CN112627324B - 一种管道清淤机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道清淤机器人，包括行进系统、挖掘破碎系统、抽吸系统、支臂总成、连接主板，所述行进系统上安装连接主板，连接主板上设置支臂总成，支臂总成前端连接挖掘破碎系统；所述抽吸系统包括抽吸弯管、波纹管、抽吸管和集装池，抽吸弯管连接在挖掘破碎系统上，用于抽取淤泥，抽吸弯管后依次连接波纹管和抽吸管，连接处设有接箍，抽吸管另一端设有集装池，所述波纹管为可活动软管，在抽吸系统设有管固定支架，通过管固定支架固定到连接主板上；连接主板上还分别设有视频系统、照明设备、通讯设备，且通讯设备连接到外部的控制系统。本发明通过对挖掘破碎系统和行进系统的改进，并配套抽吸系统，使其具备较好的行进能力和清理输送能力。

Description

一种管道清淤机器人

技术领域

本发明涉及一种管道清淤装置，特别涉及一种管道清淤机器人。

背景技术

管道是市政建设必须的组成部分之一，特别是排污管道和输送管道，其内部长期有流体输送，大量污染物会逐渐堆积到管道中，形成固液混合的淤泥，导致导管截面变窄，输送能力下降，甚至出现堵塞，需要不定期进行疏通清淤，排出相关污染物。

目前市面上常见的管道清淤方式主要以下几种：人工清淤，高压水冲刷清淤，机器人清淤。上述方法均在不同的场合有使用，如人工清淤较为彻底，但对人工需求大，且对工人健康有影响，且一般只适用于大管径场合，而高压水冲刷清淤成本较低，但容易出现死角，机器人清淤相对而言，具备更好的效果，但目前市面上存在的机器人清淤装置，普遍都存在一些不足，如申请号为201810854492.9的中国专利公开了《一种变位履带式管道清淤机器人》，其公开了一种通过履带在管道内前进的清淤机器人，并通过其前方的铰刀对管道内壁进行清淤，但该技术方案，无法有效地将从管道内刮除的淤泥进行排出作业，而事实上淤泥具有一定粘度，如果仅仅从管壁解除，对其结构的履带部分会造成较大粘滞作用，导致装置难以前行，且其清淤的机构较为单一，难以满足管道清淤的复杂情况需求。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种管道清淤机器人，通过对挖掘破碎系统和行进系统的改进，并配套抽吸系统，使其具备较好的行进能力和清理输送能力。

本发明的技术方案如下：

一种管道清淤机器人，包括行进系统、挖掘破碎系统、抽吸系统、支臂总成、连接主板，所述行进系统上安装连接主板，连接主板上设置支臂总成，支臂总成前端连接挖掘破碎系统；所述抽吸系统包括抽吸弯管、波纹管、抽吸管和集装池，抽吸弯管连接在挖掘破碎系统上，用于抽取淤泥，抽吸弯管后依次连接波纹管和抽吸管，连接处设有接箍，抽吸管另一端设有集装池，所述波纹管为可活动软管，在抽吸系统设有管固定支架，通过管固定支架固定到连接主板上；连接主板上还分别设有视频系统、照明设备、通讯设备，且通讯设备连接到外部的控制系统。

进一步的，所述挖掘破碎系统，包括挖掘器，挖掘器为前端开口的盆型结构，其侧面和后方为封闭式板件，挖掘器顶部被抽吸弯管连接并穿过，在挖掘器侧面设有挖掘破碎后转轴，挖掘破碎后转轴上设有两个向前的连接架，在连接架之间设有挖掘破碎前转轴，且在挖掘破碎前转轴上设有沿着挖掘破碎前转轴转动的安装架，安装架上设有挖掘破碎装置。

更进一步的，所述挖掘破碎装置为喷头，喷头后部设有供水管，且供水管沿着抽吸系统排布。

再进一步的，所述喷头包括两部分，一部分为固定部，固定在安装架上，另一部分为旋转部，旋转部通过滑动轴承与固定部连接，且旋转部的出口喷口不在轴线上。

更进一步的，所述挖掘破碎装置为破碎钻头，所述破碎钻头根部设有旋转机构。

再进一步的，不同的破碎钻头根部的旋转机构长度不同，从中部到两端的长度递减，让一排破碎钻头端部形成弧形结构。

更进一步的，所述挖掘破碎装置为清淤爪，所述清淤爪为多排设于安装架并轴向阵列犁耙结构，形成“卍”字型结构，每一排清淤抓都有多根爪杆，且相邻两排的爪杆保持交错设置。

进一步的，所述支臂总成包括主支臂，主支臂通过支臂固定座固定在连接主板上，在支臂固定座侧面设有带动主支臂上下运动的上下转轴，主支臂另一端设有摆动架，在摆动架最前端设有摆动轴，在摆动架内侧设有摆动缸；

