CN205362137U - 一种风管清扫机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种风管清扫机器人，包括可控履带式底盘(1)，分别设于所述底盘(1)两侧的圆盘形清扫毛刷(201)和顶部的长条形清扫毛刷(202)，设于所述底盘(1)后部的吸尘装置(3)，设于所述底盘(1)前端的除尘铲斗装置(4)，以及设于所述底盘(1)前后两端的避障装置(5)、摄像头装置(6)和照明装置(7)；还包括主控制装置(8)和显示终端(9)，所述主控制装置(8)与所述底盘(1)信号连接，所述显示终端(9)与摄像头(6)信号连接<!-- 2 -->。

Description

一种风管清扫机器人

技术领域

本实用新型属于通风管道清洁装置技术领域，特别是一种适应不同尺寸通风管道、及时清除累积污染物或特殊杂物、且能自动避障的风管清扫机器人。

背景技术

中央空调通风系统在给人们带来舒适环境的同时，由于空调通风管道的污染及其不合理的使用，已经成为建筑物室内空气污染的主要来源之一。

为清洁通风管道，通常采用人工清扫方式。但由于人工清扫通风管道危险性大、劳动强度高、工作效率低，而且清扫期间产生的粉尘易于对工人身体造成伤害，国内外均在大力研发通风管道清扫机器人。

中国实用新型专利“内置吸尘管式风管清洗机器人”(申请号：200520001959.3，公开日：2006-04-19)公开了一种风管清洗机器人，其包括车体，该车体两侧设有车轮，车体前后设有照明灯和摄像头，车体后部设置总控制电缆接口、毛刷电缆接口和视频电缆接口，车体后设有吸尘管接口，车体内设置吸尘管；车体顶部设置机械臂，机械臂前段连接毛刷和毛刷驱动电机。该机器人将除尘与吸尘一体化同时进行，使小车成为吸尘器的一部分，有利于清扫过程的观察与控制，简化了操作步骤，方便使用。

中国实用新型专利“一种风管道智能清扫检测机器人系统”(申请号：201320486788.2，公开日：2014-01-22)公开了一种风管清洗机器人，包括机械结构部分，电控驱动与显示部分。机械结构部分包括：清扫软轴、污物捕集装置；电控驱动与显示部分包括：主控制箱、软轴控制箱、通讯电路、单片机系统。主控箱控制清扫机器人与清扫软轴对管道进行清扫，清扫后用污物捕集装置吸尘并收集污物，整个过程实时监控，并进行录像存档。

然而，由于通风管道断面尺寸变化较多、大小不一，且存在管道内灰尘积累较多或有特殊杂物的情况，现有风管清扫机器人无法实现根据实地管道调节清扫高度、自动避障或自动拐弯和清除累积的污染物和特殊杂物等功能。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种风管清扫机器人，能够自由调节清扫高度以适应不同尺寸的通风管道、及时清除累积污染物或特殊杂物、且能自动避障。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

一种风管清扫机器人，包括可控履带式底盘、分别设于所述底盘两侧的圆盘形清扫毛刷和顶部的长条形清扫毛刷、设于所述底盘后部的吸尘装置、设于所述底盘前端的除尘铲斗装置，以及设于所述底盘前后两端的避障装置和摄像头装置和照明装置；还包括主控制装置和显示终端，所述主控制装置与所述底盘信号连接，所述显示终端与摄像头信号连接。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：

1、根据清扫位置的不同采用地刷、侧刷和顶刷三种，且顶刷可根据风管高度的不同自由调节；

2、有除尘铲斗装置，且为可拆卸模块，主要用于风管中积尘较多或者有特殊杂物的情况下，对风管进行的初步清扫；

3、采用传感器避障和导向轮避障两种方式，通过控制机器人的底盘电机对机器人行进方向进行修正，实现自动避障功能，自动应对风管内障碍或转弯等情况；

4、在机器人前、后方分别设有摄像头，前摄像头主要是辅助工作人员控制清扫机器人完成清扫任务，后摄像头可采集清扫后壁面的图像，用于初步判断清扫效果。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型风管清扫机器人的俯视图。

