CN115889360A - 一种工业领域管道清洁机器人及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种工业领域管道清洁机器人及方法，属于管道清洁技术领域，包括：机器人本体、扰动机构和移动密封机构，机器人本体的一端安装移动密封机构，移动密封机构包括固定座、第一气囊、伸缩杆和第二气囊，扰动机构和伸缩杆安装在固定座的一侧面，第二气囊安装在伸缩杆的一端，第一气囊和第二气囊外接气源，第一气囊和第二气囊充气后充满管道形成密封区域，扰动机构用于对密封区域进行清洗作业；采用本申请的两个气囊可实现封闭式清洗，并利用气囊和伸缩杆配合交替前进，有效保证了管道内一部分区域清洗完成后实现有效封闭，继续进行下一处区域的清洗作业，分段式封闭空间内高效完成清洗，不仅能够有效节约水源，还极大提高了清洁程度。
Description
技术领域
本发明属于管道清洁技术领域，具体涉及一种工业领域管道清洁机器人及方法。
背景技术
工业管道应用范围广阔、种类繁多、是一个系统，工业管道的概念包括了：连接的设备设施、管子、阀门、管件、支吊架等内容。是与航空、公路、铁路并称的最重要的运输系统之一，管道使用久后，管道内壁会积累一些的污垢，由于管道内壁比较特殊，若污垢长期积累，发生氧化形成酸性物质，容易造成管道内壁腐蚀和生锈，现今没有合适的用于清理管道内壁的清洁装置，来对管道内壁进行清洁。
经过专利检索，现有专利号为CN201710074090.2发明公开了一种管道内壁清洁装置，包括清洁杆和水泵；所述的清洁杆的头部安装有可拆卸的安装板；所述的安装板的外壁设置有连接杆，连接杆上安装有清洁板；所述的清洁板上安装有清洁刷毛；所述的清洁杆的杆身上还设置有螺旋状的螺旋槽，该螺旋槽一直延伸至清洁杆的下端。该发明中将水管直接固定在清洁杆的前端，水管前端部分设置有激流孔，清洁内壁的时候，打开水泵，水管前端是封闭的，水从激流孔喷出喷洒在管道的内壁上，水流喷洒均匀，清洁杆伸出多长，水流跟随清洁杆的位置喷洒，配合清洁杆前端的刷毛可以很好的清洁管道内壁。
基于上述描述，以及结合现有技术中的设备发现，现有的装置在对管道内壁进行清洁时，很多都是将清洁辊嵌入管道内部来对管道进行清理，但是很多管道长度尺寸不一，使得装置无法有效对长度较长的管道有效清理，在实际使用时有一定的局限性，而且针对钢质管道，若直接使用水流对其内部进行清洁的话，需要高压水枪持续喷射，不仅浪费水源清洁效果也不佳，容易存在污渍残留，且管道内受污物堆积影响传统的滚轮不便于前行，容易陷入污泥难以移动，对于管道内清洗作业的机器人移动也是需要解决的技术难题。
发明内容
本发明为了解决上述问题，根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种工业领域管道清洁机器人，包括：机器人本体、扰动机构、移动密封机构和注水机构，机器人本体的一端安装移动密封机构，移动密封机构包括固定座、第一气囊、伸缩杆和第二气囊，固定座固定安装在机器人本体的一端，第一气囊安装在固定座的周向面，扰动机构和伸缩杆安装在固定座的一侧面，第二气囊安装在伸缩杆的一端，第一气囊和第二气囊外接气源，第一气囊和第二气囊充气后充满管道形成密封区域，注水机构用于对密封区域进行注水，扰动机构用于对密封区域的水进行搅动。
进一步的，所述注水机构包括注水管，注水管的一端连接外接水源，另一端连接至固定座，注水管的出水口位于第一气囊和第二气囊之间。
进一步的，所述工业领域管道清洁机器人还包括抽水机构，抽水机构包括抽水管，抽水管的一端连接水泵，另一端连接至固定座，抽水管的抽水口位于第一气囊和第二气囊之间。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的工业领域管道清洁机器人的工作方法，包括：
将机器人本体放入管道内，并将车轮与管道内壁贴合对机器人本体进行支撑；
