CN113118155B - 一种扫喷一体化管道清理机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扫喷一体化管道清理机器人，包括空心主轴、第一轴承、轴承端盖、套筒、径向移动组件、密封圈、第二轴承、主轴前端盖、清扫弹簧、清扫主轴、螺栓、毛刷、限位槽、限位块、锁紧螺孔、锁紧螺钉、固定座、伺服电机、转盘、转杆、红外摄像头、轴向移动组件、主轴后端盖、柔性管道、高压水泵、高压喷嘴和喷水通道；该发明采用扫喷一体化设计，将喷水冲洗和毛刷清扫结合到一起，从而增强了机器人对管道的清理力度，有效清除了管道内壁上顽固污垢，清扫更加彻底，提高了机器人对管道的清理效率，满足了管道的清理需求，不仅能在管道中进行轴向和径向移动，还能适应不同直径大小的管道，扩大了机器人的适用范围。
Description
技术领域
本发明涉及管道清理机器人技术领域，具体为一种扫喷一体化管道清理机器人。
背景技术
在工业生产和日常生活中，各种类型的管道，例如输油管道、输气管道、给排水管道等，经过长期的使用后，会产生大量的污垢，长时间不处理掉这些污垢，会减小管道的有效半径，影响管道的运输效率，甚至完全堵塞管道。传统的除去管道内污垢的方法主要是向管道内注入一些化学药剂，使污垢与这些化学药剂发生化学反应从而去除污垢但，这种方法效率低、污染大。近年来，随着机器人技术的发展，工业领域越来越多的采用机器人对管道进行清理工作，该方法效率高、无污染、安全性高。
然而，目前市场上的管道清理机器人主要通过单一的执行机构，对管道内壁进行清扫，其效率低下、清扫不彻底，尤其对一些粘结在管道内壁上很紧的污垢，光靠普通的清扫很难除尽，无法满足管道的清理需求，同时管道清理机器人上的红外摄像头无法自由调节角度，工作人员只能观察到管道局部的清洁程度，需要多次作业才能确保将管道彻底清理干净，费时费力，增加了管道的清理成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扫喷一体化管道清理机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种扫喷一体化管道清理机器人，包括空心主轴、第一轴承、轴承端盖、套筒、径向移动组件、密封圈、第二轴承、主轴前端盖、清扫弹簧、清扫主轴、螺栓、毛刷、限位槽、限位块、锁紧螺孔、锁紧螺钉、固定座、伺服电机、转盘、转杆、红外摄像头、轴向移动组件、主轴后端盖、柔性管道、高压水泵、高压喷嘴和喷水通道，所述空心主轴的中段通过第一轴承和轴承端盖与套筒的一端活动套接，所述套筒一端和轴承端盖顶部的外圆周上环形安装有三个径向移动组件，所述径向移动组件由径向弹簧、径向轮轴、径向驱动电机、径向主动锥齿轮、径向从动轮轴、径向轴盖和径向车轮组成，所述套筒一端和轴承端盖顶部的外圆周分别与三个环形设置的径向弹簧的一端固定连接，所述径向弹簧的另一端与径向轮轴外壁的中段固定连接，所述径向弹簧的一端嵌装在套筒一端和空心主轴另一端的外圆周上的孔槽内部，且径向弹簧的内部固定嵌装有径向驱动电机，所述径向驱动电机的输出端固定套接有径向主动锥齿轮，所述的齿廓与径向从动轮轴的齿廓啮合，所述径向从动轮轴的一端通过径向轴盖对称嵌装在径向轮轴另一端的两侧，且径向从动轮轴的另一端固定套接有径向车轮；所述空心主轴的一端通过密封圈和第二轴承活动套接有主轴前端盖，所述主轴前端盖的外圆周与套筒另一端的内圆周固定套接，所述套筒另一端的外圆周分别与三个环形设置的清扫弹簧的一端固定连接，所述清扫弹簧的另一端与清扫主轴外壁的中段固定连接，所述清扫主轴的一端嵌装在套筒另一端的外圆周上的孔槽内部，且清扫主轴的另一端通过螺栓固定安装有毛刷；所述主轴前端盖顶部的中心通过限位槽、限位块、锁紧螺孔和锁紧螺钉固定嵌装有固定座，所述固定座顶部的中心固定嵌装有伺服电机，所述伺服电机的输出端与转盘的中心固定套接，所述转盘顶部的一侧与转杆的一端固定连接，所述转杆的另一端固定安装有红外摄像头。
