CN210140799U - 一种隧洞清理机器人及自动化系统装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，包括远程操控车、隧洞清理机器人放置车、隧洞清理机器人和碎屑收集车，所述隧洞清理机器人放置车用于放置隧洞清理机器人，所述隧洞清理机器人和碎屑收集车由吊装车辆通过井口下放至隧洞内；所述远程操控车与隧洞清理机器人和碎屑收集车通过电缆连接，用于隧洞清理机器人和碎屑收集车的供电以及操控车间的双向通信。本实用新型适用于大直径的海水隧洞清理，且可以由吊装装置通过井口放置到管道内，吊装之前可以收缩成小尺寸结构，放置到管道中之后，可以自动伸展开与管道壁相贴合，并且在清理之后能够及时回收清理下来的残渣废屑，实现隧洞清理全自动、无人化和高效全面清理。

Description

一种隧洞清理机器人及自动化系统装备

技术领域

本实用新型涉及管道机器人领域，更具体的说是一种核电站、大型隧洞清理机器人及自动化系统装备。

背景技术

核电站是一种将核能转变为电能的设施。核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，输入的核燃料在核反应堆中发生反应产生热量，使核能转变成热能来加热水产生蒸汽。核电站都建设有海水取水隧洞，通过该隧洞从外海取用干净的海水来作为核电站的循环冷却用水。核电站海水隧洞直径大、距离长，在隧洞的长期使用过程中，海生物易生长并沉积形成附着物。而隧洞内海生物的附着将会造成核电站取水量减少、破坏海水隧洞的混凝土结构、管道可能被堵塞等不良影响。因此为了保障核电站安全运行，必须对海水隧洞内壁的海生物、沉沙、积垢等进行不定期清理。

目前，隧洞内海生物的清理常采用人工清理方式，存在劳动强度大、清理效率低、作业风险高、清理成本高等问题。近年来，管道机器人已经逐步应用到管道清理工作中。

申请号为CN201720334714.5的实用新型专利，公开了一种隧道清理机，包括本体部，本体部上安装有行走部、支撑部、液压部、电气部、截割臂和铣挖头；行走部用于隧道清理机的行走；支撑部用于隧道清理机的支撑固定；液压部用于提供隧道清理机所需动力；电气部用于控制启停；截割臂和铣挖头用于配合实现对隧道表面的清理；该隧道清理机由液压部驱动行驶至指定位置，支撑部伸出支撑在隧道两侧壁上，固定该隧道清理机，铣挖头带动截割臂旋转，实现对海底隧道表面清理。该隧道清理机由模块化设计的本体部、行走部、支撑部、液压部、电气部、截割臂和铣挖头组成，各部分可拆解，便于安装运输；该隧道清理机能够实现行走、支撑、截割工作，有效实现对隧道表面的清理。

申请号为CN201820174254.9的实用新型专利，公开了一种隧洞清理机，包括主支撑臂以及分别设置于所述主支撑臂的相对两侧的机械臂，所述机械臂包括第一臂及第一旋转驱动机构，所述第一旋转驱动机构固定于所述主支撑臂上，所述第一旋转驱动机构的输出端与所述第一臂的一端连接并驱动所述第一臂围绕所述第一旋转驱动机构的输出端的中心轴摆动，两所述第一旋转驱动机构的输出端的中心轴方向相同。该实用新型的隧洞清理机的对称两侧实现双臂作业，保证了主支撑臂的两侧受力平衡，从而不易发生侧翻及变形，结构保持稳定；另外，通过双臂对称作业，对隧洞的两侧的弧面同时进行清理，有效提高了清理效率。

申请号为CN201820174288.8的实用新型专利，公开了一种隧洞海生物清理机器人的控制系统，包括总线连接的现场控制器与车体控制器，与所述车体控制器连接的电控系统、传感系统及驱动系统，与所述现场控制器连接的显示控制装置、清理装置压力传感器及清理装置驱动模块，以及视频监控系统，所述传感系统用于采集所述移动车体和机械臂的信息，所述驱动系统用于根据所述车体控制器的控制驱动所述移动车体和机械臂，所述电控系统用于接收操控，所述清理装置驱动模块用于根据所述现场控制器的控制驱动所述末端清理装置，所述清理装置压力传感器用于感测所述末端清理装置与隧洞的内壁的接触力，所述显示控制装置用于接收并显示所述视频监控系统的信息以及接收所述现场控制器传送的信息。