通过外接气源向第一气囊充气，使得第一气囊充气后贴合至管道内壁对管道进行密封，然后利用伸缩杆将其伸缩至最长长度后向第二气囊充气，同样使得第二气囊充气后贴合至管道内壁对管道进行密封；
利用注水机构向第一气囊和第二气囊之间的密封区域注入清洗液和水；
利用扰动机构对管道内的水进行搅动，然后通过抽水机构抽出污水，重复清洗数次后完成对此区域清洗；
将第一气囊排气收缩，利用第二气囊封闭支撑，通过调节伸缩杆收缩，进而带动机器人本体向前移动一定距离，当伸缩杆达到设定距离处，第一气囊充气再次填充满管道进行封闭支撑，此时第一气囊与第二气囊具有一定间距；
当第一气囊充气完成封闭支撑后，第二气囊排气收缩，伸缩杆伸长一定距离后再次充气，此时，第一气囊和第二气囊之间处于管道下一段待清洗区域，再利用扰动机构、注水机构和抽水机构对管道内的下一区域进行封闭式清洗处理，依次重复上述过程直至整个管道清洗完成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明设置移动密封机构包括固定座、第一气囊、伸缩杆和第二气囊，第一气囊和第二气囊外接气源，第一气囊和第二气囊充气后充满管道形成密封区域，扰动机构用于对密封区域进行清洗作业，采用本申请的两个气囊可实现封闭式清洗，并利用气囊和伸缩杆配合交替前进，有效保证了管道内一部分区域清洗完成后实现有效封闭，继续进行下一处区域的清洗作业，分段式封闭空间内高效完成清洗，不仅能够有效节约水源，还极大提高了清洁程度，并有效提高了清洗机器人的可靠性和稳定性，能够针对长度很长的管道分段式清洗，通过两个气囊交替前行能够在面对由于内部污物较为复杂情况下有效移动，避免了采用车轮深陷管道内淤泥中无法移动的问题，能够有效适用于多种管道，可以有效应用于污渍较多且复杂的排污管道内。
2、本发明采用注水机构和抽水机构设置，能够向第一气囊和第二气囊之间的封闭区域内注水，并利用扰动机构的转动下进行清洁，并利用抽水机构将第一气囊和第二气囊之间的区域的污水抽出，极大提高了清洁效果，能够使得清洁后的管道区域干净无污渍，且结构稳定性高，利用外接水源，仅需要设置足够长的注水管和抽水管就能够对长距离的管道内部进行有效清洁。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例一的工业领域管道清洁机器人的主视图；
图2为实施例一的扰动机构的结构示意图；
图3为实施例一的工业领域管道清洁机器人的作业示意图；
图中：1、机器人本体；2、扰动机构；3、固定座；4、滚轮；5、注水机构；6、抽水机构；11、电机；12、伸缩管；13、刷带；31、第一气囊；32、伸缩杆；33、第二气囊。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
一种工业领域管道清洁机器人，包括机器人本体1、扰动机构2、移动密封机构、注水机构5和抽水机构6，机器人本体1的一端安装移动密封机构，移动密封机构包括固定座3、第一气囊31、伸缩杆32和第二气囊33，固定座3固定安装在机器人本体1的一端，第一气囊31安装在固定座3的周向侧面，扰动机构2和伸缩杆32安装在固定座3的一侧面，第二气囊33安装在伸缩杆32的一端，第一气囊31和第二气囊33外接气源，第一气囊31和第二气囊33充气后充满管道形成密封区域，扰动机构2用于对密封区域进行清洗作业。
所述移动密封机构包括固定座3、伸缩杆32、第一气囊31、第二气囊33、第一导气管和第二导气管，固定座3安装在机器人本体1的一侧，固定座3端部设有第一环形凹槽，第一环形凹槽内安装第一气囊31，第一气囊31呈环形绕固定座3一周设置；第一导气管一端连接外接气源，另一端连通第一气囊31；第一气囊31充气后填充满管道形成支撑和密封效果，伸缩杆32安装机器人本体1的另一侧，伸缩杆32的伸出端设有第二环形凹槽，第二环形凹槽内安装第二气囊33，第二气囊33呈环形绕伸缩杆32一周设置；第二导气管一端连接外接气源，另一端连通第二气囊33；第二气囊33充气后同样可填充满管道形成支撑和密封效果。
