CN112091987A - 一种槽车清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种槽车清洗机器人，包括筒体、伸缩模块、升降模块、清洗模块、支撑模块和旋转模块；筒体为上端封闭、下端开口的中空结构，侧壁开有缺口a；伸缩模块由伸缩机构和动力元件组成；动力元件用于驱动伸缩机构沿水平方向伸缩运动；升降模块用于驱动伸缩机构沿竖直方向升降运动；动力元件和升降模块都位于筒体内部；沿伸缩机构的伸缩方向，伸缩机构的一端穿过缺口a与动力元件和升降模块连接，另一端与清洗模块连接；清洗模块用于喷射高压水，以清洗槽车内部；支撑模块用于支撑伸缩机构；旋转模块用于驱动筒体绕自身中心轴转动，进而带动清洗模块转动。本发明的结构简单，能够清洗不同直径、不同曲面的槽车内壁。

Description

一种槽车清洗机器人

技术领域

本发明属于工业机器人应用技术领域，涉及一种槽车清洗机器人，特别是一种用于运输液体的槽车的清洗机器人。

背景技术

在企业运输过程中，槽车需要定期进行检修，在检修之前需要将槽车中运输液体进行清洗干净，以免发生意外；由于槽车长期运送一种化工原料，在使用一段时间后，装载的化工产品会发生一些变化而影响产品质量，此时也需要对槽车进行清洗；如果需要更换运输液体，也需要将原来的液体清洗干净。因此，槽车清洗是运输行业中不可缺少的一个重要环节。然而，目前主要采用人工进入槽车内清洗残渣、杂物等。由于运输的化工原料对人体具有一定的危害性，因此研发智能化自动化清洗装置迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种能调整清洗姿态全方位地对槽车进行清洗，有效达到去人工化的目标，减少人为干预，提高槽车清洗效率的槽车清洗机器人。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种槽车清洗机器人，包括筒体、伸缩模块、升降模块、清洗模块、支撑模块和旋转模块；

筒体为上端封闭、下端开口的中空结构，侧壁开有缺口a；

伸缩模块由伸缩机构和动力元件组成；

动力元件用于驱动伸缩机构沿水平方向伸缩运动；升降模块用于驱动伸缩机构沿竖直方向升降运动；动力元件和升降模块都位于筒体内部；

沿伸缩机构的伸缩方向，伸缩机构的一端穿过缺口a与动力元件和升降模块连接，另一端与清洗模块连接；

清洗模块用于喷射高压水，以清洗槽车内部；

支撑模块用于支撑伸缩机构，保证槽车清洗机器人系统的稳定性；

旋转模块用于驱动筒体绕自身中心轴转动，进而带动清洗模块转动。

本发明的槽车清洗机器人具有伸缩、升降、清洗、支撑和旋转五大功能；伸缩功能能够保证清洗模块完全放置于槽车的相关位置，同时便于收纳；升降功能能够使得清洗模块进行上下运动，可以保证清洗机器人适合清洗不同直径的槽车；清洗功能采用高压水清洗，完成最终的槽车清洗功能；支撑功能能够保证槽车清洗机器人系统的稳定性；旋转功能能够使得槽车清洗机器人整体结构的方向发生改变，从而清洗槽车内部所有空间。该槽车清洗机器人通过升降、旋转、伸缩及清洗等功能的实现，使其能够对不同直径、不同曲面的槽车内壁进行清洗，实现了槽车清洗的自动化。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种槽车清洗机器人，伸缩机构为剪式构型，由两个沿前后方向间隔设置的剪叉摆杆组组成，前后方向为与伸缩机构的伸缩方向垂直的方向；剪叉摆杆组包括多对摆杆，各对摆杆交叉设置且彼此铰接形成X形结构，相邻两对摆杆的端部铰接；两个剪叉摆杆组相对的铰接点通过连接杆连接，形成转动副。

