CN114451311B - 机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人及系统 - Google Patents

Abstract

本发明的机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人及系统属于清洗消毒装置，包括智能化工作平台、机械摩擦式智能化清洗系统、液力式清洗及消毒系统，智能化工作平台，是在履带式行走装置上设置了控制模块总成、数据采集系统、图像回传系统、环境感知系统、路径规划系统构成；通过智能化工作平台控制机械摩擦式智能化清洗系统和液力式清洗及消毒系统，对猪舍漏缝地板进行清洗及消毒，还能定期完成猪舍环境常规清洗、消毒及智能化定点清洗消毒，不仅能深入猪粪尿沟内，完成清洗消毒工作，也不需要清洁工人进入到养殖舍内，通过远程无线控制或自动控制就能完成清洗、消毒工作，降低操作工人劳动强度，提高了工作效率。

Description

机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人及 系统

技术领域

本发明属于清洗消毒装置，特别是涉及到一种机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人及系统。

背景技术

近年来，我国生猪养殖由落后的民间散养和中小型规模养殖加速向集约化、规模化、现代化养殖发展，以满足人民对生猪产品日益增长的需求。对集约化、规模化、现代化养殖场来说，生猪生产是有节律、连续的，同时每个阶段根据生产实际又是相对独立的，特别是在自繁自养猪场，将整个生产分为后备、 妊娠、分娩、哺乳、断奶、保育、生长和育肥八个生产阶段，并实施全进全出制度来保障各个阶段猪群健康养殖。但由于规模化养殖密度大，且冬春季节气温较低、湿度高，猪只的抗病力下降，加上猪舍为保温提高了密闭度，猪舍内易滋生各种病原物，很容易引发疫病，使生猪养殖疫病防控趋于复杂化。目前，中国养殖场生猪所患疾病主要有猪蓝耳病、仔猪腹泻、猪瘟、细菌性疾病如副猪嗜血杆菌病、链球菌、传染性胸膜肺炎及2018年传入我国的非洲猪瘟等疾病，这些疾病中的某些疾病如非洲猪瘟，一旦在养殖场发生，很难被控制，常会引起大批的生猪死亡，给养殖场造成惨重的损失，甚至达到破产的边缘。另外，对于规模化养殖场中的病死猪及养殖场所和区域，如不及时处理、清洗和消毒，也可能将病毒传染给其它健康生猪，给养殖户造成更大的损失。因此，在实际生产中，要想生猪生产取得稳定的效益，必须对空栏期或定期对集约化养猪舍地面、粪便、污水、皮毛、设施设备及病死猪尸体进行充分的清洗和消毒，并采用科学的消毒方法，才能消灭传染源散播于外界环境中的病原微生物，切断传播途径，阻止疫病继续蔓延，或采取其它措施保持栏内清洁卫生，改善环境条件，保证养殖业健康稳定发展。

在现代化、规模化、集约化生猪养殖场中，在粪尿沟上敷设漏缝地板，是保持栏内清洁卫生，改善环境条件的重要措施之一。但漏缝地板清洗、消毒非常困难，特别是与粪尿沟底面相对的漏缝地板面，因粪尿沟空间狭小，如不借用特殊的机械，靠人力根本无法进行清洗、消毒。漏缝地板如果长时间不清洗、消毒，将使大量的粪便与尿渍板结到其表面，特别是在春冬等季节，很容易滋生大量的病毒与细菌，严重影响生猪生活环境及疫病防控。

目前，传统的猪舍的清洗、消毒方式仍以人工为主，这种方式不仅费时、费力，效率低，生产成本高，而且工作人员长时间处在高湿度、含氨气和硫化氢等有害气体的、密闭的环境中，必将严重危害他们的身心伤害。

发明内容

本发明旨在于克服现有技术的不足，提供了一种机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人及系统。

本发明的机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人系统，包括智能化工作平台、机械摩擦式智能化清洗系统、液力式清洗及消毒系统：

（一）智能化工作平台，是在履带式行走装置上设置了控制模块总成、数据采集系统、图像回传系统、环境感知系统、路径规划系统构成；

所述的控制模块总成是完成对清洗消毒机器人平台无线远程控制、自动控制、动态采集数据处理及反馈、动态环境感知数据处理及反馈、路径规划数据处理及反馈、自动定位、手动/自动清洗消毒控制和运动控制，主要由无线控制系统、自动控制系统、运动控制系统和控制中心组成；

所述的数据采集系统包括温湿度传感器、氨气传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器机、控制模块总成及手机客户端组成，温湿度传感器、氨气传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器采集的温度、湿度及氨气、二氧化碳和硫化氢的浓度通过控制模块总成传输给显示客户端，实现对上述参数的实时监测；