根据上述技术方案，所述空心主轴另一端的外圆周上环形安装有三个轴向移动组件，所述轴向移动组件由轴向弹簧、轴向轮轴、轴向驱动电机、轴向主动锥齿轮、轴向从动轮轴、轴向轴盖和轴向车轮组成，所述空心主轴一端的外圆周分别与三个环形设置的轴向弹簧的一端固定连接，所述轴向弹簧的另一端与轴向轮轴外壁的中段固定连接，所述轴向轮轴的一端嵌装在空心主轴一端的外圆周上的孔槽内部，且轴向轮轴的内部固定嵌装有轴向驱动电机，所述轴向驱动电机的输出端固定套接有轴向主动锥齿轮，所述主动锥齿轮的齿廓与轴向从动轮轴的齿廓啮合，所述轴向从动轮轴的一端通过轴向轴盖对称嵌装在轴向轮轴另一端的两侧，且轴向从动轮轴的另一端固定套接有轴向车轮。
根据上述技术方案，所述空心主轴另一端固定嵌装有主轴后端盖，所述主轴后端盖底部的中心固定嵌装有柔性管道的一端，所述柔性管道的另一端与高压水泵的输出端固定连接。
根据上述技术方案，所述主轴前端盖顶部的内缘分别固定嵌装有三个环形设置的高压喷嘴的一端，且高压喷嘴的一端与空心主轴内部开设的喷水通道的一端连通，所述喷水通道的另一端与柔性管道的一端连通。
根据上述技术方案，所述限位槽分别开设在固定座底部的两侧，且限位槽的内部嵌装有限位块，所述限位块分别设置在主轴前端盖顶部中心的两侧。
根据上述技术方案，所述锁紧螺孔分别开设在限位槽和限位块的中心，且锁紧螺孔的内部嵌装有锁紧螺钉。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该扫喷一体化管道清理机器人，采用扫喷一体化设计，将喷水冲洗和毛刷清扫结合到一起，从而增强了机器人对管道的清理力度，有效清除了管道内壁上顽固污垢，清扫更加彻底，提高了机器人对管道的清理效率，满足了管道的清理需求；不仅能在管道中进行轴向和径向移动，还能适应不同直径大小的管道，扩大了机器人的适用范围，提高了机器人的市场竞争力；具有自由调节红外摄像头角度的功能，方便工作人员观察管道整体的清洁程度，减少了管道清理的作业次数，省时省力，降低了管道的清理成本。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的局部结构立体图；
图2是本发明的局部结构主视图；
图3是本发明的整体结构主视图转折剖视图；
图4是本发明中径向移动组件的仰视剖视图；
图5是本发明中轴向移动组件的仰视剖视图；
图6是本发明的局部结构主视剖视图；
图7是本发明中固定座的立体图；
图中：1、空心主轴；2、第一轴承；3、轴承端盖；4、套筒；5、径向移动组件；51、径向弹簧；52、径向轮轴；53、径向驱动电机；54、径向主动锥齿轮；55、径向从动轮轴；56、径向轴盖；57、径向车轮；6、密封圈；7、第二轴承；8、主轴前端盖；9、清扫弹簧；10、清扫主轴；11、螺栓；12、毛刷；13、限位槽；14、限位块；15、锁紧螺孔；16、锁紧螺钉；17、固定座；18、伺服电机；19、转盘；20、转杆；21、红外摄像头；22、轴向移动组件；221、轴向弹簧；222、轴向轮轴；223、轴向驱动电机；224、轴向主动锥齿轮；225、轴向从动轮轴；226、轴向轴