如上所述的一种槽车清洗机器人，动力元件包括伸缩机构电机、梯形丝杠、丝杠螺母和第一转接板；梯形丝杠竖直放置，其底端与伸缩机构电机连接，其顶端从筒体上端穿出(二者之间留有一定间隙以便梯形丝杠升降运动)；丝杠螺母套在梯形丝杠上；以动力元件所在侧为左侧，清洗模块所在侧为右侧，两个剪叉摆杆组中最左上侧的两根摆杆的上端都通过第一转接板与丝杠螺母固定连接，两个剪叉摆杆组中最左下侧的两根摆杆的下端都与支撑模块固定连接；由于两个剪叉摆杆组中最左下侧的两根摆杆的下端都与支撑模块固定连接，因而两个剪叉摆杆组中最左下侧的两根摆杆的下端位置保持不变，又由于两个剪叉摆杆组中最左上侧的两根摆杆的上端都通过第一转接板与丝杠螺母固定连接，因而两个剪叉摆杆组中最左上侧的两根摆杆的上端会随着丝杠螺母上下运动，伸缩机构电机带动梯形丝杠旋转运动，梯形丝杠带动丝杠螺母上下运动，当向上运动时，伸缩机构发生收缩，当向下运动时，伸缩机构发生伸展。

如上所述的一种槽车清洗机器人，槽车清洗机器人还包括手动轮；手动轮位于筒体的上方，且与梯形丝杠的顶端固定连接；当出现伸缩机构电机无法工作的情况时，可采用手动轮将整个伸缩机构进行伸缩，手动完成伸缩动作。

如上所述的一种槽车清洗机器人，升降模块包括直线模组和直线模组电机；直线模组的底座与筒体的侧壁固定连接；直线模组的滑块与直线模组电机连接，滑动方向平行于竖直方向，同时通过第二转接板与伸缩机构固定连接，动力元件、升降模块、清洗模块和支撑模块中除直线模组的底座以外的部件都未与筒体固定连接；本发明中伸缩机构同时与动力元件、升降模块、清洗模块和支撑模块连接，除了升降模块中直线模组的底座以外，其它与伸缩机构连接的部件都未与筒体固定连接，即伸缩机构上下升降运动时不会受到其它部件的牵制，可随滑块上下升降运动，从而保证清洗机器人能够适合清洗不同直径的槽车。

如上所述的一种槽车清洗机器人，支撑模块由左下支撑机构、右下支撑机构和右上支撑机构组成；

左下支撑机构与右下支撑机构结构相同，对称设置，二者都由两根弹簧、一个矩形框和两个万向轮组成；弹簧和矩形框竖直放置，两根弹簧相互平行，且下端都与矩形框的上端连接；两个万向轮与矩形框的下端连接；左下支撑机构中两根弹簧的上端分别与两个剪叉摆杆组中最左下侧的两根摆杆的下端连接；右下支撑机构中两根弹簧的上端分别与两个剪叉摆杆组中最右下侧的两根摆杆的下端连接；

右上支撑机构由一个万向轮、一根导向杆、一个圆柱弹簧和一个固定座组成；固定座为中空杆状结构，竖直放置，其下端与两个剪叉摆杆组中最右上侧的两根摆杆的上端连接；导向杆竖直放置，其下端安插在固定座内，上端与万向轮连接；圆柱弹簧套在导向杆上，下端与固定座接触，上端与万向轮接触；导向杆与固定座之间可产生与其轴线平行的相对运动，其相对运动可保证机器人对不同直径槽车的清洗要求；圆柱弹簧可保证万向轮与槽车的紧密接触；支撑模块通过增加缓冲定位机构，强化了剪式伸缩机构的机构强度，并增强了清洗机器人的尺寸适应性，同时保证了槽车清洗机器人系统的稳定性；

筒体的上端设有供固定座穿过的缺口b。

如上所述的一种槽车清洗机器人，清洗模块包括旋转电机、同步带轮、转轴、喷枪杆和喷头；清洗模块同时与两个剪叉摆杆组中最右上侧的两根摆杆的上端以及两个剪叉摆杆组中最右下侧的两根摆杆的下端连接；转轴水平放置，一端通过同步带轮与旋转电机连接，另一端与喷枪杆垂直连接；喷枪杆远离转轴的一端与喷头连接；清洗过程中，喷枪杆与高压水罐连通，高压水流经喷枪杆从喷头喷出，旋转电机通过同步带轮带动转轴旋转，进而带动喷枪杆和喷头环绕转轴做旋转运动，从而实现对槽车内壁的清洗。