所述的图像回传系统主要包括摄像机，控制模块总成以及手机客户端组成，摄像机采集的数据经控制模块总成处理后发射出去，最终显示在手机的终端显示器上；

所述的环境感知系统主要由激光雷达、摄像机、控制模块总成组成，以实现避障及其它目标物的检测与追踪；

所述的路径规划系统主要由激光雷达、电子地图、控制模块总成组成，实现清洗消毒机器人智能化工作平台局部路径规划及全局路径规划；

（二）机械摩擦式智能化清洗系统，包括轴流钢丝刷式清洗总成、横向清洗移动工作总成、纵向移动清洗工作总成和智能液压工作总成；

所述的轴流钢丝刷式清洗总成是通过机械摩擦对漏缝地板的下平面进行清洗；

所述的横向清洗移动工作总成是带动轴流钢丝刷式清洗总成左右横向移动，并通过控制系统的控制，使其能停在合适的工作位置，以完成尿粪沟整个幅宽的清洗工作；

所述的纵向移动清洗工作总成是带动轴流钢丝刷式清洗总成沿着纵向上下移动，并停留在合适的位置，以完成清洗工作；

（三）液力式清洗及消毒系统，包括清药液及清洗液箱、清洗管线及摇摆式压力喷头。

作为本发明的进一步改进，所述的轴流钢丝刷式清洗总成，包括轴流式钢丝刷、液压马达Ⅰ、液压油管a、液压油管b、上层板、传动链条、旋转支架、传动链轮和旋转轴；横向清洗移动工作总成，包括支撑架、连接短轴、中层板、左右行程轨道、梯形轮、固定轴、耳环式液压油缸；纵向移动清洗工作总成，包括上下行程梯形轮轴、梯形轮、上下行程导轨、方管和下支撑板。

本发明的机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人，是在履带式行走装置的承重主体上固定了下支撑板，下支撑板的两端分别固定了法兰式液压油缸置于两侧履带的外侧，法兰式液压油缸活塞杆上的法兰与方管连接，方管的顶端固定有中层板，中层板的前后两侧安装有左右行程轨道，在中层板的上方在设有一对连接短轴，在每个连接短轴的两端均安装有梯形轮分别与前后两侧的左右行程轨道相配合，在每个连接短轴均上固定有两个支撑架，各支撑架的上端均与上层板的底部相固定，上层板的左右两端固定有旋转支架，旋转支架上设有旋转轴，在旋转轴上间隔设有轴流式钢丝刷，在旋转轴的中间设有传动链轮与固定在上层板上的液压马达Ⅰ传动链接；在方管的前后两侧分别固定有上下行程梯形轮轴，上下行程梯形轮轴的另一端与竖直固定在下支撑板上的上下行程导轨相配合；在前后两侧的上下行程导轨的外侧均安装了压力喷头，压力喷头通过药液及清洗管线与药液及清洗液箱连通。

作为本发明的进一步改进，在前后两侧的上下行程导轨的外侧与曲柄摇杆Ⅲ下端相绞接，曲柄摇杆Ⅲ的顶端固定安装了压力喷头；在下支撑板上固定了液压马达Ⅱ，液压马达Ⅱ的输出轴齿轮与安装在下支撑板上方的传动轴一端的链轮链条传动，传动轴穿过下支撑板置于其前后两侧，在传动轴的两端分别固定有曲柄摇杆Ⅰ、曲柄摇杆Ⅰ的另一端绞接了曲柄摇杆Ⅱ、曲柄摇杆Ⅱ的另一端与曲柄摇杆Ⅲ的中部的滑槽相配合。

作为本发明的进一步改进，在上层板的左右两端均安装了水平距离传感器，在其一端安装了高度传感器。

作为本发明的进一步改进，在中层板上安装有固定轴，耳环式液压油缸一端连接在固定轴上，另一端与其中一个连接短轴连接。

作为本发明的进一步改进，在承重主体上固定了液压油箱，液压油箱的出液总管A通过泵与电磁阀组连接，电磁阀组的出液管分别与液压马达Ⅰ、液压马达Ⅱ、耳环式液压油缸及两侧的法兰式液压油缸连通。

作为本发明的进一步改进，药液及清洗液箱包括并列的清水箱和药液箱，清水箱和药液箱的各自的出液管路安装有电磁阀，并通过三通、泵与药液及清洗管线连通。

本发明的机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人系统，具有下述有益效果：

1、多功能、多用途。智能清洗消毒机器人系统不仅能进入到粪尿沟内，对漏缝地板进行清洗及消毒，还能定期完成猪舍环境常规清洗、消毒及智能化定点清洗消毒。本发明研制的清洗消毒机器人智能化工作平台不仅可作为猪舍尿粪坑内清洗消毒平台，还可以作为畜禽舍内环境清洗、消毒、信息采集、数据监测、环境调控及温室大棚和农田内环境监测、数据采集及调控工作平台，实现一机多用的目的；

