CN115193841A - 一种自行进式管道爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自行进式管道爬壁机器人，其特征在于：包括安装架和管道，所述安装架的一侧上方设置有前进机构，所述前进机构能够带动装置在管道内向深处前进，所述安装架的另一侧下方设置有后退机构，所述后退机构能够带动装置从管道中退出撤离，所述前进机构与后退机构的结构相同并相对设置，所述安装架的上方设置有清理机构，所述清理机构能够对不同管径的管道内壁的污垢进行清理，本发明可以在管道中自动前进和后退，还能够对不同管径的管道进行清理，在清理时不仅可以清理直管，还能够自行拐弯，对弯管进行清理，操作方便，适用范围广，实用性高。

Description

一种自行进式管道爬壁机器人

技术领域

本发明涉及管道清理领域，具体涉及一种自行进式管道爬壁机器人。

背景技术

无论是工业管道还是城市排水管道，管道在长期运行当中由于运输物质的物理化学特性及微生物的作用,常常使管道内壁产生腐蚀和结垢的现象发生，从而导致管道流量降低，运输能力迅速下降，甚至还会污染所运输的物质。所以，有效清除管道内的污垢是非常必要的，它不但能够提运输的流量，而且还能够降低电耗，改善管道环境，提高卫生条件，确保运输物质的质量。

现有技术中的管道清理装置存在以下问题：1.现有技术中的管道清理机构大多只能适应一种管径，使用范围小；2.现有技术中大多管道清理机构只能清理直管，不能清理弯管，能够清理弯管的装置结构又非常复杂，成本也非常高昂。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种自行进式管道爬壁机器人，本发明可以在管道中自动前进和后退，还能够对不同管径的管道进行清理，在清理时不仅可以清理直管，还能够自行拐弯，对弯管进行清理，操作方便，适用范围广，实用性高。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种自行进式管道爬壁机器人，包括安装架和管道，所述安装架1的一侧上方设置有前进机构，所述前进机构能够带动装置在管道内向深处前进，所述安装架的另一侧下方设置有后退机构，所述后退机构能够带动装置从管道中退出撤离，所述前进机构与后退机构的结构相同并相对设置，所述安装架的上方设置有清理机构，所述清理机构能够对管道内壁的污垢进行清理。

优选地，所述前进机构包括支撑板、外齿轮、内齿轮、电机一和爬行机构；

所述支撑板固定连接在安装架上，所述支撑板上通过转轴转动连接有外齿轮和内齿轮，所述外齿轮转动连接在支撑板的两端，所述内齿轮转动连接在支撑板的中间，所述外齿轮与内齿轮之间相互啮合，所述支撑板远离外齿轮和内齿轮的一侧设置有电机一，所述电机一的输出轴与其中一个内齿轮中心位置固定连接，所述外齿轮远离支撑板的一侧设置有爬行机构。

优选地，所述爬行机构包括固定块、定杆、销轴一、转杆、销轴二、爬行块、防滑垫和复位弹簧；

所述固定块固定连接在外齿轮远离支撑板的一侧中心位置，所述定杆设置有若干个，并且所述定杆的一端固定连接在固定块的侧面，所述定杆另一端通过销轴一与转杆转动连接，所述转杆通过销轴二与爬行块转动连接，所述爬行块靠近管道的一侧表面设置有防滑垫，所述定杆与转杆之间固定连接有复位弹簧。

优选地，所述销轴二上套设有扭簧，所述扭簧的两端分别固定连接在转杆与爬行块上。

优选地，所述爬行块和防滑垫的两端均设置成斜面。

优选地，所述清理机构包括电机二、旋转支架、加强筋、安装台、螺栓、伸缩杆、工作台、伸缩弹簧、刮刀、清理刷和收集机构。

所述电机二固定连接在安装架的上方，所述电机二的输出轴固定连接有旋转支架，所述电机二的输出轴与旋转支架的中心线重合，所述旋转支架内部设置有多个加强筋，所述安装台通过螺栓连接在旋转支架的外侧面，并与加强筋一一对应，所述伸缩杆的一端固定连接在安装台上，所述伸缩杆的另一端固定连接在工作台上，所述伸缩杆的外侧套设有伸缩弹簧，并且所述伸缩弹簧固定连接在安装台与工作台之间，所述工作台的上方固定连接有刮刀，所述工作台的中间固定连接有清理刷，所述工作台的下方设置有收集机构。