对管道进行清洗时，通过第一气囊31和第二气囊33同时充气后将管道内的一段区域进行密封，利用两个气囊在管道内形成一个封闭空间，可利用注水机构5向封闭空间内注入清洗水，然后利用扰动机构2带动刷带13转动清洗，清洗完成利用抽水机构6将液体抽出，并进行清水冲洗数次后完成该封闭空间的清洗工作。
进一步清洗管道的下一区域，通过第一气囊31排气收缩，此时利用第二气囊33封闭支撑，通过调节伸缩杆32带动机器人本体1向前移动一定距离，当伸缩杆32达到设定距离处，固定座3上的第一气囊31充气再次填充满管道进行支撑，此时第一气囊31与第二气囊33具有一定间距，当第一气囊31充气完成进行有效支撑后，第二气囊33排气收缩，伸缩杆32伸长一定距离后再次充气，此时，第一气囊31和第二气囊33之间处于管道下一段待清洗区域，再利用扰动机构2、注水机构5和抽水机构6对管道内的下一区域进行封闭式清洗处理，依次重复上述过程直至整个管道清洗完成，采用本申请的两个气囊可实现封闭式交替前进，有效保证了管道内一部分区域清洗完成后实现有效封闭，继续进行下一处区域的清洗作业，分段式封闭空间内高效完成清洗，不仅能够有效节约水源，还极大提高了清洁程度，并有效提高了机器人的可靠性和稳定性，能够针对长度很长的管道分段式清洗，通过两个气囊交替前行能够在面对由于内部污物较为复杂情况下有效移动，避免了采用车轮深陷管道内淤泥中无法移动的问题，能够有效适用于多种管道，可以有效应用于污渍较多且复杂的排污管道内。所述伸缩杆32可采用液压伸缩杆32。
扰动机构2安装在固定座3的内部，扰动机构2包括电机11、齿轮机构、伸缩管12和刷带13，刷带13均布在伸缩管12圆周上，电机11通过齿轮机构与伸缩管12转动连接，电机11能够驱动伸缩管12转动，进而带动刷带13转动在管道内进行清洗作业；作为一种实施方式，所述伸缩管12可采用弹簧管，弹簧管的结构与弹簧近似，管壁为螺旋状，螺旋结构与弹簧的不同在于横截面为矩形，进而形成管状。伸缩管12能够在伸缩杆32收缩时压缩，在伸缩杆32伸长时舒展。由于在行走的过程中第一气囊31和第二气囊33之间的距离间断的伸长和压缩，通过设置能够伸缩的伸缩管12，可以在第一气囊31和第二气囊33之间的距离减少并在第三气囊33接触到伸缩管12时压缩伸缩管12，防止伸缩管12对第一气囊31和第二气囊33之间的行走动作造成干涉。
作为一种实施方式，所述机器人本体1周向设有支撑杆和滚轮4，支撑杆连接滚轮4，滚轮4贴合在管道内壁，对机器人本体1进行支撑，可通过两个气囊交替运动带动滚轮4进行移动。作为另一种实施方式，所述滚轮4与电机连接，通过电机可驱动滚轮4转动。
作为一种实施方式，所述注水机构5包括注水管，注水管设有水阀，注水管通过支架安装在固定座3的一侧，注水管的一端连接外接水源，可通过水泵连接外部水池或接入水管，注水管另一端处于第一气囊31和第二气囊33之间，能够向第一气囊31和第二气囊33之间的区域注水。
所述抽水机构6包括抽水管和水泵，水泵设置在地面，通过抽水管安装在固定座3的侧面的底部，处于第一气囊31和第二气囊33之间，能够将第一气囊31和第二气囊33之间的区域的污水抽出。
所述机器人本体1包括圆柱形壳体和控制模块，扰动机构2、移动机构、注水机构5和抽水机构6均与控制模块通过电性连接，且机器人本体1设置有导线架，以将连接所用电线安装在圆柱形壳体侧壁。
实施例二
本实施例提供了一种工业领域管道清洁机器人的工作方法，包括：
将机器人本体1放入管道内，并将车轮与管道内壁贴合对机器人本体1进行支撑；
通过外接气源向第一气囊31充气，使得其充气后贴合至管道内壁对其进行密封，然后利用伸缩杆32将其伸缩至最长长度后向第二气囊33充气，同样使得其充气后贴合至管道内壁对其进行密封；
利用注水机构5向第一气囊31和第二气囊33之间的密封区域注入清洗液和水；
利用扰动机构2对管道内的水进行扰动，清洗完毕后通过抽水机构6抽出污水，重复清洗数次后完成对此区域清洗；
