CN113182291A - 一种遥控清淤机器人 - Google Patents

Abstract

一种遥控清淤机器人，涉及机器人技术领域，包括由若干拖拽单元构成的爬行体，以及拖拽在爬行体后端的清洁机构，相邻的拖拽单元之间设有第一弹簧、第二弹簧、万向节；在任一拖拽单元的两侧均设有爬行脚，所述的爬行脚通过驱动机构驱动；清淤机器人内还设有蓄电池、控制器、及遥控信号接收器，控制器用以控制驱动机构的运行，控制器与遥控信号接收器通过导线信号连接，遥控信号接收器与设在管道外侧的遥控器配合使用。本发明提供了一种遥控清淤机器人，该机器人能够在直线形或者弯曲的管道内爬行，在爬行的同时对管道内的淤积物进行清理。

Description

一种遥控清淤机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种遥控清淤机器人。

背景技术

在工业生产和家庭生活中，很多管道内部充满污垢，甚至会导致管道堵塞，现有的清淤方式是通过电机带动一根长弹簧伸入管道内搅拌，或者通过一根长金属丝进行疏通，然而，这种方式对比较短的管道也仅仅起到了疏通堵塞的作用，而达不到清淤的效果。

现有技术中公开了一些能在管道内爬行的机器人，这些机器人虽然能在管道内爬行，但大多不能适应管道的弯曲特性，难以在弯曲的管道内行走，更缺乏清理管道内淤积物的能力。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提供了一种遥控清淤机器人，该机器人能够在直线形或者弯曲的管道内爬行，在爬行的同时对管道内的淤积物进行清理。

为解决上述问题，本发明技术方案为：

一种遥控清淤机器人，包括由若干拖拽单元构成的爬行体，以及拖拽在爬行体后端的清洁机构，相邻的拖拽单元之间设有第一弹簧和第二弹簧，所述的第一弹簧和第二弹簧的相对端通过万向节连接，第一弹簧和第二弹簧的相背端分别与相邻的拖拽单元的尾部和头部连接，在任一拖拽单元的两侧均设有爬行脚，所述的爬行脚通过驱动机构驱动，清淤机器人内还设有蓄电池、控制器、及遥控信号接收器，所述的蓄电池分别为驱动机构、控制器、遥控信号接收器供电，所述的控制器用以控制驱动机构的运行，所述的控制器与遥控信号接收器通过导线信号连接，所述的遥控信号接收器与设在管道外侧的遥控器配合使用。

优选的，所述的拖拽单元包括由4根连杆头尾相连相互铰接而成的平行四边体、设于平行四边体内侧的电动推杆，所述的平行四边体的4个角处的铰接轴顶端分别设有轴承，所述的轴承的内圈与铰接轴过盈配合，所述的电动推杆的两端分别通过第一连接杆与平行四边体两侧的轴承外圈的内侧端固定连接，所述的电动推杆通过导线与控制器电性连接，所述的爬行脚与平行四边体两侧的轴承外圈的外侧端固定连接，当电动推杆收缩或伸长时，推动爬行脚缩回或张开。

优选的，所述的爬行脚包括第二连接杆、固定板、脚板、防滑橡胶垫、第三弹簧、支杆、受力板、及压力传感器，所述的第二连接杆的内侧端与轴承外圈的外表面固定连接，外侧端与固定板的内端面中部固定连接，所述的固定板的外侧端与脚板的内侧端之间设有多根第三弹簧，所述的脚板的外侧端固定设有防滑橡胶垫，所述的支杆的内侧端与固定板的外端面中部固定连接，所述的支杆的外侧端与受力板的内侧端固定连接，所述的压力传感器安装在受力板的外侧端面，所述的第三弹簧处于自然状态时，压力传感器的外侧端面与脚板的内端面相互脱离，所述的压力传感器通过导线与控制器信号连接。

优选的，所述的清洁机构由若干清洁单元构成，所述的清洁单元与相邻的拖拽单元之间、以及相邻的清洁单元之间均依次通过第一弹簧、万向节、第二弹簧连接，所述的清洁单元内部设有密封腔，所述的控制器、蓄电池、遥控信号接收器分别设于不同的密封腔内，在清洁单元的外壁外表面均匀分布有若干清洁组件。