2、降低操作工人劳动强度。智能清洗消毒机器人系统不仅能无线手动控制作业，也可以实现自动化控制作业，减轻操作人员的劳动强度；

3、实现安全作业。猪舍粪尿沟内空间狭小，清洁工人无法进入其内部工作；猪舍粪尿沟内及养殖舍内含有氨气、硫化氢、二氧化碳等有害气体，人长时间呆在这种环境内，对人体伤害极大。本系统不仅能深入猪粪尿沟内，完成清洗消毒工作，也不需要清洁工人进入到养殖舍内，通过远程无线控制或自动控制就能完成清洗、消毒工作；

4、降低生猪患外来疾病的危险；

5、准确定位。由于智能清洗消毒机器人系统配有自动定位系统，能准确确定其发生故障时停止位置及实时监测其工作位置；

6、自动调节轴流钢丝刷式清洗总成的工作位置；

7、工作稳定性、安全性好。由于智能清洗消毒机器人系统配有摩擦力平衡稳定器，能平衡流钢丝刷式清洗总成工作时产生的沿着行走方向的摩擦力，使工作系统稳定性、安全性好；

8、工作效率高、工作成本低。利用人工清洗一栋3000头的猪舍，一个人需要工作5天左右的时间。采用本发明的机器人系统只需要1天左右时间就能清洗完毕，比人工清洗节约4天左右，极大地提高工作效率，减少工作成本；

9、清洗干净。智能清洗消毒机器人系统利用液力与摩擦力耦合作用原理，能够完成高压清洗液清洗湿润、钢丝刷机械摩擦清洗、高压消毒液清洗消毒等工作过程，使漏缝地板清洗干净。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的侧视图；

图4是本发明的立体图；

图5是本发明机器人主体结构放大图。

具体实施方式

本发明的机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人系统，包括智能化工作平台、机械摩擦式智能化清洗系统、液力式清洗及消毒系统。

（一）智能化工作平台，不仅可作为猪舍尿粪坑内清洗消毒平台，还可以作为畜禽舍内环境清洗、消毒、信息采集、数据监测、环境调控及温室大棚和农田内环境监测、数据采集及调控工作平台，其主要由履带式行走装置、控制模块总成、数据采集系统、图像回传系统、环境感知系统、路径规划系统、自动定位系统、自动/手动控制转化系统组成。在履带式行走装置上设有电源系统总成和照明系统。

（1）履带式行走装置：与轮式行走装置相比，履带式行走装置主要具有通过性好、安全可靠、负重能力强、爬坡能力强、转弯半径小等优点，因此，本清洗消毒机器人系统采用履带式行走装置。履带式行走装置主要由履带、驱动轮、减速器、驱动电机总成、支重轮、导向轮、托带轮、张紧装置、缓冲弹簧和行走机构等组成，履带由优质橡胶制作而成，履带的宽度为130-220mm，导向轮与驱动轮之间的中心距为900mm。驱动电机总成由2个24V直流无刷电机和控制器组成，通过控制器可以实现2个直流无刷电机的转子同时正转、反转及同时正反转，使机器人主体实现前进、后退及向左和向右转动。驱动轮的制作材料为中碳钢（40号钢），通过齿轮和链条主与无刷电机相连，为机器人行走提供驱动力。托带轮的作用是拖住履带，防止履带下垂过大，以减少履带在运动中的振跳现象，并防止履带侧向滑落。行走装置单侧的托带轮为2个，主要由实心橡胶轮缘和钢制轮盘组成。张紧装置主要功能是实现对履带的张紧功能，防止掉带。缓冲弹簧主要功能是配合张紧装置实现对履带的弹性张紧功能。导向轮用于引导履带正确绕转，可以防止跑偏和越轨，导向轮中心离地面高度应有利于降低重心。导向轮由中碳钢（40号钢）加工而成。支重轮的主要作用是支撑机器人的重量，让履带沿着轮子前进。支重轮的个数和布置应有利于使履带接地压力分布均匀，本发明行走装置单侧的支重轮数量为5个，主要由聚氧亚甲基（POM）材料加工而成。行走机构主要包括履带底盘的本体，是驱动轮、减速器、驱动电机、支重轮、导向轮、托带轮、张紧装置、缓冲弹簧载体平台，方便导向轮、支重轮等的固定和安装。行走机构主要由不锈钢材料制成。

电源系统总成：机器人电源系统总成主要由2块24v锂电池和降压稳流器、冷却系统和其它附件等组成。其中，1块电池为机器人履带行走装置提供电能，通过降压稳流器输出不同等级的电压，为机器人的控制系统、动态数据采集系统、动态环境感知系统、路径规划系统、自动定位系统提供电能；另外1块电池为清洗消毒系统提供电能，并通过降压稳流器为传感器及照明系统提供电能。

照明系统：由于本发明所涉及到的清洗消毒机器人主要在粪尿沟内工作，如无照明系统，则无法通过图像回传系统监测清洗消毒机器人实际工作状况。照明系统由LED灯头、电源、稳压降流器及其它附属配件组成。

