CN206632075U - 自适应管道疏通设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自适应管道疏通设备，包括由前向后依次设置的切削机构、行走机构和排障装置；其中，所述切削机构用于搅碎管道内的阻塞物；所述行走机构包括可沿管道径向张开至与管道内壁接触，并用于使所述机器人沿管道纵向移动的行走轮；所述排障装置用于收集搅碎后的阻塞物并将其排出管道外，本机器人集“检测‑疏通‑排障”功能为一体，可实现对下水管道的疏通与清理，无需人工入井工作，自动化程度高，提高了安全性，同时可适应不同管径管道的疏通作业。

Description

自适应管道疏通设备

技术领域

本实用新型涉及管道疏通设备领域，具体为一种自适应管道疏通设备。

背景技术

环保越来越受到市政部门的重视，人们的环保意识也日益提高。城市污水排放是确保环境卫生、建设现代化文明城市极其重要的一环。然而，我国的城市排水管道的清淤工作还普遍处于人工作业的落后状态，这种清淤方式不仅劳动强度大，效率低，同时，管道内恶劣的环境以及管道内的毒气、毒水等有害物质将对作业人员造成很大危害，清淤过程中甚至会发生爆炸等伤亡事故。因此，研究开发用机器人进行排水管道的清检测作业，既是建设现代化城市和加强环保的需要，也是广大市政管理、维修人员的迫切愿望。为改善工人恶劣的工作环境、提高排水管道清理的效率，在这一应用领域进行一些实用的自动装置的研究，将带来长远的社会效益和经济效益。

根据我国目前的排水管道清淤的现状，常用的清淤方法有绞车清淤法(亦称机械清淤法)、高压水射流清淤法和水冲清淤法(亦称水力清淤法)。绞车清淤法是我国各地普遍采用的一种方法。但是是需要从一个井口向另一个井口穿竹片，井下非常恶劣的工作环境给工人带来极大不便，危害工人的健康，甚至会危害工人的生命。高压水射流清淤法需用大量干净水，所以成本较高，不太适合我国的国情。

因此，为解决以上问题，需要一种集“检测-疏通-排障”功能为一体的自适应管道疏通设备，可实现对下水管道的疏通与清理，无需人工入井工作，自动化程度高，提高了安全性，同时可适应不同管径管道的疏通作业。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种一种集“检测-疏通-排障”功能为一体的自适应管道疏通设备，可实现对下水管道的疏通与清理，无需人工入井工作，自动化程度高，提高了安全性，同时可适应不同管径管道的疏通作业。

本实用新型公开的一种自适应管道疏通设备，包括由前向后依次设置的切削机构、行走机构和排障装置；其中，所述切削机构用于搅碎管道内的阻塞物；所述行走机构包括可沿管道径向张开至与管道内壁接触，并用于使所述机器人沿管道纵向移动的行走轮；所述排障装置用于收集搅碎后的阻塞物并将其排出管道外；

进一步，所述切削机构包括沿管道轴向设置的钻头；所述钻头以可沿管道径向移动，且可绕管道轴线转动的方式设置；

进一步，所述切削机构还包括电机I、电机II、电机III和滚珠丝杆机构I；所述电机I的输出轴传动连接于所述钻头用于驱动钻头自转；所述滚珠丝杆机构I沿管道径向设置，滚珠丝杆机构I的丝杆通过所述电机II驱动自转，滚珠丝杆机构I的螺母与电机I相互固定；所述电机III沿管道轴向设置用于驱动滚珠丝杆机构I绕管道轴线转动；

进一步，所述行走机构的行走轮沿管道周向均匀分布多个，行走机构还包括电机IV以及用于将电机IV的动力传递至所述行走轮的减速传动机构；所述减速传动机构包括与电机IV输出轴传动连接的中心齿轮、与所述中心齿轮啮合并沿中心齿轮周向分布的多个分动齿轮、与所述分动齿轮同轴固定的主动锥齿轮、与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮以及用于在从动锥齿轮与行走轮之间传递动力的传动带；

进一步，所述行走机构还包括用于带动所述多个行走轮沿管道径向同步移动的管径调节装置；所述管径调节装置包括与行走轮一一对应的多个多连杆机构以及用于带动所述多连杆机构动作的滚珠丝杆机构II，所述行走轮包括前轮和后轮，所述前轮与后轮分别设置于多连杆机构中的两个铰接端；