申请号为CN201621306179.4的实用新型专利，公开了一种大型隧洞附着海生物清理机器人，包括：车体；距离传感装置；清理机械臂；清理装置，其中：清理装置包括：用以清理隧洞顶壁的圆盘式清理装置和用以清理隧洞侧壁的滚筒式清理装置，圆盘式清理装置和滚筒式清理装置可分别连接在清理机械臂的兼容连接口上且可进行拆卸更换。实施该实用新型的大型隧洞附着海生物清理机器人，能够实时感知自身的姿态及周围环境信息，在高频微变的状况下可自适应调整自身的姿态；精准控制清理装置与隧洞内壁的接触力，具有过载保护功能；清理装置适应性广，可实现安全可靠、可视监测及高效的清洗。

但是，相比于普通的排污管道，海水隧洞的直径可达5米，小型管道清理机器人已不适用于该隧洞的清理。并且清理装置需要从管道上方的长方形井口放置到管道内，限制了清理机器人的体积大小，为清理机器人的设计增加了难度。除此之外，隧洞内壁的海生物被清理之后会堆积在一起，若不及时清理，则会影响清理机器人的清理工作。因此本实用新型设计了一种适用于上述核电站及大型隧洞工况的清理机器人及其自动化系统装备，实现隧洞清理全自动、无人化和高效全面清理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，本实用新型适用于大直径的海水隧洞清理，且可以由吊装装置通过井口放置到管道内，吊装之前可以收缩成小尺寸结构，放置到管道中之后，可以自动伸展开与管道壁相贴合，并且在清理之后能够及时回收清理下来的残渣废屑，实现隧洞清理全自动、无人化和高效全面清理。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，包括远程操控车、隧洞清理机器人放置车、隧洞清理机器人和碎屑收集车，所述隧洞清理机器人放置车用于放置隧洞清理机器人，所述隧洞清理机器人和碎屑收集车由吊装车辆通过井口下放至隧洞内；所述远程操控车与隧洞清理机器人和碎屑收集车通过电缆连接，用于隧洞清理机器人和碎屑收集车的供电以及操控车间的双向通信。

作为优选，所述隧洞清理机器人放置车包括支撑平台以及设置在支撑平台下方的放置车车轮，所述支撑平台的四周设置有四个便于吊装放置车的第一挂钩，其支撑平台的中间位置设置有与隧洞清理机器人相配合的定位槽。目的在于将机器人吊装到隧洞清理机器人放置车上后，使机器人与放置车的接触位置与设计一致，能够稳固支撑隧洞清理机器人。其隧洞清理机器人放置车的作用是为隧洞清理机器人提供支撑，使隧洞清理机器人在收缩状态时，机器人的中心更接近隧洞轴线，使隧洞清理机器人进入准工作状态时的伸展动作更平稳、节省时间。

作为优选，所述隧洞清理机器人包括后驱动轮机构、动力控制系统、前驱动轮机构和清理组件；所述清理组件设置于前驱动轮机构并与动力控制系统连接，所述前驱动轮机构和后驱动轮机构分别通过前推盘和后推盘设置于动力控制系统的前侧和后侧。采用此技术方案，由动力控制系统通过前推盘和后推盘驱动前驱动轮机构和后驱动轮机构以及清理组件的开合。

作为优选，所述后驱动轮机构包括后中心轴，所述后中心轴的一端通过后推盘与动力控制系统连接，另一端固定安装有第一铰接座，所述第一铰接座上设置有后支撑杆，所述后支撑杆远离第一铰接座的一端安装有后支撑轮；所述后推盘设置有后驱动滑块，所述后驱动滑块通过后连杆与后支撑杆连接；所述后连杆的一端与后驱动滑块上设置的铰接孔铰接，另一端与靠近后支撑轮一侧的后支撑杆连接。采用此技术方案，后推盘由动力控制系统中的液压千斤顶提供动力，一端固定安装于液压千斤顶上，另一端安装于后中心轴上，可在后中心轴上做轴线方向往复运动；后驱动滑块固定连接于后推盘上，跟随后推盘运动，通过后驱动滑块的移动，控制后支撑杆的开合；后支撑轮由液压马达提供动力，通过液压马达驱动后支撑轮的转动。其中，为了提高机器人的稳定性，前支撑杆在第一铰接座上均匀设置有三组或三组以上。