优选地，所述收集机构包括吸气嘴、气管和收集箱；

所述吸气嘴贯穿工作台并卡接在工作台的下方，所述气管的一端与吸气嘴相互连通，所述气管的另一端与收集箱相互连通，所述收集箱卡接在旋转支架的中心位置，所述收集箱内设置有气泵。

优选地，所述安装架的底部设置有拉耳，所述拉耳上系有安全绳。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

1、通过电机一带动内齿轮转动，内齿轮带动啮合的外齿轮转动，从而能够带动两端外齿轮上的爬行机构朝向不同的方向转动，左边的爬行块逆时针转动，带动右边的爬行块顺时针转动，从而两侧的爬行块都受到了向上的摩擦力，进而在两侧的爬行块与管道内壁的摩擦力作用下带动装置前进，从而达到了自动前进的技术效果。

2、通过设置刮刀和清理刷进行双重清理，能够使清理效果更好，并且安装台与旋转支架内部的加强筋一一对应设置能够对刮刀和清理刷起到支撑的效果，使得刮刀和清理刷在旋转工作时的受力效果更好，使得清理工作更加稳定。

3、通过设置伸缩杆并在伸缩杆的外侧设置伸缩弹簧，在管道内工作时，管道内壁挤压刮刀，使得伸缩杆和伸缩弹簧收缩，一方面伸缩弹簧的弹力能够挤压刮刀贴近刮刀内壁，使清洁效果更好，另一方面可以适应不同内径的管道，适用范围广，实用性高。

4、通过在刮刀和清理刷的下方设置吸气嘴，能够使吸气嘴跟随刮刀和清理刷一起旋转，从而能够在第一时间内将刮落的污垢收集起来。

5、通过设置安全绳，如果装置在管道内部出现故障停止行走或者卡壳，能够通过安全绳将装置拉出。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明前进机构结构示意图；

图3为本发明后退机构结构示意图；

图4为本发明清理机构结构示意图；

图5为本发明图4中A处局部放大结构示意图；

图6为本发明整体仰视结构示意图；

图7为本发明工作状态示意图。

图中：1、安装架；2、管道；3、前进机构；301、支撑板；302、外齿轮；303、内齿轮；304、电机一；305、爬行机构；306、固定块；307、定杆；308、销轴一；309、转杆；310、销轴二；311、爬行块；312、防滑垫；313、复位弹簧；4、后退机构；5、清理机构；501、电机二；502、旋转支架；503、加强筋；504、安装台；505、螺栓；506、伸缩杆；507、工作台；508、伸缩弹簧；509、刮刀；510、清理刷；511、收集机构；512、气嘴；513、气管；514、收集箱；6、拉耳；7、安全绳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“两端”、“一端”、“另一端”、“一侧”、“另一侧”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，仅是为了便于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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1，一种自行进式管道爬壁机器人，包括安装架1和管道2，安装架1的一侧上方设置有前进机构3，前进机构3能够带动装置在管道2内向深处前进，安装架1的另一侧下方设置有后退机构4，后退机构4能够带动装置从管道2中退出撤离，前进机构3与后退机构4的结构相同并相对设置，安装架1的上方设置有清理机构5，清理机构5能够对不同管径的管道2内壁的污垢进行清理。