进一步，所述行走机构还包括电机V，所述多连杆机构为四连杆机构，所述滚珠丝杆机构II的丝杆通过电机V驱动转动，滚珠丝杆机构II的螺母铰接于四连杆机构中的一个连杆以带动四连杆机构动作；

进一步，所述排障装置包括圆弧形的底座和固定于底座后端的挡板；所述挡板上分布有多个用于使污水透过的过孔；

进一步，所述底座通过耐磨材料制作；

本实用新型公开的一种自适应管道疏通设备还包括用于控制切削机构和行走机构动作的控制系统；所述控制系统包括：超声波传感器，设置在所述切削机构与行走机构的连接处，用于采集机器人与堵塞物之间的距离；红外线传感器，设置在所述切削机构与行走机构的连接处，用于采集机器人与堵塞物之间的距离；CCD摄像机，设置在所述切削机构与行走机构的连接处，用于识别堵塞物的分布和类型；电机转速传感器，设置在所述电机I上，用于采集所述钻头的转速；压力传感器：设置在所述排障装置底座，用于采集排障装置所承载的堵塞物重量。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的自适应管道疏通设备利用传感器探测和感知管道内的阻塞物种类、硬度和分布，利用行走机构使整个机器人能够在管道内壁沿纵向行走，利用切削机构将管道内的阻塞物粉碎，在利用排障装置将粉碎后的阻塞物拖出管道外，因此，本实用新型的机器人集“检测-疏通-排障”功能为一体，可以代替人工进行地下管道的疏通，另外，行走机构的行走轮可以沿管道径向向外张开，使行走轮可靠的接触在不同直径的管道内壁上，提高自适应管道疏通设备的适应性，本实用新型适用于各种管径的下水管道疏通工作，将带来巨大的社会和经济效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的切削机构的示意图；

图3为本实用新型的行走机构的连接示意图；

图4为本实用新型的排障装置的结构示意图；

图5为本实用新型的排障装置的俯视图。

具体实施方式

图1为本实用新型的结构示意图，如图所示，本实施例的一种自适应管道疏通设备，包括由前向后依次设置的切削机构1、行走机构2和排障装置3；其中，所述切削机构1用于搅碎管道内的阻塞物；所述行走机构2包括可沿管道径向张开至与管道内壁接触，并用于使所述机器人沿管道纵向移动的行走轮；所述排障装置3用于收集搅碎后的阻塞物并将其排出管道外；本实用新型的自适应管道疏通设备利用传感器探测和感知管道内的阻塞物种类、硬度和分布，利用行走机构2使整个机器人能够在管道内壁沿纵向行走，利用切削机构1将管道内的阻塞物粉碎，在利用排障装置3将粉碎后的阻塞物拖出管道外，因此，本实用新型的机器人集“检测-疏通-排障”功能为一体，可以代替人工进行地下管道的疏通，另外，行走机构2的行走轮可以沿管道径向向外张开，使行走轮可靠的接触在不同直径的管道内壁上，提高自适应管道疏通设备的适应性，本实用新型适用于各种管径的下水管道疏通工作，将带来巨大的社会和经济效益。

本实施例中，所述切削机构1包括沿管道轴向设置的钻头5；所述钻头5以可沿管道径向移动，且可绕管道轴线转动的方式设置，钻头5通过沿管道径向的移动和绕管道轴线的转动(也就是沿管道周向移动)使其可以移动到管道的横截面内的任意一点，配合行走机构2沿管道纵向的移动，使钻头5可以移动到管道内部空间内任意位置，使其能够有效的粉碎阻塞于管道内任意位置的阻塞物。