盖；227、轴向车轮；23、主轴后端盖；24、柔性管道；25、高压水泵；26、高压喷嘴；27、喷水通道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种扫喷一体化管道清理机器人，包括空心主轴1、第一轴承2、轴承端盖3、套筒4、径向移动组件5、密封圈6、第二轴承7、主轴前端盖8、清扫弹簧9、清扫主轴10、螺栓11、毛刷12、限位槽13、限位块14、锁紧螺孔15、锁紧螺钉16、固定座17、伺服电机18、转盘19、转杆20、红外摄像头21、轴向移动组件22、主轴后端盖23、柔性管道24、高压水泵25、高压喷嘴26和喷水通道27，空心主轴1的中段通过第一轴承2和轴承端盖3与套筒4的一端活动套接，套筒4一端和轴承端盖3顶部的外圆周上环形安装有三个径向移动组件5，径向移动组件5由径向弹簧51、径向轮轴52、径向驱动电机53、径向主动锥齿轮54、径向从动轮轴55、径向轴盖56和径向车轮57组成，套筒4一端和轴承端盖3顶部的外圆周分别与三个环形设置的径向弹簧51的一端固定连接，径向弹簧51的另一端与径向轮轴52外壁的中段固定连接，径向弹簧51的一端嵌装在套筒4一端和空心主轴1另一端的外圆周上的孔槽内部，且径向弹簧51的内部固定嵌装有径向驱动电机53，径向驱动电机53的输出端固定套接有径向主动锥齿轮54，径向主动锥齿轮54的齿廓与径向从动轮轴55的齿廓啮合，径向从动轮轴55的一端通过径向轴盖56对称嵌装在径向轮轴52另一端的两侧，且径向从动轮轴55的另一端固定套接有径向车轮57；空心主轴1的一端通过密封圈6和第二轴承7活动套接有主轴前端盖8，空心主轴1另一端的外圆周上环形安装有三个轴向移动组件22，轴向移动组件22由轴向弹簧221、轴向轮轴222、轴向驱动电机223、轴向主动锥齿轮224、轴向从动轮轴225、轴向轴盖226和轴向车轮227组成，空心主轴1一端的外圆周分别与三个环形设置的轴向弹簧221的一端固定连接，轴向弹簧221的另一端与轴向轮轴222外壁的中段固定连接，轴向轮轴222的一端嵌装在空心主轴1一端的外圆周上的孔槽内部，且轴向轮轴222的内部固定嵌装有轴向驱动电机223，轴向驱动电机223的输出端固定套接有轴向主动锥齿轮224，主动锥齿轮的齿廓与轴向从动轮轴225的齿廓啮合，轴向从动轮轴225的一端通过轴向轴盖226对称嵌装在轴向轮轴222另一端的两侧，且轴向从动轮轴225的另一端固定套接有轴向车轮227，不仅能在管道中进行轴向和径向移动，还能适应不同直径大小的管道，扩大了机器人的适用范围，提高了机器人的市场竞争力；主轴前端盖8的外圆周与套筒4另一端的内圆周固定套接，套筒4另一端的外圆周分别与三个环形设置的清扫弹簧9的一端固定连接，清扫弹簧9的另一端与清扫主轴10外壁的中段固定连接，清扫主轴10的一端嵌装在套筒4另一端的外圆周上的孔槽内部，且清扫主轴10的另一端通过螺栓11固定安装有毛刷12，空心主轴1另一端固定嵌装有主轴后端盖23，主轴后端盖23底部的中心固定嵌装有柔性管道24的一端，柔性管道24的另一端与高压水泵25的输出端固定连接，主轴前端盖8顶部的内缘分别固定嵌装有三个环形设置的高压喷嘴26的一端，且高压喷嘴26的一端与空心主轴1内部开设的喷水通道27的一端连通，喷水通道27的另一端与柔性管道24的一端连通，采用扫喷一体化设计，将喷水冲洗和毛刷清扫结合到一起，从而增强了机器人对管道的清理力度，有效清除了管道内壁上顽固污垢，清扫更加彻底，提高了机器人对管道的清理效率，满足了管道的清理需求；主轴前端盖8顶部的中心通过限位槽13、限位块14、锁紧螺孔15和锁紧螺钉16固定嵌装有固定座17，限位槽13分别开设在固定座17底部的两侧，且限位槽13的内部嵌装有限位块14，限位块14分别设置在主轴前端盖8顶部中心的两侧，锁紧螺孔15分别开设在限位槽13和限位块14的中心，且锁紧螺孔15的内部嵌装有锁紧螺钉16。