CN114622643A - 一种管道干结淤泥清理疏通机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道干结淤泥清理疏通机器人，涉及城市排水设备领域，包括：车架；铣刨破碎机构，设置在机架的前部，铣刨破碎机构包括传动轮和多个清淤端；淤泥收集机构，设置在车架上，淤泥收集机构的开口朝向铣刨破碎机构；照明观测机构，与车架的后部铰接；行走机构，设置在车架的下侧；电控机构，与铣刨破碎机构、行走机构和照明观测机构控制连接；该机器人通过铣刨破碎机构将干结污泥进行破碎并将其扬入淤泥收集机构中，照明观测机构在车架后部对清淤过程进行监控，并且由于照明观测机构与车间为铰接连接，可以对该机器人的高度进行调节，保证该机器人顺利通过检查井口，降低清淤工作的危险性，提高工作效率。

Description

一种管道干结淤泥清理疏通机器人

技术领域

本发明属于城市排水设备领域，更具体地，涉及一种管道干结淤泥清理疏通机器人。

背景技术

在我国，排水管道遍布于城市地下的各个角落，每时每刻都在保障着城市的安全运行，但是由于居民生活垃圾、城市街道灰尘、基建工地泥浆等在雨水管道中发生沉淀，淤积过多造成了管道堵塞，小则影响居民日常生活，严重时会打乱整个城市的正常生活节奏，因此必须对其及时进行清理和疏通。排水系统的管路遍布于城市地下的每一处，交纵且复杂，旱季管道内干涸，而雨季时的强降雨可能使城市内涝。

目前我国现有的对排水管道清淤的方法主要有四大种，还有许多小范围研究的清淤方法并行。其中绞车清淤法是最常用的管道清淤方法，而高压水射流是清理效果最好的清淤方法，但是它们也都存在一定的弊端，以下介绍了几种清淤方法。

(1)开挖管道施工清淤法

开挖管道施工主要采用挖掘机作业和人工作业相配合，在工况复杂的情况下，有时还要全程采用人工作业，然后对露出地面的下水管道进行清淤工作。这种清淤法投资高、工期长、效率低，施工场地需求大、粉尘多、噪音大，极大的影响周围环境，对城区的交通条件和环境状况造成很大的干扰和破坏。

(2)人工下井清淤法

现在大部分城市内雨水管道清淤还是依靠人工下井作业。人工疏通法是清淤作业人员进入排水管道内部，利用清淤工具将淤泥排水管道内部运送至检查井口。由于管道内狭小且封闭，直接清理干结的污泥会产生大量尘土对人体有一定危害，所以一般情况下会先往雨水管道灌水使管道内的干结污泥软化，利于清理。然后由人工将雨水管道内的污泥运送至井口。

人工疏通的效率缓慢，且管道内环境十分恶劣，存在易燃易爆的有毒气体，工作人员的安全无法得到保障。

(3)高压水射流清淤法

高压水射流是一种相对高效的管道清淤方式，但它只适用于1000mm 以下的排水管道，对于1000mm以上的排水管道并不适用。一台高压喷射车设备由大型水罐、机动卷管器、高压水泵、射水喷头等构成。作业时，由车载引擎所驱动的高压水泵将水加压之后，输送到射水喷头处。由于喷头口朝后，喷射出的水流会产生极强的反作用力，使得射水喷头和胶管向前运动，同时起到清洗管壁的作用。当喷头被推动到下游的检查井时，即表示这段管道清淤结束可以收回软管。而淤泥也已经被高压水流冲刷到下游检查井中，由地面上的吸泥车吸走。然而这种方法所需要的水量很大，目前所用的基本上是干净的可饮用水，这就使得清淤成本相当高。