挖掘器后方设有摆动连接件，摆动连接件与摆动轴连接，使其能左右摆动进而带动挖掘破碎系统整体左右摆动。

进一步的，所述视频系统包括底板，在底板上安装有竖板，且竖板上设有旋转外壳，在旋转外壳内设有摄像头，旋转外壳可水平转动。

更进一步的，所述摄像头内部设有水平转轴，让摄像头上下180°转动，当摄像头向下转动后可进入旋转外壳，将摄像头的镜头外的淤泥通过旋转外壳刮除。

进一步的，所述行进系统包括两条行进履带，每一条行进履带的内部都包括主动轮和从动轮，且行进履带的内侧和外侧分别设有连接主动轮和从动轮的内连接板和外连接板，两个内连接板之间连接有双向伸缩缸，在双向伸缩缸上设有升降缸，且升降缸顶部连接到连接主板上。

更进一步的，在主动轮上设有旋转马达，带动主动轮运动；

在两个内连接板之间设有行进轮，行进轮的最低处低于行进履带的底部；

在行进履带内侧设有多个承重轮，用于支撑行进履带。

本发明的有益之处在于：

本发明提供了一种管道清淤机器人，通过设置更加便捷的行进系统、挖掘破碎系统，并配套抽吸系统，让管道内的淤泥在被从管道内壁清理下来后可以立刻被抽吸排出，避免留在管道内会再次固化，同时也减少对机器人的阻碍效果，一次完成清洁要求；

本发明通过对行进系统和挖掘破碎系统的改进，使其能够更好地完成在不同内径的管道内的行走要求，并且能整体清洁整个管道内壁；

挖掘破碎系统设有多重结构，使其能够完全满足不同的淤泥环境需求，便于根据需要选择清理工具。

附图说明

图1为本发明的结构示意图主视图；

图2为行进系统的立体俯视图；

图3为行进系统的主视图；

图4为支臂总成的结构示意图；

图5为视频系统的结构示意图；

图6为挖掘破碎系统的一种实施例的立体图；

图7为挖掘破碎系统向下倾斜冲水时的主视图；

图8为挖掘破碎系统的另一实施例的主视图；

图9为图8中挖掘破碎装置的俯视图

图10为挖掘破碎系统的又一实施例的主视图；

图11为抽吸系统的接箍示意图。

图中：

1行进系统、2挖掘破碎系统、3视频系统、4抽吸系统、5支臂总成、6连接主板、7照明设备、8通讯设备、9控制系统、

101行进履带、102主动轮、103旋转马达、104双向伸缩缸、105升降缸、106外连接板、107从动轮、108内连接板、109行进轮、110承重轮、

201摆动连接件、202挖掘器、203安装架、204连接架、205挖掘破碎前转轴、206喷头、207挖掘破碎后转轴、208破碎钻头、209清淤爪、

301底板、302竖板、303旋转外壳、304摄像头、

401抽吸弯管、402接箍一、403波纹管、404接箍二、405管固定支架、406抽吸管、407集装池、

501摆动轴、502摆动架、503主支臂、505支臂固定座、506上下转轴、507摆动缸。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明，需要说明的是，在本文中，诸如“上”、“下”等词语，仅仅用于方便对附图进行描述，并非限制实际使用中的方向，且不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

实施例1

如图1-7、11所示，一种管道清淤机器人，包括行进系统1、挖掘破碎系统2、抽吸系统4、支臂总成5、连接主板6，所述行进系统1上安装连接主板6，连接主板6上设置支臂总成5，支臂总成5前端连接挖掘破碎系统2；所述抽吸系统4包括抽吸弯管401、波纹管403、抽吸管406和集装池407，抽吸弯管401连接在挖掘破碎系统2上，用于抽取淤泥，抽吸弯管401后依次连接波纹管403和抽吸管406，连接处设有接箍，抽吸管406另一端设有集装池407，所述波纹管403为可活动软管，在抽吸系统4设有管固定支架405，通过管固定支架405固定到连接主板6上；连接主板6上还分别设有视频系统3、照明设备7、通讯设备8，视频系统3用于检测管道内的淤泥情况，引导挖掘破碎系统2对淤积部分进行清洗，同时能起到检查管道内部缺陷的作用，让工作人员及时掌握管道情况，便于更换和维护，通讯设备8用于传输内外信息，照明设备7用于提供照明，且通讯设备8连接到外部的控制系统9；所述挖掘破碎系统2，包括挖掘器202，挖掘器202为前端开口的盆型结构，其侧面和后方为封闭式板件，挖掘器202顶部被抽吸弯管401连接并穿过，在挖掘器202侧面设有挖掘破碎后转轴207，挖掘破碎后转轴207上设有两个向前的连接架204，在连接架204之间设有挖掘破碎前转轴205，且在挖掘破碎前转轴205上设有沿着挖掘破碎前转轴205转动的安装架203，安装架203上设有喷头206，喷头206后部设有供水管，且供水管沿着抽吸系统4排布。所述支臂总成5包括主支臂503，主支臂503通过支臂固定座505固定在连接主板6上，在支臂固定座505侧面设有带动主支臂503上下运动的上下转轴506，主支臂503另一端设有摆动架502，在摆动架502最前端设有摆动轴501，在摆动架502内侧设有摆动缸507；挖掘器202后方设有摆动连接件201，摆动连接件201与摆动轴501连接，使其能左右摆动进而带动挖掘破碎系统2整体左右摆动。