作为优选，所述前驱动轮机构包括前中心轴，所述前中心轴的一端通过前推盘与动力控制系统连接，另一端固定安装有第二铰接座，所述第二铰接座通过前支撑杆与前支撑轮连接；所述前推盘上设置有前驱动滑块，所述前驱动滑块的一端安装有第三铰接座，另一端安装有第四铰接座，所述第三铰接座通过前连杆与靠近前支撑轮一侧的前支撑杆连接，所述第四铰接座与清理组件连接。采用此技术方案，前推盘由动力控制系统中的液压千斤顶提供动力，一端固定安装于液压千斤顶上，另一端安装于前中心轴上，可在前中心轴上做轴线方向往复运动，且前中心轴可通过动力控制装置，进行绕轴线旋转。所述动力控制装置为设置在支撑座上的液压马达或驱动电机，所述液压马达或驱动电机的转轴与前中心轴连接，用于驱动前中心轴进行旋转。其中，前驱动滑块即可沿前中心轴滑动，也可随前中心轴绕轴线转动。前驱动滑块设置于前推盘上，跟随前推盘运动，通过前驱动滑块的移动，控制前支撑杆的开合。其中，前支撑轮由液压马达提供动力，通过液压马达驱动前支撑轮的转动。为了提高机器人的稳定性，前支撑杆在第二铰接座上均匀设置有三组或三组以上。第二铰接座安装于前中心轴的端部，可随前中心轴转动，前支撑轮可绕前支撑杆轴线进行九十度旋转，目的在于使前支撑轮的胎面内切于隧洞内壁并贴紧。当进入工作状态后，前支撑轮沿隧洞内壁绕前中心轴旋转，对清理组件起到支撑的作用。

作为优选，所述动力控制系统的左右两端分别有一个支撑座，两个所述支撑座的中间部位是提供主要动力的液压站；所述支撑座与液压站共同放置在支撑平板上；所述支撑平板的正面四个角分别固定有便于吊装的四个第二挂钩，底面加工有与所述隧洞清理机器人放置车支撑平台上的定位槽相配合的定位凸台；所述支撑座设置有与前、后中心轴连接的支撑轴座以及固定安装液压千斤顶的下部圆孔，所述液压千斤顶的轴线与支撑轴座的轴线平行；所述液压千斤顶的推杆末端通过铰接的方式分别与前、后推盘连接，由液压千斤顶的推杆带动前、后推盘在前、后中心轴上滑动。其中，每个支撑座的顶部安装有摄像头，用于将隧洞内的画面传输给远程操控车，且每个支撑座的两侧均安装有探照灯来照明隧洞。

作为优选，所述清理组件包括铣刀、铣刀座、连杆座和连杆；所述连杆包括第一连杆、第二连杆和第三连杆；所述铣刀安装于铣刀座，所述铣刀座固定安装在第三连杆，所述第三连杆通过伸缩机构安装于第一连杆，所述第一连杆与连杆座连接，所述连杆座设置于第二铰接座的前端，并与前中心轴连接；第二连杆的一端与第四铰接座连接，另一端与靠近铣刀座一侧的第一连杆连接。连杆座设置有多个安装第一连杆的铰接孔，并且连杆座能够跟随前中心轴绕轴线转动或静止。铣刀座中设置有驱动铣刀旋转的液压马达，液压马达由动力控制系统提供动力及控制；第三连杆通过伸缩机构的动作，可增大或减小铣刀座相对于前驱动轮机构的前中心轴的相对距离，以改变清理组件的工作半径。前驱动滑块连接于前驱动轮机构的前推盘上，前推盘的移动带动前驱动滑块的移动，实现连杆组的开合功能。第二连杆随前驱动滑块移动而带动第一连杆运动，达到清理组件开合的功能。清理组件的铣刀布置位置与所述前驱动轮机构的前支撑轮呈间隔布置。其中，第一连杆和第二连杆的中心线位于同一平面。伸缩机构设置为液压伸缩杆，由动力控制系统提供动力及控制。

作为优选，所述碎屑收集车包括车辆主体以及设置在车辆主体上的碎屑箱、清扫器、碎屑输送装置、驱动装置、照明系统和监控系统；所述车辆主体包括车架以及设置在车架底部上的收集车车轮，所述车架的前部与清扫器连接，后部安装有固定放置碎屑箱的限位固定装置；所述碎屑箱包括箱体以及设置在箱体底部的滑轮；所述碎屑输送装置设置于碎屑箱和清扫器之间。采用此技术方案，由清扫器将隧洞内的碎屑清理后通过碎屑输送装置输送至碎屑箱。其中，照明系统设置为探照灯，用于在隧洞中进行照明；监控系统设置为摄像头，用于将隧洞内的图像实时发送给远程操控车；驱动装置设置为驱动电动，用于驱动车架上的收集车车轮，由远程操控车控制车辆主体的前进或后退。此外，限位固定装置设置为限位固定槽。

