CN113739001A - 一种新型小管径地下管道清洗机器人 - Google Patents

Abstract

一种新型小管径地下管道清洗机器人，包括机器人本体、主驱动模块、高压水清洗模块、智能粉碎模块，机器人本体上集成有所述主驱动模块、高压水清洗模块、智能粉碎模块；主驱动模块接收来自地面的高压水的正向输入并同时依靠一部分高压水反向输出产生的反作用力而推动机器人本体前进；高压水清洗模块与主驱动模块连通，其依靠主驱动模块传输来的一部分高压水对机器人本体前进时前部的地下管道进行清洗；所述智能粉碎模块包括动力模块、变速模块、粉碎模块，其中粉碎模块用于粉碎地下管道内的沉积物。本申请提供一种新型小管径地下管道清洗机器人，采用新型的驱动方式，使机器人体积最小化，同时实现了机器人运动、粉碎、清洗协同工作。

Description

一种新型小管径地下管道清洗机器人

技术领域

本发明涉及清洗机器人，具体涉及一种新型小管径地下管道清洗机器人。

背景技术

城市排水管网是城市的“血管”，肩负着收集、输送城市污水和雨水的重任，是城市水体环境的重要组成部分。目前，人工方式清洗小管径地下管道，仅仅在窨井口捞垃圾，而人员也无法进入小管径地下管道进行清洗。

国内引进的一些国外装备，采用高压水在地下管道内冲洗，冲洗的污水进入窨井口，然后通过吸污管在窨井口吸污。但是当地下管道沉积物比较硬时，高压水起不到清洗的作用。

目前，在一些大管径地下管道的清洗中，采用智能机器人进行地下管道的清洗。但是，对于小管径地下管道，因为管径的限制，传统的智能机器人无法进入。

因此开发一套新型小管径地下管道清洗机器人，解决现有设备存在的问题，对于城市治理至关重要。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请提供一种新型小管径地下管道清洗机器人，采用新型的驱动方式，使机器人体积最小化，同时实现了机器人运动、粉碎、清洗协同工作。

为了实现上述技术效果，本发明的具体技术方案如下：

一种新型小管径地下管道清洗机器人，包括机器人本体、主驱动模块、高压水清洗模块、智能粉碎模块，该机器人本体上集成有所述主驱动模块、高压水清洗模块、智能粉碎模块；

所述主驱动模块接收来自地面的高压水的正向输入并同时依靠一部分高压水反向输出产生的反作用力而推动机器人本体前进；

所述高压水清洗模块与主驱动模块连通，其依靠主驱动模块传输来的一部分高压水对机器人本体前进时前部的地下管道进行清洗；

所述智能粉碎模块包括动力模块、变速模块、粉碎模块，其中粉碎模块用于粉碎地下管道内的沉积物，变速模块、粉碎模块均能够快速拆装在机器人本体上。

进一步地，所述机器人本体呈筒状结构，其周身上以等间距间隔固定环设有多组滚动轮。

进一步地，所述主驱动模块包括固定于机器人本体后端面上的壳体，该壳体上设有沿机器人本体轴向设置的进水管及出水喷口，该出水喷口处设有锥形喷嘴，所述锥形喷嘴与进水管之间通过弧形管道连通，该壳体的两侧均设有一端与弧形管道连通、另一端用于与高压水清洗模块连通的出水支路。

进一步地，变速模块采用第一变速模块或第二变速模块，其中第一变速模块为力矩相较大、速度相较慢的变速机构，第二变速模块为力矩相较小、速度相较快的变速机构。

进一步地，所述动力模块为气动电机或伺服电机。

进一步地，所述动力模块固定安装于机器人本体内，所述变速模块的一端设有与动力模块的动力输出端连接的联轴器端、另一端设有动力传动端，粉碎模块上设有与该动力传动端匹配的对接端，所述机器人本体前端面、变速模块、粉碎模块上均设有用于螺栓连接的连接孔。