固定座17顶部的中心固定嵌装有伺服电机18，伺服电机18的输出端与转盘19的中心固定套接，转盘19顶部的一侧与转杆20的一端固定连接，转杆20的另一端固定安装有红外摄像头21，具有自由调节摄像头角度的功能，方便工作人员观察管道整体的清洁程度，减少了管道清理的作业次数，省时省力，降低了管道的清理成本；该发明在使用时，先开启径向移动组件5的径向驱动电机53和轴向移动组件22的轴向驱动电机223，通过轴向主动锥齿轮224和轴向从动轮轴225驱动轴向车轮227沿着管道的轴向进行滚动，将机器人移动到管道内部，并通过径向主动锥齿轮54和径向从动轮轴55驱动径向车轮57沿着管道的径向进行滚动，使套筒4带着清扫主轴10一起绕着空心主轴1径向旋转，进而使毛刷12对管道内壁进行清扫，接着开启高压水泵25，通过柔性管道24将水流泵送到空心主轴1的喷水通道27中，使高压喷嘴26随主轴前端盖8一起绕着空心主轴1径向旋转，进而对管道进行水洗，并使红外摄像头21随固定座17和主轴前端盖8一起绕着空心主轴1径向旋转，对管道内壁的清洁程度进行观察，从而增强了机器人对管道的清理力度，有效清除了管道内壁上顽固污垢，清扫更加彻底，提高了机器人对管道的清理效率，满足了管道的清理需求，同时工作人员可通过伺服电机18驱动转盘19和转杆20绕着固定座17旋转，对管道的内壁的清洁程度进行更细致全面的观察，从而减少了管道清理的作业次数，省时省力，降低了管道的清理成本。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而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。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种扫喷一体化管道清理机器人，包括空心主轴(1)、第一轴承(2)、轴承端盖(3)、套筒(4)、径向移动组件(5)、密封圈(6)、第二轴承(7)、主轴前端盖(8)、清扫弹簧(9)、清扫主轴(10)、螺栓(11)、毛刷(12)、限位槽(13)、限位块(14)、锁紧螺孔(15)、锁紧螺钉(16)、固定座(17)、伺服电机(18)、转盘(19)、转杆(20)、红外摄像头(21)、轴向移动组件(22)、主轴后端盖(23)、柔性管道(24)、高压水泵(25)、高压喷嘴(26)和喷水通道(27)，其特征在于：所述空心主轴(1)的中段通过第一轴承(2)和轴承端盖(3)与套筒(4)的一端活动套接，所述套筒(4)一端和轴承端盖(3)顶部的外圆周上环形安装有三个径向移动组件(5)，所述径向移动组件(5)由径向弹簧(51)、径向轮轴(52)、径向驱动电机(53)、径向主动锥齿轮(54)、径向从动轮轴(55)、径向轴盖(56)和径向车轮(57)组成，所述套筒(4)一端和轴承端盖(3)顶部的外圆周分别与三个环形设置的径向弹簧(51)的一端固定连接，所述径向弹簧(51)的另一端与径向轮轴(52)外壁的中段固定连接，所述径向弹簧(51)的一端嵌装在套筒(4)一端和空心主轴(1)另一端的外圆周上的孔槽内部，且径向弹簧(51)的内部固定嵌装有径向驱动电机(53)，所