本实施例中，所述切削机构1还包括电机I6、电机II4、电机III10和滚珠丝杆机构I；所述电机I6的输出轴传动连接于所述钻头5用于驱动钻头5自转；所述滚珠丝杆机构I沿管道径向设置，滚珠丝杆机构I的丝杆8通过所述电机II4驱动自转，滚珠丝杆机构I的螺母7与电机I6相互固定；所述电机III10沿管道轴向设置用于驱动滚珠丝杆机构I绕管道轴线转动，本机器人可通过电机I6驱动钻头5自转对管道内的阻塞物进行粉碎，电机I6与钻头5之间通过联轴器实现传动连接，滚珠丝杆机构I沿管道径向设置，滚珠丝杆机构I的丝杆通过联轴器与电机II4的输出轴传动连接，电机I6的支架固定在滚珠丝杆机构I的螺母7上，通过电机II4的转动，可以使电机I6和钻头5整体沿管道径向往复移动，电机III10同轴设置在管道内，电机III10的输出轴通过联轴器连接在滚珠丝杆机构I的丝杆支架9上，通过电机III10可以驱动滚珠丝杆机构I、电机I6、电机II4和钻头5整体绕管道轴向(电机III10输出轴的轴线)转动，因此，本实施例通过电机I6可以控制钻头5的自转，通过电机II4控制钻头5沿管道径向平移，通过电机III10控制钻头5在管道内沿管道周向移动，使钻头5能够根据阻塞物的位置移动到管道内适合的位置。

本实施例中，所述行走机构2的行走轮沿管道周向均匀分布三组，行走机构2还包括电机IV15以及用于将电机IV15的动力传递至所述行走轮的减速传动机构；所述减速传动机构包括与电机IV15输出轴传动连接的中心齿轮、与所述中心齿轮啮合并沿中心齿轮周向分布的三个分动齿轮13、与所述分动齿轮13同轴固定的主动锥齿轮、与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮以及用于在从动锥齿轮与行走轮之间传递动力的传动带18；本机器人设有至少三组沿管道周向均匀分布的行走轮，且每组行走轮都能紧密的压在管道内壁上，保证整个机器人能够在管道内可靠行走，本实施例中，电机III10和电机IV15同轴设置并同时固定在机身上，电机IV15的输出轴通过联轴器连接一中心齿轮，中心齿轮周向分布有三个分动齿轮13(分动齿轮13的数量与行走轮的组数相同)，电机IV15的动力通过中心齿轮分配到三个分动齿轮13上，每个分动齿轮13通过锥齿轮副17将动力传递至一主动带轮上，行走轮上同轴固定有一从动带轮，主动带轮的动力通过传动皮带传递至从动带轮并驱动行走轮转动使机器人沿管道纵向行走。

本实施例中，所述行走机构2还包括用于带动所述多个行走轮沿管道径向同步移动的管径调节装置；所述管径调节装置包括与行走轮一一对应的三个四连杆机构以及用于带动所述四连杆机构动作的滚珠丝杆机构II21，所述行走轮包括前轮12和后轮16，所述前轮12与后轮16分别设置于四连杆机构中的两个铰接端，本实施例中，平面四连杆机构位于管道的纵截面内，其包括第一连杆14、第二连杆11和第三连杆20，第一连杆14内端铰接于机器人的机身上，第二连杆11铰接在第一连杆14外端与第三连杆20外端之间、第三连杆20内端铰接在滚珠丝杆机构II21的螺母上，滚珠丝杆机构II21沿管道轴向设置，其丝杆通过电机V19驱动，电机V19固定在机器人机体上，因此通过电机V19可以驱动四连杆机构第三连杆20内端沿管道轴向往复移动，使铰接在第二连杆11两端的前轮12和后轮16沿管道径向移动并抵靠在管道内壁。

本实施例中，所述排障装置3包括圆弧形的底座24和固定于底座24后端的挡板23；所述挡板23上分布有多个用于使污水透过的过孔22，阻塞物被钻头5粉碎后流向排障装置3，并被排障装置3的挡板23所阻挡，使阻塞物集聚在底座24上，弧形的底座24与管壁相适应，挡板23上的过孔22可以减小排障装置3移动时的阻力，底座24上分布有三个挂孔25，通过拉杆与行走机构2相连接，提高其移动的稳定性。

