CN116174419B - 一种木竹加工除尘管道沉积物清除机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木竹加工除尘管道沉积物清除机器人，包括机架以及设置在机架上的前端行走机构、后端行走机构和拨料构件；前端行走机构包括前行走结构连接板、固定式行走机构和变径式行走机构；后端行走机构包括后行走结构连接板、固定式行走机构和变径式行走机构；固定式行走机构包括固定杆和设置在固定杆上的自走轮；变径式行走机构包括摇杆和设置在摇杆上的自走轮，变径式行走机构与机架弹性连接；拨料构件包括拨料电机、拨料盘、磁性吸盘和拨料斗，拨料电机的输出轴连接有拨料盘，拨料盘连接有磁性吸盘，拨料盘的外圆周面上设置有拨料斗。本发明机器人对管道具有沉积碎料的清除和磁性杂质剔除的作用；还可以满足机器人对管径的自适应性。

Description

一种木竹加工除尘管道沉积物清除机器人

技术领域

本发明涉及除尘领域，具体是一种木竹加工除尘管道沉积物清除机器人。

背景技术

木竹加工中产生的木质碎料需要使用除尘系统进行清理。除尘系统已被广泛地应用在各类木竹制品生产企业，在保护室内人机与室外大气环境发挥不可替代的重要作用。然而，在实际应用中，除尘系统常因产品生产工艺与机床开启数量的变化，以及由此带来除尘系统工况的变化，造成除尘系统中水平主管道的气流速度降低(即需对除尘系统的工况进行调节导致风量减少)，从而导致木质碎料在水平主管道内沉积，甚至将主管道堵塞。磁性金属杂质也有可能混入主管道并沉积在主管道内。采用人工对主管道疏通清理，费工费时，且清理不当会诱发粉尘爆炸；利用除尘系统空载时主管内自身的高速气流可清除沉积的碎料以及其中夹带的磁性金属杂物，但磁性金属杂物与主管道壁面碰撞可能产生足以诱发粉尘爆炸的火花，这类火花是目前我国人造板、家具、地板等产品生产企业粉尘爆炸主要点火源类型之一。

针对木材加工除尘系统存在的上述问题，亟需提供一种对除尘系统主管道具有清堵与除磁性金属杂物功能、自适应变径的管道机器人。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种木竹加工除尘管道沉积物清除机器人，本木竹加工除尘管道沉积物清除机器人中的机器人在清理管道时，顺着气流流动方向、沿着管道长度方向运动，拨料盘的拨料斗在管道下部将沉积的碎料铲起，拨料斗内的碎料在其重力作用下自由下落，受气流作用下，下落碎料随气流向前运动，同时，下落碎料中的磁性金属杂物被吸附于磁性吸盘表面，从而达到沉积碎料的清除和磁性杂质剔除的目的；另外，变径式行走机构可以满足机器人对管径的自适应性。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种木竹加工除尘管道沉积物清除机器人，包括位于除尘管道(即除尘系统水平主管道)内的管道机器人；所述管道机器人包括机架、前端行走机构、后端行走机构和拨料构件；

所述前端行走机构包括前行走结构连接板、固定式行走机构和变径式行走机构，所述前行走结构连接板上设置有固定式行走机构和变径式行走机构，所述前行走结构连接板固定连接在机架上；

所述后端行走机构包括后行走结构连接板、固定式行走机构和变径式行走机构，所述后行走结构连接板上设置有固定式行走机构和变径式行走机构，所述后行走结构连接板固定连接在机架上；

所述固定式行走机构包括固定杆和设置在固定杆一端的自走轮，所述固定杆的另一端与前行走结构连接板或后行走结构连接板固定连接；所述变径式行走机构包括摇杆和设置在摇杆一端的自走轮，所述摇杆的另一端与前行走结构连接板或后行走结构连接板转动连接，所述变径式行走机构通过连杆滑块机构与机架弹性连接；