优选的，所述的清洁单元为圆柱形结构，所述的清洁组件包括第四弹簧和清洁器，所述的第四弹簧的两端分别与圆柱形结构的外表面、及清洁器的下端固定连接。

优选的，所述的拖拽单元的外部还套设有弹性橡胶罩，所述的弹性橡胶罩的内表面分别与平行四边体的四角连接，并可在平行四边体变形时跟随变形。

优选的，所述的弹性橡胶罩的外表面设有若干摄像头，所述的摄像头内置有led无影灯，且摄像头通过导线与蓄电池电性连接，所述的控制器内集成有视频信号发射器，所述的摄像头与视频信号发射器通过导线信号连接，所述的管道外侧还设有计算机系统，所述的计算机系统设有视频信号接收器，所述的视频信号发射器与视频信号接收器无线连接，所述的视频信号接收器将接收到的视频信息通过相关软件在显示屏播放，操作人员根据视频信息通过遥控器遥控爬行体移动。

优选的，所述的清洁机构的尾端还连接有安全绳，所述的安全绳的一端与清洁机构的尾端连接，另一端延伸出管道口外侧。

本发明一种遥控清淤机器人具有如下有益效果：1、本发明的爬行体通过多个拖拽单元构成，而多个拖拽单元在行走时可通过控制器调节与管壁接触的爬行脚的数量，从而增加爬行体与管道内壁之间的连接力，使此连接力满足清洁机构清洁管壁的需要。2、当遇到转弯时，由于万向节及第一弹簧、第二弹簧的作用，可使多节拖拽单元、多节清洁单元可顺利转弯。3、操作人员通过计算机系统的显示屏，可实时观测到管道内的动态图像，在多种情况下，可使用遥控器控制机器人的工作模式，辅助机器人克服困难，更好的完成清淤工作。4、本发明在爬行体的前端及腹部及背部设有多个摄像头，通过led无影灯，便于操作人员观察管道内的情况，从而在清淤的同时完成了管道内的检查，对于因锈蚀而存在危险的管道壁或者干脆破损的管道壁能够及时发现，避免造成进一步的损失。5、清洁机构由若干清洁单元构成，清洁器可选择各种适配产品，在爬行体爬行时，清洁器由于第四弹簧的挤压与管道内壁紧密接触，随着爬行体的爬行，清洁器对管道内壁上的淤积物进行清洁。6、本发明通过压力传感器可控制脚板下压的距离，在获取足够的支撑力的同时保护爬行体结构的稳定。7、本发明设有安全绳，当机器人遇到故障停机时，操作人员可通过安全绳将机器人从管道内拉出，避免了机器人滞留在管道内的危害。

附图说明

图1、本发明的俯视图；

图2、本发明的剖视结构图；

图3、本发明A处的局部放大图；

1：拖拽单元，2：弹性橡胶罩，3：摄像头，4：清洁单元，5：清洁组件，6：安全绳，7：爬行脚，8：连杆，9：电动推杆，10：轴承，11：密封腔，12：控制器，13：蓄电池，14：遥控信号接收器，15：第四弹簧，16：清洁器，17：第二连接杆，18：固定板，19：脚板，20：防滑橡胶垫，21：第三弹簧，22：支杆，23：受力板，24：压力传感器，25：第一弹簧，26：第二弹簧，27：万向节。

具体实施方式

以下所述，是以阶梯递进的方式对本发明的实施方式详细说明，该说明仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“顶”“底”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1、

一种遥控清淤机器人，如图1-3所示，包括由若干拖拽单元1构成的爬行体，以及拖拽在爬行体后端的清洁机构，相邻的拖拽单元1之间设有第一弹簧25和第二弹簧26，所述的第一弹簧25和第二弹簧26的相对端通过万向节27连接，第一弹簧25和第二弹簧26的相背端分别与相邻的拖拽单元的尾部和头部连接，在任一拖拽单元1的两侧均设有爬行脚7，所述的爬行脚7通过驱动机构驱动，清淤机器人内还设有蓄电池、控制器、及遥控信号接收器，所述的蓄电池分别为驱动机构、控制器、遥控信号接收器供电，所述的控制器用以控制驱动机构的运行，所述的控制器与遥控信号接收器通过导线信号连接，所述的遥控信号接收器与设在管道外侧的遥控器配合使用。