参照图2，前进机构3包括支撑板301、外齿轮302、内齿轮303、电机一304和爬行机构305；支撑板301固定连接在安装架1上，支撑板301上通过转轴转动连接有外齿轮302和内齿轮303，外齿轮302转动连接在支撑板301的两端，内齿轮303转动连接在支撑板301的中间，外齿轮302与内齿轮303之间相互啮合，支撑板301远离外齿轮302和内齿轮303的一侧设置有电机一304，电机一304的输出轴与其中一个内齿轮303中心位置固定连接，外齿轮302远离支撑板301的一侧设置有爬行机构305。通过电机一304带动内齿轮303转动，内齿轮303带动啮合的外齿轮302转动，从而能够带动两端外齿轮302上的爬行机构305朝向不同的方向转动。

爬行机构305包括固定块306、定杆307、销轴一308、转杆309、销轴二310、爬行块311、防滑垫312和复位弹簧313；固定块306固定连接在外齿轮302远离支撑板301的一侧中心位置，定杆307设置有若干个，并且定杆307的一端固定连接在固定块306的侧面，定杆307另一端通过销轴一308与转杆309转动连接，转杆309通过销轴二310与爬行块311转动连接，爬行块311靠近管道2的一侧表面设置有防滑垫312，定杆307与转杆309之间固定连接有复位弹簧313，销轴二310上套设有扭簧，扭簧的两端分别固定连接在转杆309与爬行块311上，爬行块311和防滑垫312的两端均设置成斜面。通过将爬行块311和防滑垫312的两端均设置成斜面，可以方便爬行机构305进入管道2，爬行机构305在转动时，带动若干个定杆307、转杆309和爬行块311一起转动，在爬行块311还未接触到管道2内壁时，此时复位弹簧313处于放松状态，定杆307与转杆309之间的夹角是最大的，当爬行块311接触到管道2内壁之后，管道2内壁挤压爬行块311，爬行块311与转杆309之间发生转动，同时爬行块311挤压转杆309和复位弹簧313，使得转杆309向管道2中间旋转，复位弹簧313被压缩，复位弹簧313压缩产生的弹力作用在爬行块311上对管道2内壁进行挤压，从而可以增大爬行块311与管道2内壁之间的摩擦力，由于电机一304的旋转带动左边的爬行块311转动逆时针转动，带动右边的爬行块311顺时针转动，从而两侧的爬行块311都受到了向上的摩擦力，进而在两侧的爬行块311与管道2内壁的摩擦力作用下带动装置前进，从而达到了自动前进的技术效果。

参照图3，前进机构3与后退机构4的结构相同并相对设置，所以在装置后退时的原理与前进时相同，在此不做过多赘述。

参照图4、清理机构5包括电机二501、旋转支架502、加强筋503、安装台504、螺栓505、伸缩杆506、工作台507、伸缩弹簧508、刮刀509、清理刷510和收集机构511；电机二501固定连接在安装架1的上方，电机二501的输出轴固定连接有旋转支架502，电机二501的输出轴与旋转支架502的中心线重合，旋转支架502内部设置有多个加强筋503，安装台504通过螺栓505连接在旋转支架502的外侧面，并与加强筋503一一对应，伸缩杆506的一端固定连接在安装台504上，伸缩杆506的另一端固定连接在工作台507上，伸缩杆506的外侧套设有伸缩弹簧508，并且伸缩弹簧508固定连接在安装台504与工作台507之间，工作台507的上方固定连接有刮刀509，工作台507的中间固定连接有清理刷510，工作台507的下方设置有收集机构511。电机二501启动带动旋转支架502转动，旋转支架502转动能够带动其上连接的刮刀509、清理刷510和收集机构511转动，对管道2内壁进行清理，刮刀509能够将管道2内的污垢刮松挂落，清理刷510能够对刮松的污垢进一步清理，收集机构511能够对清理下来的污垢进行收集，通过设置刮刀509和清理刷510进行双重清理，能够使清理效果更好，并且安装台504与旋转支架502内部的加强筋503一一对应设置能够对刮刀509和清理刷510起到支撑的效果，使得刮刀509和清理刷510在旋转工作时的受力效果更好，使得清理工作更加稳定，通过设置伸缩杆506并在伸缩杆506的外侧设置伸缩弹簧508，在管道2内工作时，管道2内壁挤压刮刀509，使得伸缩杆506和伸缩弹簧508收缩，一方面伸缩弹簧508的弹力能够挤压刮刀509贴近刮刀509内壁，使清洁效果更好，另一方面可以适应不同内径的管道2，适用范围广，实用性高。

