CN113289989A - 一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人，包括机身，所述机身的内部固定安装有控制部和两个载重部，且两个载重部对称分布于控制部的两端，每个所述载重部与控制部之间均固定连接有万向轴，所述机身的两端对称设置有清洁机构，且两个清洁机构与位置相对应的载重部之间均密封连接有供液装置。本发明中的机器人针对设备内的管道进行设计，能利用高压水流将管道内的脏污进行彻底的清洁；机器人的抓壁能力更强，不会因为水流的反作用力出现晃动或移位；机器人不依赖于复杂的程序也能自动过弯，克服了传统机器人在交叉的管路之间无法定向转弯的缺点。

Description

一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人

技术领域

本发明涉及清洁机器人技术领域，尤其涉及一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人。

背景技术

设备内部清洁用机器人常利用水流来实现清洁功能，为了适配不同规格的管道，机器人的行走机构少见有履带式，多为多个行走轮相配合，因此抓壁力稍弱，而机器人在喷射高压水流时，其自身也会受到较大的反作用力，从而使机器人本体出现晃动甚至移位，影响捕捉到的图像的清晰度，并且在常规的机器人的转向动作依赖于复杂的程序，提高了机器人的研发成本，为此，我们提出一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中用于清洁设备内部管道的机器人的抓壁力稍弱，影响捕捉到的图像的清晰度，并且研发成本高的问题，而提出的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人，包括机身，所述机身的内部固定安装有控制部和两个载重部，且两个载重部对称分布于控制部的两端，每个所述载重部与控制部之间均固定连接有万向轴，所述机身的两端对称设置有清洁机构，且两个清洁机构与位置相对应的载重部之间均密封连接有供液装置，所述机身上对称设置有多个固定座，且每个固定座均固定连接有行走机构，每个所述行走机构均包括伸缩杆和两个转向装置，每个所述转向装置均包括滑动套，每个所述滑动套内均滑动设置有滑杆，位于同一个行走机构内的两根滑杆与伸缩杆之间固定连接有弹性杆，且每根弹性杆均不与对应的滑动套相接触，每根所述弹性杆均为中空结构，且其内部充有电流变液。

进一步，所述控制部与两个载重部的外周均对称安装有多个条形固定件，多个所述条形固定件的两端均共同连接有环形固定件，多个所述条形固定件与环形固定件的外侧共同张紧有纤维约束层，所述纤维约束层与机身的内侧壁相贴合。

进一步，两个所述载重部远离控制部的一端均固定安装有密封法兰，两个所述载重部内均安装有增压阀，两个所述增压阀均密封连接有引流管，两根所述引流管远离增压阀的一端均通过密封法兰延伸至载重部的外部。

进一步，两个所述清洁机构均包括清洁头，两个所述清洁头上均对称开设有多个喷射口，两个所述供液装置均包括固定安装在机身上的承接架，两个所述承接架内转动设置有中空转接杆，两根所述中空转接杆的一端均与相应的引流管密封连接，两根所述中空转接杆的另一端均密封连接有分流管，且每根分流管均与位置相对应的清洁头相连通。

进一步，两个所述承接架内均转动安装有齿轮，两根所述中空转接杆上均过盈配合有齿环，且位于同一个承接架内的齿环与齿轮相啮合，两个所述承接架上还固定设有微型电机，且两个微型电机的输出轴均与对应的齿轮固定连接。

进一步，所述机身的中部固定设置有防撞环，所述防撞环的两侧壁上均对称安装有两个微型摄像机，所述控制部内通过减震架固定安装有控制器，且每个微型摄像机均与控制器电性连接。

进一步，每个所述行走机构还包括驱动轮和驱动电机，每个所述驱动电机均固定连接有安装套，位置相对应的安装套与驱动电机之间对称设置有多个弹性导柱，每个所述驱动电机的输出轴均与对应的驱动轮转动连接。

进一步，每个所述转向装置还包括支撑杆和辅助轮，每根所述支撑杆均与机身固定连接，位置相对应的支撑杆与滑动套之间均固定连接有弹簧，每个所述辅助轮均转动安装在对应滑杆的下方。