(4)水力清淤法

水力清淤法就是采用提高管渠上下游水位差，加大流速来疏通管道的一种方法。首先要利用阻水装置把管道中的污水阻挡在管道上游，当水位蓄积到达一定高度后便撤去清淤装置,使上游水形成有冲击性水流来冲刷管道内的沉积物。一旦足够多的沉积物被冲走,这个装置就向下移动一段距离，在此重复清淤。这种方法需要排水管道有一定的稳定污水流量,管道内的淤泥不能过多，淤泥不能过于坚实,否则水冲刷力量不够清淤。且当污水阻挡时上游的污水不可从其它路线流走,还要保证上游水不会回流到地面上或附近建筑物,这样的话其工作范围就收到很大的限制。同时对于目前城市的排水管道来说，除靠近泵站的少数管道外，大部分管道内水流无法达到此流速，因此无法进行管道的水力清淤。

(5)其他清淤法

国外普遍使用的，比如德国某公司生产的吸污车，该车利用大气压力对管道内淤积的杂物进行抽吸，但是如果管道深度大于十米，大气压力值就难以产生达到工作要求的压力。其他的还有高压水清淤设备、各种机构复杂的机器人，软轴清淤设备等，不仅成本昂贵，且功能单一，工作容易受限。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种管道干结淤泥清理疏通机器人，该机器人将铣刨破碎机构设置在车架前部，对管道内的干结污泥进行破碎并将其扬入淤泥收集机构中，照明观测机构在车架后部对清淤过程进行监控，并且在将该机器人吊装至管道内时，由于照明观测机构与车间为铰接连接，可以对该机器人的高度进行调节，保证该机器人顺利通过检查井口，降低清淤工作的危险性，提高工作效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种管道干结淤泥清理疏通机器人，包括：

车架；

铣刨破碎机构，设置在所述机架的前部，所述铣刨破碎机构包括传动轮和多个清淤端，多个所述清淤端设置在所述传动轮的外周；

淤泥收集机构，设置在所述车架上，所述淤泥收集机构的开口朝向所述铣刨破碎机构；

照明观测机构，与所述车架的后部铰接；

行走机构，设置在所述车架的下侧；

电控机构，所述电控机构与所述铣刨破碎机构、所述行走机构和所述照明观测机构控制连接。

可选地，还包括第一支架和第二支架，所述第一支架的一端设置有电机，所述电机的输出端与所述传动轮驱动连接，所述第一支架的另一端与所述第二支架的一端连接，所述第二支架的中部铰接与所述车架的前部，所述车架的中部设置有第一升降电机，所述第一升降电机的输出端与所述第二支架的另一端驱动连接。

