铲爪表面对应各个所述弹性限位结构分别设置第一凹槽，所述弹性限位结构包括弹簧以及外突件，所述弹簧的一端连接在所述第一凹槽的槽底，另一端连接在所述外突件上，所述外突件弹性卡接在所述第一凹槽内。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述水平部包括固定爪与活动爪，所述固定爪远离活动爪的一端与所述倾斜部连接，所述活动爪对应固定爪远离倾斜部的端部设置空腔，所述固定爪可拆卸地套设在所述空腔内；所述活动爪靠近所述固定爪的一侧设置第一螺纹孔，所述固定爪上对应所述第一螺纹孔设置长条形的通孔槽，依次穿过所述第一螺纹孔及通孔槽的螺栓将活动爪固定在固定爪上。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述水平部的两侧设置一对向下倾斜的翼板，所述翼板远离水平部的一侧固定连接在所述第一横杆上。

第二方面，本申请提供一种清淤机器人。

本发明的有益效果：本申请提供一种在清淤机器人上设置清淤预处理装置的技术方案，可在清淤正式开始前对预清淤环境进行预处理以删选剔除出体积较大的石块或垃圾，不至于使得在后续的清淤工作时这些大尺寸异物对清淤格栅或泵口造成堵塞从而影响正常清淤。

本技术方案的预处理装置是以动臂及连爪机构分别连接在收集结构的支撑框架的底部及顶部，通过驱臂液压缸及驱爪液压缸的伸缩调节收集结构的倾斜角度和高低位置，进而实现收集结构对水下环境中的石块或垃圾的收集以及收集后的转移倾倒等过程。

将水下清淤机器人的绞龙装置更换成可预处理装置，在进行清淤前将带有预处理装置的清淤机器人放入水下环境中，操控机器人在需要清淤的区域使把收集结构在该区域行进一遍，目的是通过支撑框架及铲爪将淤泥中存有的垃圾、石头清理出来，同时也可起到疏松淤泥的效果，随后将收集结构上的垃圾升至地面或车厢上空，通过翻转收集结构从而将收集结构上的垃圾倒掉，经过这一预处理过程后，水下环境中只剩下淤泥和一些较小的垃圾和石头，这些垃圾和石头可以在后期的清淤过程中清除掉，进而为之后的清淤工作创造了便利的条件。

附图说明

图1为本申请第一种实施例的侧视结构示意图；

图2为本申请第一种实施例的俯视结构示意图；

图3为本申请第一种实施例中铲爪的侧视结构示意图；

图4为本申请第一种实施例中收集结构的正视结构示意图；

图5为图3中带有限位结构的侧视结构示意图；

图6为图5的俯视局部结构示意图；

图7为本申请第一种实施例的铲爪的水平部的俯视结构示意图；

图中所述文字标注表示为：100、支撑框架；200、铲爪；210、水平部；211、固定爪；212、活动爪；213、通孔槽；214、螺栓；215、翼板；220、倾斜部；300、驱爪液压缸；400、驱臂液压缸；410、外突部；420、弹簧；500、动臂；600、连爪机构；710、第一横杆；720、第二横杆；730、竖杆。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。

如图1所示为本申请的第一种实施例的示意图，包括收集结构以及驱动所述收集结构的动力结构；所述收集结构包括支撑框架100以及设置在所述支撑框架100上的若干个L型铲爪200，各个所述铲爪200平行固定在支撑框架100上。本实施例中，动力结构驱动收集结构移动旋转，收集结构对水下环境中的大块石块或者垃圾进行筛选收集，收集结构将大块石块或者垃圾收集后动力结构再驱动收集结构进行移动并旋转，将大块石块或者垃圾倾倒在垃圾收集的指定车辆或地点，从而为接下来清淤机器人正常清淤提供服务。

所述动力结构包括驱爪液压缸300、连爪机构600、一对驱臂液压缸400以及对应一对所述驱臂液压缸400设置的一对动臂500；所述驱爪液压缸300安装在对应所述支撑框架100中部的清淤机器人上，一对所述驱臂液压缸400分别对称安装在对应所述驱爪液压缸300两侧的清淤机器人上；一对所述驱臂液压缸400的活塞端分别铰接连接在一对所述动臂500的中部，一对所述动臂500的一端分别铰接连接在所述清淤机器人上，另一端分别铰接连接在所述支撑框架100的底部；所述驱爪液压缸300的活塞端铰接连接在所述连爪机构600的一端，所述连爪机构600的另一端铰接连接在所述支撑框架100的顶部。优选地，各个所述竖杆730分别设置在各个所述倾斜部220之间并与所述倾斜部220平行。

