CN112139170A - 一种水利水电管道清理机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水利水电管道清理机器人，包括壳体、刷洗机构、第一水泵、行走驱动机构、喷头机构、污泥泵、螺旋挤压脱水机构、存水腔、充气隔断机构、收纳车。有益效果是：行走驱动机构驱动壳体顺着管道移动，刷洗机构对管壁进行刷洗，喷头机构向刷洗机构刷洗过的管道内壁喷水，将刷洗后的杂质冲刷到管道底部，污泥泵将汇聚在管道底部的污水吸入螺旋挤压脱水机构中，经过挤压将水与杂质分离，杂质排入收纳车中进行收集，水汇流至存水腔中进行循环利用；充气隔断机构在壳体后方对管道上游流下的水起到拦截的作用，被拦截水的压力对充气隔断机构起到助推的作用，为壳体顺着管道移动提供部分动力。

Description

一种水利水电管道清理机器人
技术领域
本发明涉及管道清理机器人技术领域，尤其涉及一种水利水电管道清理机器人。
背景技术
使用管道导水、排水，使用一段时间后会在管道的内壁上形成水垢，水中的杂质也会逐渐沉积在管道底部，长时间不清理会影响管道的正常使用，甚至影响管道的使用寿命，需要对管道进行定期清理。由于管道内空间狭小不适合人工作业，因此需要管道清理机器对管道进行清理。但现有的管道清理机器清理后的杂质需要依靠水流冲向下游，杂质在向下游流动的过程中依然会出现沉积，增加下游管道的清理难度；而且有些管道内无法做到对上游完全断流，造成管道内始终有源源不断的水流，影响管道清理机器的清理作业。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种水利水电管道清理机器人。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种水利水电管道清理机器人，包括壳体，所述壳体的前端安装有刷洗机构，所述壳体外侧安装有第一水泵和两组前后对称的行走驱动机构，靠近所述刷洗机构的行走驱动机构上安装有向刷洗机构方向喷水的喷头机构，所述壳体中安装有污泥泵、螺旋挤压脱水机构，位于螺旋挤压脱水机构下方的壳体上设有下凹的存水腔，所述壳体的后方通过万向接头连接有充气隔断机构，所述壳体与充气隔断机构之间设有通过绳索与壳体连接的收纳车；所述污泥泵的吸入口安装有伸向壳体下方的吸管，所述污泥泵的排出口通过管道与螺旋挤压脱水机构的污水入口连通，所述螺旋挤压脱水机构的固废出口通过管道与收纳车的固废入口连通，所述第一水泵的进水口与存水腔通过水管连通，所述喷头机构的进水口与第一水泵的出水口通过水管连通。
进一步的，所述壳体包括圆形的安装筒、前端盖、后端盖，所述安装筒中固接有相互平行的固定安装板和固定安装圈，所述固定安装圈上通过螺栓安装有活动安装板，所述前端盖用螺栓安装在安装筒前端，所述后端盖用螺栓安装在安装筒后端。
进一步的，所述螺旋挤压脱水机构包括滤筒、绞龙、第一电机，所述滤筒通过螺栓安装在固定安装板与活动安装板之间，所述绞龙转动安装在滤筒中，所述第一电机的动力输出轴与绞龙的后端通过联轴器联接，所述第一电机通过螺栓安装在活动安装板上，所述螺旋挤压脱水机构的污水入口位于滤筒的前部顶端，所述螺旋挤压脱水机构的固废出口位于滤筒的后端。
进一步的，所述刷洗机构包括第二电机、刷盘、多根柔性刷带，所述第二电机用螺栓安装在壳体前端，所述刷盘安装在第二电机的动力输出轴上，所述刷盘上开设有多个夹槽，每个所述夹槽中装夹一根柔性刷带，所述柔性刷带远离刷盘的一头正面植有均匀分布的刷丝。
进一步的，所述柔性刷带靠近刷盘的一头背面安装有弹性钢条。
进一步的，所述行走驱动机构包括固定支撑环、活动支撑环、第一支撑臂、第二支撑臂、内置电机的驱动轮、伺服电机、螺杆，所述固定支撑环固接在壳体上，所述活动支撑环套在壳体上，且所述活动支撑环能够沿壳体的轴向移动，所述伺服电机固定安装在壳体侧面，所述螺杆通过联轴器与伺服电机的动力输出轴联接，所述螺杆与开设在活动支撑环上的螺孔相螺接，所述第一支撑臂的一头与固定支撑环外侧铰接，所述驱动轮安装在第一支撑臂的另一头，所述第二支撑臂的一头与活动支撑环外侧铰接，所述第二支撑臂的另一头与第一支撑臂靠近驱动轮的一头铰接。