如图5所示，所述视频系统3包括底板301，在底板301上安装有竖板302，且竖板302上设有旋转外壳303，在旋转外壳303内设有摄像头304，旋转外壳303可水平转动。所述摄像头304内部设有水平转轴，让摄像头304上下180°转动，当摄像头304向下转动后可进入旋转外壳303，将摄像头304的镜头外因为清淤而少量沾染的淤泥通过旋转外壳303刮除，避免影响视频观察。

如图2-3所示，所述行进系统1包括两条行进履带101，每一条行进履带101的内部都包括主动轮102和从动轮107，且行进履带101的内侧和外侧分别设有连接主动轮102和从动轮107的内连接板108和外连接板106，两个内连接板108之间连接有双向伸缩缸104，在双向伸缩缸104上设有升降缸105，且升降缸105顶部连接到连接主板6上；在主动轮102上设有旋转马达103，带动主动轮102运动；在两个内连接板108之间设有行进轮109，行进轮109的最低处低于行进履带101的底部，行进轮109的作用是便于接触到管道最底部，避免行进履带101受力不均导致机器人中部下垂；在行进履带101内侧设有多个承重轮110，用于支撑行进履带101，承重轮110可安装在内连接板108上，使承重轮110下端与行进履带101下侧内壁接触。结合视频系统3探测的管道情况如缺陷等，能便于工作人员或控制系统自动调整两条行进履带101之间的距离，便于更好的行进。

在某些情况下，所述喷头206包括两部分，一部分为固定部，固定在安装架203上，另一部分为旋转部，旋转部通过滑动轴承与固定部连接，且旋转部的出口喷口不在轴线上。

集装池407设置于管道外部，其抽吸管406为软管，可延伸连接到集装池407上，且集装池407带有抽吸泵。

在控制系统9连接到照明设备7、视频系统3、通讯设备8、升降缸105、双向伸缩缸104以及各转轴的控制装置等的时候，同时也铺设有连接到该装置的电力管线和/或液力管线，以便提供动力。本发明所采用的控制系统9、通讯设备8和旋转马达103等动力和光电设备均为市售常规设备。

本发明的使用方法是，当需要使用管线清淤的时候，将本发明送入管道内，开启控制系统9，使其前端的照明设备7对管道内进行照明，同时视频系统3对前方进行检测，在开启喷头206对管道内的淤泥进行喷射清洗，在需要调整角度的时候，可以通过挖掘破碎前转轴206、挖掘破碎后转轴207、摆动轴501对喷头的角度进行调节，使其能够更好地喷射淤泥，确保覆盖整个管道内壁可能存在淤积物的位置，让淤积物被冲散并汇聚到管道底部，此时行进系统1带动本发明前行，挖掘破碎系统2将清理下来的淤泥铲入并通过抽吸系统4带走，然后通过抽吸管406送入集装池407；当管道内径尺寸变动的时候，可以通过调整升降缸105、双向伸缩缸104来实现对管道本发明的整体尺寸的调节，确保整个机器人能适应管道尺寸，尽量保持与管道的贴合，便于清淤。

实施例2

如图8所示，本实施例除挖掘破碎系统2外，其他结构均与实施例1相同，其中挖掘破碎系统2取消喷头206及喷头206配套的供水管，采用破碎钻头208安装在安装架203上，所述破碎钻头208根部设有旋转机构，不同的破碎钻头208根部的旋转机构长度不同，从中部到两端的长度递减，让一排破碎钻头208端部形成弧形结构，便于清理弧形的管道，当然，如果管道结构为矩形，则相应的将旋转机构设为同样长度。本实施例适用于固相含量较高且难以单纯通过水力冲击破碎的淤积物管道清淤。

实施例3

如图10所示，本实施例除挖掘破碎系统2外，其他结构均与实施例1相同，其中挖掘破碎系统2取消喷头206及喷头206配套的供水管，采用清淤爪209安装在安装架203上，所述清淤爪209为多排设于安装架203并轴向阵列犁耙结构，形成“卍”字型结构，每一排清淤抓209都有多根爪杆，且相邻两排的爪杆保持交错设置。本实施例适用于杂草或线条等条状淤积物较多、难以通过水力冲击实现清淤的管道。