实施例2、

本实施例是在实施例1的基础上作出的改进，具体为：

如图2、3所示，所述的拖拽单元1包括由4根连杆8头尾相连相互铰接而成的平行四边体、设于平行四边体内侧的电动推杆9，所述的平行四边体的4个角处的铰接轴顶端分别设有轴承10，所述的轴承10的内圈与铰接轴过盈配合，所述的电动推杆9的两端分别通过第一连接杆(图中未画出)与平行四边体两侧的轴承外圈的内侧端固定连接，所述的电动推杆9通过导线与控制器电性连接，所述的爬行脚7与平行四边体两侧的轴承外圈的外侧端固定连接，当电动推杆9收缩或伸长时，推动爬行脚7缩回或张开；

如图3所示，所述的爬行脚7包括第二连接杆17、固定板18、脚板19、防滑橡胶垫20、第三弹簧21、支杆22、受力板23、及压力传感器24，所述的第二连接杆17的内侧端与轴承10外圈的外表面固定连接，外侧端与固定板18的内端面中部固定连接，所述的固定板的外侧端与脚板19的内侧端之间设有多根第三弹簧21，所述的脚板19的外侧端固定设有防滑橡胶垫20，所述的支杆22的内侧端与固定板的外端面中部固定连接，所述的支杆22的外侧端与受力板23的内侧端固定连接，所述的压力传感器24安装在受力板23的外侧端面，所述的第三弹簧处于自然状态时，压力传感器24的外侧端面与脚板的内端面相互脱离，所述的压力传感器24通过导线与控制器信号连接。

实施例3、

本实施例是在实施例2的基础上作出的改进，具体为：

如图2所示，所述的清洁机构由若干清洁单元4构成，所述的清洁单元4与相邻的拖拽单元1之间、以及相邻的清洁单元4之间均依次通过第一弹簧25、万向节27、第二弹簧26连接，其连接方式与拖拽单元之间的连接方式相同，所述的清洁单元4内部设有密封腔11，所述的控制器12、蓄电池13、遥控信号接收器14分别设于不同的密封腔11内，在清洁单元4的外壁外表面均匀分布有若干清洁组件5；

如图2所示，所述的清洁单元4为圆柱形结构，所述的清洁组件5包括第四弹簧15和清洁器16，所述的第四弹簧15的两端分别与圆柱形结构的外表面、及清洁器16的下端固定连接；根据管道的材料以及管道内淤积物的不同，可选用不同的清洁器，比如可选择毛刷、钢丝刷、钢丝球、海绵、刮刀片等。

实施例4、

本实施例是在实施例3的基础上作出的改进，具体为：

如图1所示，所述的拖拽单元1的外部还套设有弹性橡胶罩2，所述的弹性橡胶罩2的内表面分别与平行四边体的四角连接，并可在平行四边体变形时跟随变形；

如图1所示，所述的弹性橡胶罩的外表面设有若干摄像头3，所述的摄像头3内置有led无影灯，且摄像头3通过导线与蓄电池电性连接，所述的控制器内集成有视频信号发射器，所述的摄像头3与视频信号发射器通过导线信号连接，所述的管道外侧还设有计算机系统，所述的计算机系统设有视频信号接收器，所述的视频信号发射器与视频信号接收器无线连接，所述的视频信号接收器将接收到的视频信息通过相关软件在显示屏播放，操作人员根据视频信息通过遥控器遥控爬行体移动。