（2）控制模块总成

控制模块总成主要完成对清洗消毒机器人平台无线远程控制、自动控制、动态采集数据处理及反馈、动态环境感知数据处理及反馈、路径规划数据处理及反馈、自动定位、手动/自动清洗消毒控制和运动控制等，主要由无线控制系统、自动控制系统、运动控制系统和控制中心等组成。

无线控制系统：无线控制系统主要由数据检测中心、无线控制模块和移动客户端组成。数据检测中心与无线控制模块相连，无线控制模块与控制中心相连及与移动客户端无线相连；移动客户端实现对机器人实时监测以及控制。工作时，数据监测中心将机器人的实时状态数据传给无线控制模块，无线控制模块将数据传至控制中心及移动客户端，通过移动客户端控制后，将指令经无线控制模块传给控制中心，经控制中心处理数据后，将指令反馈给运动控制系统、清洗消毒系统及其它需要控制的各个系统，实现对机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人系统的控制。

控制中心：控制中心采用DSP微处理器为控制器，对所接受的各种数据进行处理及反馈，实现对清洗消毒机器人智能化工作平台控制。

运动控制系统：运动控制系统主要由运动控制模块、无刷电机、链条、链轮、履带驱动轮及其他辅助组件组成。运动控制模块与控制中心相连，无刷电机与运动控制模块相连，实现速度闭环控制。工作时，通过远程无线控制系统或自动控制系统发出指令，控制中心接收指令传递信号给运动控制模块，运动控制模块控制电机工作，由电机通过链轮、链条驱动履带驱动轮工作，从而实现机器人前进、后退、转弯等运动控制。

自动控制系统：清洗消毒机器人智能化工作平台在自动控制状态下，实现自动规划路线，自动避障，并根据实际工作情况，实现对清洗消毒系统及其它需要控制的各个系统的控制。自动控制系统主要由控制中心、运动控制系统、动态数据采集系统、动态环境感知系统、路径规划系统、自动定位系统、智能清洗消毒系统等组成。

（3）数据采集系统

数据采集系统主要由温湿度传感器、氨气传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器机、控制模块总成及手机客户端等组成。温湿度传感器、氨气传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器采集的温度、湿度及氨气、二氧化碳和硫化氢的浓度通过控制模块总成传输给手机等显示客户端，实现对上述参数的实时监测。

（4）图像回传系统

图像回传系统是通过手机作为终端显示设备实时监控的系统。图像回传系统主要包括摄像机，控制模块总成以及手机客户端等组成。摄像机采集的数据经控制模块总成处理后发射出去，最终显示在手机的终端显示器上。

（5）环境感知系统

环境感知系统主要由激光雷达、摄像机、控制模块总成及其它相关系统组成，以实现避障及其它目标物的检测与追踪。

（6）路径规划系统

路径规划系统主要由激光雷达、电子地图、控制模块总成及其它相关系统组成，实现清洗消毒机器人智能化工作平台局部路径规划及全局路径规划。

（7）自动定位系统等组成

自动定位系统主要由激光雷达、控制模块总成及其它相关系统组成，主要确定智能清洗消毒机器人系统发生故障时停止位置及实时监测其工作位置。

二、机械摩擦式智能化清洗系统

机械摩擦式智能化清洗系统主要由轴流钢丝刷式清洗总成、横向清洗移动工作总成、纵向移动清洗工作总成和智能液压工作总成等组成。

（1）轴流钢丝刷式清洗总成

轴流钢丝刷式清洗总成的作用主要是通过机械摩擦原理对漏缝地板的下平面进行清洗，主要由轴流式钢丝刷15、液压马达Ⅰ17、液压油管a、液压油管b、上层板12、传动链条、旋转支架13、传动链轮16和旋转轴14组成。轴流式钢丝刷15的直径为200mm，均分成4段，每一段的长度根据尿粪坑的实际宽度来确定，本发明每一段的长度为250mm，每段之间的间隔为133mm；轴流式钢丝刷15套在旋转轴14上，通过键与键槽连接；传动链轮16套在旋转轴14上，链轮与液压马达Ⅰ17相连接；两侧的旋转支架13固定在上层板12上，对旋转轴14起到定位及支撑的作用。工作时，利用液压马达Ⅰ17提供的驱动力，通过链轮、链条及旋转轴14驱动轴流式钢丝刷15旋转，从而达到清洗的目的。

（2）横向清洗移动工作总成

横向清洗移动工作总成的作用主要是带动轴流钢丝刷式清洗总成左右横向移动，并通过控制系统的控制，使其能停在合适的工作位置，以完成尿粪沟整个幅宽的清洗工作。横向清洗移动工作总成主要由包括横向清洗移动工作总成，包括支撑架11（4个）、连接短轴9（2个）、中层板7、左右行程轨道8（2个）、梯形轮10（4个）、左右行程轨道8（2个）、固定轴31、耳环式液压油缸32。梯形轮10分别与连接短轴9相连接，并分别安放在前后两侧的左右行程轨道8上，耳环式液压油缸32一端连接在固定轴31上，另一端连接在连接短轴（1根）9上；上层板支撑架（4个）11下端与连接短轴（2个）9相连接，上端通过上层板12与轴流钢丝刷式清洗总成相连；左右行程轨道8、固定轴31安装在中层板7上。工作时耳环式液压油缸32推拉连接短轴9右右移动，通过上层板支撑架14和上层板12带动轴流钢丝刷式清洗总成左右移动，完成清洗工作。根据实际工作需要，耳环式液压油缸32沿着前进方向的右行程最大距离为100mm，左行程最大距离为200mm。