作为优选，所述清扫器包括升降装置和清理装置，所述升降装置包括安装于车辆前部的升降电机、升降机构和升降连杆；所述升降电机水平安装于车辆主体上，并与升降机构连接，所述升降机构设置有竖直方向驱动杆；所述升降连杆的一端与驱动杆连接，另一端与清理装置连接；所述清理装置包括支撑架、圆形扫刷和动力装置，所述圆形扫刷设置在碎屑收集车的中线两侧，并与支撑架连接，所述动力装置设置于支撑架用于驱动圆形扫刷旋转。采用此技术方案，动力装置设置为驱动电机，所述驱动电机的主轴与圆形扫刷连接，其中，圆形扫刷与支撑架呈一定角度，目的在于更好的贴合与隧洞内壁上；在所述升降装置进行动作后，扫刷贴于隧洞地面，进行旋转运动，将扫刷范围内的碎屑集中于碎屑收集车中线部位。驱动电机由远程操控车和/或动力控制系统控制。其中，升降机构将升降电机的动力转化为驱动杆的竖直方向运动；升降机构包括设置在升降电机主轴上的驱动齿轮以及设置在驱动杆上的驱动齿条，所述驱动齿条上的齿与驱动齿轮上的齿啮合，由升降电机带动连接的驱动齿轮，使驱动齿轮带动连接的驱动齿条，使驱动齿条连接的驱动杆上下竖直运动。

作为优选，所述碎屑输送装置包括输送带、驱动装置、坡型铲和支撑杆；所述支撑杆固定安装在车架，并与驱动装置连接，所述驱动装置包括输送辊和从动辊以及驱动所述输送辊旋转的输送电机，所述输送辊和从动辊之间通过输送带连接；所述坡型铲倾斜固定安装于车辆主体上，坡型较低一侧贴近地面，较高一侧贴近输送带。采用此技术方案，碎屑输送装置与车辆主体在水平方向呈一定角度，角度范围为靠近所述清扫器一侧较低且贴近地面，靠近所述碎屑箱一侧较高，且高于碎屑箱高度。输送带上固定有多个凸起的挡板，以防止碎屑输送过程中掉落。其中，输送电机通过皮带与输送辊一侧设置的皮带轮连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型适用于大直径的海水隧洞清理，且可以由吊装装置通过井口放置到管道内，吊装之前可以收缩成小尺寸结构，放置到管道中之后，可以自动伸展开与管道壁相贴合，并且在清理之后能够及时回收清理下来的残渣废屑，实现隧洞清理全自动、无人化和高效全面清理。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型涉及的隧洞清理机器人放置车的主视图；

图2为本实用新型涉及的隧洞清理机器人放置车的俯视图；

图3为本实用新型涉及的隧洞清理机器人放置车的侧视图；

图4为本实用新型涉及的隧洞清理机器人的结构示意图；

图5为本实用新型涉及的隧洞清理机器人的动力控制系统结构示意图；

图6为本实用新型涉及的隧洞清理机器人的俯视图；

图7为本实用新型涉及的隧洞清理机器人的侧视图；

图8为本实用新型涉及的隧洞清理机器人的伸开状态示意图；

图9为本实用新型涉及的隧洞清理机器人的伸开状态侧视图；

图10为本实用新型涉及的碎屑收集车的结构示意图；

图11为本实用新型涉及的碎屑收集车的主视图；

图12为本实用新型涉及的碎屑收集车的正面示意图；

图13为本实用新型涉及的碎屑收集车的背面示意图。

图中标号说明：隧洞清理机器人放置车1，隧洞清理机器人2，碎屑收集车3，后驱动轮机构4，动力控制系统5，前驱动轮机构6，清理组件7，摄像头8，探照灯9，升降装置10，升降连杆11，支撑架12，圆形扫刷13，动力装置14，输送带15，坡型铲16，支撑杆17，输送辊18，从动辊19，输送电机20，液压马达21，皮带22，支撑平台101，放置车车轮102，第一挂钩103，定位槽104，前推盘201，后推盘202，碎屑箱301，照明系统302，监控系统303，车架304，收集车车轮305，限位固定装置306，滑轮307，驱动装置308，后中心轴401，第一铰接座402，后支撑杆403，后支撑轮404，后驱动滑块405，后连杆406，铰接孔407，支撑座501，液压站502，支撑平板503，第二挂钩504，定位凸台505，液压千斤顶506，前中心轴601，第二铰接座602，前支撑杆603，前支撑轮604，前驱动滑块605，第三铰接座606，第四铰接座607，前连杆608，铣刀701，铣刀座702，连杆座703，第一连杆704，第二连杆705，第三连杆706，伸缩机构707。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：

参照图1至图13所示，一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，包括远程操控车、隧洞清理机器人放置车1、隧洞清理机器人2和碎屑收集车3，所述隧洞清理机器人放置车1用于放置隧洞清理机器人2，所述隧洞清理机器人2和碎屑收集车3由吊装车辆通过井口下放至隧洞内；所述远程操控车与隧洞清理机器人2和碎屑收集车3通过电缆连接，用于隧洞清理机器人2和碎屑收集车3的供电以及操控车间的双向通信。