如上所述的一种槽车清洗机器人，喷枪杆由前置套杆和后置套杆组成；后置套杆一端套在前置套杆内，另一端与喷头连接；前置套杆和后置套杆上都设有多个螺钉孔，二者通过螺钉连接；本发明可采用人工分级调整的方法，通过螺钉调整前置套杆和后置套杆的连接位置，从而改变整个喷枪杆的长度，可以实现喷枪杆的伸缩功能，适应不同直接的槽罐车的清洗。

如上所述的一种槽车清洗机器人，喷枪杆和喷头共两组，两根喷枪杆呈180°夹角；本发明采用两套喷枪杆和喷头，使其质量关于旋转轴对称分布，提高机构的响应速度。

如上所述的一种槽车清洗机器人，旋转模块包括中空转台(中空结构有利于布线和布管)和伺服电机；中空转台的下端与筒体的封闭端连接，上端与伺服电机连接；伺服电机带动中空转台转动，使得整体结构的方向改变，能够清洗槽车内部所有空间。

有益效果：

(1)本发明结构简单，适用于槽车内部的清洗、烘干和除尘工作；

(2)本发明可简化现有槽车清洗操作流程，提高清洗过程中的自动化程度；

(3)本发明可提高槽车的清洗效率和清洗可靠性。

附图说明

图1为槽车清洗机器人的完整结构示意图；

图2为槽车清洗机器人的部分结构示意图；

图3为支撑模块和清洗模块的结构示意图；

图4为喷枪杆的结构示意图；

其中，1-伺服电机，2-中空转台，3-筒体，4-直线模组的滑块，5-摆杆，6-直线模组电机，7-伸缩机构电机，8-梯形丝杠，9-丝杠螺母，10-第一转接板，11-第二转接板，12-手动轮，13-万向轮，14-导向杆， 15-圆柱弹簧，16-固定座，17-旋转电机，18-同步带轮，19-转轴，20-喷枪杆，21-喷头，22-前置套杆， 23-后置套杆，24-直线模组的底座。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

一种槽车清洗机器人，如图1和图2所示，包括筒体3、伸缩模块、手动轮12、升降模块、清洗模块、支撑模块和旋转模块；

筒体3为上端封闭、下端开口的中空结构，侧壁开有缺口a；

伸缩模块由伸缩机构和动力元件组成；伸缩机构为剪式构型，由两个沿前后方向间隔设置的剪叉摆杆组组成，前后方向为与伸缩机构的伸缩方向垂直的方向；剪叉摆杆组包括多对摆杆5，各对摆杆5交叉设置且彼此铰接形成X形结构，相邻两对摆杆5的端部铰接；两个剪叉摆杆组相对的铰接点通过连接杆连接，形成转动副；动力元件位于筒体3内部，用于驱动伸缩机构沿水平方向伸缩运动；动力元件包括伸缩机构电机7、梯形丝杠8、丝杠螺母9和第一转接板10；梯形丝杠8竖直放置，其底端与伸缩机构电机7连接，其顶端从筒体3上端穿出；丝杠螺母9套在梯形丝杠8上；沿伸缩机构的伸缩方向，伸缩机构的一端穿过缺口a与动力元件和升降模块连接，另一端与清洗模块连接；以动力元件所在侧为左侧，清洗模块所在侧为右侧，两个剪叉摆杆组中最左上侧的两根摆杆5的上端都通过第一转接板10与丝杠螺母9固定连接，两个剪叉摆杆组中最左下侧的两根摆杆5的下端都与支撑模块固定连接；手动轮 12位于筒体3的上方，且与梯形丝杠8的顶端固定连接；