（3）纵向移动清洗工作总成

纵向移动清洗工作总成主要由摩擦力平衡稳定器、轴流钢丝刷式清洗总成纵向移动系统组成。

摩擦力平衡稳定器主要用来平衡轴流钢丝刷式清洗总成工作时产生的沿着行走方向的摩擦力，主要由上下行程梯形轮轴18、梯形轮、上下行程导轨19、方管6和下支撑板2组成。上下行程导轨19一端与方管6相连接，一端与梯形轮相连接。梯形轮与上下行程导轨19相配合，沿着上下行程导轨19上下运动。工作时，在轴流钢丝刷式清洗总成纵向移动系统带动下，梯形轮沿着两侧的上下行程导轨19上下运动，来平衡轴流钢丝刷式清洗总成工作时产生的沿着行走方向的摩擦力。

轴流钢丝刷式清洗总成纵向移动系统主要作用是带动轴流钢丝刷式清洗总成沿着纵向上下移动，并停留在合适的位置，以完成清洗工作。轴流钢丝刷式清洗总成纵向移动系统主要由液压管f、下支撑底板12、法兰式液压油缸3、液压油管e、方管6、液压油管g、液压油管h组成。工作时，法兰式液压油缸3带动轴流钢丝刷式清洗总成和横向清洗移动工作总成沿着纵向上、下移动，通过控制系统的控制，可以停留在合适的工作高度，以完成清洗工作。

（4）智能液压工作总成

智能液压工作总成主要由液压油箱33、电磁阀组35、出液总管A、出液管42、伺服电机43、联轴器44、液压泵34、法兰式液压油缸3、耳环式液压油缸31、液压马达Ⅰ17、液压马达Ⅱ23和智能控制系统等组成。智能控制系统主要由无线/自动控制系统、控制中心、水平距离传感器41、高度传感器30组成。通过智能控制系统可以分别设置及控制液压马达Ⅰ17、液压马达Ⅱ23的转速、同步设置及控制法兰式液压油缸3活塞杆的伸出与缩进距离、单独设置及控制耳环式液压油缸32活塞杆的行程；无线控制及参数设置通过触摸屏实现。法兰式液压油缸3缸筒上的法兰安装在下支撑底板2上，活塞杆上的法兰与方管6连接。液压马达Ⅰ17安装在支架上，液压马达轴与链轮16相连接。液压马达Ⅱ23安装在液压马达支架上，液压马达轴与轴齿轮24联接，并通过传动链条与链轮26连接。液压泵34通过联轴器44与伺服电机43相连接，并且一端通过出液总管A和出液管42与电磁阀组35相连，另一端通过液压油管与液压油箱38相连。

三、液力式清洗及消毒系统

液力式清洗及消毒系统主要由高压清洗液及药液管收纳系统40、药液及清洗液储存系统、药液及清洗液输送系统、摇摆式高压药液及清洗液喷送系统组成，其配合机械摩擦式智能化清洗系统实现漏缝地板的清洗及消毒工作，也可以单独对畜禽舍进行清洗或消毒。药液及清洗液储存系统作用是储存药液、清洗液及分配药液和清洗液，药液及清洗液箱22包括并列的清水箱36和药液箱37，清水箱36和药液箱37的各自的出液管路安装有电磁阀，并通过三通38、泵39与药液及清洗管线21连通。药液及清洗管线21通过管线架40收纳。药液及清洗液输送系统作用为药液及清洗液在管道中运输提供动力，并将低压药液及清洗液转换为高压药液及清洗液，最高压力达到25Mpa，主要由药液及清洗液泵送总成39、药液及清洗液出水管、药液及清洗管线21、三通38组成。摇摆式高压药液及清洗液喷送系统作用是将压力喷头喷出的药液或清洗液，按照一定的规律以扇形摆动，根据实际工作需要，压力喷头头的摆动频率和幅度可以调整，调整的范围为：频率为0-1000赫兹，幅度的调整范围为500-1700mm，其主要由液压马达Ⅱ23、曲柄摇杆27、曲柄摇杆Ⅱ28、曲柄摇杆Ⅲ29、压力喷头20等组成。高压清洗液及药液管收纳系统40主要由伺服电机、脚轮、皮带轮、皮带、皮带轮、轴承座、收纳管架和收纳管线盘等组成，工作时，在伺服电机、皮带轮、皮带、皮带轮带动下，收纳管线盘转动，能够将药液及清洗液管整齐地缠绕在收纳管线盘轴上或将药液及清洗液管按照一定转速自动放开，确保清洗消毒机器人系统正常工作。