所述拨料构件包括拨料电机、拨料盘、磁性吸盘和拨料斗，所述拨料电机连接在机架上且拨料电机的输出轴与拨料盘连接，所述拨料盘的端面连接有磁性吸盘，所述拨料盘的外圆周面上设置有多个用于拨料的拨料斗。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述机架包括外壳、横向支撑杆、前端板和后端板，所述横向支撑杆的前端与前端板固定连接，后端与后端板固定连接；所述前行走结构连接板和后行走结构连接板均与横向支撑杆固定连接，所述外壳为筒体形状，外壳的前端与前端板固定连接，后端与后端板固定连接，所述外壳上开设有用于使固定杆和摇杆穿过的通孔，所述前行走结构连接板、后行走结构连接板和拨料电机均位于外壳的内侧，所述拨料电机固定连接在前端板上。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述前行走结构连接板上设置有两个固定式行走机构和一个变径式行走机构，所述后行走结构连接板上设置有两个固定式行走机构和一个变径式行走机构。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述连杆滑块机构包括连杆一、连杆二、滑块和横向滑杆，所述连杆一的一端与前行走结构连接板上连接的摇杆中部转动连接，连杆一的另一端同时与后行走结构连接板上连接的摇杆中部以及连杆二的一端转动连接，连杆二的另一端与滑块转动连接，所述后行走结构连接板和后端板之间固定连接有横向滑杆，所述滑块同时与横向支撑杆和横向滑杆滑动连接，所述滑块与后端板通过弹簧弹性连接且弹簧套设在横向滑杆上。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述横向支撑杆共有三根，三根横向支撑杆和横向滑杆平行设置。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述自走轮包括行走电机、齿轮组、车轴和行走轮，所述行走电机通过电机安装板与固定杆或摇杆固定连接，所述行走电机的输出轴通过齿轮组与车轴连接，所述车轴转动连接在固定杆或摇杆上，所述车轴的两端固定连接有行走轮，所述行走电机用于通过齿轮组带动车轴转动，从而带动车轴两端的行走轮转动。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述磁性吸盘采用环形磁铁，磁性吸盘通过螺丝与拨料盘的端面固定连接，所述拨料斗的一侧设有挡板从而在拨料斗内侧形成一凹槽。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述管道机器人还包括电池、控制器、无线通信模块、温度传感器和测速传感器，所述控制器和无线通信模块均设置在电路板上，所述电路板和电池均通过支撑板固定连接在机架上，所述温度传感器设置在电池上且用于检测电池的温度，所述测速传感器设置在行走电机上且用于检测行走电机的转速，所述温度传感器、测速传感器、自走轮内的行走电机以及拨料电机均与控制器电连接，所述控制器通过无线通信模块与上位机无线连接，所述控制器、无线通信模块、温度传感器、测速传感器、自走轮内的行走电机以及拨料电机同时与电池电连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，管道机器人在除尘管道内的工作区域的两端分别设置有两组位置传感器，所述位置传感器与上位机通过数据采集卡连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述控制器采用单片机STM32F103RTC6，所述无线通信模块采用ESP8266的WiFi通讯模块，所述温度传感器采用DS18B20温度传感器，所述测速传感器采用E6B2-CWZ6C编码器，所述位置传感器采用E3Z-T61对射式光电传感器。

本发明的有益效果为：

本发明的木竹加工除尘管道沉积物清除机器人在清理除尘系统主管道时，除尘系统保持运行，关闭与机床连接的各吸尘分支管阀门，管道机器人(下位机)顺着气流流动方向、沿着主管道长度方向运动，拨料构件的拨料盘上的拨料斗在主管道的下部将沉积的碎料铲起。装有碎料的拨料斗运行至主管道截面中上部的过程中，拨料斗内的碎料在其重力作用下自由下落，受气流作用下，细小的颗粒以悬浮状态重随气流向前运动，粗大的颗粒则像移动沙丘一样在主管道截面的下部被清除。同时，拨料盘上的拨料斗安装的圆环状磁性吸盘(即永久磁铁)在拨料盘前形成磁场，下落碎料中的磁性金属杂物被吸附于磁性吸盘表面，减少与主管道碰撞机会，从而达到沉积碎料的清除和磁性杂质的剔除的目的。本发明的管道机器人疏通清理主管道，与人工手动对主管道疏通清理相比，减少人工劳动力，省时省力，不会诱发粉尘爆炸。

