CN207921589U - 一种管道清洗机器人的攀爬机构 - Google Patents
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Abstract
一种管道清洗机器人的攀爬机构，包括行走攀爬靴和支撑攀爬靴，行走攀爬靴和支撑攀爬靴能够在各自伸缩驱动的驱动下外伸或者内缩，从而抵紧或者松开管道内壁；行走攀爬靴和攀爬机构之间还设有行走驱动，能够使行走攀爬靴和攀爬机构沿清洗路线相对移动；控制单元通过控制线路连接伸缩驱动和行走驱动，实现攀爬机构的行走。本装置利用控制单元、压力传感器以及凸轮动态调整攀爬靴对管道内壁的压力，牢牢地将攀爬机构固定在管道内部，并通过一个双作用气缸实现攀爬机构的前进和后退，一台攀爬机构适用多种内径的管道，并且支撑可靠，移动灵活。
Description
技术领域
本实用新型涉及管道清洗领域，尤其涉及一种管道清洗机器人。
背景技术
通常，管道是用于排风、排水的，因此，由出入管道的空气和液体中含有的各种异物日积月累堆积到管道内壁，很容易为各种细菌病毒的生长提供了适当条件。
并且，管道在输送物体时很容易将污物带到其他位置，产生污染，甚至是传播到人体接触的地方产生严重的伤害。污物堆积一段时间也会堵塞管道，影响生产工作。
为了防止堆积在管道的污物堵塞管道，影响正常的生产工作，也避免污物对人体产生伤害，需要定期对管道内壁残留的异物进行清洗。
由于目前实际生产作业过程中，用到的管道类型繁多，操作人员通常无法直接进入管道作业。一方面，管道的直径大小不统一。另一方面，管道内壁的污物也各不相同。另外，管道在具体的应用中放置方式不同，有的是横置，有的则是竖直或是有不同程度的倾斜。为了提高清洁效率，降低管道清洗成本，需要一个操作灵活、适应范围广、稳定耐用、根据不同管道类型能自动调节的管道清洗机器人。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种管道清洗机器人的攀爬机构，用于提高对不同管道清洗的适应性以及清洗效率，该攀爬机构能够清洗不同管径的管道，防止污物长期顽固粘在管道内壁。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种管道清洗机器人的攀爬机构，其特征在于：包括行走攀爬靴和支撑攀爬靴，行走攀爬靴和支撑攀爬靴能够在各自伸缩驱动的驱动下外伸或者内缩，从而抵紧或者松开管道内壁；行走攀爬靴和攀爬机构之间还设有行走驱动，能够使行走攀爬靴和攀爬机构沿清洗路线相对移动；
控制单元通过控制线路连接伸缩驱动和行走驱动，实现攀爬机构的行走：首先，支撑攀爬靴外伸，将攀爬机构支撑固定在管道内壁上，然后，内缩的行走攀爬靴在行走驱动的驱动下相对攀爬机构沿沿清洗路线移动设定距离后、再外伸紧撑固定在在管道内壁上，此时，支撑攀爬靴内缩、随攀爬机构在行走驱动的驱动下沿行走方向移动上述设定距离，再外伸将攀爬机构支撑固定在管道内壁上，完成设定距离的行走。
进一步的，所述行走攀爬靴和支撑攀爬靴上分别设有用于监测行走攀爬靴或支撑攀爬靴外伸时对管道内壁压力的压力传感器；压力传感器信号连接控制单元，当行走攀爬靴或支撑攀爬靴外伸将攀爬机构支撑固定在管道内壁上时，压力传感器监测行走攀爬靴或支撑攀爬靴对管道内壁的抵紧压力，控制单元控制行走攀爬靴或支撑攀爬靴的外伸长度，从而使此抵紧压力能够充分支撑攀爬机构。