升降模块位于筒体3内部，用于驱动伸缩机构沿竖直方向升降运动；升降模块包括直线模组和直线模组电机6；直线模组的底座24与筒体3的侧壁固定连接；直线模组的滑块4与直线模组电机6连接，滑动方向平行于竖直方向，同时通过第二转接板11与伸缩机构固定连接，动力元件、升降模块、清洗模块和支撑模块中除直线模组的底座以外的部件都未与筒体固定连接；

如图3所示，支撑模块用于支撑伸缩机构；支撑模块由左下支撑机构、右下支撑机构和右上支撑机构组成；左下支撑机构与右下支撑机构结构相同，对称设置，二者都由两根弹簧、一个矩形框和两个万向轮组成；弹簧和矩形框竖直放置，两根弹簧相互平行，且下端都与矩形框的上端连接；两个万向轮与矩形框的下端连接；左下支撑机构中两根弹簧的上端分别与两个剪叉摆杆组中最左下侧的两根摆杆5的下端连接；右下支撑机构中两根弹簧的上端分别与两个剪叉摆杆组中最右下侧的两根摆杆5的下端连接；右上支撑机构由一个万向轮13、一根导向杆14、一个圆柱弹簧15和一个固定座16组成；固定座16为中空杆状结构，竖直放置，其下端与两个剪叉摆杆组中最右上侧的两根摆杆5的上端连接；导向杆14 竖直放置，其下端安插在固定座16内，上端与万向轮13连接；圆柱弹簧15套在导向杆14上，下端与固定座16接触，上端与万向轮13接触；筒体3的上端设有供固定座16穿过的缺口b；

如图3所示，清洗模块用于喷射高压水，以清洗槽车内部；清洗模块包括旋转电机17、同步带轮 18、转轴19、喷枪杆20和喷头21；清洗模块同时与两个剪叉摆杆组中最右上侧的两根摆杆5的上端以及两个剪叉摆杆组中最右下侧的两根摆杆5的下端连接；转轴19水平放置，一端通过同步带轮18与旋转电机17连接，另一端与喷枪杆20垂直连接；喷枪杆20远离转轴19的一端与喷头21连接；如图4 所示，喷枪杆20由前置套杆22和后置套杆23组成；后置套杆23一端套在前置套杆22内，另一端与喷头21连接；前置套杆22和后置套杆23上都设有多个螺钉孔，二者通过螺钉连接；喷枪杆20和喷头 21共两组，两根喷枪杆20呈180°夹角；

旋转模块用于驱动筒体3绕自身中心轴转动，进而带动清洗模块转动；旋转模块包括中空转台2和伺服电机1；中空转台2的下端与筒体3的封闭端连接，上端与伺服电机1连接。

本发明的槽车清洗机器人具有伸缩、升降、清洗、支撑和旋转五大功能；伸缩功能能够保证清洗模块完全放置于槽车的相关位置，同时便于收纳；升降功能能够使得清洗模块进行上下运动，可以保证清洗机器人适合清洗不同直径的槽车；清洗功能采用高压水清洗，完成最终的槽车清洗功能；支撑功能能够保证槽车清洗机器人系统的稳定性；旋转功能能够使得槽车清洗机器人整体结构的方向发生改变，从而清洗槽车内部所有空间。该槽车清洗机器人通过升降、旋转、伸缩及清洗等功能的实现，完成了不同直径、不同曲面的槽车内壁清洗，实现了槽车清洗的自动化。

Claims (10)

1.一种槽车清洗机器人，其特征在于，包括筒体、伸缩模块、升降模块、清洗模块、支撑模块和旋转模块；

筒体为上端封闭、下端开口的中空结构，侧壁开有缺口a；

伸缩模块由伸缩机构和动力元件组成；

动力元件用于驱动伸缩机构沿水平方向伸缩运动；升降模块用于驱动伸缩机构沿竖直方向升降运动；动力元件和升降模块都位于筒体内部；

沿伸缩机构的伸缩方向，伸缩机构的一端穿过缺口a与动力元件和升降模块连接，另一端与清洗模块连接；

清洗模块用于喷射高压水，以清洗槽车内部；

支撑模块用于支撑伸缩机构；

旋转模块用于驱动筒体绕自身中心轴转动，进而带动清洗模块转动。

2.根据权利要求1所述的一种槽车清洗机器人，其特征在于，伸缩机构为剪式构型，由两个沿前后方向间隔设置的剪叉摆杆组组成，前后方向为与伸缩机构的伸缩方向垂直的方向；剪叉摆杆组包括多对摆杆，各对摆杆交叉设置且彼此铰接形成X形结构，相邻两对摆杆的端部铰接；两个剪叉摆杆组相对的铰接点通过连接杆连接，形成转动副。