可选地，所述传动轮的外周均匀设置有多个L形支架，所述L形支架与所述清淤端连接。

可选地，所述清淤端包括多个尼龙杆，多个所述尼龙杆沿所述传动轮的轴向排列，多个所述尼龙杆的外端在所述传动轮的轴向上形成与管道半径相配合的圆弧形。

可选地，所述淤泥收集机构包括：

收集袋，设置于所述车架上，所述收集袋的开口端朝向所述铣刨破碎机构；

上挡泥板，所述上挡泥板成倒U形，所述上挡泥板的外周与所述收集袋的开口端的上部连接；

两个侧挡泥板，设置于所述收集袋的开口端的下部，两个所述侧挡泥板与所述上挡泥板的侧壁连接，所述侧挡泥板的外壁通过挡板支架与所述车架连接；

铲板，所述铲板的两端分别与所述侧挡泥板的底部连接。

可选地，所述照明观测机构包括：

尾部支架，所述尾部支架与所述车架的后部铰接；

LED灯和摄像机，设置于所述尾部支架的顶部；

第二升降电机，设置于所述车架的底部，所述第二升降电机的输出端与所述尾部支架的底部驱动连接。

可选地，所述电控机构包括：

电池，设置在所述车架上；

电控盒，所述电控盒设置于淤泥收集机构的后部，所述电池与所述电控盒连接，所述电控盒与所述铣刨破碎机构、所述行走机构和所述照明观测机构控制连接。

可选地，所述电池外部设置有可拆卸的电池盖和电池挡板。

可选地，所述行走机构包括：

带钉轮，设置于所述车架的两侧；

L形连接板，一端与所述车架连接，所述L形连接板的另一端通过轮腿与所述带钉轮连接，两侧的所述L形连接板呈内八字形设置在所述车架上。

可选地，所述轮腿内设置有直流电机，所述直流电机的输出端通过锥齿轮与所述带钉轮传动连接，所述轮腿内填充有环氧树脂灌封胶。

本发明提供了一种管道干结淤泥清理疏通机器人，其有益效果在于：该机器人代替工作人员下井进行雨水管道中干结的淤积泥沙的清理工作，通过铣刨破碎机构，增大破碎能力，并且通过传动轮的旋转使淤积泥沙扬入淤泥收集机构，完成收集淤泥的能力，为管道清理施工提供了更好的手段。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种管道干结淤泥清理疏通机器人的结构示意图。

图2示出了图1的左视图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的带钉轮与L形连接板的连接示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的一种管道干结淤泥清理疏通机器人处于吊装时状态图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的一种管道干结淤泥清理疏通机器人处于雨水管道清淤时状态图。

附图标记说明：

1、车架；2、传动轮；3、清淤端；4、第一支架；5、第二支架；6、电机；7、第一升降电机；8、L形支架；9、收集袋；10、上挡泥板；11、侧挡泥板；12、挡板支架；13、铲板；14、尾部支架；15、LED灯；16、摄像机；17、第二升降电机；18、电池；19、电控盒；20、电池盖；21、电池挡板；22、带钉轮；23、L形连接板；24、直流电机；25、锥齿轮。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提供一种管道干结淤泥清理疏通机器人，包括：

车架；

铣刨破碎机构，设置在机架的前部，铣刨破碎机构包括传动轮和多个清淤端，多个清淤端设置在传动轮的外周；

淤泥收集机构，设置在车架上，淤泥收集机构的开口朝向铣刨破碎机构；

照明观测机构，与车架的后部铰接；

行走机构，设置在车架的下侧；

电控机构，电控机构与铣刨破碎机构、行走机构和照明观测机构控制连接。

具体的，该机器人包括铣刨破碎机构、淤泥收集机构和照明观测机构，铣刨破碎机构设置在车架前部，通过传动轮的旋转带动清淤端对雨水管道壁上的干结淤泥进行破碎，利用传动轮的旋转将破碎后的淤泥扬入淤泥收集机构中，照明观测机构设置在车架的后部，对整个清淤工作的过程进行影像采集并传输给工作人员，电控机构通过采集的影像来调整铣刨破碎机构和照明观测机构的位置，也同时向行走机构发送指令，保证机器人在雨水管道内清淤工作顺利进行；另外，照明观测机构设置在车架的后部，照明观测机构需要将车架前部的清淤过程全部采集，因此照明观测机构的位置具有一定高度，在该机器人在吊装至雨水管道内时，由于照明观测机构与车架为铰接连接，照明观测机构可以调整高度位置，保证该机器人顺利进入检查井口进行清淤工作。

可选地，还包括第一支架和第二支架，第一支架的一端设置有电机，电机的输出端与传动轮驱动连接，第一支架的另一端与第二支架的一端连接，第二支架的中部铰接与车架的前部，车架的中部设置有第一升降电机，第一升降电机的输出端与第二支架的另一端驱动连接。

具体的，在车架上设置有第一支架和第二支架，第一支架的后部与第二之间的前部连接，第一支架的前部通过电机与传动轮的圆心连接，驱动传动轮进行旋转，第二支架以其中部作为支架，通过第一升降电机的输出端沿竖直方向伸缩运动来控制调整第二支架后部的高度位置，通过杠杆原理来控制第二支架与第一支架连接处的高度，使第二支架带动第一支架来调整传动轮的高度，这样能够使铣刨破碎机构与雨水管道的壁面距离进行控制，提高铣刨破碎机构的破碎淤泥的效果。