参照图5，收集机构511包括吸气嘴512、气管513和收集箱514；吸气嘴512贯穿工作台507并卡接在工作台507的下方，气管513的一端与吸气嘴512相互连通，气管513的另一端与收集箱514相互连通，收集箱514卡接在旋转支架502的中心位置，收集箱514内设置有气泵。通过在刮刀509和清理刷510的下方设置吸气嘴512，能够使吸气嘴512跟随刮刀509和清理刷510一起旋转，从而能够在第一时间内将刮落的污垢收集起来。

参照图6，安装架1的底部设置有拉耳6，拉耳6上系有安全绳7。通过设置安全绳7，如果装置在管道2内部出现故障停止行走或者卡壳了，能够通过安全绳7将装置拉出。

工作原理：参照图1-7，装置在未使用时，将束带围绕在工作台507的外侧将清理机构5收缩，当需要对管道2进行清理时，操作人员手动转动爬行块311使爬行块311朝向管道2中间，然后推动装置利用爬行块311上的斜面将装置推入管道2中，此时两侧的爬行块311在复位弹簧313的挤压下与管道2内壁抵紧，从而将整个装置支撑在管道2中间，然后解开清理机构5上的束带，在伸缩弹簧508的弹力作用下刮刀509和清理刷510抵紧管道2内壁，再启动电机一304和电机二501，电机一304转动带动内齿轮303转动，内齿轮303带动啮合的外齿轮302转动，从而带动若干个定杆307、转杆309和爬行块311一起转动，爬行块311与管道2内壁接触，管道2内壁挤压爬行块311，爬行块311与转杆309之间发生转动，同时爬行块311挤压转杆309和复位弹簧313，使得转杆309向管道2中间旋转，复位弹簧313被压缩，复位弹簧313压缩产生的弹力作用在爬行块311上对管道2内壁进行挤压，从而可以增大爬行块311与管道2内壁之间的摩擦力，由于电机一304的旋转带动左边的爬行块311逆时针转动，带动右边的爬行块311顺时针转动，从而两侧的爬行块311都受到了向上的摩擦力，进而在两侧的爬行块311与管道2内壁的摩擦力作用下带动装置前进，从而达到了自动前进的技术效果。电机二501转动带动旋转支架502转动，旋转支架502转动能够带动其上连接的刮刀509、清理刷510和收集机构511转动，对管道2内壁进行清理，刮刀509能够将管道2内的污垢刮松刮落，清理刷510能够对刮松的污垢进一步清理，收集机构511能够对清理下来的污垢进行收集，如果装置在管道2内部出现故障停止行走或者卡壳，能够通过安全绳7将装置拉出，前进机构3与后退机构4的结构相同并相对设置，所以在装置后退时的原理与前进时相同，在此不做过多赘述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种自行进式管道爬壁机器人，其特征在于：包括安装架(1)和管道(2)，所述安装架(1)的一侧上方设置有前进机构(3)，所述前进机构(3)能够带动装置在管道(2)内向深处前进，所述安装架(1)的另一侧下方设置有后退机构(4)，所述后退机构(4)能够带动装置从管道(2)中退出撤离，所述前进机构(3)与后退机构(4)的结构相同并相对设置，所述安装架(1)的上方设置有清理机构(5)，所述清理机构(5)能够对管道(2)内壁的污垢进行清理。