图2为图1的主视图。

图3为图1的右视图

图4为本实用新型风管清扫机器人的工作原理图。

图中，1可控履带式底盘，201圆盘形清扫毛刷，202长条形清扫毛刷，3吸尘装置，4除尘铲斗装置，5避障装置，6摄像头装置，7照明装置，8主控制装置，9显示终端；

21圆盘形基座，22刷毛，23转轴，31吸尘器，32吸尘刷，33集尘盒；

11、12行走摄像头，超声波传感器13、14。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型风管清扫机器人，包括可控履带式底盘1、分别设于所述底盘1两侧的圆盘形清扫毛刷201和顶部的长条形清扫毛刷202、设于所述底盘1后部的吸尘装置3、设于所述底盘1前端的除尘铲斗装置4，以及设于所述底盘1前后两端的避障装置5和摄像头装置6和照明装置7；还包括主控制装置8和显示终端9，所述主控制装置8与所述底盘1信号连接，所述显示终端9与摄像头6信号连接。

本实用新型清扫机器人的履带式底盘1的结构如图2所示。履带底盘采用直流电机驱动，左右两侧履带各由一个电机驱动，如此设计很大程度上提高了车体的稳定性，增强了车体的越障与爬坡性能等。履带采用橡胶材质，并专门设计了张紧装置，防止履带长期使用后变长而导致容易脱落的问题出现。考虑到底盘合理布局，电机输出轴需要变向来驱动履带，而减速箱的运用恰好解决该变向问题，而且能加大转矩。电机与减速箱通过联轴器相连，在高速重载的动力传动中，联轴器有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。而承重轮的设置主要是支撑机器人的重量，让履带沿着轮子方向运动。

铲斗装置主要用于风管中积尘较多或者有特殊杂物的情况下，对风管进行的初步清扫。铲斗装置的工作原理是利用机器人行走的推动力对风管地面进行清尘。该装置为快插装置，即在需要使用时将其安装到机器人机体上，当不需要时可以方便的拆卸。铲斗装置如图1所示。

由于风管内通常较为黑暗，在机器人前后各安装了照明系统，这样即为机器人作业提供可视光源，也为图像的采集和分析提供足够亮度。

如图1-3所示，所述圆盘形清扫毛刷201包括圆盘形基座21、与所述基座21大致垂直、沿基座21一面周向均布的刷毛22，所述刷毛22一端与基座21固定连接，另一端为自由端，还包括转轴23，所述转轴23位于基座21的另一面，一端与基座21固定连接，另一端与底盘1上的毛刷驱动电机相连。

毛刷采用碗状设计，材料选用尼龙刷。毛刷硬度根据清扫位置的灰尘黏性来决定，灰尘越多毛刷硬度越大。毛刷底部的托盘采用硬性的橡胶材料，保证毛刷的清扫范围固定。

所述设于所述底盘1顶部的清扫毛刷2可以上下伸缩。

顶部的清扫毛刷高度可根据风管尺寸进行调节。

如图3所示，所述吸尘装置3包括吸尘器31、吸尘刷32和集尘盒33，所述吸尘刷32入口靠近底盘1后方底部，其出口通过风管与集尘盒33入口相连，所述集尘盒33的另一端与吸尘器31固定连接，所述吸尘器31和集尘盒33均置于底盘1顶部后侧。

机器人的吸尘刷采用ABS工程塑料成型，具有抗冲击性的特点。吸尘刷与地面接触的地方植入高温尼龙丝毛刷，并且前方毛刷留有数个小缺口，以保证灰尘能够进入吸尘口内。同时吸尘刷具有一定的形变力，可以保证毛刷与风管底面紧密贴合程度，吸尘管吸气产生的负压主要用于将吸尘口覆盖部分灰尘吸走。吸尘刷下方还设置了两个小型的导向轮，主要是为了防止吸尘刷与地面贴的太紧，降低了机器人行走的阻力。集尘盒采用快换装置，即采用内置集成塑料袋，吸尘器在工作过程中将吸到到灰尘转移到集尘器的塑料袋中，在灰尘收集满后更换集尘盒中的塑料袋即可。

还包括分别置于底盘1前端和后端的行走摄像头11、12。

为了实时掌握清扫机器人的工作状态和风管的清扫状态，在机器人前、后方分别安装了行走摄像头和网络摄像头。行走摄像头其主要功能是辅助工作人员控制清扫机器人完成清扫任务。网络摄像头主要功能为采集各个壁面的图像，用于初步判断清扫效果。