可选地，传动轮的外周均匀设置有多个L形支架，L形支架与清淤端连接。

具体的，在传动轮的外周设置有多个L形支架，在L形支架远离传动轮的一端与清淤端进行连接，在传动轮顺时针转动时，能够带动清淤端将壁面上的干结淤泥进行破碎，并且L形支架的内侧朝向传动轮的顺时针转动方向，这样清淤端就能将破碎的淤泥顺势扬进后方的淤泥收集机构，实现自动化清淤工作。

可选地，清淤端包括多个尼龙杆，多个尼龙杆沿传动轮的轴向排列，多个尼龙杆的外端在传动轮的轴向上形成与管道半径相配合的圆弧形。

具体的，清淤端采用硬质尼龙棒，这样清淤端能够满足破碎淤泥的强度，每个L形支架上采用夹具夹装的方式，将多个尼龙棒沿传动轮的周向方向排列成一排，另外成排的尼龙棒的高度从中部向两端逐渐降低，成排尼龙棒的外端形成圆弧形，这样可以使成排的尼龙棒与管道的壁面相贴合，同时也能提高铣刨破碎机构的工作效率，又能避免造成管道内壁的损坏。

可选地，淤泥收集机构包括：

收集袋，设置于车架上，收集袋的开口端朝向铣刨破碎机构；

上挡泥板，上挡泥板成倒U形，上挡泥板的外周与收集袋的开口端的上部连接；

两个侧挡泥板，设置于收集袋的开口端的下部，两个侧挡泥板与上挡泥板的侧壁连接，侧挡泥板的外壁通过挡板支架与车架连接；

铲板，铲板的两端分别与侧挡泥板的底部连接。

具体的，淤泥收集机构中，收集袋设置在车架上，收集袋的开口端朝向铣刨破碎机构，这样可以使铣刨破碎机构将破碎的干结淤泥扬入收集袋中，在收集袋的开口端上分别设置有上挡泥板、铲板和两个侧挡泥板，这样可以使扬起的干结淤泥掉入到多个挡板的合围结构中，导流下进入收集袋中。

可选地，照明观测机构包括：

尾部支架，尾部支架与车架的后部铰接；

LED灯和摄像机，设置于尾部支架的顶部；

第二升降电机，设置于车架的底部，第二升降电机的输出端与尾部支架的底部驱动连接。

具体的，照明观测机构中，尾部支架以其中部的铰接连接处作为支点，尾部支架的底端通过第二升降电机来控制，第二升降电机的输出端沿水平方向伸缩运动，带动尾部支架的底端实现摆动，通过杠杆原理使尾部支架的顶部的高度可以任意调节，从而降低该机器人的整体高度，以便适应排水管道中的不同管径；在尾部支架的顶部设置LED灯和摄像机，摄像机采用高清晰画质的摄像机，能够清晰的监控机器人的整个工作状态。

可选地，电控机构包括：

电池，设置在车架上；

电控盒，电控盒设置于淤泥收集机构的后部，电池与电控盒连接，电控盒与铣刨破碎机构、行走机构和照明观测机构控制连接。

具体的，在电控机构中，电池设置在收集袋的后方，电池与电控盒连接，为整个机器人提供动力，电控盒与第一升降电机和第二升降电机电控连接，在获取到照明观测机构的监控影像后，通过第一升降电机对淤泥收集机构的高度进行调节，保证清淤端最大效率的清楚雨水管道中的干结淤泥；另外，在该机器人在检查井口吊装的过程中，通过第二升降电机将尾部支架进行调整，使机器人的高度适合井口的高度。

可选地，电池外部设置有可拆卸的电池盖和电池挡板。

具体的，在电池的外部设置有电池盖和电池挡板，电池盖和电池挡板对电池进行保护，防止干结淤泥对电池造成损坏，并且电池盖和电池挡板与车架是螺钉连接，这样可以随时拆卸，方便电池充电。