实施例5、

本实施例是在实施例4的基础上作出的改进，具体为：

如图1所示，所述的清洁机构的尾端还连接有安全绳6，所述的安全绳6的一端与清洁机构的尾端连接，另一端延伸出管道口外侧。

本发明的使用原理：

1、关于爬行体在管道内的爬行和转弯：通常的管道有各种各样的弯曲结构，常规的机器人无法在管道内爬行，即使能爬行，由于其拖拽力不够，尤其是在竖向管道上爬行清淤具有一定困难。本发明的爬行体通过多个拖拽单元1构成，而多个拖拽单元1在行走时可通过控制器调节与管壁接触的爬行脚的数量，从而增加爬行体与管道内壁之间的连接力，使此连接力满足清洁机构清洁管壁的需要。如图1所示，拖拽单元1有5个，以在管道内竖向爬行为例，如图2所示，进入管道后，各组拖拽单元1的爬行脚7向两侧张开撑住管壁，前进时，依据爬行体下方的清洁机构的重量和清洁器与管壁的摩擦力大小，控制器可选择在爬行时至少保持有2个或4个相对称的爬行脚与管壁支撑，具体向上爬行的时候，先将前面的各个拖拽单元1的爬行脚通过电动推杆收回，此时爬行体由于平行四边体的变形作用向上移动，此时底下的2个或4个相对称的爬行脚支撑住管壁，然后，最上端的拖拽单元的2个爬行脚在电动推杆的作用下伸出，并撑住管壁内表面，此时，松开最下一个拖拽单元的2个爬行脚，然后将第二个拖拽单元1的2个爬行脚伸出，并撑住管壁，此时再松开倒数第二个爬行脚(如果是4个爬行脚在爬行前支撑的话)，然后依次撑开第三、四、五个拖拽单元的爬行脚，由于平行四边体在爬行脚撑开时的变形作用，爬行体会整体上移一定距离；当然，如果是从管道上部向下爬行，则以与上述次序相反的过程进行即可；当遇到转弯时，由于万向节27及第一弹簧、第二弹簧的作用，可使多节拖拽单元顺利通过转弯处，同理清洁单元也可顺利转弯。当管道内的淤积物对清洁单元清洁时产生的阻力过大时，可通过增加爬行脚与管壁的接触数量，以增加爬行体与管壁的连接力，操作人员通过视频信息一旦发现类似现象，就可以通过遥控器遥控控制器转变爬行模式，从而适应清淤过程中的受力。

2、关于遥控：操作人员通过计算机系统的显示屏，可实时观测到管道内的动态图像，在多种情况下，可使用遥控器操控控制器转变模式，比如管道内淤积物太多，必须反复以前进倒退的方式清理，则遥控控制器选择反复前进倒退的模式反复清理，如果管道内的淤积物阻力太大，则遥控控制器调节支撑脚接触管壁的数量，必要时还可以增加拖拽单元，以满足清淤需要，对于机器人卡在管道内的情况，操作人员也可通过遥控器控制爬行体前进、后退以摆脱卡住的状态；当然，当机器人能够在自然行走的过程中清淤，即可完全放手，让机器人在控制器的控制下在管道内行走。

3、本发明在爬行体的前端及腹部及背部设有多个摄像头，摄像头的选择应适合于管道内的拍摄需要，通过led无影灯，便于操作人员观察管道内的情况，从而在清淤的同时完成了管道内的检查，对于因锈蚀而存在危险的管道壁或者干脆破损的管道壁能够及时发现，避免造成进一步的危险。

4、关于清洁机构：清洁机构由若干清洁单元4构成，清洁器如上所述可选择各种适配产品，在爬行体爬行时，清洁器由于第四弹簧15的挤压与管道内壁紧密接触，随着爬行体的爬行，清洁器对管道内壁上的淤积物进行清洁，当然，由于管道内部的流通特性，仅需要将淤积物剥离管道内壁，然后通水冲掉即可。

5、本发明的电动推杆9可根据管道的内径选择合适型号，平行四边体的大小应满足管道转弯的需要。

6、本发明通过压力传感器24可控制脚板下压的距离，当脚板在管壁的压力下下压并与压力传感器24接触时，控制器会根据压力信号停止电动推杆的伸长，从而在获取足够的支撑力的同时保护爬行体结构的稳定。

7、当机器人遇到故障停机时，操作人员可通过安全绳6将机器人从管道内拉出，避免了机器人滞留在管道内的危害。

Claims (8)