进一步，所述机身的内侧壁与纤维约束层的外侧壁之间形成有密封腔体，所述控制部内固定安装有空气注射泵，所述空气注射泵的输出端延伸至密封腔体内。

本发明中的机器人针对设备内的管道进行设计，能利用高压水流将管道内的脏污进行彻底的清洁；机器人的抓壁能力更强，不会因为水流的反作用力出现晃动或移位；机器人不依赖于复杂的程序也能自动过弯，克服了传统机器人在交叉的管路之间无法定向转弯的缺点。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人的结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人中机身的剖视图；

图3为图2中A处放大图；

图4为本发明提出的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人中环形固定件与条形固定件的分布示意图；

图5为本发明提出的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人中载重部与控制部的剖视图；

图6为本发明提出的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人中承接架的内部结构示意图；

图7为本发明提出的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人中行走机构的结构示意图；

图8为本发明提出的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人中行走机构的部分结构示意图；

图9为本发明提出的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人中弹性杆与滑杆连接处的结构示意图。

图中：1机身、2清洁头、3喷射口、4微型摄像机、5安装套、6驱动轮、7防撞环、8弹性杆、9载重部、10控制部、11万向轴、12纤维约束层、13环形固定件、14条形固定件、15卡接端口、16引流管、17密封法兰、18增压阀、19减震架、20控制器、21承接架、22中空转接杆、23分流管、24齿环、25齿轮、26微型电机、27固定座、28伸缩杆、29驱动电机、30弹性导柱、31支撑杆、32弹簧、33滑动套、34滑杆、35辅助轮、36轴架。

具体实施方式

参照图1-2，一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人，包括机身1，机身1的内部固定安装有控制部10和两个载重部9，且两个载重部9对称分布于控制部10的两端，使得机器人的重心更加稳定，每个载重部9与控制部10之间均固定连接有万向轴11，使得载重部9与控制部10之间可以发生相对转动，机身1的两端对称设置有清洁机构，且两个清洁机构与位置相对应的载重部9之间均密封连接有供液装置。

参照图3-4，控制部10与两个载重部9的外周均对称安装有多个条形固定件14，多个条形固定件14的两端均共同连接有环形固定件13，环形固定件13与条形固定件14均为弹性纤维材料，具有较高的韧性，多个条形固定件14与环形固定件13的外侧共同张紧有纤维约束层12，纤维约束层12与机身1的内侧壁相贴合。

参照图5，两个载重部9远离控制部10的一端均固定安装有密封法兰17，两个载重部9内均安装有增压阀18，两个增压阀18均密封连接有引流管16，两根引流管16远离增压阀18的一端均通过密封法兰17延伸至载重部9的外部，载重部9内盛有清洁液，控制器20通过控制增压阀18的开启与关闭，从而控制清洁液喷出的时长。

参照图2与6，两个清洁机构均包括清洁头2，两个清洁头2上均对称开设有多个喷射口3，喷射口3环绕分布在清洁头2的侧壁上并且具有不同的朝向，防止出现清洁死角，两个供液装置均包括固定安装在机身1上的承接架21，两个承接架21内转动设置有中空转接杆22，两根中空转接杆22的一端均与相应的引流管16密封连接，两根中空转接杆22的另一端均密封连接有分流管23，中空转接杆22与引流管16相连的部位设有密封轴承，防止清洁液泄露，且每根分流管23均与位置相对应的清洁头2相连通，多个喷射口3通过主通路与分流管23相连通，便于清洁液从喷射口3处向外喷洒。

两个承接架21内均转动安装有齿轮25，两根中空转接杆22上均过盈配合有齿环24，且位于同一个承接架21内的齿环24与齿轮25相啮合，两个承接架21上还固定设有微型电机26，且两个微型电机26的输出轴均与对应的齿轮25固定连接，微型电机26通过齿轮25与齿环24之间的啮合传动来驱动中空转接杆22以及分流管23转动，从而带动清洁头2匀速转动。