进一步的，所述喷头机构包括圆环管、多个喷头，所述圆环管上设有多个按照环形阵列排布的喷头接口，每个喷头接口中螺接一个喷头，所述圆环管安装在靠近刷洗机构的固定支撑环上，所述喷头机构的进水口位于圆环管的底部。
进一步的，所述充气隔断机构包括圆形的安装盒、盒盖、充气泵、电动排气阀、喇叭形的充气气囊，所述充气气囊固定安装在安装盒的封闭端，所述盒盖通过螺栓安装在安装盒的开口端，所述充气泵安装在安装盒中，所述充气泵的出气口与充气气囊的进气口通过输气管连通，所述充气气囊的排气口上安装有电动排气阀。
进一步的，所述壳体的后端中心固接有第一螺柱，所述盒盖朝向壳体的一端中心固接有第二螺柱，所述万向接头的一头与第一螺柱相螺接，所述万向接头的第二端与第二螺柱相螺接。
进一步的，所述壳体的后端还安装有第二水泵，所述第二水泵的的进水口与存水腔通过水管连通，所述第二水泵的出水口安装有穿过盒盖和安装盒的排水管，所述排水管远离第二水泵的一端伸入充气气囊中。
本发明的有益效果是：行走驱动机构驱动壳体顺着管道移动，刷洗机构对管壁进行刷洗，喷头机构向刷洗机构刷洗过的管道内壁喷水，将刷洗后的杂质冲刷到管道底部，污泥泵将汇聚在管道底部的污水吸入螺旋挤压脱水机构中，经过挤压将水与杂质分离，杂质排入收纳车中进行收集，水汇流至存水腔中进行循环利用；充气隔断机构在壳体后方对管道上游流下的水起到拦截的作用，被拦截水的压力对充气隔断机构起到助推的作用，为壳体顺着管道移动提供部分动力。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明中机器人的第一视角的结构示意图；
图2是本发明中机器人的第二视角的结构示意图；
图3是本发明中壳体剖器后的内部结构示意图；
图4是本发明中刷洗机构的结构示意图；
图5是本发明中行走驱动机构的结构示意图；
图6是本发明中充气隔断机构的结构示意图；
图7是本发明中喷头机构的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
如图1至图7所示，一种水利水电管道清理机器人，包括壳体1，壳体11的前端安装有刷洗机构2，壳体1外侧安装有第一水泵3和两组前后对称的行走驱动机构4，靠近刷洗机构2的行走驱动机构4上安装有向刷洗机构2方向喷水的喷头机构5，壳体1中安装有污泥泵6、螺旋挤压脱水机构7，位于螺旋挤压脱水机构7下方的壳体1上设有下凹的存水腔8，壳体1的后方通过万向接头9连接有充气隔断机构10，壳体1与充气隔断机构10之间设有通过绳索11与壳体1连接的收纳车12；污泥泵6的吸入口安装有伸向壳体1下方的吸管13，污泥泵6的排出口通过管道与螺旋挤压脱水机构7的污水入口连通，螺旋挤压脱水机构7的固废出口通过管道与收纳车12的固废入口连通，第一水泵3的进水口与存水腔8通过水管连通，喷头机构5的进水口与第一水泵3的出水口通过水管连通。
行走驱动机构驱动壳体顺着管道移动，刷洗机构对管壁进行刷洗，喷头机构向刷洗机构刷洗过的管道内壁喷水，将刷洗后的杂质冲刷到管道底部，污泥泵将汇聚在管道底部的污水吸入螺旋挤压脱水机构中，经过挤压将水与杂质分离，杂质排入收纳车中进行收集，水汇流至存水腔中进行循环利用；充气隔断机构在壳体后方对管道上游流下的水起到拦截的作用，被拦截水的压力对充气隔断机构起到助推的作用，为壳体顺着管道移动提供部分动力。
壳体1包括圆形的安装筒14、前端盖15、后端盖16，安装筒14中固接有相互平行的固定安装板17和固定安装圈18，固定安装圈18上通过螺栓安装有活动安装板19，前端盖15用螺栓安装在安装筒14前端，后端盖16用螺栓安装在安装筒14后端。
螺旋挤压脱水机构7包括滤筒20、绞龙21、第一电机22，滤筒20通过螺栓安装在固定安装板17与活动安装板19之间，绞龙21转动安装在滤筒20中，第一电机22的动力输出轴与绞龙21的后端通过联轴器联接，第一电机22通过螺栓安装在活动安装板19上，螺旋挤压脱水机构7的污水入口位于滤筒20的前部顶端，螺旋挤压脱水机构7的固废出口位于滤筒20的后端。