作为优选，所述隧洞清理机器人放置车1包括支撑平台101以及设置在支撑平台101下方的放置车车轮102，所述支撑平台101的四周设置有四个便于吊装放置车的第一挂钩103，其支撑平台101的中间位置设置有与隧洞清理机器人2相配合的定位槽104。目的在于将机器人吊装到隧洞清理机器人放置车1上后，使机器人与放置车的接触位置与设计一致，能够稳固支撑隧洞清理机器人2。其隧洞清理机器人放置车1的作用是为隧洞清理机器人2提供支撑，使隧洞清理机器人2在收缩状态时，机器人的中心更接近隧洞轴线，使隧洞清理机器人2进入准工作状态时的伸展动作更平稳、节省时间。

作为优选，所述隧洞清理机器人2包括后驱动轮机构4、动力控制系统5、前驱动轮机构6和清理组件7；所述清理组件7设置于前驱动轮机构6并与动力控制系统5连接，所述前驱动轮机构6和后驱动轮机构4分别通过前推盘201和后推盘202设置于动力控制系统5的前侧和后侧。采用此技术方案，由动力控制系统5通过前推盘201和后推盘202驱动前驱动轮机构6和后驱动轮机构4以及清理组件7的开合。

作为优选，所述后驱动轮机构4包括后中心轴401，所述后中心轴401的一端通过后推盘202与动力控制系统5连接，另一端固定安装有第一铰接座402，所述第一铰接座402上设置有后支撑杆403，所述后支撑杆403远离第一铰接座402的一端安装有后支撑轮404；所述后推盘202设置有后驱动滑块405，所述后驱动滑块405通过后连杆406与后支撑杆403连接；所述后连杆406的一端与后驱动滑块405上设置的铰接孔铰接，另一端与靠近后支撑轮404一侧的后支撑杆403连接。采用此技术方案，后推盘202由动力控制系统5中的液压千斤顶506提供动力，一端固定安装于液压千斤顶506上，另一端安装于后中心轴401上，可在后中心轴401上做轴线方向往复运动；后驱动滑块405固定连接于后推盘202上，跟随后推盘202运动，通过后驱动滑块405的移动，控制后支撑杆403的开合；后支撑轮404由液压马达21提供动力，通过液压马达21驱动后支撑轮404的转动。其中，为了提高机器人的稳定性，前支撑杆403在第一铰接座402上均匀设置有三组或三组以上。

作为优选，所述前驱动轮机构6包括前中心轴601，所述前中心轴601的一端通过前推盘201与动力控制系统5连接，另一端固定安装有第二铰接座602，所述第二铰接座602通过前支撑杆603与前支撑轮604连接；所述前推盘201上设置有前驱动滑块605，所述前驱动滑块605的一端安装有第三铰接座606，另一端安装有第四铰接座607，所述第三铰接座606通过前连杆608与靠近前支撑轮604一侧的前支撑杆603连接，所述第四铰接座607与清理组件7连接。采用此技术方案，前推盘201由动力控制系统5中的液压千斤顶506提供动力，一端固定安装于液压千斤顶506上，另一端安装于前中心轴601上，可在前中心轴601上做轴线方向往复运动，且前中心轴601可通过动力控制装置，进行绕轴线旋转。所述动力控制装置为设置在支撑座501上的液压马达或驱动电机，所述液压马达或驱动电机的转轴与前中心轴601连接，用于驱动前中心轴601进行旋转。其中，前驱动滑块605即可沿前中心轴601滑动，也可随前中心轴601绕轴线转动。前驱动滑块605设置于前推盘201上，跟随前推盘201运动，通过前驱动滑块605的移动，控制前支撑杆603的开合。其中，前支撑轮604由液压马达21提供动力，通过液压马达21驱动前支撑轮的转动。为了提高机器人的稳定性，前支撑杆603在第二铰接座602上均匀设置有三组或三组以上。第二铰接座602安装于前中心轴601的端部，可随前中心轴601转动，前支撑轮604可绕前支撑杆603轴线进行九十度旋转，目的在于使前支撑轮603的胎面内切于隧洞内壁并贴紧。当进入工作状态后，前支撑轮603沿隧洞内壁绕前中心轴601旋转，对清理组件7起到支撑的作用。

作为优选，所述动力控制系统5的左右两端分别有一个支撑座501，两个所述支撑座501的中间部位是提供主要动力的液压站502；所述支撑座501与液压站502共同放置在支撑平板503上；所述支撑平板503的正面四个角分别固定有便于吊装的四个第二挂钩504，底面加工有与所述隧洞清理机器人放置车1支撑平台101上的定位槽104相配合的定位凸台505；所述支撑座501设置有与前、后中心轴连接的支撑轴座以及固定安装液压千斤顶506的下部圆孔，所述液压千斤顶506的轴线与支撑轴座的轴线平行；所述液压千斤顶506的推杆末端通过铰接的方式分别与前、后推盘连接，由液压千斤顶506的推杆带动前、后推盘在前、后中心轴上滑动。其中，每个支撑座501的顶部安装有摄像头8，用于将隧洞内的画面传输给远程操控车，且每个支撑座501的两侧均安装有探照灯9来照明隧洞。