进一步地，所述粉碎模块为甩刀式结构、双螺旋结构或盾构式结构。

进一步地，所述高压水清洗模块采用安装在粉碎模块两侧上的高压水喷头，该高压水喷头与机器人本体前端面上的高压水出口通过皮管连通，所述高压水出口与出水支路连接。

进一步地，机器人本体前端面底部还设置有真空吸污的输入口，该真空吸污的输入口一端与粉碎模块相通、另一端通过吸污管还与地面的真空吸污系统连接。

依据上述技术方案，本发明的机器人工作前，通过窨井口智能相机观察，对小管径地下管道工况进行观察，选择合适的第一变速模块、粉碎模块或者第二变速模块、粉碎模块，安装在机器人本体上；机器人通过高压水驱动，携带智能粉碎模块、高压水喷头、真空吸污的输入口，进入小管径地下管道内部，然后启动智能粉碎模块，智能粉碎模块将地下管道内的沉积物粉碎，形成泥水混合物；泥水混合物实时进入真空吸污的输入口，并传送到地面系统；同时安装在机器人本体上的高压水喷头，对地下管道进行冲洗。本发明的机器人，采用新型的驱动方式，使机器人体积最小化，同时实现了机器人运动、粉碎、吸污、清洗协同工作，同步同时进行，极大提高了清洗效率，适应各种小管径地下管道的清洗。

附图说明

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

图1为本发明的整体框架示意图；

图2为本发明中的智能粉碎模块一框架示意图；

图3为本发明中的智能粉碎模块另一框架示意图；

图4为本发明的一整体结构示意图；

图5为图4的一分解示意图；

图6为本发明的另一角度整体结构示意图；

图7为本发明中的主驱动模块(部分)内部结构示意图；

其中，1、机器人主体；2、主驱动模块；21、壳体；22、进水管；23、出水喷口；24、锥形喷嘴；25、弧形管道；26、出水支路；3、高压水清洗模块；4、智能粉碎模块；41、动力模块；411、动力输出端；42、变速模块；42a、第一变速模块；42b、第二变速模块；421、动力传动端；43、粉碎模块；5、滚动轮；6、高压水出口；7、皮管通孔；8、连接孔；9、真空吸污的输入口；10、泥水孔；11、高压水进口；12、真空吸污的输出口。

具体实施方式

为使本实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实施方式中的附图，对本实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

参考图1至图7，本发明为一种新型小管径地下管道清洗机器人。(1)新型小管径地下管道清洗机器人由四部分组成，包括机器人本体1、主驱动模块2、高压水清洗模块3以及智能粉碎模块4，其中机器人本体1呈筒状结构，其周身上以等间距间隔固定环设有多组滚动轮5。(2)新型小管径地下管道清洗机器人的主驱动模块2，主驱动模块2包括固定于机器人本体1后端面上的壳体21，该壳体21上设有沿机器人本体轴向设置的进水管22及出水喷口23，该出水喷口23处设有锥形喷嘴24，所述锥形喷嘴24与进水管22之间通过弧形管道25连通，该壳体21的两侧均设有一端与弧形管道25连通、另一端用于与高压水清洗模块3连通的出水支路26，该出水支路根据需要可设置相应的阀门。主驱动模块2采用简洁驱动方式，推动机器人本体1前进，其原理是：来自地面的高压水，输入到主驱动模块2，然后大部分高压水经过锥形喷嘴24降压加速再反方向喷射而出产生反作用力，推动本机器人前进。该驱动方式体积小、能适应小管径地下管道的复杂环境。(3)进入到主驱动模块2的小部分高压水，进入高压水清洗模块3，对本机器人前进时前部的地下管道进行清洗，其中高压水清洗模块3采用安装在粉碎模块两侧上的高压水喷头，该高压水喷头与机器人本体1前端面上的高压水出口6通过皮管连通，所述高压水出口6与出水支路26连通，当然变速模块42、粉碎模块43上均设有用于皮管穿过的皮管通孔7，机器人本体后端面上设有与高压水出口6直通的高压水进口11。(4)智能粉碎模块4由三个模块组成，包括动力模块41、第一变速模块42a、粉碎模块43，或者动力模块41、第二变速模块42b、粉碎模块43。根据不同的工况，选择不同的变速模块和粉碎模块，以达到高效清淤的目的。不同的变速模块和粉碎模块，均可以从机器人本体上快速拆装下来完成更换，参考图5，其快速拆装的具体内容为：所述动力模块41固定安装于机器人本体1内，所述变速模块42的一端设有与动力模块的动力输出端411连接的联轴器端(图中未示)、另一端设有动力传动端421，粉碎模块43上设有与该动力传动端匹配的对接端(图中未示)，所述机器人本体前端面、变速模块、粉碎模块上均设有用于螺栓连接的连接孔8。(5)智能粉碎模块4的动力模块41，可以是气动电机，也可以是伺服电机。当使用气动电机作为动力模块时，与本机器人连接的是高压气管；当使用伺服电机作为动力模块时，与本机器人连接的是动力通讯线缆。(6)本机器人通过吸污管与地面的真空吸污系统连接。设置在机器人本体前端面底部的真空吸污的输入口9，实时将粉碎的泥水混合物吸入吸污管，进入地面处理系统进行实时处理，当然变速模块上匹配设有用于泥水混合物通过的泥水孔10，该泥水孔10与真空吸污的输入口9相对接，粉碎模块43内部设有用于经其粉碎的泥水混合物穿过的输送通道，该输送通道与泥水孔10相对接，当然机器人本体后端面底部设有与真空吸污的输入口9相通的真空吸污的输出口12。