本发明拨料盘的外圆周面均匀分布有十二个用于拨料的拨料斗，为了减少拨料时的摩擦阻力，拨料斗设计为一种螺旋扇形结构，拨料时拨料斗沿顶端螺旋线切入碎料，拨料斗一侧带有挡板形成一个凹槽，使得抛起的碎料留在凹槽内，并在转动的过程中完成抛撒。为了避免拨料斗与碎料摩擦产生火花，拨料斗选用铝合金材料制作。磁性吸盘采用环形磁铁，该环形磁铁在拨料盘的侧面形成磁场，磁性金属杂质随碎料从拨料斗中散开时，环形磁铁产生的磁场力作用将杂质吸附在磁铁表面，实现这类杂质的自动收集。

本发明的除尘系统水平主管道的直径范围约为300～400mm，为了满足管道机器人对管径的自适应性，保持行走稳定性，设计变径式行走机构和连杆滑块机构。当管道机器人由小管径管道进入大管径管道时，被压缩的弹簧由于伸长推动滑块向左移动，通过连杆一和连杆二的作用带动变径式行走机构中的摇杆做逆时针转动，使得变径式行走机构中的行走轮上移。反之当管径变小时，管壁给导向轮施加压力，使得摇杆顺时针转动，通过连杆一和连杆二的作用推动滑块水平向右移动，此时弹簧受到压缩。这里前行走机构安装板的摇杆上的一组行走轮和后行走机构安装板的摇杆上的一组行走轮通过连杆一铰接在一起，具有运动的同步性和一致性，使得变径和运行过程均具有较好的稳定性。

本发明的管道机器人的前行走结构连接板和后行走结构连接板均设有两个固定式行走机构和一个变径式行走机构，两个固定式行走机构和一个变径式行走机构呈三角形支撑结构，与主管道的管壁保持三角接触，从而保证了机器人变径和运行的稳定性。上位机的指令通过路由器的WiFi通讯对管道机器人的拨料、往复行走及速度等动作进行控制，以及其运行状态的检测。在工作区域段的两端分别设置了两组位置传感器，该位置传感器信号由上位机通过数据采集卡进行信号采集，用于管道机器人的返回、复位的速度控制和运行终端位置感知。在机器人运行过程中，上位机还实时采集管道机器人的状态信息，当电池温度过高，超过设定值时，上位机立即发送停止运行命令，无线发送信号至控制管道机器人内的控制器中，控制器控制电池停止供电，即管道机器人停止运行。等电池温度降低到满足运行要求时，再手动通过上位机控制管道机器人开始工作，进而完成剩余作业。

附图说明

图1为本发明管道机器人位于主管道内的工作示意图。

图2为本发明管道机器人整体结构示意图一。

图3为本发明管道机器人整体结构示意图二。

图4为本发明管道机器人整体结构示意图三。

图5为本发明管道机器人整体结构示意图四。

图6为本发明管道机器人隐藏外壳后的结构示意图一。

图7为本发明管道机器人隐藏外壳后的结构示意图二。

图8为本发明管道机器人隐藏外壳后的结构示意图三。

图9为本发明管道机器人隐藏外壳和拨料构件后的结构示意图。

图10为本发明管道机器人前端行走机构和后端行走机构的结构示意图一。

图11为本发明管道机器人前端行走机构和后端行走机构的结构示意图二。

图12为本发明管道机器人拨料构件的结构示意图。

图13为本发明管道机器人电路连接原理示意图。

图14为本发明上位机软件功能模块示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的具体实施方式作出进一步说明：

对于设计无缺陷的除尘系统而言，物料在除尘系统的水平主管道B内沉积的本质是因其实际气流量低于理论上允许的速度下限，造成气流量降低的因素诸多，如部分支管阀门的关闭、风机失速、除尘器阻力过大等。这些因素发生变化的不确定性，碎料在主管道B内沉积的发生的时段与频率和沉积量是不可预测的。为避免主管道B堵塞的发生，采用自动机械装置，根据日常掌握的物料沉降状况，定期或不定期地对主管道B到进行疏通以清除沉积碎料并剔除其中夹杂的磁性金属，是一种安全、有效、便利的方式。