作为优选，所述清理组件7包括铣刀701、铣刀座702、连杆座703和连杆；所述连杆包括第一连杆704、第二连杆705和第三连杆706；所述铣刀701安装于铣刀座702，所述铣刀座702固定安装在第三连杆706，所述第三连杆706通过伸缩机构707安装于第一连杆704，所述第一连杆704与连杆座703连接，所述连杆座703设置于第二铰接座602的前端，并与前中心轴601连接；第二连杆705的一端与第四铰接座607连接，另一端与靠近铣刀座702一侧的第一连杆704连接。连杆座703设置有多个安装第一连杆704的铰接孔，并且连杆座703能够跟随前中心轴601绕轴线转动或静止。铣刀座702中设置有驱动铣刀701旋转的液压马达，液压马达由动力控制系统5提供动力及控制；第三连杆706通过伸缩机构707的动作，可增大或减小铣刀座702相对于前驱动轮机构6的前中心轴601的相对距离，以改变清理组件7的工作半径。前驱动滑块605连接于前驱动轮机构6的前推盘201上，前推盘201的移动带动前驱动滑块605的移动，实现连杆组的开合功能。第二连杆705随前驱动滑块605移动而带动第一连杆704运动，达到清理组件7开合的功能。清理组件7的铣刀701布置位置与所述前驱动轮机构6的前支撑轮603呈间隔布置。其中，第一连杆704和第二连杆705的中心线位于同一平面。伸缩机构707设置为液压伸缩杆，由动力控制系统5提供动力及控制。

作为优选，所述碎屑收集车3包括车辆主体以及设置在车辆主体上的碎屑箱301、清扫器、碎屑输送装置、驱动装置308、照明系统302和监控系统303；所述车辆主体包括车架304以及设置在车架304底部上的收集车车轮305，所述车架304的前部与清扫器连接，后部安装有固定放置碎屑箱301的限位固定装置306；所述碎屑箱301包括箱体以及设置在箱体底部的滑轮307；所述碎屑输送装置设置于碎屑箱301和清扫器之间。采用此技术方案，由清扫器将隧洞内的碎屑清理后通过碎屑输送装置输送至碎屑箱301。其中，照明系统302设置为探照灯，用于在隧洞中进行照明；监控系统303设置为摄像头，用于将隧洞内的图像实时发送给远程操控车；驱动装置308设置为驱动电动，用于驱动车架304上的收集车车轮305，由远程操控车控制车辆主体的前进或后退。此外，限位固定装置306设置为限位固定槽。

作为优选，所述清扫器包括升降装置10和清理装置，所述升降装置10包括安装于车辆前部的升降电机、升降机构和升降连杆11；所述升降电机水平安装于车辆主体上，并与升降机构连接，所述升降机构设置有竖直方向驱动杆；所述升降连杆11的一端与驱动杆连接，另一端与清理装置连接；所述清理装置包括支撑架12、圆形扫刷13和动力装置14，所述圆形扫刷13设置在碎屑收集车3的中线两侧，并与支撑架12连接，所述动力装置14设置于支撑架12用于驱动圆形扫刷13旋转。采用此技术方案，动力装置14设置为驱动电机，所述驱动电机的主轴与圆形扫刷13连接，其中，圆形扫刷13与支撑架12呈一定角度，目的在于更好的贴合与隧洞内壁上；在所述升降装置进行动作后，扫刷贴于隧洞地面，进行旋转运动，将扫刷范围内的碎屑集中于碎屑收集车中线部位。驱动电机由远程操控车和/或动力控制系统5控制。其中，升降机构将升降电机的动力转化为驱动杆的竖直方向运动；升降机构包括设置在升降电机主轴上的驱动齿轮以及设置在驱动杆上的驱动齿条，所述驱动齿条上的齿与驱动齿轮上的齿啮合，由升降电机带动连接的驱动齿轮，使驱动齿轮带动连接的驱动齿条，使驱动齿条连接的驱动杆上下竖直运动。

作为优选，所述碎屑输送装置包括输送带15、驱动装置、坡型铲16和支撑杆17；所述支撑杆17固定安装在车架304，并与驱动装置连接，所述驱动装置包括输送辊18和从动辊19以及驱动所述输送辊18旋转的输送电机20，所述输送辊18和从动辊19之间通过输送带15连接；所述坡型铲16倾斜固定安装于车辆主体上，坡型较低一侧贴近地面，较高一侧贴近输送带15。采用此技术方案，碎屑输送装置与车辆主体在水平方向呈一定角度，角度范围为靠近所述清扫器一侧较低且贴近地面，靠近所述碎屑箱301一侧较高，且高于碎屑箱301高度。输送带15上固定有多个凸起的挡板，以防止碎屑输送过程中掉落。其中，输送电机20通过皮带与输送辊18一侧设置的皮带轮连接。