可选地，行走机构包括：

带钉轮，设置于车架的两侧；

L形连接板，一端与车架连接，L形连接板的另一端通过轮腿与带钉轮连接，两侧的L形连接板呈内八字形设置在车架上。

具体的，车架的两侧设置有带钉轮，带钉轮采用L形连接板与车架进行连接，L形连接板的长边一端与车架的侧面进行连接，两侧的L形连接板形成八字形结构，这样使带钉轮能够与雨水管道的管壁平稳接触，使机器人能够稳定移动。

可选地，轮腿内设置有直流电机，直流电机的输出端通过锥齿轮与带钉轮传动连接，轮腿内填充有环氧树脂灌封胶。

具体的，带钉轮通过轮腿进行固定，在轮腿内设置有直流电机，直流电机的输出端与带钉轮通过锥齿轮进行传动，保证带钉轮能够正常旋转，并且在轮腿内填充有环氧树脂灌封胶，避免机器人在排水管道内移动时进水造成直流电机损坏。

实施例

如图1至图5所示，本发明提供一种管道干结淤泥清理疏通机器人，包括：

车架1；

铣刨破碎机构，设置在机架1的前部，铣刨破碎机构包括传动轮2和多个清淤端3，多个清淤端3设置在传动轮2的外周；

淤泥收集机构，设置在车架1上，淤泥收集机构的开口朝向铣刨破碎机构；

照明观测机构，与车架1的后部铰接；

行走机构，设置在车架的下侧；

电控机构，电控机构与铣刨破碎机构、行走机构和照明观测机构控制连接。

在本实施例中，还包括第一支架4和第二支架5，第一支架4的一端设置有电机6，电机6的输出端与传动轮2驱动连接，第一支架4的另一端与第二支架5的一端连接，第二支架5的中部铰接与车架1的前部，车架1 的中部设置有第一升降电机7，第一升降电机7的输出端与第二支架5的另一端驱动连接。

在本实施例中，传动轮2的外周均匀设置有多个L形支架8，L形支架 8与清淤端连接。

在本实施例中，清淤端3包括多个尼龙杆，多个尼龙杆沿传动轮2的轴向排列，多个尼龙杆的外端在传动轮2的轴向上形成与管道半径相配合的圆弧形。

在本实施例中，淤泥收集机构包括：

收集袋9，设置于车架1上，收集袋9的开口端朝向铣刨破碎机构；

上挡泥板10，上挡泥板10成倒U形，上挡泥板10的外周与收集袋9 的开口端的上部连接；

两个侧挡泥板11，设置于收集袋9的开口端的下部，两个侧挡泥板11 与上挡泥板10的侧壁连接，侧挡泥板11的外壁通过挡板支架12与车架1 连接；

铲板13，铲板13的两端分别与侧挡泥板11的底部连接。

在本实施例中，照明观测机构包括：

尾部支架14，尾部支架14与车架1的后部铰接；

LED灯15和摄像机16，设置于尾部支架14的顶部；

第二升降电机17，设置于车架1的底部，第二升降电机17的输出端与尾部支架14的底部驱动连接。

在本实施例中，电控机构包括：

电池18，设置在车架1上；

电控盒19，电控盒19设置于淤泥收集机构的后部，电池18与电控盒 19连接，电控盒19与铣刨破碎机构、行走机构和照明观测机构控制连接。

在本实施例中，电池18外部设置有可拆卸的电池盖20和电池挡板21。

在本实施例中，行走机构包括：

带钉轮22，设置于车架1的两侧；

L形连接板23，一端与车架1连接，L形连接板23的另一端通过轮腿与带钉轮22连接，两侧的L形连接板23呈内八字形设置在车架1上。

在本实施例中，轮腿内设置有直流电机24，直流电机24的输出端通过锥齿轮25与带钉轮22传动连接，轮腿内填充有环氧树脂灌封胶。

综上，该机器人在进入检查井口时，通过铁索进行吊装，在第二升降电机的驱动下将尾部支架的高度进行降低，使机器人能够顺利通过检查井口；在下降到最底部时，铣刨破碎机构先着地，由于传动轮2在电机6通电时可以自由旋转，在重力的作用下，传动轮2带动机器人向前行走，从而使机器人平稳着地，此时机器人便可以进入到雨水管道内进行清淤工作；在雨水管道移动时，根据摄像机16传送的影像，通过电控盒19对第一升降电机7和第二升降电机17进行控制，将传动轮2与管道管壁之间调整的合适距离，将尾部支架14调整到合适高度，便于观察到整个机器人的清淤工作过程。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种管道干结淤泥清理疏通机器人，其特征在于，包括：