进一步的，所述伸缩驱动为电机，包括行走攀爬靴驱动电机和支撑攀爬靴驱动电机；行走攀爬靴驱动电机和支撑攀爬靴驱动电机的输出轴上分别同轴固设凸轮，凸轮周向上对称设有至少两个外凸工作面，对应每个外凸工作面、在行走攀爬靴驱动电机或者支撑攀爬靴驱动电机外部分别设置一个行走攀爬靴或者支撑攀爬靴；行走攀爬靴和支撑攀爬靴朝向凸轮伸出顶杆，顶杆端部抵紧凸轮的外凸工作面；顶杆上外套复位弹簧，复位弹簧两端分别抵紧顶杆和行走攀爬靴，或者，复位弹簧两端分别抵紧顶杆和支撑攀爬靴；行走攀爬靴和支撑攀爬靴分别通过各自的弹性支撑杆固定连接行走攀爬靴驱动电机和支撑攀爬靴驱动电机外壳；控制单元控制电机输出轴转动，通过凸轮推动顶杆向外顶住行走攀爬靴或支撑攀爬靴，此时复位弹簧被压缩，弹性支撑杆弹性形变，为行走攀爬靴或支撑攀爬靴提供对管道内壁的抵紧压力；控制单元通过调节电机输出轴的转动角度，调整此抵紧压力能够充分支撑攀爬机构；控制单元控制电机输出轴反向转动，行走攀爬靴或支撑攀爬靴离开管道内壁，复位弹簧复位，弹性支撑杆弹性回复。
再进一步，所述凸轮呈梭形，周向上对称设有两个反向突出的外凸工作面，所述行走组件包括一对行走攀爬靴和一对支撑攀爬靴，且两对攀爬靴呈十字形交叉形布置，顶杆沿凸轮径向布置。
再进一步，所述弹性支撑杆为呈“L”形的弹性橡胶支撑杆、弹性塑料支撑杆或者弹性硅胶支撑杆。
再进一步，所述行走驱动为双作用气缸；行走攀爬靴驱动电机固设在双作用气缸的活塞杆上，支撑攀爬靴驱动电机固设在双作用气缸的缸底；行走攀爬靴和支撑攀爬靴分别通过各自的弹性支撑杆固定在双作用气缸的活塞杆和缸体上，形成与行走攀爬靴驱动电机和支撑攀爬靴驱动电机外壳的固定连接；所述控制单元通过控制线路连接双作用气缸的气源空气压缩机。
再进一步，所述双作用气缸内置于中空壳体内；沿壳体轴向，在壳体侧壁上开设运动槽，行走攀爬靴和支撑攀爬靴位于壳体外侧，顶杆一端外露于壳体外，一端活动穿过运动槽，伸入壳体内。壳体对攀爬机构起到保护作用。
再进一步，所述行走攀爬靴和支撑攀爬靴为向外弯曲的弧形板，外部包裹橡胶层，为攀爬机构提供足够的支撑力。
本实用新型的有益效果在于：
利用控制单元、压力传感器以及凸轮动态调整攀爬靴对管道内壁的压力，牢牢地将攀爬机构固定在管道内部，并通过一个双作用气缸实现攀爬机构的前进和后退，一台攀爬机构适用多种内径的管道，并且支撑可靠，移动灵活。
附图说明
图1为行走机构一种优选方案的立体示意图
图2为图1的俯视图
图3为图1的正视图
图4为图1的局部剖示图
图1～4中：3为行走攀爬靴，4为支撑攀爬靴，5为行走攀爬靴驱动电机，6为支撑攀爬靴驱动电机，7为凸轮，8为复位弹簧，9为顶杆，11为弹性支撑杆，12为双作用气缸，13为压力传感器，17为壳体，18为运动槽。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示的管道清洗机器人的攀爬机构，包括行走攀爬靴3和支撑攀爬靴4，行走攀爬靴3和支撑攀爬靴4为向外弯曲的弧形板，外部包裹橡胶层，保证与管道内壁充分接触，增大摩擦力，提高爬行的稳定性；行走攀爬靴3和支撑攀爬靴4能够在各自伸缩驱动的驱动下外伸或者内缩，从而抵紧或者松开管道内壁；行走攀爬靴3和攀爬机构之间还设有行走驱动，能够使行走攀爬靴3和攀爬机构沿清洗路线相对移动；行走攀爬靴3和支撑攀爬靴4上分别设有用于监测行走攀爬靴3或支撑攀爬靴4外伸时对管道内壁压力的压力传感器13。
攀爬机构的伸缩驱动
该实施例中，如图1、图2和图4所示，攀爬机构的伸缩驱动为电机，包括行走攀爬靴驱动电机5和支撑攀爬靴驱动电机6。
行走攀爬靴驱动电机5和支撑攀爬靴驱动电机6的输出轴上分别同轴固设梭形的凸轮7，凸轮7周向上对称设有两个反向突出的外凸工作面，对应每个外凸工作面、在行走攀爬靴驱动电机5或者支撑攀爬靴驱动电机6外部分别设置一个行走攀爬靴3或者支撑攀爬靴4，两对攀爬靴呈十字形交叉形布置。
行走攀爬靴3和支撑攀爬靴4朝向凸轮7伸出顶杆9，顶杆9沿凸轮7径向布置，顶杆9细端固定在攀爬靴上，粗端端部抵紧凸轮7的外凸工作面。
顶杆9细端上外套复位弹簧8，复位弹簧8两端分别抵紧顶杆9和行走攀爬靴3，或者，复位弹簧8两端分别抵紧顶杆9和支撑攀爬靴4。
攀爬机构的行走驱动