具体实施例

在实际使用时，由吊装车辆从隧洞上方井口，将隧道清理机器人放置车吊放进隧洞内，然后，将呈收缩状态的隧洞清理机器人吊放入隧洞内，并放置于隧洞清理机器人放置车上；通过远程操作车发出信号给隧洞清理机器人，隧洞清理机器人接收到工作信号时，首先通过动力控制系统驱动前、后驱动轮机构连接的前、后推盘伸出，以带动前、后驱动轮机构上的支撑杆组和连接杆组张开，使支撑杆组上的支撑轮贴于隧洞内壁，在支撑杆组的作用下，此时隧洞清理机器人脱离地面，悬空于隧洞内。此时动力控制系统继续发出信号，使前、后驱动轮机构上的液压马达旋转，进而使支撑轮旋转带动隧洞清理机器人进行前进。当到达工作位置后，由动力控制系统发出信号，使前驱动轮机构上的支撑轮旋转90度，使支撑轮内切于隧洞内壁。清理组件中的铣刀、铣刀盘开始旋转，准备进行清理工作，然后清理组件中的伸缩机构伸长，使铣刀盘的外径达到工作要求，开始进行工作。工作过程为，铣刀对隧洞内壁进行清理，同时铣刀盘进行旋转，在隧洞内壁以铣刀厚度形成清理的圆环。同时，前驱动轮机构的支撑轮伴随铣刀盘进行旋转，起到工作时对清理组件的支撑作用；在清理工作完成后，清理组件中的伸缩机构缩短，使铣刀远离隧洞内壁，同时，停止转动；然后，前、后驱动轮机构的支撑轮变为向后转动，沿原路返回起始位置；当到达隧洞上方井口时，前、后驱动轮机构的支撑轮停止转动，前、后驱动轮机构的推盘缩回，伴随前、后驱动轮机构及清理组件的收缩运动，使隧洞清理机器人回落隧洞清理机器人放置车上；然后，由吊装车辆先将隧洞清理机器人提升到隧洞外部，然后，再将隧洞清理机器人放置车提升到隧洞外部；最后，由吊装车辆将碎屑收集车从隧洞上方井口吊入隧洞内，由远程操作车发出信号，使碎屑收集车开始工作；碎屑收集车工作过程为，扫刷开始旋转，由升降机构使扫刷下降，将扫刷贴于隧洞内壁，进行碎屑清扫工作，同时，输送带开始运转，将扫刷清扫的碎屑运输到碎屑箱；此时碎屑收集车开始向前方移动，将隧洞清理机器人清理出的碎屑，进行清扫收集工作；当碎屑收集车完成工作后，由远程操作车控制碎屑收集车的清扫器及碎屑输送装置停止，碎屑收集车向后方运动，到达隧洞井口的下方时停止，由吊装车辆将碎屑收集车吊出隧洞。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，包括远程操控车、隧洞清理机器人放置车（1）、隧洞清理机器人（2）和碎屑收集车（3），其特征在于：所述隧洞清理机器人放置车（1）用于放置隧洞清理机器人（2），所述隧洞清理机器人（2）和碎屑收集车（3）由吊装车辆通过井口下放至隧洞内；所述远程操控车与隧洞清理机器人（2）和碎屑收集车（3）通过电缆连接，用于隧洞清理机器人（2）和碎屑收集车（3）的供电以及操控车间的双向通信。

2.根据权利要求1所述的一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，其特征在于：所述隧洞清理机器人放置车（1）包括支撑平台（101）以及设置在支撑平台（101）下方的放置车车轮（102），所述支撑平台（101）的四周设置有四个便于吊装放置车的第一挂钩（103），其支撑平台（101）的中间位置设置有与隧洞清理机器人（2）相配合的定位槽（104）。

3.根据权利要求1所述的一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，其特征在于：所述隧洞清理机器人（2）包括后驱动轮机构（4）、动力控制系统（5）、前驱动轮机构（6）和清理组件（7）；所述清理组件（7）设置于前驱动轮机构（6）并与动力控制系统（5）连接，所述前驱动轮机构（6）和后驱动轮机构（4）分别通过前推盘（201）和后推盘（202）设置于动力控制系统（5）的前侧和后侧。