车架；

铣刨破碎机构，设置在所述机架的前部，所述铣刨破碎机构包括传动轮和多个清淤端，多个所述清淤端设置在所述传动轮的外周；

淤泥收集机构，设置在所述车架上，所述淤泥收集机构的开口朝向所述铣刨破碎机构；

照明观测机构，与所述车架的后部铰接；

行走机构，设置在所述车架的下侧；

电控机构，所述电控机构与所述铣刨破碎机构、所述行走机构和所述照明观测机构控制连接。

2.根据权利要求1所述的管道干结淤泥清理疏通机器人，其特征在于，还包括第一支架和第二支架，所述第一支架的一端设置有电机，所述电机的输出端与所述传动轮驱动连接，所述第一支架的另一端与所述第二支架的一端连接，所述第二支架的中部铰接与所述车架的前部，所述车架的中部设置有第一升降电机，所述第一升降电机的输出端与所述第二支架的另一端驱动连接。

3.根据权利要求1所述的管道干结淤泥清理疏通机器人，其特征在于，所述传动轮的外周均匀设置有多个L形支架，所述L形支架与所述清淤端连接。

4.根据权利要求3所述的管道干结淤泥清理疏通机器人，其特征在于，所述清淤端包括多个尼龙杆，多个所述尼龙杆沿所述传动轮的轴向排列，多个所述尼龙杆的外端在所述传动轮的轴向上形成与管道半径相配合的圆弧形。

5.根据权利要求1所述的管道干结淤泥清理疏通机器人，其特征在于，所述淤泥收集机构包括：

收集袋，设置于所述车架上，所述收集袋的开口端朝向所述铣刨破碎机构；

上挡泥板，所述上挡泥板成倒U形，所述上挡泥板的外周与所述收集袋的开口端的上部连接；

两个侧挡泥板，设置于所述收集袋的开口端的下部，两个所述侧挡泥板与所述上挡泥板的侧壁连接，所述侧挡泥板的外壁通过挡板支架与所述车架连接；

铲板，所述铲板的两端分别与所述侧挡泥板的底部连接。

6.根据权利要求1所述的管道干结淤泥清理疏通机器人，其特征在于，所述照明观测机构包括：

尾部支架，所述尾部支架与所述车架的后部铰接；

LED灯和摄像机，设置于所述尾部支架的顶部；

第二升降电机，设置于所述车架的底部，所述第二升降电机的输出端与所述尾部支架的底部驱动连接。

7.根据权利要求1所述的管道干结淤泥清理疏通机器人，其特征在于，所述电控机构包括：

电池，设置在所述车架上；

电控盒，所述电控盒设置于淤泥收集机构的后部，所述电池与所述电控盒连接，所述电控盒与所述铣刨破碎机构、所述行走机构和所述照明观测机构控制连接。

8.根据权利要求7所述的管道干结淤泥清理疏通机器人，其特征在于，所述电池外部设置有可拆卸的电池盖和电池挡板。

9.根据权利要求1所述的管道干结淤泥清理疏通机器人，其特征在于，所述行走机构包括：

带钉轮，设置于所述车架的两侧；

L形连接板，一端与所述车架连接，所述L形连接板的另一端通过轮腿与所述带钉轮连接，两侧的所述L形连接板呈内八字形设置在所述车架上。

10.根据权利要求9所述的管道干结淤泥清理疏通机器人，其特征在于，所述轮腿内设置有直流电机，所述直流电机的输出端通过锥齿轮与所述带钉轮传动连接，所述轮腿内填充有环氧树脂灌封胶。

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