本实施例设计的木竹加工除尘管道沉积物清除机器人，即管道机器人A的工作原理是：如图1所示，清理主管道B时，除尘系统保持运行，关闭与机床连接的各吸尘分支管阀门，管道机器人A(下位机)顺着气流流动方向、沿着主管道B长度方向运动，拨料构件4的拨料盘402上的拨料斗403在主管道B的下部将沉积的碎料铲起。装有碎料的拨料斗403运行至主管道B截面中上部的过程中，拨料斗403内的碎料在其重力作用下自由下落，受气流作用下，细小的颗粒以悬浮状态重随气流向前运动，粗大的颗粒则像移动沙丘一样在主管道B截面的下部被清除。同时，拨料盘402上的拨料斗403安装的圆环状磁性吸盘401(即永久磁铁)在拨料盘402前形成磁场，下落碎料中的磁性金属杂物被吸附于磁性吸盘401表面，从而达到沉积碎料的清除和磁性杂质的剔除的目的。

本实施例设计的木竹加工除尘管道沉积物清除机器人，具体结构如图1所示，包括位于除尘主管道B内的管道机器人A；如图2所示，管道机器人A包括机架1、前端行走机构2、后端行走机构3和拨料构件4。

如图3-6所示，其中机架1包括外壳101、三根相互平行设置的横向支撑杆104、前端板103和后端板102，三根横向支撑杆104相互平行，且三根横向支撑杆104的前端同时与前端板103通过螺母锁紧连接，后端与后端板102通过螺母锁紧连接。外壳101为筒体形状，外壳101的前端与前端板103固定连接，后端与后端板102固定连接，三根横向支撑杆104位于外壳101的内侧。

如图9-11所示，其中前端行走机构2包括前行走结构连接板201、两个固定式行走机构202和一个变径式行走机构203，前行走结构连接板201上设置有两个固定式行走机构202和一个变径式行走机构203，两个固定式行走机构202和一个变径式行走机构203组合成三角形支撑结构，三根横向支撑杆104贯穿前行走结构连接板201并与前行走结构连接板201固定连接。如图9-11所示，后端行走机构3包括后行走结构连接板301、两个固定式行走机构202和一个变径式行走机构203，后行走结构连接板301上设置有两个固定式行走机构202和一个变径式行走机构203，两个固定式行走机构202和一个变径式行走机构203组合成三角形支撑结构，三根横向支撑杆104贯穿后行走结构连接板301并与穿后行走结构连接板301固定连接。

如图10所示，其中固定式行走机构202包括固定杆2021和设置在固定杆2021一端的自走轮2022，固定杆2021的另一端与前行走结构连接板201或后行走结构连接板301固定连接；变径式行走机构203包括摇杆2031和设置在摇杆2031一端的自走轮2022，摇杆2031的另一端与前行走结构连接板201或后行走结构连接板301转动连接，变径式行走机构203通过如图5所示的连杆滑块机构5与机架1弹性连接。如图8所示，连杆滑块机构5包括连杆一501、连杆二502、滑块503以及与横向支撑杆104平行设置的横向滑杆504，连杆一501的一端与前行走结构连接板201上连接的摇杆2031中部转动连接，连杆一501的另一端同时与后行走结构连接板301上连接的摇杆2031中部以及连杆二502的一端转动连接，连杆二502的另一端与滑块503转动连接，横向滑杆504的一端与后行走结构连接板301中部通过螺母固定连接，横向滑杆504的另一端与后端板102中部通过螺母固定连接，滑块503同时与三根横向支撑杆104和横向滑杆504滑动连接，滑块503与后端板102通过弹簧505弹性连接且弹簧505套设在横向滑杆504上。

如图10所示，其中自走轮2022包括行走电机20221、齿轮组、车轴和行走轮20223，行走电机20221通过电机安装板与固定杆2021或摇杆2031固定连接，行走电机20221的输出轴通过齿轮组与车轴连接，车轴转动连接在固定杆2021或摇杆2031上，车轴的两端固定连接有行走轮20223，行走电机20221用于通过齿轮组带动车轴转动，从而带动车轴两端的行走轮20223转动。其中齿轮组和车轴设置在外罩20222内。

本实施例中，如图5所示，外壳101上开设有用于使固定杆2021和摇杆2031穿过的通孔1011，前行走结构连接板201、后行走结构连接板301、拨料电机均位于外壳101的内侧。