4.根据权利要求3所述的一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，其特征在于：所述后驱动轮机构（4）包括后中心轴（401），所述后中心轴（401）的一端通过后推盘（202）与动力控制系统（5）连接，另一端固定安装有第一铰接座（402），所述第一铰接座（402）上设置有后支撑杆（403），所述后支撑杆（403）远离第一铰接座（402）的一端安装有后支撑轮（404）；所述后推盘（202）设置有后驱动滑块（405），所述后驱动滑块（405）通过后连杆（406）与后支撑杆（403）连接；所述后连杆（406）的一端与后驱动滑块（405）上设置的铰接孔铰接，另一端与靠近后支撑轮（404）一侧的后支撑杆（403）连接。

5.根据权利要求3所述的一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，其特征在于：所述前驱动轮机构（6）包括前中心轴（601），所述前中心轴（601）的一端通过前推盘（201）与动力控制系统（5）连接，另一端固定安装有第二铰接座（602），所述第二铰接座（602）通过前支撑杆（603）与前支撑轮（604）连接；所述前推盘（201）上设置有前驱动滑块（605），所述前驱动滑块（605）的一端安装有第三铰接座（606），另一端安装有第四铰接座（607），所述第三铰接座（606）通过前连杆（608）与靠近前支撑轮（604）一侧的前支撑杆（603）连接，所述第四铰接座（607）与清理组件（7）连接。

6.根据权利要求3所述的一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，其特征在于：所述动力控制系统（5）的左右两端分别有一个支撑座（501），两个所述支撑座（501）的中间部位是提供主要动力的液压站（502）；所述支撑座（501）与液压站（502）共同放置在支撑平板（503）上；所述支撑平板（503）的正面四个角分别固定有便于吊装的四个第二挂钩（504），底面加工有与所述隧洞清理机器人放置车（1）支撑平台（101）上的定位槽（104）相配合的定位凸台（505）；所述支撑座（501）设置有与前、后中心轴连接的支撑轴座以及固定安装液压千斤顶（506）的下部圆孔，所述液压千斤顶（506）的轴线与支撑轴座的轴线平行；所述液压千斤顶（506）的推杆末端通过铰接的方式分别与前、后推盘连接，由液压千斤顶（506）的推杆带动前、后推盘在前、后中心轴上滑动。

7.根据权利要求3所述的一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，其特征在于：所述清理组件（7）包括铣刀（701）、铣刀座（702）、连杆座（703）和连杆；所述连杆包括第一连杆（704）、第二连杆（705）和第三连杆（706）；所述铣刀（701）安装于铣刀座（702），所述铣刀座（702）固定安装在第三连杆（706），所述第三连杆（706）通过伸缩机构（707）安装于第一连杆（704），所述第一连杆（704）与连杆座（703）连接，所述连杆座（703）设置于第二铰接座（602）的前端，并与前中心轴（601）连接；第二连杆（705）的一端与第四铰接座（607）连接，另一端与靠近铣刀座（702）一侧的第一连杆（704）连接。

8.根据权利要求1所述的一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，其特征在于：所述碎屑收集车（3）包括车辆主体以及设置在车辆主体上的碎屑箱（301）、清扫器、碎屑输送装置、驱动装置（308）、照明系统（302）和监控系统（303）；所述车辆主体包括车架（304）以及设置在车架（304）底部上的收集车车轮（305），所述车架（304）的前部与清扫器连接，后部安装有固定放置碎屑箱（301）的限位固定装置（306）；所述碎屑箱（301）包括箱体以及设置在箱体底部的滑轮（307）；所述碎屑输送装置设置于碎屑箱（301）和清扫器之间。

9.根据权利要求8所述的一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，其特征在于：所述清扫器包括升降装置（10）和清理装置，所述升降装置（10）包括安装于车辆前部的升降电机、升降机构和升降连杆（11）；所述升降电机水平安装于车辆主体上，并与升降机构连接，所述升降机构设置有竖直方向驱动杆；所述升降连杆（11）的一端与驱动杆连接，另一端与清理装置连接；所述清理装置包括支撑架（12）、圆形扫刷（13）和动力装置（14），所述圆形扫刷（13）设置在碎屑收集车（3）的中线两侧，并与支撑架（12）连接，所述动力装置（14）设置于支撑架（12）用于驱动圆形扫刷（13）旋转。

10.根据权利要求8所述的一种隧洞清理机器人及自动化系统装备，其特征在于：所述碎屑输送装置包括输送带（15）、驱动装置、坡型铲（16）和支撑杆（17）；所述支撑杆（17）固定安装在车架（304），并与驱动装置连接，所述驱动装置包括输送辊（18）和从动辊（19）以及驱动所述输送辊（18）旋转的输送电机（20），所述输送辊（18）和从动辊（19）之间通过输送带（15）连接；所述坡型铲（16）倾斜固定安装于车辆主体上，坡型较低一侧贴近地面，较高一侧贴近输送带（15）。

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