还包括分别置于底盘1前端和后端的超声波传感器13、14。

传感器避障是利用测距传感器模块测量机器人与风管壁面之间的距离，通过设置报警距离来控制机器人底盘电机的转向来调节机器人的方向，从而实现自动避障功能。本设计采用超声波传感器进行距离测量。在机器人的左前、右前、左后、右后四个方位分别安装了一个超声波传感器，当传感器测得测量距离小于报警距离时表明机器人与风管壁面太近，可能会碰壁，此时通过控制机器人的底盘电机改变机器人方向进行修正，实现自动避障功能。传感器装置如图1所示。

为了提高机器人避障的可靠性，机器人可采用的导向轮避障，导向轮是用来传递方向的一种轮子，在机器人机体上安装四个导向轮，保证四个导向轮形成的轮廓是机器人机体的最大轮廓。这样当传感器出现故障的情况下，机器人在与壁面接触时首先接触到设置在机体上的导向轮，由于导向轮采用软性接触，减少了碰撞阻力，同时由于导向轮具有平行滑动的作用，当接触到风管壁面时，可以在风管壁面上平行滑动，保证机器人本身不与墙壁接触，同时可以保证机器人的毛刷及行走电机正常工作，提高机器人的可靠性。

下面详细说明本实用新型的工作过程。

1、清扫机器人的工作方式

风管清洗机器人工作方式如图4所示，操作人员利用手柄控制器或者PC机键盘向机器人发送动作指令，机器人收到指令后进行相应的清扫动作。同时，机器人将摄像头采集到的视频信号传送给PC机，操作人员通过视频信号实时观察和调整机器人位置并判断清扫的程度。在清扫机器人工作前可根据风管尺寸调节顶刷的高度；地刷、侧刷、顶刷分别清扫风管底部、侧面和顶部的灰尘，同时吸尘装置进行吸尘；对于风管中积尘较多或者有特殊杂物的情况下，可利用清扫机器人前部的铲斗装置清除；对于风管中弯管部位清扫机器人可利用避障装置自动转弯，工作人员也可利用手柄控制器或PC机键盘手动控制。

2、记录和检测风管的工作情况

清扫机器人前后都装有小型摄像头，其主要功能是辅助工作人员对在风管中作业的机器人进行控制，并对清扫过程进行录像备份。

3、清扫方案

清扫机器人进入风管后，利用视频信号观察风管内部的灰尘情况，若达到需要清扫的要求，则打开机器人的清扫毛刷和吸尘器，对风管内部进行清扫。当风管宽度较大时，可首先对风管的单边壁面进行清扫。

Claims (6)

1.一种风管清扫机器人，其特征在于：包括可控履带式底盘(1)、分别设于所述底盘(1)两侧的圆盘形清扫毛刷(201)和顶部的长条形清扫毛刷(202)、设于所述底盘(1)后部的吸尘装置(3)、设于所述底盘(1)前端的除尘铲斗装置(4)，以及设于所述底盘(1)前后两端的避障装置(5)和摄像头装置(6)和照明装置(7)；还包括主控制装置(8)和显示终端(9)，所述主控制装置(8)与所述底盘(1)信号连接，所述显示终端(9)与摄像头(6)信号连接。

2.根据权利要求1所述的风管清扫机器人，其特征在于：所述圆盘形清扫毛刷(201)包括圆盘形基座(21)、与所述基座(21)大致垂直、沿基座(21)一面周向均布的刷毛(22)，所述刷毛(22)一端与基座(21)固定连接，另一端为自由端，还包括转轴(23)，所述转轴(23)位于基座(21)的另一面，一端与基座(21)固定连接，另一端与底盘(1)上的毛刷驱动电机(101)相连。

3.根据权利要求1或2所述的风管清扫机器人，其特征在于：所述设于所述底盘(1)顶部的清扫毛刷(2)可以上下伸缩。

4.根据权利要求1所述的风管清扫机器人，其特征在于：所述吸尘装置(3)包括吸尘器(31)、吸尘刷(32)和集尘盒(33)，所述吸尘刷(32)入口靠近底盘(1)后方底部，其出口通过风管与集尘盒(33)入口相连，所述集尘盒(33)的另一端与吸尘器(31)固定连接，所述吸尘器(31)和集尘盒(33)均置于底盘(1)顶部后侧。

5.根据权利要求1所述的风管清扫机器人，其特征在于：还包括分别置于底盘(1)前端和后端的行走摄像头(11、12)。

6.根据权利要求1所述的风管清扫机器人，其特征在于：还包括分别置于底盘(1)前端和后端的超声波传感器(13、14)和导向轮避障装置。