第一电机驱动绞龙在滤筒中转动，对流入滤筒中的污水进行挤压脱水，使水与杂质分离，杂质被排入收纳车中，水汇流至存水腔中循环利用。
刷洗机构2包括第二电机23、刷盘24、多根柔性刷带25，第二电机23用螺栓安装在壳体1前端，刷盘24安装在第二电机23的动力输出轴上，刷盘24上开设有多个夹槽26，每个夹槽26中装夹一根柔性刷带25，柔性刷带25远离刷盘24的一头正面植有均匀分布的刷丝27。
第二电机驱动刷盘转动，带动柔性刷带转动，柔性刷带触碰到管道内壁时，刷丝对管道内壁进行刷洗，采用柔性刷带使刷洗机构在不需要调节装置的前提下，适应管道半径在柔性刷带长度范围内变化的管道，简化了刷洗机构的结构，提高了刷洗机构对不同半径的管道的适用性。
柔性刷带25靠近刷盘24的一头背面安装有弹性钢条28。弹性钢条提高柔性刷带靠近刷盘一头的刚性，避免柔性钢带在转动初期出现缠绕、打结。
行走驱动机构4包括固定支撑环29、活动支撑环30、第一支撑臂31、第二支撑臂32、内置电机的驱动轮33、伺服电机34、螺杆35，固定支撑环29固接在壳体1上，活动支撑环30套在壳体1上，且活动支撑环30能够沿壳体1的轴向移动，伺服电机34固定安装在壳体1侧面，螺杆35通过联轴器与伺服电机34的动力输出轴联接，螺杆35与开设在活动支撑环30上的螺孔相螺接，第一支撑臂31的一头与固定支撑环29外侧铰接，驱动轮33安装在第一支撑臂31的另一头，第二支撑臂32的一头与活动支撑环30外侧铰接，第二支撑臂32的另一头与第一支撑臂31靠近驱动轮33的一头铰接。
利用伺服电机驱动螺杆转动，从而使活动支撑环靠近固定支撑环或远离固定支撑环，进而改变驱动轮距离壳体中心轴的距离，提高该行走驱动机构对不同半径的管道的适用性。
喷头机构5包括圆环管36、多个喷头37，圆环管36上设有多个按照环形阵列排布的喷头接口，每个喷头接口中螺接一个喷头37，圆环管36安装在靠近刷洗机构2的固定支撑环29上，喷头机构5的进水口位于圆环管36的底部。
充气隔断机构10包括圆形的安装盒38、盒盖39、充气泵40、电动排气阀41、喇叭形的充气气囊42，充气气囊42固定安装在安装盒38的封闭端，盒盖39通过螺栓安装在安装盒38的开口端，充气泵40安装在安装盒38中，充气泵40的出气口与充气气囊42的进气口通过输气管连通，充气气囊42的排气口上安装有电动排气阀41。
当充气隔断机构进入管道内，利用充气泵对充气气囊进行充气，直至充气气囊的外周与管道的内壁抵接形成层密封层；当充气隔断即将脱离管道时，利用电动排气阀将充气气囊中的气体排出，使充气气囊收缩能够与管道分离；在遇到弯曲部位或无法顺利通过的障碍物时，能够通过相放气后充气的方式使充气气囊顺利通过；当机器人需要后退时，将充气器囊内的气体部分排出，使充气气囊保持喇叭口形，但充气气囊的外周与管道的内壁相分离。
壳体1的后端中心固接有第一螺柱43，盒盖朝向壳体1的一端中心固接有第二螺柱44，万向接头9的一头与第一螺柱43相螺接，万向接头9的第二端与第二螺柱44相螺接。
壳体1的后端还安装有第二水泵45，第二水泵45的的进水口与存水腔8通过水管连通，第二水泵45的出水口安装有穿过盒盖39和安装盒38的排水管46，排水管46远离第二水泵45的一端伸入充气气囊42中。
当壳体内的水将滤网底部淹没时，需要启动第二水泵将部分水排至充气隔断机构的后方。