该实施例中，如图1、图3和图4所示，攀爬机构的行走驱动为双作用气缸12，通过双作用气缸12的活塞杆伸缩为攀爬机构提供上升或下降的动力；行走攀爬靴驱动电机5固设在双作用气缸12的活塞杆上，支撑攀爬靴驱动电机6固设在双作用气缸12的缸底；双作用气缸12内置固定于中空壳体17内；沿壳体17轴向，在壳体17侧壁上开设运动槽18，行走攀爬靴3和支撑攀爬靴4位于壳体17外侧，顶杆9一端外露于壳体17外，一端活动穿过运动槽18，伸入壳体17内。
行走攀爬靴3和支撑攀爬靴4分别通过各自的弹性支撑杆11固定在双作用气缸12的活塞杆和缸体上，形成与行走攀爬靴驱动电机5和支撑攀爬靴驱动电机6外壳的固定连接；弹性支撑杆11为呈“L”形的弹性橡胶支撑杆、弹性塑料支撑杆或者弹性硅胶支撑杆。
控制单元通过控制线路连接双作用气缸12的气源空气压缩机。
攀爬机构的行走
控制单元通过控制线路连接行走攀爬靴驱动电机5、支撑攀爬靴驱动电机6和双作用气缸12，实现攀爬机构的行走。
以上行为例，首先，控制单元控制支撑攀爬靴驱动电机6输出轴转动，通过凸轮7推动顶杆9向外顶住支撑攀爬靴4，支撑攀爬靴4外伸，对应的复位弹簧8被压缩，弹性支撑杆11弹性形变，为支撑攀爬靴4提供对管道内壁的抵紧压力，将攀爬机构支撑固定在管道内壁上，控制单元通过调节支撑攀爬靴驱动电机6输出轴的转动角度，调整此抵紧压力能够充分支撑攀爬机构；然后，内缩的行走攀爬靴3在双作用气缸12的驱动下相对攀爬机构沿清洗路线移动设定距离(该设定距离小于等于运动槽18的长度)后，控制单元控制行走攀爬靴驱动电机5输出轴转动，通过凸轮7推动顶杆9向外顶住行走攀爬靴3，行走攀爬靴3外伸，对应的复位弹簧8被压缩，弹性支撑杆11弹性形变，为行走攀爬靴3提供对管道内壁的抵紧压力，控制单元通过调节支撑攀爬靴驱动电机6输出轴的转动角度，调整此抵紧压力能够充分支撑攀爬机构；此时，控制单元控制支撑攀爬靴驱动电机6输出轴反向转动，支撑攀爬靴4离开管道内壁，对应的复位弹簧8复位，弹性支撑杆11弹性回复，支撑攀爬靴4随攀爬机构在行走驱动的驱动下沿行走方向移动上述设定距离，再外伸将攀爬机构支撑固定在管道内壁上，完成设定距离的上行行走。
下行时原理类似，通过一对支撑攀爬靴4和一对行走攀爬靴3的相互配合，利用双作用气缸12的伸缩，实现攀爬机构的前进、后退。
压力传感器13信号连接控制单元，当行走攀爬靴3或支撑攀爬靴4外伸将攀爬机构支撑固定在管道内壁上时，压力传感器13监测行走攀爬靴3或支撑攀爬靴4对管道内壁的抵紧压力，控制单元控制行走攀爬靴驱动电机5或支撑攀爬靴驱动电机6的输出轴转动角度，从而使此抵紧压力能够充分支撑攀爬机构；此外，在攀爬机构上行过程中，随着被带动的双作用气缸12的供气管等管线长度逐渐增加，该抵紧压力也要逐渐加大，才能充分支撑重量逐渐增大的攀爬机构，因此，攀爬机构上行时，凸轮7的旋转角度逐渐增大，推动顶杆9向外顶伸行走攀爬靴3或支撑攀爬靴4的距离逐渐增大，增大复位弹簧8对行走攀爬靴3或支撑攀爬靴4的弹性抵压力，从而增强行走攀爬靴3或支撑攀爬靴4对管道内壁的抵紧压力。
Claims (8)
1.一种管道清洗机器人的攀爬机构，其特征在于：包括行走攀爬靴(3)和支撑攀爬靴(4)，行走攀爬靴(3)和支撑攀爬靴(4)能够在各自伸缩驱动的驱动下外伸或者内缩，从而抵紧或者松开管道内壁；行走攀爬靴(3)和攀爬机构之间还设有行走驱动，能够使行走攀爬靴(3)和攀爬机构沿清洗路线相对移动；
控制单元通过控制线路连接伸缩驱动和行走驱动，实现攀爬机构的行走：首先，支撑攀爬靴(4)外伸，将攀爬机构支撑固定在管道内壁上，然后，内缩的行走攀爬靴(3)在行走驱动的驱动下相对攀爬机构沿清洗路线移动设定距离后、再外伸紧撑固定在管道内壁上，此时，支撑攀爬靴(4)内缩、随攀爬机构在行走驱动的驱动下沿行走方向移动上述设定距离，再外伸将攀爬机构支撑固定在管道内壁上，完成设定距离的行走。