本发明的工作流程如下：

1、通过窨井口智能相机观察，对小管径地下管道工况进行观察，选择合适的第一变速模块、粉碎模块或者第二变速模块、粉碎模块，将其安装在机器人本体上。根据地下管道沉积物的硬度，若沉积物硬度高，选择力量大、速度慢的第一变速模块；若沉积物硬度低，选择力量小、速度快的第二变速模块；

2、利用辅助装置，将机器人本体放入地下管道的窨井口；

3、机器人本体携带智能粉碎模块、高压水喷头和真空吸污的输入口自主运行，进入地下管道中；

4、吸污管、动力通讯线缆或高压气管、高压水管，安装在机器人本体的尾部。机器人本体在地下管道中行走时，同时牵引吸污管、动力通讯线缆或高压气管、高压水管运动；

5、进入地下管道内部时，启动智能粉碎模块和高压水喷头工作。将地下管道内的沉积物粉碎，并冲洗地下管道；

6、粉碎的泥水混合物，在真空吸污系统的作用下，实时通过真空吸污的输入口进入吸污管。泥水混合物在吸污管中运动，最后到达地面系统进行处理。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种新型小管径地下管道清洗机器人，其特征在于，包括机器人本体、主驱动模块、高压水清洗模块、智能粉碎模块，该机器人本体上集成有所述主驱动模块、高压水清洗模块、智能粉碎模块；

所述主驱动模块接收来自地面的高压水的正向输入并同时依靠一部分高压水反向输出产生的反作用力而推动机器人本体前进；

所述高压水清洗模块与主驱动模块连通，其依靠主驱动模块传输来的一部分高压水对机器人本体前进时前部的地下管道进行清洗；

所述智能粉碎模块包括动力模块、变速模块、粉碎模块，其中粉碎模块用于粉碎地下管道内的沉积物，变速模块、粉碎模块均能够快速拆装在机器人本体上。

2.如权利要求1所述的一种新型小管径地下管道清洗机器人，其特征在于，所述机器人本体呈筒状结构，其周身上以等间距间隔固定环设有多组滚动轮。

3.如权利要求2所述的一种新型小管径地下管道清洗机器人，其特征在于，所述主驱动模块包括固定于机器人本体后端面上的壳体，该壳体上设有沿机器人本体轴向设置的进水管及出水喷口，该出水喷口处设有锥形喷嘴，所述锥形喷嘴与进水管之间通过弧形管道连通，该壳体的两侧均设有一端与弧形管道连通、另一端用于与高压水清洗模块连通的出水支路。

4.如权利要求1所述的一种新型小管径地下管道清洗机器人，其特征在于，所述变速模块采用第一变速模块或第二变速模块，其中第一变速模块为力矩相较大、速度相较慢的变速机构，第二变速模块为力矩相较小、速度相较快的变速机构。

5.如权利要求1所述的一种新型小管径地下管道清洗机器人，其特征在于，所述动力模块为气动电机或伺服电机。

6.如权利要求5所述的一种新型小管径地下管道清洗机器人，其特征在于，所述动力模块固定安装于机器人本体内，所述变速模块的一端设有与动力模块的动力输出端连接的联轴器端、另一端设有动力传动端，粉碎模块上设有与该动力传动端匹配的对接端，所述机器人本体前端面、变速模块、粉碎模块上均设有用于螺栓连接的连接孔。

7.如权利要求1所述的一种新型小管径地下管道清洗机器人，其特征在于，所述粉碎模块为甩刀式结构、双螺旋结构或盾构式结构。

8.如权利要求3所述的一种新型小管径地下管道清洗机器人，其特征在于，所述高压水清洗模块采用安装在粉碎模块两侧上的高压水喷头，该高压水喷头与机器人本体前端面上的高压水出口通过皮管连通，所述高压水出口与出水支路连接。

9.如权利要求1所述的一种新型小管径地下管道清洗机器人，其特征在于，机器人本体前端面底部还设置有真空吸污的输入口，该真空吸污的输入口一端与粉碎模块相通、另一端通过吸污管还与地面的真空吸污系统连接。

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