如图7所示，本实施例中的管道机器人A还包括电池7、控制器、无线通信模块、温度传感器和测速传感器，控制器和无线通信模块均设置在电路板6上，电路板6和电池7均通过支撑板固定连接在横向支撑杆104上，温度传感器设置在电池7上且用于检测电池7的温度，测速传感器设置在行走电机20221上且用于检测行走电机20221的转速，如图13所示，温度传感器、测速传感器均与控制器的输入端电连接，控制器的输出端通过驱动电路与自走轮2022内的行走电机20221以及拨料构件4的拨料电机404电连接，控制器通过无线通信模块与上位机10无线连接，控制器、无线通信模块、温度传感器、测速传感器、2022内的行走电机20221以及拨料电机同时与电池7电连接；管道机器人A在主管道B内的工作区域段(即图1中的工作段)的两端(即变速段)分别设置有两组位置传感器9，位置传感器9与上位机10通过数据采集卡连接。

鉴于物料沉积易发生在气流量出现变化的除尘水平主管道B，且该主管道B多为变径管道，本实施例的管道机器人A的前行走结构连接板201和后行走结构连接板301均设有三轮组(即两个固定式行走机构202和一个变径式行走机构203)，三轮组呈三角形支撑结构，与管壁保持三角接触，从而保证了管道机器人A变径和运行的稳定性；其下部两轮组为固定式行走机构202，上部一轮组为变径式行走机构203。如图1所示，上位机10的指令通过路由器8的WiFi通讯对管道机器人A的拨料、往复行走及速度等动作进行控制，以及其运行状态的检测。在工作区域段的两端分别设置了两组位置传感器9，该位置传感器9信号由上位机10通过数据采集卡进行信号采集，用于管道机器人A的返回、复位的速度控制和运行终端位置感知。

如图4和图12所示，拨料构件4包括防松螺母、拨料电机404、拨料盘402、磁性吸盘401和拨料斗403，拨料电机404贯穿前行走结构连接板201中部的预留孔后固定连接在前端板103上，拨料电机404的输出轴上固定连接有回转轴，拨料盘402通过防松螺母安装在回转轴上，拨料盘402与回转轴同步转动，磁性吸盘401与拨料盘402的端面通过螺丝固定连接，拨料盘402的外圆周面均匀分布有十二个用于拨料的拨料斗403，为了减少拨料时的摩擦阻力，拨料斗403设计为一种螺旋扇形结构，拨料时拨料斗403沿顶端螺旋线切入碎料，拨料斗403一侧带有挡板形成一个凹槽，使得抛起的碎料留在凹槽内，并在转动的过程中完成抛撒。为了避免拨料斗403与碎料摩擦产生火花，拨料斗403选用铝合金材料制作。

磁性吸盘401采用环形磁铁，通过螺丝将环形磁铁安装在拨料构件4中的拨料盘402上。该环形磁铁在拨料盘402的侧面形成磁场，磁性金属杂质随碎料从拨料斗403中散开时，环形磁铁产生的磁场力作用将杂质吸附在磁铁表面，实现这类杂质的自动收集。

除尘系统水平主管道B的直径范围约为300～400mm，为了满足管道机器人A对管径的自适应性，保持行走稳定性，需要设计一种自适应变径式行走机构203。当管道机器人A由小管径管道进入大管径管道时，被压缩的弹簧505由于伸长推动滑块503向左移动，通过连杆一501和连杆二502的作用带动摇杆2031做逆时针转动，使得变径式行走机构203中的行走轮20223上移。反之当管径变小时，管壁给导向轮施加压力，使得摇杆2031顺时针转动，通过连杆一501和连杆二502的作用推动滑块503水平向右移动，此时弹簧505受到压缩。这里前行走机构安装板上摇杆2031上的一组行走轮20223和后行走机构安装板上摇杆2031上的一组行走轮20223通过连杆一501铰接在一起，具有运动的同步性和一致性，使得变径和运行过程均具有较好的稳定性。

本实施例管道机器人A运行时，由行走电机20221驱动行走轮20223转动实现管道机器人A水平移动，变径式行走机构203可以自适应管径变化，同时由拨料电机404驱动拨料盘402转动，带动拨料斗403抛撒沉积在管道下方的杂质，被抛起的木质粉尘杂质随管道气流输送到除尘器中，磁性金属杂质由安装在拨料盘402上磁性吸盘401实现自动收集。

根据前述的总体设计方案，管道机器人A上的控制器通过无线通信模块接收上位计算机的控制指令，控制管道机器人A在主管道B中运行和作业。为了满足管道机器人A控制功能需求，并且尽量减少该控制器的体积、重量，需要采用单片机开发。单片机的系列种类较多，综合考虑产品的功耗、响应速度，以及控制器输入输出接口需要等问题，选择STM32F103RTC6作为主控元件。