述径向驱动电机(53)的输出端固定套接有径向主动锥齿轮(54)，所述径向主动锥齿轮(54)的齿廓与径向从动轮轴(55)的齿廓啮合，所述径向从动轮轴(55)的一端通过径向轴盖(56)对称嵌装在径向轮轴(52)另一端的两侧，且径向从动轮轴(55)的另一端固定套接有径向车轮(57)；所述空心主轴(1)的一端通过密封圈(6)和第二轴承(7)活动套接有主轴前端盖(8)，所述主轴前端盖(8)的外圆周与套筒(4)另一端的内圆周固定套接，所述套筒(4)另一端的外圆周分别与三个环形设置的清扫弹簧(9)的一端固定连接，所述清扫弹簧(9)的另一端与清扫主轴(10)外壁的中段固定连接，所述清扫主轴(10)的一端嵌装在套筒(4)另一端的外圆周上的孔槽内部，且清扫主轴(10)的另一端通过螺栓(11)固定安装有毛刷(12)；所述主轴前端盖(8)顶部的中心通过限位槽(13)、限位块(14)、锁紧螺孔(15)和锁紧螺钉(16)固定嵌装有固定座(17)，所述固定座(17)顶部的中心固定嵌装有伺服电机(18)，所述伺服电机(18)的输出端与转盘(19)的中心固定套接，所述转盘(19)顶部的一侧与转杆(20)的一端固定连接，所述转杆(20)的另一端固定安装有红外摄像头(21)；所述空心主轴(1)另一端的外圆周上环形安装有三个轴向移动组件(22)，所述轴向移动组件(22)由轴向弹簧(221)、轴向轮轴(222)、轴向驱动电机(223)、轴向主动锥齿轮(224)、轴向从动轮轴(225)、轴向轴盖(226)和轴向车轮(227)组成，所述空心主轴(1)一端的外圆周分别与三个环形设置的轴向弹簧(221)的一端固定连接，所述轴向弹簧(221)的另一端与轴向轮轴(222)外壁的中段固定连接，所述轴向轮轴(222)的一端嵌装在空心主轴(1)一端的外圆周上的孔槽内部，且轴向轮轴(222)的内部固定嵌装有轴向驱动电机(223)，所述轴向驱动电机(223)的输出端固定套接有轴向主动锥齿轮(224)，所述主动锥齿轮()的齿廓与轴向从动轮轴(225)的齿廓啮合，所述轴向从动轮轴(225)的一端通过轴向轴盖(226)对称嵌装在轴向轮轴(222)另一端的两侧，且轴向从动轮轴(225)的另一端固定套接有轴向车轮(227)。
2.根据权利要求1所述的一种扫喷一体化管道清理机器人，其特征在于：所述空心主轴(1)另一端固定嵌装有主轴后端盖(23)，所述主轴后端盖(23)底部的中心固定嵌装有柔性管道(24)的一端，所述柔性管道(24)的另一端与高压水泵(25)的输出端固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种扫喷一体化管道清理机器人，其特征在于：所述主轴前端盖(8)顶部的内缘分别固定嵌装有三个环形设置的高压喷嘴(26)的一端，且高压喷嘴(26)的一端与空心主轴(1)内部开设的喷水通道(27)的一端连通，所述喷水通道(27)的另一端与柔性管道(24)的一端连通。
4.根据权利要求1所述的一种扫喷一体化管道清理机器人，其特征在于：所述限位槽(13)分别开设在固定座(17)底部的两侧，且限位槽(13)的内部嵌装有限位块(14)，所述限位块(14)分别设置在主轴前端盖(8)顶部中心的两侧。
5.根据权利要求1所述的一种扫喷一体化管道清理机器人，其特征在于：所述锁紧螺孔(15)分别开设在限位槽(13)和限位块(14)的中心，且锁紧螺孔(15)的内部嵌装有锁紧螺钉(16)。
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