本发明的机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人，在履带式行走装置的承重主体1上固定了下支撑板2，下支撑板2的两端分别固定了法兰式液压油缸3置于两侧履带4的外侧，法兰式液压油缸3活塞杆5上的法兰与方管6连接，方管6的顶端固定有中层板7，中层板7的前后两侧安装有左右行程轨道8，在中层板的上方在设有一对连接短轴9，在每个连接短轴9的两端均安装有梯形轮10分别与前后两侧的左右行程轨道8相配合，在每个连接短轴9均上固定有两个支撑架11，各支撑架11的上端均与上层板12的底部相固定，上层板12的左右两端固定有旋转支架13，旋转支架13上设有旋转轴14，在旋转轴14上间隔设有轴流式钢丝刷15，在旋转轴14的中间设有传动链轮16与固定在上层板12上的液压马达Ⅰ17传动链接；在方管6的前后两侧分别固定有上下行程梯形轮轴18，上下行程梯形轮轴18的另一端与竖直固定在下支撑板2上的上下行程导轨19相配合；在前后两侧的上下行程导轨19的外侧均安装了压力喷头20，压力喷头20通过清洗管线21与药液及清洗液箱22连通。药液及清洗液箱22包括并列的清水箱36和药液箱37，清水箱36和药液箱37的各自的出液管路安装有电磁阀，并通过三通38、泵39与21连通。

该机器人，是前后两侧的上下行程导轨19的外侧与曲柄摇杆Ⅲ29下端相绞接，曲柄摇杆Ⅲ29的顶端固定安装了压力喷头20；在下支撑板2上固定了液压马达Ⅱ23，液压马达Ⅱ23的输出轴齿轮24与安装在下支撑板2上方的传动轴25一端的链轮26链条传动，传动轴25穿过下支撑板2置于其前后两侧，在传动轴25的两端分别固定有曲柄摇杆Ⅰ27、曲柄摇杆Ⅰ27的另一端绞接了曲柄摇杆Ⅱ28、曲柄摇杆Ⅱ28的另一端与曲柄摇杆Ⅲ29的中部的滑槽相配合。

温湿度传感器、氨气传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器机、摄像机、激光雷达等均安装在履带式行走装置上，并在该机器人的上层板12的左右两端均安装了水平距离传感器41，在其一端安装了高度传感器30。

在中层板7上安装有固定轴31，耳环式液压油缸32一端连接在固定轴31上，另一端与其中一个连接短轴9连接。

在承重主体1上固定了液压油箱33，液压油箱33的出液总管A通过泵34与电磁阀组35连接，电磁阀组35的出液管分别与液压马达Ⅰ17、液压马达Ⅱ23、耳环式液压油缸32及两侧的法兰式液压油缸3连通。具体说液压马达Ⅰ17与液压油管a和液压油管b连接，液压马达Ⅱ23与液压油管c和液压油管d连接，左侧的法兰式液压油缸3与液压油管e和液压油管f连接，右侧的法兰式液压油缸3液压油管g和液压油管h连接，耳环式液压油缸32与液压油管i和液压油管j连接。

本发明的机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人系统，其工作工作过程如下：

1、无线控制清洗清洗消毒过程

（1）向前工作过程

通过移动客户端启动清洗消毒机器人智能化工作平台，使清洗消毒机器人智能化工作平台沿着粪尿沟的中心线向右侧偏移一定距离向前行走，具体沿着粪尿沟中心线向右侧偏移距离与清洗消毒机器人系统的结构尺寸有关，本发明清洗消毒机器人智能化工作平台沿着粪尿沟中心线向右侧偏移距离为90mm。与此同时，同时启动智能液压工作总成、药液及清洗液输送系统、高压清洗液及药液管收纳系统、摇摆式高压药液及清洗液喷送系统，使轴流式钢丝刷在液压马达Ⅰ通过传动链条、链轮的带动下，按照相对于前进方向逆时针方向转动；高压清洗液和消毒液分别从压力喷头20按照扇形以一定的摆动频率和摆动幅度喷出，从而实现高压清洗液清洗湿润—钢丝刷机械摩擦清洗—高压消毒液清洗消毒的工作过程，当智能清洗消毒机器人系统在尿粪沟内行走到终点时，整个工作工程结束，此时清洗消毒漏风地板的横向长度为1000mm，如果漏风地板的宽度为1500mm，则还有500mm宽度的漏风地板没有清洗消毒，需要智能清洗消毒机器人系统返回出发点的过程（即向后工作过程）中完成。工作时，轴流式钢丝刷15的转速、清洗液的压力、压力喷头20的摆动频率和摆动幅度按照实际工作要求确定，其中轴流式钢丝刷15的转速的调节范围为0-1000n/min, 清洗液及消毒液的压力调节范围为0-25Mpa，摆动频率为0-1000Hz，摆动幅度调整范围为500-1700mm。本发明轴流式钢丝刷15的转速为800 n/min，清洗液及消毒液的压力为20 Mpa，摆动频率为850 Hz，摆动幅度为1550mm。另外，轴流钢丝刷式清洗总成在横向清洗移动工作总成与纵向移动清洗工作总成作用下，可以实现上、下与左、右移动，上、下与左、右移动的移动距离根据实际的工作需要通过移动客户端进行调整。本发明智能清洗消毒机器人系统向前行走时（工作时），轴流钢丝刷式清洗总成右（从智能清洗消毒机器人系统向前移动方向看）行程最大距离为100mm，实际工作调整距离为10mm左右；轴流钢丝刷式清洗总成向上行程最大距离为300mm，实际工作调整距离为200mm左右。