本实施例中，所述底座24由橡胶做成，从而具有一定的耐磨性，另外，橡胶的柔韧形能保证其适应不同的管道内径。

本实施例的自适应管道疏通设备还包括用于控制切削机构1和行走机构2动作的控制系统；所述控制系统包括：超声波传感器，设置在所述切削机构1与行走机构2的连接处，用于采集机器人与堵塞物之间的距离；红外线传感器，设置在所述切削机构1与行走机构2的连接处，用于采集机器人与堵塞物之间的距离；CCD摄像机，设置在所述切削机构1与行走机构2的连接处，用于识别堵塞物的分布和类型；电机转速传感器，设置在所述电机I6上，用于采集所述钻头5的转速；压力传感器：设置在所述排障装置3底座24，用于采集排障装置3所承载的堵塞物重量，控制器，用于接收超声波传感器、红外线传感器、CCD摄像机、电机转速传感器和压力传感器的信号，并控制电机I6、电机II4、电机III10、电机IV15和电机V19工作，本实施例的声波传感器与红外线传感器配合使用，利用多传感器数据融合理论综合两者优点，获取更加准确的距离信息，红外线传感器与超声波传感器配合使用，获取接近觉信息，CCD摄像机用于感知堵塞物的分布和堵塞物类型的识别，使本机器人具有触觉(硬度)感知系统，视觉(分布)感知系统，接近觉(距离)感知系统对外界环境进行多模态感知，根据外界环境调节自身行为，增强机器人使用可靠性，提高疏通效率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种自适应管道疏通设备，其特征在于：包括由前向后依次设置的切削机构、行走机构和排障装置；

所述切削机构用于搅碎管道内的阻塞物；

所述行走机构包括可沿管道径向张开至与管道内壁接触，并用于使所述机器人沿管道纵向移动的行走轮；

所述排障装置用于收集搅碎后的阻塞物并将其排出管道外。

2.根据权利要求1所述的自适应管道疏通设备，其特征在于：所述切削机构包括沿管道轴向设置的钻头；所述钻头以可沿管道径向移动，且可绕管道轴线转动的方式设置。

3.根据权利要求2所述的自适应管道疏通设备，其特征在于：所述切削机构还包括电机I、电机II、电机III和滚珠丝杆机构I；所述电机I的输出轴传动连接于所述钻头用于驱动钻头自转；所述滚珠丝杆机构I沿管道径向设置，滚珠丝杆机构I的丝杆通过所述电机II驱动自转，滚珠丝杆机构I的螺母与电机I相互固定；所述电机III沿管道轴向设置用于驱动滚珠丝杆机构I绕管道轴线转动。

4.根据权利要求3所述的自适应管道疏通设备，其特征在于：所述行走机构的行走轮沿管道周向均匀分布多组，行走机构还包括电机IV以及用于将电机IV的动力传递至所述行走轮的减速传动机构；所述减速传动机构包括与电机IV输出轴传动连接的中心齿轮、与所述中心齿轮啮合并沿中心齿轮周向分布的多个分动齿轮、与所述分动齿轮同轴固定的主动锥齿轮、与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮以及用于在从动锥齿轮与行走轮之间传递动力的传动带。

5.根据权利要求4所述的自适应管道疏通设备，其特征在于：所述行走机构还包括用于带动所述多个行走轮沿管道径向同步移动的管径调节装置；所述管径调节装置包括与行走轮一一对应的多个多连杆机构以及用于带动所述多连杆机构动作的滚珠丝杆机构II，所述行走轮包括前轮和后轮，所述前轮与后轮分别设置于多连杆机构中的两个铰接端。

6.根据权利要求5所述的自适应管道疏通设备，其特征在于：所述行走机构还包括电机V，所述多连杆机构为四连杆机构，所述滚珠丝杆机构II的丝杆通过电机V驱动转动，滚珠丝杆机构II的螺母铰接于四连杆机构中的一个连杆以带动四连杆机构动作。

7.根据权利要求6所述的自适应管道疏通设备，其特征在于：所述排障装置包括圆弧形的底座和固定于底座后端的挡板；所述挡板上分布有多个用于使污水透过的过孔。

8.根据权利要求7所述的自适应管道疏通设备，其特征在于：所述底座由耐磨材料制作。

9.根据权利要求8所述的自适应管道疏通设备，其特征在于：还包括用于控制切削机构和行走机构动作的控制系统；所述控制系统包括：

超声波传感器，设置在所述切削机构与行走机构的连接处，用于采集机器人与堵塞物之间的距离；

红外线传感器，设置在所述切削机构与行走机构的连接处，用于采集机器人与堵塞物之间的距离；

CCD摄像机，设置在所述切削机构与行走机构的连接处，用于识别堵塞物的分布和类型；

电机转速传感器，设置在所述电机I上，用于采集所述钻头的转速；

压力传感器：设置在所述排障装置底座，用于采集排障装置所承载的堵塞物重量。