本实施例中，驱爪液压缸300通过连爪机构600连接在收集结构的中部，一对驱臂液压缸400通过动臂500对称地连接在收集结构两侧，可以保证动力结构对收集结构驱动移动工作的稳定性，从而保证收集结构可以正常收集并转运大块石块或者垃圾。本实施例中，为使得动力结构能够有效控制收集结构的旋转，所以驱爪液压缸300通过连杆机构连接在收集结构的顶部，一对驱臂液压缸400通过动臂500对称地连接在收集结构的底部，从而实现对收集结构在空中及水下环境中的角度的调整。在进行清淤预处理时将铲爪200降至离地面大概5厘米的距离，铲爪200的角度调整为底面与水渠地面平行。当清淤机器人在需要清淤的区域行进完一遍后，铲爪200上已经带有一些垃圾和石头，通过驱臂液压缸400及驱爪液压缸300将收集结构举升至地面或车厢上空，通过控制收集结构角度的驱臂液压缸400及驱爪液压缸300的伸缩来调整收集结构的角度，从而将收集结构中的垃圾倒掉，完成清淤预处理过程。

本实施例中，动臂500以及连爪机构600分别连接在收集结构的支撑框架100的底部及顶部，通过驱臂液压缸400及驱爪液压缸300可以调节收集结构的倾斜角度和高低位置。将水下清淤机器人的绞龙装置更换成可预处理装置，在进行清淤前将带有预处理装置的清淤机器人放入水下环境中，操控机器人在需要清淤的区域使把收集结构在该区域行进一遍，目的是通过支撑框架100及铲爪200将淤泥中存有的垃圾、石头清理出来，同时也可起到疏松淤泥的效果，随后将收集结构上的垃圾升至地面或车厢上空，通过翻转收集结构从而将收集结构上的垃圾倒掉，经过这一预处理过程后，水下环境中只剩下淤泥和一些较小的垃圾和石头，这些垃圾和石头可以在后期的清淤过程中清除掉。所以这一清淤预处理过程为之后的清淤工作创造了便利的条件。

在一优选方式中，所述连爪机构600包括铰接连接的第一连杆及第二连杆，所述第一连杆远离第二连杆的一端铰接连接在驱爪液压缸300的活塞端，所述第二连杆远离第一连杆的一端铰接连接在所述支撑框架100的顶部。本优选方式中，通过相互铰接的第一连杆以及第二连杆，可以使得驱爪液压缸300更加灵活地调整收集结构也即调整支撑框架100的角度，从而方便铲起或卸下大块石头或生活垃圾。

在一优选实施例中，所述支撑框架100包括一对侧板、若干根横杆以及若干根竖杆730；所述铲爪200包括水平部210及与所述水平部210呈锐角夹角的倾斜部220，各个所述横杆包括至少一根第一横杆710以及至少两根第二横杆720，至少一根所述第一横杆710垂直连接在各个所述水平部210上，至少两根所述第二横杆720垂直连接在各个所述倾斜部220上，各个所述第二横杆720相互平行设置；各个所述竖杆730之间相互平行设置，各个所述竖杆730与所述第二横杆720垂直连接；一对所述侧板分别连接在各个所述横杆的两端。

本优选实施方式中，一对侧板设置在铲爪200的两侧对铲爪200提供支撑限位，第一横杆710垂直连接在铲爪200水平部210的底部对铲爪200提供支撑作用，同时第二横杆720垂直连接在铲爪200倾斜部220的侧面同样对铲爪200提供稳固支撑的作用，因此支撑框架100主要对铲爪200提供稳固支撑的作用，从而保证铲爪200的正常工作。本优选方式中，设置与第二横杆720垂直的多根竖杆730，一方面稳定支撑框架100的结构，另一方面可以在铲爪200之间提供疏松淤泥的作用，能够有效筛选大石块和垃圾。

在一优选实施方式中，所述水平部210远离倾斜部220的一端端部设置带有设定倾斜角度的倾斜面。优选地，所述设定倾斜角度优选地设置为45°。将水平部210的工作前端设置为倾斜面结构，方便铲起淤泥中的垃圾和疏松淤泥。

在一优选实施例中，所述铲爪200的工作表面设置若干个弹性限位结构，所述铲爪200表面对应各个所述弹性限位结构分别设置第一凹槽，所述弹性限位结构包括弹簧420以及外突件410，所述弹簧420的一端连接在所述第一凹槽的槽底，另一端连接在所述外突件410上，所述外突件410弹性卡接在所述第一凹槽内。

本优选实施例中，在铲爪200上设置带有外突件410的限位结构可以增加铲爪200与大石块或垃圾接触时的摩擦力，在铲爪200上设置多个弹性连接的外突件410也有利于收集结构上的大石块或垃圾在收集结构转运移动过程中放置的稳定性，防止掉落。

在一优选实施方式中，所述水平部210的两侧设置一对向下倾斜的翼板215，所述翼板215远离水平部210的一侧固定连接在所述第一横杆710上。在铲爪200水平部210上设置翼板215，可以增加水平部210在水中行进工作时与淤泥的接触面积，从而优化疏松淤泥的效果。