2.根据权利要求1所述的一种自行进式管道爬壁机器人，其特征在于：所述前进机构(3)包括支撑板(301)、外齿轮(302)、内齿轮(303)、电机一(304)和爬行机构(305)；

所述支撑板(301)固定连接在安装架(1)上，所述支撑板(301)上通过转轴转动连接有外齿轮(302)和内齿轮(303)，所述外齿轮(302)转动连接在支撑板(301)的两端，所述内齿轮(303)转动连接在支撑板(301)的中间，所述外齿轮(302)与内齿轮(303)之间相互啮合，所述支撑板(301)远离外齿轮(302)和内齿轮(303)的一侧设置有电机一(304)，所述电机一(304)的输出轴与其中一个内齿轮(303)中心位置固定连接，所述外齿轮(302)远离支撑板(301)的一侧设置有爬行机构(305)。

3.根据权利要求2所述的一种自行进式管道爬壁机器人，其特征在于：所述爬行机构(305)包括固定块(306)、定杆(307)、销轴一(308)、转杆(309)、销轴二(310)、爬行块(311)、防滑垫(312)和复位弹簧(313)；

所述固定块(306)固定连接在外齿轮(302)远离支撑板(301)的一侧中心位置，所述定杆(307)设置有若干个，并且所述定杆(307)的一端固定连接在固定块(306)的侧面，所述定杆(307)另一端通过销轴一(308)与转杆(309)转动连接，所述转杆(309)通过销轴二(310)与爬行块(311)转动连接，所述爬行块(311)靠近管道(2)的一侧表面设置有防滑垫(312)，所述定杆(307)与转杆(309)之间固定连接有复位弹簧(313)。

4.根据权利要求3所述的一种自行进式管道爬壁机器人，其特征在于：所述销轴二(310)上套设有扭簧，所述扭簧的两端分别固定连接在转杆(309)与爬行块(311)上。

5.根据权利要求3所述的一种自动行进式管道清理装置，其特征在于：所述爬行块(311)和防滑垫(312)的两端均设置成斜面。

6.根据权利要求1所述的一种自行进式管道爬壁机器人，其特征在于：所述清理机构(5)包括电机二(501)、旋转支架(502)、加强筋(503)、安装台(504)、螺栓(505)、伸缩杆(506)、工作台(507)、伸缩弹簧(508)、刮刀(509)、清理刷(510)和收集机构(511)；

所述电机二(501)固定连接在安装架(1)的上方，所述电机二(501)的输出轴固定连接有旋转支架(502)，所述电机二(501)的输出轴与旋转支架(502)的中心线重合，所述旋转支架(502)内部设置有多个加强筋(503)，所述安装台(504)通过螺栓(505)连接在旋转支架(502)的外侧面，并与加强筋(503)一一对应，所述伸缩杆(506)的一端固定连接在安装台(504)上，所述伸缩杆(506)的另一端固定连接在工作台(507)上，所述伸缩杆(506)的外侧套设有伸缩弹簧(508)，并且所述伸缩弹簧(508)固定连接在安装台(504)与工作台(507)之间，所述工作台(507)的上方固定连接有刮刀(509)，所述工作台(507)的中间固定连接有清理刷(510)，所述工作台(507)的下方设置有收集机构(511)。

7.根据权利要求6所述的一种自行进式管道爬壁机器人，其特征在于：所述收集机构(511)包括吸气嘴(512)、气管(513)和收集箱(514)；

所述吸气嘴(512)贯穿工作台(507)并卡接在工作台(507)的下方，所述气管(513)的一端与吸气嘴(512)相互连通，所述气管(513)的另一端与收集箱(514)相互连通，所述收集箱(514)卡接在旋转支架(502)的中心位置，所述收集箱(514)内设置有气泵。

8.根据权利要求1所述的一种自行进式管道爬壁机器人，其特征在于：所述安装架(1)的底部设置有拉耳(6)，所述拉耳(6)上系有安全绳(7)。

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