1.一种遥控清淤机器人，其特征为：包括由若干拖拽单元构成的爬行体，以及拖拽在爬行体后端的清洁机构，相邻的拖拽单元之间设有第一弹簧和第二弹簧，所述的第一弹簧和第二弹簧的相对端通过万向节连接，第一弹簧和第二弹簧的相背端分别与相邻的拖拽单元的尾部和头部连接，在任一拖拽单元的两侧均设有爬行脚，所述的爬行脚通过驱动机构驱动，清淤机器人内还设有蓄电池、控制器、及遥控信号接收器，所述的蓄电池分别为驱动机构、控制器、遥控信号接收器供电，所述的控制器用以控制驱动机构的运行，所述的控制器与遥控信号接收器通过导线信号连接，所述的遥控信号接收器与设在管道外侧的遥控器配合使用。

2.如权利要求1所述的一种遥控清淤机器人，其特征为：所述的拖拽单元包括由4根连杆头尾相连相互铰接而成的平行四边体、设于平行四边体内侧的电动推杆，所述的平行四边体的4个角处的铰接轴顶端分别设有轴承，所述的轴承的内圈与铰接轴过盈配合，所述的电动推杆的两端分别通过第一连接杆与平行四边体两侧的轴承外圈的内侧端固定连接，所述的电动推杆通过导线与控制器电性连接，所述的爬行脚与平行四边体两侧的轴承外圈的外侧端固定连接，当电动推杆收缩或伸长时，推动爬行脚缩回或张开。

3.如权利要求2所述的一种遥控清淤机器人，其特征为：所述的爬行脚包括第二连接杆、固定板、脚板、防滑橡胶垫、第三弹簧、支杆、受力板、及压力传感器，所述的第二连接杆的内侧端与轴承外圈的外表面固定连接，外侧端与固定板的内端面中部固定连接，所述的固定板的外侧端与脚板的内侧端之间设有多根第三弹簧，所述的脚板的外侧端固定设有防滑橡胶垫，所述的支杆的内侧端与固定板的外端面中部固定连接，所述的支杆的外侧端与受力板的内侧端固定连接，所述的压力传感器安装在受力板的外侧端面，所述的第三弹簧处于自然状态时，压力传感器的外侧端面与脚板的内端面相互脱离，所述的压力传感器通过导线与控制器信号连接。

4.如权利要求3所述的一种遥控清淤机器人，其特征为：所述的清洁机构由若干清洁单元构成，所述的清洁单元与相邻的拖拽单元之间、以及相邻的清洁单元之间均依次通过第一弹簧、万向节、第二弹簧连接，所述的清洁单元内部设有密封腔，所述的控制器、蓄电池、遥控信号接收器分别设于不同的密封腔内，在清洁单元的外壁外表面均匀分布有若干清洁组件。

5.如权利要求4所述的一种遥控清淤机器人，其特征为：所述的清洁单元为圆柱形结构，所述的清洁组件包括第四弹簧和清洁器，所述的第四弹簧的两端分别与圆柱形结构的外表面、及清洁器的下端固定连接。

6.如权利要求5所述的一种遥控清淤机器人，其特征为：所述的拖拽单元的外部还套设有弹性橡胶罩，所述的弹性橡胶罩的内表面分别与平行四边体的四角连接，并可在平行四边体变形时跟随变形。

7.如权利要求6所述的一种遥控清淤机器人，其特征为：所述的弹性橡胶罩的外表面设有若干摄像头，所述的摄像头内置有led无影灯，且摄像头通过导线与蓄电池电性连接，所述的控制器内集成有视频信号发射器，所述的摄像头与视频信号发射器通过导线信号连接，所述的管道外侧还设有计算机系统，所述的计算机系统设有视频信号接收器，所述的视频信号发射器与视频信号接收器无线连接，所述的视频信号接收器将接收到的视频信息通过相关软件在显示屏播放，操作人员根据视频信息通过遥控器遥控爬行体移动。

8.如权利要求1-7任一所述的一种遥控清淤机器人，其特征为：所述的清洁机构的尾端还连接有安全绳，所述的安全绳的一端与清洁机构的尾端连接，另一端延伸出管道口外侧。

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