2.根据权利要求1所述的管道清洗机器人的攀爬机构，其特征在于：所述行走攀爬靴(3)和支撑攀爬靴(4)上分别设有用于监测行走攀爬靴(3)或支撑攀爬靴(4)外伸时对管道内壁压力的压力传感器(13)；压力传感器(13)信号连接控制单元，当行走攀爬靴(3)或支撑攀爬靴(4)外伸将攀爬机构支撑固定在管道内壁上时，压力传感器(13)监测行走攀爬靴(3)或支撑攀爬靴(4)对管道内壁的抵紧压力，控制单元控制行走攀爬靴(3)或支撑攀爬靴(4)的外伸长度，从而使此抵紧压力能够充分支撑攀爬机构。
3.根据权利要求1所述的管道清洗机器人的攀爬机构，其特征在于：
所述伸缩驱动为电机，包括行走攀爬靴驱动电机(5)和支撑攀爬靴驱动电机(6)；
行走攀爬靴驱动电机(5)和支撑攀爬靴驱动电机(6)的输出轴上分别同轴固设凸轮(7)，凸轮(7)周向上对称设有至少两个外凸工作面，对应每个外凸工作面、在行走攀爬靴驱动电机(5)或者支撑攀爬靴驱动电机(6)外部分别设置一个行走攀爬靴(3)或者支撑攀爬靴(4)；
行走攀爬靴(3)和支撑攀爬靴(4)朝向凸轮(7)伸出顶杆(9)，顶杆(9)端部抵紧凸轮(7)的外凸工作面；
顶杆(9)上外套复位弹簧(8)，复位弹簧(8)两端分别抵紧顶杆(9) 和行走攀爬靴(3)，或者，复位弹簧(8)两端分别抵紧顶杆(9)和支撑攀爬靴(4)；
行走攀爬靴(3)和支撑攀爬靴(4)分别通过各自的弹性支撑杆(11)固定连接行走攀爬靴驱动电机(5)和支撑攀爬靴驱动电机(6)外壳；
控制单元控制电机输出轴转动，通过凸轮(7)推动顶杆(9)向外顶住行走攀爬靴(3)或支撑攀爬靴(4)，此时复位弹簧(8)被压缩，弹性支撑杆(11)弹性形变，为行走攀爬靴(3)或支撑攀爬靴(4)提供对管道内壁的抵紧压力；控制单元通过调节行走攀爬靴驱动电机(5)或支撑攀爬靴驱动电机(6)输出轴的转动角度，调整此抵紧压力能够充分支撑攀爬机构；控制单元控制电机输出轴反向转动，行走攀爬靴(3)或支撑攀爬靴(4)离开管道内壁，复位弹簧(8)复位，弹性支撑杆(11)弹性回复。
4.根据权利要求3所述的管道清洗机器人的攀爬机构，其特征在于：所述凸轮(7)呈梭形，周向上对称设有两个反向突出的外凸工作面，所述攀爬机构包括一对行走攀爬靴(3)和一对支撑攀爬靴(4)，且两对攀爬靴呈十字形交叉形布置，顶杆(9)沿凸轮(7)径向布置。
5.根据权利要求3所述的管道清洗机器人的攀爬机构，其特征在于：所述弹性支撑杆(11)为呈“L”形的弹性橡胶支撑杆、弹性塑料支撑杆或者弹性硅胶支撑杆。
6.根据权利要求3所述的管道清洗机器人的攀爬机构，其特征在于：所述行走驱动为双作用气缸(12)；行走攀爬靴驱动电机(5)固设在双作用气缸(12)的活塞杆上，支撑攀爬靴驱动电机(6)固设在双作用气缸(12)的缸底；
行走攀爬靴(3)和支撑攀爬靴(4)分别通过各自的弹性支撑杆(11)固定在双作用气缸(12)的活塞杆和缸体上，形成与行走攀爬靴驱动电机(5)和支撑攀爬靴驱动电机(6)外壳的固定连接；
所述控制单元通过控制线路连接双作用气缸(12)的气源空气压缩机。
7.根据权利要求6所述的管道清洗机器人的攀爬机构，其特征在于：所述双作用气缸(12)内置于中空壳体(17)内；沿壳体(17)轴向，在壳体(17) 侧壁上开设运动槽(18)，行走攀爬靴(3)和支撑攀爬靴(4)位于壳体(17)外侧，顶杆(9)一端外露于壳体(17)外，一端活动穿过运动槽(18)，伸入壳体(17)内。
8.根据权利要求1所述的管道清洗机器人的攀爬机构，其特征在于：所述行走攀爬靴(3)和支撑攀爬靴(4)为向外弯曲的弧形板，外部包裹橡胶层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180928 |