（2）向后工作过程

向前工作过程过程结束后，通过移动客户端控制智能清洗消毒机器人系统沿着粪尿沟的中心线向后行走；通过移动客户端控制横向清洗移动工作总成与纵向移动清洗工作总，使轴流钢丝刷式清洗总成向右（从智能清洗消毒机器人系统向后移动方向看）移动距离50mm（轴流钢丝刷式清洗总成向右最大行程为200mm），向上移动距离为200mm左右（轴流钢丝刷式清洗总成向上行程最大距离为300mm）。与此同时，同时启动智能液压工作总成、药液及清洗液输送系统、高压清洗液及药液管收纳系统、摇摆式高压药液及清洗液喷送系统，使轴流式钢丝刷在液压马达Ⅱ通过传动链条、链轮的带动下，按照相对于前进方向顺时针方向转动（转速为800 n/min）；高压（压力为20Mpa）清洗液和消毒液分别从压力喷头20按照扇形以一定的摆动频率（摆动频率为850 Hz）和摆动幅度（摆动幅度为1550mm）喷出，从而实现高压清洗液清洗湿润—钢丝刷机械摩擦清洗—高压消毒液清洗消毒的工作过程，当智能清洗消毒机器人系统在尿粪沟内行走到初始出发点时，整个工作工程结束。

上述工作过程，无论是向前工作过程还是向后工作过程，智能清洗消毒机器人系统的工作状态及工作环境由图像回传系统进行监测并传送给手机等终端显示设备，操作人员根据终端显示设备显示的图像及检测到的数据，实时对智能清洗消毒机器人系统进行调整，以满足其正产的工作要求。

2、自动控制清洗清洗消毒过程

智能清洗消毒机器人系统在自动控制模式工作时，由环境感知系统感知其工作环境，实现避障及漏缝地板等工作目标的检测；通过路径规划系统实现智能清洗消毒机器人系统在尿粪购内的路径规划，按照规划的路线行走；通过自动定位系统实时反馈智能清洗消毒机器人系统的工作位置；通过图像回传系统监测智能清洗消毒机器人系统的工作状态及工作环境；根据实际工作要求，通过智能液压工作总成自动控制轴流钢丝刷的转速、轴流钢丝刷式清洗总成向右（向前工作过程与向后工作过程）移动的距离、轴流钢丝刷式清洗总成向上移动的距离。因此，智能清洗消毒机器人系统在自动控制模式下，机械摩擦式智能化清洗系统、液力式清洗及消毒系统和清洗消毒机器人智能化工作平台在上述系统协助及控制中心的调控下，自动完成整个漏风地板面的高压清洗液清洗湿润—钢丝刷机械摩擦清洗—高压消毒液清洗消毒的工作过程。

Claims (8)

1.机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人系统，包括智能化工作平台、机械摩擦式智能化清洗系统、液力式清洗及消毒系统，其特征在于：

（一）智能化工作平台，是在履带式行走装置上安装控制模块总成、数据采集系统、图像回传系统、环境感知系统和路径规划系统；

所述的控制模块总成是对清洗消毒机器人平台无线远程控制、自动控制、动态采集数据处理及反馈、动态环境感知数据处理及反馈、路径规划数据处理及反馈、自动定位、手动/自动清洗消毒控制和运动控制，主要由无线控制系统、自动控制系统、运动控制系统和控制中心组成；

所述的数据采集系统包括温湿度传感器、氨气传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器机、控制模块总成及手机客户端组成，温湿度传感器、氨气传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器采集的温度、湿度及氨气、二氧化碳和硫化氢的浓度通过控制模块总成传输给显示客户端，实现对上述参数的实时监测；