实施例4

如图1和11所示，本实施例除抽吸系统4外，其他结构均与实施例1-3的任意一项相同，其中抽吸系统4的抽吸管406为硬管，且集装池407直接设置于行进系统1后方，使其清淤更加简单方便。本实施例适用于距离较短的管道。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的改进。

Claims (8)

1.一种管道清淤机器人，其特征在于，包括行进系统（1）、挖掘破碎系统（2）、抽吸系统（4）、支臂总成（5）、连接主板（6），所述行进系统（1）上安装连接主板（6），连接主板（6）上设置支臂总成（5），支臂总成（5）前端连接挖掘破碎系统（2）；所述抽吸系统（4）包括抽吸弯管（401）、波纹管（403）、抽吸管（406）和集装池（407），抽吸弯管（401）连接在挖掘破碎系统（2）上，用于抽取淤泥，抽吸弯管（401）后依次连接波纹管（403）和抽吸管（406），连接处设有接箍，抽吸管（406）另一端设有集装池（407），所述波纹管（403）为可活动软管，在抽吸系统（4）设有管固定支架（405），通过管固定支架（405）固定到连接主板（6）上；连接主板（6）上还分别设有视频系统（3）、照明设备（7）、通讯设备（8），且通讯设备（8）连接到外部的控制系统（9）；

所述挖掘破碎系统（2），包括挖掘器（202），挖掘器（202）为前端开口的盆型结构，其侧面和后方为封闭式板件，挖掘器（202）顶部被抽吸弯管（401）连接并穿过，在挖掘器（202）侧面设有挖掘破碎后转轴（207），挖掘破碎后转轴（207）上设有两个向前的连接架（204），在连接架（204）之间设有挖掘破碎前转轴（205），且在挖掘破碎前转轴（205）上设有沿着挖掘破碎前转轴（205）转动的安装架（203），安装架（203）上设有挖掘破碎装置；

所述支臂总成（5）包括主支臂（503），主支臂（503）通过支臂固定座（505）固定在连接主板（6）上，在支臂固定座（505）侧面设有带动主支臂（503）上下运动的上下转轴（506），主支臂（503）另一端设有摆动架（502），在摆动架（502）最前端设有摆动轴（501），在摆动架（502）内侧设有摆动缸（507）；

挖掘器（202）后方设有摆动连接件（201），摆动连接件（201）与摆动轴（501）连接，使其能左右摆动进而带动挖掘破碎系统（2）整体左右摆动。

2.根据权利要求1所述的一种管道清淤机器人，其特征在于，所述挖掘破碎装置为喷头（206），喷头（206）后部设有供水管，且供水管沿着抽吸系统（4）排布。

3.根据权利要求1所述的一种管道清淤机器人，其特征在于，所述挖掘破碎装置为破碎钻头（208），所述破碎钻头（208）根部设有旋转机构。

4.根据权利要求1所述的一种管道清淤机器人，其特征在于，所述挖掘破碎装置为清淤爪（209），所述清淤爪（209）为多排设于安装架（203）并轴向阵列犁耙结构。

5.根据权利要求1所述的一种管道清淤机器人，其特征在于所述视频系统（3）包括底板（301），在底板（301）上安装有竖板（302），且竖板（302）上设有旋转外壳（303），在旋转外壳（303）内设有摄像头（304），旋转外壳（303）可水平转动。

6.根据权利要求5所述的一种管道清淤机器人，其特征在于所述摄像头（304）内部设有水平转轴，让摄像头（304）上下180°转动，当摄像头（304）向下转动后可进入旋转外壳（303），将摄像头（304）的镜头外的淤泥通过旋转外壳（303）刮除。

7.根据权利要求1所述的一种管道清淤机器人，其特征在于，所述行进系统（1）包括两条行进履带（101），每一条行进履带（101）的内部都包括主动轮（102）和从动轮（107），且行进履带（101）的内侧和外侧分别设有连接主动轮（102）和从动轮（107）的内连接板（108）和外连接板（106），两个内连接板（108）之间连接有双向伸缩缸（104），在双向伸缩缸（104）上设有升降缸（105），且升降缸（105）顶部连接到连接主板（6）上。

8.根据权利要求7所述的一种管道清淤机器人，其特征在于，在主动轮（102）上设有旋转马达（103），带动主动轮（102）运动；

在两个内连接板（108）之间设有行进轮（109），行进轮（109）的最低处低于行进履带（101）的底部；

在行进履带（101）内侧设有多个承重轮（110），用于支撑行进履带（101）。

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