将第一气囊31排气收缩，利用第二气囊33封闭支撑，通过调节伸缩杆32收缩，进而带动机器人本体1向前移动一定距离，当伸缩杆32达到设定距离处，第一气囊31充气再次填充满管道进行支撑，此时第一气囊31与第二气囊33具有一定间距；
当第一气囊31充气完成进行有效支撑后，第二气囊33排气收缩，伸缩杆32伸长一定距离后再次充气，此时，第一气囊31和第二气囊33之间处于管道下一段待清洗区域，再利用扰动机构2、注水机构5和抽水机构6对管道内的下一区域进行封闭式清洗处理，依次往复直至整个管道清洗完成。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种工业领域管道清洁机器人，其特征在于，包括：机器人本体、扰动机构、移动密封机构和注水机构，机器人本体的一端安装移动密封机构，移动密封机构包括固定座、第一气囊、伸缩杆和第二气囊，固定座固定安装在机器人本体的一端，第一气囊安装在固定座的周向面，扰动机构和伸缩杆安装在固定座的一侧面，第二气囊安装在伸缩杆的一端，第一气囊和第二气囊外接气源，第一气囊和第二气囊充气后充满管道形成密封区域，注水机构用于对密封区域进行注水，扰动机构用于对密封区域的水进行搅动。
2.如权利要求1所述的工业领域管道清洁机器人，其特征在于，所述注水机构包括注水管，注水管的一端连接外接水源，另一端连接至固定座，注水管的出水口位于第一气囊和第二气囊之间。
3.如权利要求1所述的工业领域管道清洁机器人，其特征在于，所述工业领域管道清洁机器人还包括抽水机构，抽水机构包括抽水管，抽水管的一端连接水泵，另一端连接至固定座，抽水管的抽水口位于第一气囊和第二气囊之间。
4.如权利要求1所述的工业领域管道清洁机器人，其特征在于，所述固定座端部设有第一环形凹槽，第一环形凹槽内安装第一气囊，第一气囊呈环形绕固定座一周设置。
5.如权利要求1所述的工业领域管道清洁机器人，其特征在于，所述第一气囊通过第一导气管连通外接气源。
6.如权利要求1所述的工业领域管道清洁机器人，其特征在于，所述伸缩杆的伸出端设有第二环形凹槽，第二环形凹槽内安装第二气囊，第二气囊呈环形绕伸缩杆一周设置。
7.如权利要求1所述的工业领域管道清洁机器人，其特征在于，所述扰动机构包括电机、齿轮机构、伸缩管和刷带，刷带均布在伸缩管圆周上，电机通过齿轮机构与伸缩管转动连接，电机能够驱动伸缩管转动，进而带动刷带转动在管道内进行清洗作业。
8.如权利要求7所述的工业领域管道清洁机器人，其特征在于，所述伸缩管采用弹簧管，伸缩管能够在伸缩杆收缩时压缩，在伸缩杆伸长时舒展。
9.如权利要求1所述的工业领域管道清洁机器人，其特征在于，所述机器人本体周向设有伸缩杆和滚轮，伸缩杆连接滚轮，滚轮贴合在管道内壁，对机器人本体进行支撑，通过两个气囊交替运动带动滚轮进行移动。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的工业领域管道清洁机器人的工作方法，其特征在于，包括：
将机器人本体放入管道内，并将车轮与管道内壁贴合对机器人本体进行支撑；
通过外接气源向第一气囊充气，使得第一气囊充气后贴合至管道内壁对管道进行密封，然后利用伸缩杆将其伸缩至最长长度后向第二气囊充气，同样使得第二气囊充气后贴合至管道内壁对管道进行密封；
利用注水机构向第一气囊和第二气囊之间的密封区域注入清洗液和水；
利用扰动机构对管道内的水进行搅动，然后通过抽水机构抽出污水，重复清洗数次后完成对此区域清洗；
将第一气囊排气收缩，利用第二气囊封闭支撑，通过调节伸缩杆收缩，进而带动机器人本体向前移动一定距离，当伸缩杆达到设定距离处，第一气囊充气再次填充满管道进行封闭支撑，此时第一气囊与第二气囊具有一定间距；
当第一气囊充气完成封闭支撑后，第二气囊排气收缩，伸缩杆伸长一定距离后再次充气，此时，第一气囊和第二气囊之间处于管道下一段待清洗区域，再利用扰动机构、注水机构和抽水机构对管道内的下一区域进行封闭式清洗，依次重复上述过程直至整个管道清洗完成。
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