在一优选实施例中，所述水平部210包括固定爪211与活动爪212，所述固定爪211远离活动爪212的一端与所述倾斜部220连接，所述活动爪212对应固定爪211远离倾斜部220的端部设置空腔，所述固定爪211可拆卸地套设在所述空腔内；所述活动爪212靠近所述固定爪211的一侧设置第一螺纹孔，所述固定爪211上对应所述第一螺纹孔设置长条形的通孔槽213，依次穿过所述第一螺纹孔及通孔槽213的螺栓214将活动爪212固定在固定爪211上。

本优选实施例中，将水平部210设置为固定爪211与活动爪212并可通过螺栓214调整活动爪212伸出固定爪211的长度，从而达到调整水平部210长度的目的，可根据具体的淤泥情况调整不同的水平部210长度，增加铲爪200使用的灵活性。

如图1-2所示为本申请的第二种实施例，将清淤机器人在正式清淤工作前，先在清淤机器人的工作前端安装第一种实施中的预处理装置，对水下环境中的大石块及生活垃圾进行收集并转移，为接下来的清淤工作的顺利进行提供保证，在正式清淤工作进行时将预处理装置卸下，再安装上绞龙罩进行正常的清淤工作。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将申请的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种清淤预处理装置，其特征在于，包括收集结构以及驱动所述收集结构的动力结构；

所述收集结构包括支撑框架以及设置在所述支撑框架上的若干个L型铲爪，各个所述铲爪平行固定在支撑框架上；所述动力结构包括驱爪液压缸、连爪机构、一对驱臂液压缸以及对应一对所述驱臂液压缸设置的一对动臂；

所述驱爪液压缸安装在对应所述支撑框架中部的清淤机器人上，一对所述驱臂液压缸分别对称安装在对应所述驱爪液压缸两侧的清淤机器人上；

一对所述驱臂液压缸的活塞端分别铰接连接在一对所述动臂的中部，一对所述动臂的一端分别铰接连接在所述清淤机器人上，另一端分别铰接连接在所述支撑框架的底部；

所述驱爪液压缸的活塞端铰接连接在所述连爪机构的一端，所述连爪机构的另一端铰接连接在所述支撑框架的顶部。

2.根据权利要求1所述的清淤预处理装置，其特征在于，所述支撑框架包括一对侧板、若干根横杆以及若干根竖杆；

所述铲爪包括水平部及与所述水平部呈锐角夹角的倾斜部，各个所述横杆包括至少一根第一横杆以及至少两根第二横杆，至少一根所述第一横杆垂直连接在各个所述水平部上，至少两根所述第二横杆垂直连接在各个所述倾斜部上，各个所述第二横杆相互平行设置；各个所述竖杆之间相互平行设置，各个所述竖杆与所述第二横杆垂直连接；一对所述侧板分别连接在各个所述横杆的两端。

3.根据权利要求1所述的清淤预处理装置，其特征在于，所述连爪机构包括铰接连接的第一连杆及第二连杆，所述第一连杆远离第二连杆的一端铰接连接在驱爪液压缸的活塞端，所述第二连杆远离第一连杆的一端铰接连接在所述支撑框架的顶部。

4.根据权利要求2所述的清淤预处理装置，其特征在于，所述水平部远离倾斜部的一端端部设置带有设定倾斜角度的倾斜面。

5.根据权利要求4所述的清淤预处理装置，其特征在于，所述设定倾斜角度优选地设置为45°。

6.根据权利要求2所述的清淤预处理装置，其特征在于，各个所述竖杆分别设置在各个所述倾斜部之间并与所述倾斜部平行。

7.根据权利要求7所述的清淤预处理装置，其特征在于，所述铲爪的工作表面设置若干个弹性限位结构，所述铲爪表面对应各个所述弹性限位结构分别设置第一凹槽，所述弹性限位结构包括弹簧以及外突件，所述弹簧的一端连接在所述第一凹槽的槽底，另一端连接在所述外突件上，所述外突件弹性卡接在所述第一凹槽内。

8.根据权利要求2所述的清淤预处理装置，其特征在于，所述水平部包括固定爪与活动爪，所述固定爪远离活动爪的一端与所述倾斜部连接，所述活动爪对应固定爪远离倾斜部的端部设置空腔，所述固定爪可拆卸地套设在所述空腔内；所述活动爪靠近所述固定爪的一侧设置第一螺纹孔，所述固定爪上对应所述第一螺纹孔设置长条形的通孔槽，依次穿过所述第一螺纹孔及通孔槽的螺栓将活动爪固定在固定爪上。

9.根据权利要求2所述的清淤预处理装置，其特征在于，所述水平部的两侧设置一对向下倾斜的翼板，所述翼板远离水平部的一侧固定连接在所述第一横杆上。

10.一种包括权利要求1-9中任意一项所述的清淤预处理装置的清淤机器人。

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