参照图1，机身1的中部固定设置有防撞环7，防撞环7的两侧壁上均对称安装有两个微型摄像机4，控制部10内通过减震架19固定安装有控制器20，且每个微型摄像机4均与控制器20电性连接，微型摄像机4可以拍摄、储存相关的图像或录像，工作人员通过无线传输技术也能在外界计算机上实时观察机器人的工作状态。

参照图7，机身1上对称设置有多个固定座27，且每个固定座27均固定连接有行走机构，每个行走机构均包括驱动轮6、伸缩杆28和驱动电机29，每个驱动电机29均固定连接有安装套5，位置相对应的安装套5与驱动电机29之间对称设置有多个弹性导柱30，每个驱动电机29的输出轴均转动连接有对应的驱动轮6，弹性导柱30具有良好的回弹性与压缩性，在一定角度范围内，驱动轮6以及驱动电机29可以发生倾斜，使驱动轮6与管道内壁更加贴合，提高机器人的抓壁能力，同时机器人行进的方向不会发生明显偏移。

参照图8-9，每个行走机构还包括两个转向装置，每个转向装置均包括支撑杆31、滑动套33和辅助轮35，每根支撑杆31均与机身1固定连接，位置相对应的支撑杆31与滑动套33之间均固定连接有弹簧32，每个滑动套33内均滑动设置有滑杆34，每个辅助轮35均转动安装在对应滑杆34的下方，支撑杆31与滑动套33之间非固定连接，辅助轮35的角度也能根据管道内壁的曲率大小自主调节，并且辅助轮35的角度调节范围更大，辅助轮35与驱动轮6为三角形分布，稳定性更强，弹簧32的外侧可以设置一个柔性套，以免弹簧32上堆积大量的油污或灰尘；

驱动轮6以及辅助轮35上均设有轴架36，轴架36能更好的保持驱动轮6与辅助轮35的结构的稳定性。

位于同一个行走机构内的两根滑杆34与伸缩杆28之间固定连接有弹性杆8，且每根弹性杆8均不与对应的滑动套33相接触，当伸缩杆28的长度改变时，弹性杆8可以带动滑杆34沿滑动套33移动，从而使得辅助轮35随驱动轮6运动。

本发明中的机器人更适用于设备管道内的清洁，在机器人进入管道前，要向载重部9内灌装足量的清洁液，然后利用密封法兰17对载重部9进行封闭，并将供液装置与清洁机构依次安装好；

当机器人进入管道后，微型摄像机4拍摄管道内的图像，对图像进行分析后，控制器20控制伸缩杆28伸长或缩短，使驱动轮6、辅助轮35与管道内壁均相抵，驱动电机29带动驱动轮6滚动，机器人可以实现稳定的运动；

在管道内径发生变化时，伸缩杆28会调节安装套5的位置时，弹性杆8也会随之移动，与弹性杆8相连接的滑杆34会在滑动套33内滑动，使得辅助轮35的位置也得到调节，并且在弹性导柱30、弹簧32的弹性作用下，驱动轮6与辅助轮35的角度在一定范围内均可以实现自动调节，所以能保证驱动轮6、辅助轮35与管道内壁之间的良好贴合；

在机器人运动到脏污处时，控制器20控制增压阀18开启，清洁液通过引流管16、中空转接杆22、分流管23进入清洁头2内，然后通过喷射口3高速喷出，对脏污处进行高压清洗，同时微型电机26开启，通过齿轮25、齿环24、中空转接杆22以及分流管23带动清洁头2转动，扩大清洁范围，避免出现清洁死角；

每根弹性杆8均为中空结构，且其内部充有电流变液，机身1的内侧壁与纤维约束层12的外侧壁之间形成有密封腔体，控制部10内固定安装有空气注射泵，空气注射泵的输出端延伸至密封腔体内，机身1与纤维约束层12的弹性不同；

在机器人对管道内的脏污处进行清洁时，机器人本身也会受到较大的反作用力，此时控制器20向电流变液供电，使电流变液由液态向固态转变，使得弹性杆8的弹性降低，从而固定辅助轮35的位置，避免机器人在清洁过程中出现晃动或移位；