3.根据权利要求2所述的一种槽车清洗机器人，其特征在于，动力元件包括伸缩机构电机、梯形丝杠、丝杠螺母和第一转接板；梯形丝杠竖直放置，其底端与伸缩机构电机连接，其顶端从筒体上端穿出；丝杠螺母套在梯形丝杠上；以动力元件所在侧为左侧，清洗模块所在侧为右侧，两个剪叉摆杆组中最左上侧的两根摆杆的上端都通过第一转接板与丝杠螺母固定连接，两个剪叉摆杆组中最左下侧的两根摆杆的下端都与支撑模块固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种槽车清洗机器人，其特征在于，槽车清洗机器人还包括手动轮；手动轮位于筒体的上方，且与梯形丝杠的顶端固定连接。

5.根据权利要求3所述的一种槽车清洗机器人，其特征在于，升降模块包括直线模组和直线模组电机；直线模组的底座与筒体的侧壁固定连接；直线模组的滑块与直线模组电机连接，滑动方向平行于竖直方向，同时通过第二转接板与伸缩机构固定连接，动力元件、升降模块、清洗模块和支撑模块中除直线模组的底座以外的部件都未与筒体固定连接。

6.根据权利要求3所述的一种槽车清洗机器人，其特征在于，支撑模块由左下支撑机构、右下支撑机构和右上支撑机构组成；

左下支撑机构与右下支撑机构结构相同，对称设置，二者都由两根弹簧、一个矩形框和两个万向轮组成；弹簧和矩形框竖直放置，两根弹簧相互平行，且下端都与矩形框的上端连接；两个万向轮与矩形框的下端连接；左下支撑机构中两根弹簧的上端分别与两个剪叉摆杆组中最左下侧的两根摆杆的下端连接；右下支撑机构中两根弹簧的上端分别与两个剪叉摆杆组中最右下侧的两根摆杆的下端连接；

右上支撑机构由一个万向轮、一根导向杆、一个圆柱弹簧和一个固定座组成；固定座为中空杆状结构，竖直放置，其下端与两个剪叉摆杆组中最右上侧的两根摆杆的上端连接；导向杆竖直放置，其下端安插在固定座内，上端与万向轮连接；圆柱弹簧套在导向杆上，下端与固定座接触，上端与万向轮接触；

筒体的上端设有供固定座穿过的缺口b。

7.根据权利要求3所述的一种槽车清洗机器人，其特征在于，清洗模块包括旋转电机、同步带轮、转轴、喷枪杆和喷头；清洗模块同时与两个剪叉摆杆组中最右上侧的两根摆杆的上端以及两个剪叉摆杆组中最右下侧的两根摆杆的下端连接；转轴水平放置，一端通过同步带轮与旋转电机连接，另一端与喷枪杆垂直连接；喷枪杆远离转轴的一端与喷头连接。

8.根据权利要求7所述的一种槽车清洗机器人，其特征在于，喷枪杆由前置套杆和后置套杆组成；后置套杆一端套在前置套杆内，另一端与喷头连接；前置套杆和后置套杆上都设有多个螺钉孔，二者通过螺钉连接。

9.根据权利要求7所述的一种槽车清洗机器人，其特征在于，喷枪杆和喷头共两组，两根喷枪杆呈180°夹角。

10.根据权利要求1所述的一种槽车清洗机器人，其特征在于，旋转模块包括中空转台和伺服电机；中空转台的下端与筒体的封闭端连接，上端与伺服电机连接。

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