在壳体中安装机器人控制器和电源，电源给该机器人供电，机器人控制器分别控制刷洗机构、行走驱动机构、污泥泵、螺旋挤压脱水机构、充气隔断机构、第一水泵、第二水泵工作。在壳体内安装用于监测壳体底部水位的液位传感器，且使液位传感器与机器人控制器连接，将液位传感器监测的液位信号发送给机器人控制器。壳体的前方还能够安装与机器人控制器连接的摄像头，用于拍摄管道内的画面，机器人控制器通过无线信号与上位机无线通信连接。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种水利水电管道清理机器人，其特征在于：包括壳体，所述壳体的前端安装有刷洗机构，所述壳体外侧安装有第一水泵和两组前后对称的行走驱动机构，靠近所述刷洗机构的行走驱动机构上安装有向刷洗机构方向喷水的喷头机构，所述壳体中安装有污泥泵、螺旋挤压脱水机构，位于螺旋挤压脱水机构下方的壳体上设有下凹的存水腔，所述壳体的后方通过万向接头连接有充气隔断机构，所述壳体与充气隔断机构之间设有通过绳索与壳体连接的收纳车；所述污泥泵的吸入口安装有伸向壳体下方的吸管，所述污泥泵的排出口通过管道与螺旋挤压脱水机构的污水入口连通，所述螺旋挤压脱水机构的固废出口通过管道与收纳车的固废入口连通，所述第一水泵的进水口与存水腔通过水管连通，所述喷头机构的进水口与第一水泵的出水口通过水管连通。
2.根据权利要求1所述的水利水电管道清理机器人，其特征在于：所述壳体包括圆形的安装筒、前端盖、后端盖，所述安装筒中固接有相互平行的固定安装板和固定安装圈，所述固定安装圈上通过螺栓安装有活动安装板，所述前端盖用螺栓安装在安装筒前端，所述后端盖用螺栓安装在安装筒后端。
3.根据权利要求1所述的水利水电管道清理机器人，其特征在于：所述螺旋挤压脱水机构包括滤筒、绞龙、第一电机，所述滤筒通过螺栓安装在固定安装板与活动安装板之间，所述绞龙转动安装在滤筒中，所述第一电机的动力输出轴与绞龙的后端通过联轴器联接，所述第一电机通过螺栓安装在活动安装板上，所述螺旋挤压脱水机构的污水入口位于滤筒的前部顶端，所述螺旋挤压脱水机构的固废出口位于滤筒的后端。
4.根据权利要求1所述的水利水电管道清理机器人，其特征在于：所述刷洗机构包括第二电机、刷盘、多根柔性刷带，所述第二电机用螺栓安装在壳体前端，所述刷盘安装在第二电机的动力输出轴上，所述刷盘上开设有多个夹槽，每个所述夹槽中装夹一根柔性刷带，所述柔性刷带远离刷盘的一头正面植有均匀分布的刷丝。
5.根据权利要求4所述的水利水电管道清理机器人，其特征在于：所述柔性刷带靠近刷盘的一头背面安装有弹性钢条。
6.根据权利要求1所述的水利水电管道清理机器人，其特征在于：所述行走驱动机构包括固定支撑环、活动支撑环、第一支撑臂、第二支撑臂、内置电机的驱动轮、伺服电机、螺杆，所述固定支撑环固接在壳体上，所述活动支撑环套在壳体上，且所述活动支撑环能够沿壳体的轴向移动，所述伺服电机固定安装在壳体侧面，所述螺杆通过联轴器与伺服电机的动力输出轴联接，所述螺杆与开设在活动支撑环上的螺孔相螺接，所述第一支撑臂的一头与固定支撑环外侧铰接，所述驱动轮安装在第一支撑臂的另一头，所述第二支撑臂的一头与活动支撑环外侧铰接，所述第二支撑臂的另一头与第一支撑臂靠近驱动轮的一头铰接。
7.根据权利要求6所述的水利水电管道清理机器人，其特征在于：所述喷头机构包括圆环管、多个喷头，所述圆环管上设有多个按照环形阵列排布的喷头接口，每个喷头接口中螺接一个喷头，所述圆环管安装在靠近刷洗机构的固定支撑环上，所述喷头机构的进水口位于圆环管的底部。
8.根据权利要求1所述的水利水电管道清理机器人，其特征在于：所述充气隔断机构包括圆形的安装盒、盒盖、充气泵、电动排气阀、喇叭形的充气气囊，所述充气气囊固定安装在安装盒的封闭端，所述盒盖通过螺栓安装在安装盒的开口端，所述充气泵安装在安装盒中，所述充气泵的出气口与充气气囊的进气口通过输气管连通，所述充气气囊的排气口上安装有电动排气阀。
9.根据权利要求8所述的水利水电管道清理机器人，其特征在于：所述壳体的后端中心固接有第一螺柱，所述盒盖朝向壳体的一端中心固接有第二螺柱，所述万向接头的一头与第一螺柱相螺接，所述万向接头的第二端与第二螺柱相螺接。
10.根据权利要求8所述的水利水电管道清理机器人，其特征在于：所述壳体的后端还安装有第二水泵，所述第二水泵的的进水口与存水腔通过水管连通，所述第二水泵的出水口安装有穿过盒盖和安装盒的排水管，所述排水管远离第二水泵的一端伸入充气气囊中。
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