机身1与纤维约束层12之间的密封腔体的空间结构可以根据需要进行设计，当设备内管道的形状具有规律性的变化时，在机器人经过弯道前，空气注射泵先向密封腔体内鼓入气体，而机身1与纤维约束层12的弹性不同，机器人会向固定的方向弯曲，便于机器人自动过弯。

Claims (9)

1.一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人，包括机身（1），其特征在于，所述机身（1）的内部固定安装有控制部（10）和两个载重部（9），且两个载重部（9）对称分布于控制部（10）的两端，每个所述载重部（9）与控制部（10）之间均固定连接有万向轴（11），所述机身（1）的两端对称设置有清洁机构，且两个清洁机构与位置相对应的载重部（9）之间均密封连接有供液装置，所述机身（1）上对称设置有多个固定座（27），且每个固定座（27）均固定连接有行走机构，每个所述行走机构均包括伸缩杆（28）和两个转向装置，每个所述转向装置均包括滑动套（33），每个所述滑动套（33）内均滑动设置有滑杆（34），位于同一个行走机构内的两根滑杆（34）与伸缩杆（28）之间固定连接有弹性杆（8），且每根弹性杆（8）均不与对应的滑动套（33）相接触，每根所述弹性杆（8）均为中空结构，且其内部充有电流变液。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人，其特征在于，所述控制部（10）与两个载重部（9）的外周均对称安装有多个条形固定件（14），多个所述条形固定件（14）的两端均共同连接有环形固定件（13），多个所述条形固定件（14）与环形固定件（13）的外侧共同张紧有纤维约束层（12），所述纤维约束层（12）与机身（1）的内侧壁相贴合。

3.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人，其特征在于，两个所述载重部（9）远离控制部（10）的一端均固定安装有密封法兰（17），两个所述载重部（9）内均安装有增压阀（18），两个所述增压阀（18）均密封连接有引流管（16），两根所述引流管（16）远离增压阀（18）的一端均通过密封法兰（17）延伸至载重部（9）的外部。

4.根据权利要求3所述的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人，其特征在于，两个所述清洁机构均包括清洁头（2），两个所述清洁头（2）上均对称开设有多个喷射口（3），两个所述供液装置均包括固定安装在机身（1）上的承接架（21），两个所述承接架（21）内转动设置有中空转接杆（22），两根所述中空转接杆（22）的一端均与相应的引流管（16）密封连接，两根所述中空转接杆（22）的另一端均密封连接有分流管（23），且每根分流管（23）均与位置相对应的清洁头（2）相连通。

5.根据权利要求4所述的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人，其特征在于，两个所述承接架（21）内均转动安装有齿轮（25），两根所述中空转接杆（22）上均过盈配合有齿环（24），且位于同一个承接架（21）内的齿环（24）与齿轮（25）相啮合，两个所述承接架（21）上还固定设有微型电机（26），且两个微型电机（26）的输出轴均与对应的齿轮（25）固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人，其特征在于，所述机身（1）的中部固定设置有防撞环（7），所述防撞环（7）的两侧壁上均对称安装有两个微型摄像机（4），所述控制部（10）内通过减震架（19）固定安装有控制器（20），且每个微型摄像机（4）均与控制器（20）电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人，其特征在于，每个所述行走机构还包括驱动轮（6）和驱动电机（29），每个所述驱动电机（29）均固定连接有安装套（5），位置相对应的安装套（5）与驱动电机（29）之间对称设置有多个弹性导柱（30），每个所述驱动电机（29）的输出轴均与对应的驱动轮（6）转动连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人，其特征在于，每个所述转向装置还包括支撑杆（31）和辅助轮（35），每根所述支撑杆（31）均与机身（1）固定连接，位置相对应的支撑杆（31）与滑动套（33）之间均固定连接有弹簧（32），每个所述辅助轮（35）均转动安装在对应滑杆（34）的下方。

9.根据权利要求2所述的一种基于视觉检测功能的设备内部清洁用机器人，其特征在于，所述机身（1）的内侧壁与纤维约束层（12）的外侧壁之间形成有密封腔体，所述控制部（10）内固定安装有空气注射泵，所述空气注射泵的输出端延伸至密封腔体内。

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