管道机器人A中的各类传感器、无线通信模块、电机及其驱动电路等具体选型、设计如下：

(1)位置传感器9选用欧姆龙E3Z-T61对射式光电传感器，该传感器投光器为红外光，检测距离可达15m；(2)位置传感器9数据采集卡选用的是研华PCI-1761继电器输出卡，采集卡8路隔离数字信号输入和8路继电器输出；(3)温度传感器选用的是DS18B20温度传感器(温度测量范围为-55℃～125℃，测量精度±0.25℃，输出数字量信号)；(4)行走电机20221的测速传感器选用欧姆龙E6B2-CWZ6C编码器(分辨率可达2000脉冲/旋转)；(5)无线通信模块选用ESP8266 WiFi通讯模块，采用串口与单片机通信，内置TCP/IP协议栈，串口与WiFi之间的转换；(6)拨料电机404选用60GA775直流减速电机(工作电压为12V，额定转速为10r/min)，行走电机20221选用37GB555直流电机(工作电压为12V，额定转速为600r/min)。两种电机分别采用PWM信号通过相应的L298N驱动模块控制转动速度和方向；(7)供电部分的电池7选用18650锂电池(输出电压为12V)，采用LM2576-5.0芯片设计的降压电路将其输出电压降至5V，通过AMS1117-3.3芯片设计的降压电路再将其输出电压降至3.3V，为管道机器人A的控制器所需的三种输出电压的电路供电。

如图14所示，本实施例的控制系统软件包含上位机监控软件和管道机器人控制软件两个部分，上位机监控软件采用Labview软件开发，主要包含通信参数设置、机器人复位、机器人运行控制和状态信息采集等主要功能模块，如图6所示。通信参数设置模块负责上位机10和管道机器人A中控制器之间的具体通信参数设置，设置完成后，上位机10和管道机器人A中控制器可以基于WiFi进行数据交换；机器人运行控制模块用于控制管道机器人A启停状态、管道行走和自动拨料等；状态信息采集模块是采集管道机器人A运行状态信息，包括机器人行走速度、运行位置和电池7温度信息，其中位置信息是通过数据采集卡获取位置传感器9的信号感知的。

管道机器人控制软件是基于MDK平台采用C语言开发的，其主要功能是接收上位机10复位、运行控制等命令信息，以及布置在主管道B两端的四个位置传感器9之间的距离信息，并根据这些信息对行走电机20221进行启停、加速运行、匀速运行、减速运行等具体控制，以及拨料电机404的转动控制。管道机器人A在主管道B内正常作业时，行走电机20221在主管道B中运行速度为先加速再匀速后减速，其要求机器人启动运行之前需要处于停止完成状态，即管道机器人A处于端部a位置的位置传感器9或端部d位置的位置传感器9设定的位置，这样管道机器人A在管道清理运行过程中可以保持较好的运行平稳性。

在管道机器人A运行过程中，上位机10实时采集管道机器人A的状态信息，当电池7温度过高，超过设定值时，上位机10立即发送停止运行命令，控制管道机器人A停止运行。等电池7温度降低到满足运行要求时，再手动通过上位机10控制管道机器人A完成剩余作业。

本实施例针对木竹加工企业除尘系统主管道沉积物清理实际需求，同时避免在清理沉积碎料时引起火花诱发粉尘燃爆，提出了一种能够在除尘系统主管道清理沉积碎料的同时自动收集磁性金属杂质的管道机器人A，该管道机器人A可以解决木竹加工企业除尘系统主管道沉积物人工清理效率低、风险隐患大等问题，具有较好的市场应用前景。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种木竹加工除尘管道沉积物清除机器人，其特征在于：包括管道机器人；所述管道机器人包括机架、前端行走机构、后端行走机构和拨料构件；

所述前端行走机构包括前行走结构连接板、固定式行走机构和变径式行走机构，所述前行走结构连接板上设置有两个固定式行走机构和一个变径式行走机构，所述前行走结构连接板固定连接在机架上；

所述后端行走机构包括后行走结构连接板、固定式行走机构和变径式行走机构，所述后行走结构连接板上设置有两个固定式行走机构和一个变径式行走机构，所述后行走结构连接板固定连接在机架上；