所述的图像回传系统主要包括摄像机，控制模块总成以及手机客户端组成，摄像机采集的数据经控制模块总成处理后发射出去，最终显示在手机的终端显示器上；

所述的环境感知系统主要由激光雷达、摄像机、控制模块总成组成，以实现避障及其它目标物的检测与追踪；

所述的路径规划系统主要由激光雷达、电子地图、控制模块总成组成，实现清洗消毒机器人智能化工作平台局部路径规划及全局路径规划；

（二）机械摩擦式智能化清洗系统，包括轴流钢丝刷式清洗总成、横向清洗移动工作总成、纵向移动清洗工作总成和智能液压工作总成；

所述的轴流钢丝刷式清洗总成是通过机械摩擦对漏缝地板的下平面进行清洗；

所述的横向清洗移动工作总成是带动轴流钢丝刷式清洗总成左右横向移动，并通过控制系统的控制，使其能停在合适的工作位置，以完成尿粪沟整个幅宽的清洗工作；

所述的纵向移动清洗工作总成是带动轴流钢丝刷式清洗总成沿着纵向上下移动，并停留在合适的位置，以完成清洗工作；

（三）液力式清洗及消毒系统，包括清药液及清洗液箱、清洗管线及摇摆式压力喷头。

2.如权利要求1所述的机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人系统，其特征在于轴流钢丝刷式清洗总成，包括轴流式钢丝刷（15）、液压马达Ⅰ（17）、液压油管a、液压油管b、上层板（12）、传动链条、旋转支架（13）、传动链轮（16）和旋转轴（14）；横向清洗移动工作总成，包括支撑架（11）、连接短轴（9）、中层板（7）、左右行程轨道（8）、梯形轮（10）、固定轴（31）、耳环式液压油缸（32）；纵向移动清洗工作总成，包括上下行程梯形轮轴（18）、梯形轮、上下行程导轨（19）、方管（6）和下支撑板（2）。

3.机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人，其特征是在履带式行走装置的承重主体（1）上固定了下支撑板（2），下支撑板（2）的两端分别固定了法兰式液压油缸（3）置于两侧履带（4）的外侧，法兰式液压油缸（3）活塞杆（5）上的法兰与方管（6）连接，方管（6）的顶端固定有中层板（7），中层板（7）的前后两侧安装有左右行程轨道（8），在中层板的上方在设有一对连接短轴（9），在每个连接短轴（9）的两端均安装有梯形轮（10）分别与前后两侧的左右行程轨道（8）相配合，在每个连接短轴（9）均上固定有两个支撑架（11），各支撑架（11）的上端均与上层板（12）的底部相固定，上层板（12）的左右两端固定有旋转支架（13），旋转支架（13）上设有旋转轴（14），在旋转轴（14）上间隔设有轴流式钢丝刷（15），在旋转轴（14）的中间设有传动链轮（16）与固定在上层板（12）上的液压马达Ⅰ（17）传动链接；在方管（6）的前后两侧分别固定有上下行程梯形轮轴（18），上下行程梯形轮轴（18）的另一端与竖直固定在下支撑板（2）上的上下行程导轨（19）相配合；在前后两侧的上下行程导轨（19）的外侧均安装了压力喷头（20），压力喷头（20）通过药液及清洗管线（21）与药液及清洗液箱（22）连通。

4.如权利要求3所述的机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人，其特征是前后两侧的上下行程导轨（19）的外侧与曲柄摇杆Ⅲ（29）下端相绞接，曲柄摇杆Ⅲ（29）的顶端固定安装了压力喷头（20）；在下支撑板（2）上固定了液压马达Ⅱ（23），液压马达Ⅱ（23）的输出轴齿轮（24）与安装在下支撑板（2）上方的传动轴（25）一端的链轮（26）链条传动，传动轴（25）穿过下支撑板（2）置于其前后两侧，在传动轴（25）的两端分别固定有曲柄摇杆Ⅰ（27）、曲柄摇杆Ⅰ（27）的另一端绞接了曲柄摇杆Ⅱ（28）、曲柄摇杆Ⅱ（28）的另一端与曲柄摇杆Ⅲ（29）的中部的滑槽相配合。

5.如权利要求3所述的机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人，其特征是在上层板（12）的左右两端均安装了水平距离传感器（41），在其一端安装了高度传感器（30）。

6.如权利要求3所述的机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人，其特征是在中层板（7）上安装有固定轴（31），耳环式液压油缸（32）一端连接在固定轴（31）上，另一端与其中一个连接短轴（9）连接。

7.如权利要求3所述的机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人，其特征是在承重主体（1）上固定了液压油箱（33），液压油箱（33）的出液总管A通过液压泵（34）与电磁阀组（35）连接，电磁阀组（35）的出液管分别与液压马达Ⅰ（17）、液压马达Ⅱ（23）、耳环式液压油缸（32）及两侧的法兰式液压油缸（3）连通。

8.如权利要求3所述的机械摩擦与液力耦合式猪舍漏缝地板智能清洗消毒机器人，其特征是药液及清洗液箱（22）包括并列的清水箱（36）和药液箱（37），清水箱（36）和药液箱（37）的各自的出液管路安装有电磁阀，并通过三通（38）、泵（39）与药液及清洗管线（21）连通。

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