所述固定式行走机构包括固定杆和设置在固定杆一端的自走轮，所述固定杆的另一端与前行走结构连接板或后行走结构连接板固定连接；所述变径式行走机构包括摇杆和设置在摇杆一端的自走轮，所述摇杆的另一端与前行走结构连接板或后行走结构连接板转动连接，所述变径式行走机构通过连杆滑块机构与机架弹性连接；

所述拨料构件包括拨料电机、拨料盘、磁性吸盘和拨料斗，所述拨料电机连接在机架上且拨料电机的输出轴与拨料盘连接，所述拨料盘的端面连接有磁性吸盘，所述拨料盘的外圆周面上设置有多个用于拨料的拨料斗；

所述连杆滑块机构包括连杆一、连杆二、滑块和横向滑杆，所述连杆一的一端与前行走结构连接板上连接的摇杆中部转动连接，连杆一的另一端同时与后行走结构连接板上连接的摇杆中部以及连杆二的一端转动连接，连杆二的另一端与滑块转动连接，所述后行走结构连接板和后端板之间固定连接有横向滑杆，所述滑块同时与横向支撑杆和横向滑杆滑动连接，所述滑块与后端板通过弹簧弹性连接且弹簧套设在横向滑杆上；

所述磁性吸盘采用环形磁铁，磁性吸盘通过螺丝与拨料盘的端面固定连接，拨料斗包括螺旋扇形结构和挡板，在螺旋扇形结构的一侧设有挡板从而在拨料斗内侧形成一凹槽；所述拨料斗采用铝合金材料。

2.根据权利要求1所述的木竹加工除尘管道沉积物清除机器人，其特征在于：所述机架包括外壳、横向支撑杆、前端板和后端板，所述横向支撑杆的前端与前端板固定连接，后端与后端板固定连接；所述前行走结构连接板和后行走结构连接板均与横向支撑杆固定连接，所述外壳为筒体形状，外壳的前端与前端板固定连接，后端与后端板固定连接，所述外壳上开设有用于使固定杆和摇杆穿过的通孔，所述前行走结构连接板、后行走结构连接板和拨料电机均位于外壳的内侧，所述拨料电机固定连接在前端板上。

3.根据权利要求1所述的木竹加工除尘管道沉积物清除机器人，其特征在于：所述横向支撑杆共有三根，三根横向支撑杆和横向滑杆平行设置。

4.根据权利要求1所述的木竹加工除尘管道沉积物清除机器人，其特征在于：所述自走轮包括行走电机、齿轮组、车轴和行走轮，所述行走电机通过电机安装板与固定杆或摇杆固定连接，所述行走电机的输出轴通过齿轮组与车轴连接，所述车轴转动连接在固定杆或摇杆上，所述车轴的两端固定连接有行走轮，所述行走电机用于通过齿轮组带动车轴转动，从而带动车轴两端的行走轮转动。

5.根据权利要求1所述的木竹加工除尘管道沉积物清除机器人，其特征在于：所述管道机器人还包括电池、控制器、无线通信模块、温度传感器和测速传感器，所述控制器和无线通信模块均设置在电路板上，所述电路板和电池均通过支撑板固定连接在机架上，所述温度传感器设置在电池上且用于检测电池的温度，所述测速传感器设置在行走电机上且用于检测行走电机的转速，所述温度传感器、测速传感器、自走轮内的行走电机以及拨料电机均与控制器电连接，所述控制器通过无线通信模块与上位机无线连接，所述控制器、无线通信模块、温度传感器、测速传感器、自走轮内的行走电机以及拨料电机同时与电池电连接。

6.根据权利要求5所述的木竹加工除尘管道沉积物清除机器人，其特征在于：管道机器人在除尘管道内的工作区域的两端分别设置有两组位置传感器，所述位置传感器与上位机通过数据采集卡连接。

7.根据权利要求6所述的木竹加工除尘管道沉积物清除机器人，其特征在于：所述控制器采用单片机STM32F103RTC6，所述无线通信模块采用ESP8266的WiFi通讯模块，所述温度传感器采用DS18B20温度传感器，所述测速传感器采用E6B2-CWZ6C编码器，所述位置传感器采用E3Z-T61对射式光电传感器。