CN210730437U - 一种管道清理机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及管道清理机器人技术领域，尤其是一种管道清理机器人，包括两个圆筒外壳，两个所述圆筒外壳的内部设有电机，两个电机的外部均套节有电机固定套，两个电机固定套的一端均通过螺钉分别与两个圆筒外壳的侧壁连接，两个电机的转动轴之间连接有柔性连接轴，两个圆筒外壳的内壁分别粘接有控制机构，其中一个封盖的侧壁贯穿设有光电传感摄像头，所述光电传感摄像头和电机均通过导线与控制机构连接，两个圆筒外壳的外部分别设有多个支撑腿和清理机构。通过设置柔性连接轴、电机、支撑腿和清理机构，在圆筒外壳进行螺旋行进时，清理机构对管道的内壁进行清理，减少了成本的浪费，提高管道清理的效率。

Description

一种管道清理机器人

技术领域

本实用新型涉及管道清理机器人领域，尤其涉及一种管道清理机器人。

背景技术

随着经济和社会的发展，管道作为流体的主要输送设施，因其便捷性、经济性而得到了广泛的应用。近几年来，管道污垢严重影响工业生产效率，管道输送的液体存在杂质，天长日久会导致管道积聚，尤其是像碳酸盐或硝酸盐之类的硬垢长期积累会引起管道输送不畅和堵塞，严重影响生产。我国建设了大量的地下管道系统，用来输送天然气、石油以及其他的流体。保障这些管道系统的安全性和有效性对我们国家的能源安全至关重要。但是随着使用年限的增加，管道不可避免地会出现老化、裂缝、腐蚀或者受到外来施工的破坏。如果不及时处理，一旦发生事故不但给国家带来巨大的经济损失，对环境也会造成严重的污染。为确保工业生产效率，提高经济效益，很多工厂已经采取物理及化学清洗技术，目前管道清洗常采用物理的、化学的方法去除管道内壁上如水垢、锈层、油垢、焊渣等污垢,以保证管道畅通,保证机器设备的正常运行,改善管道的传热效率或冷却效果,提高产品的纯度。管道清洗过程可以是单纯的物理清洗,亦可以是单纯的化学清洗,往往是物理、化学清洗技术的综合运用,要反复进行多次不同的清洗作业，不仅效率低，造成成本和劳动力的浪费，还浪费工作时间。因此定期对管道进行勘查和清理，就显得非常必要，进行高效率的进行管道清洗已成为认为研究的重要方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种管道清理机器人。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种管道清理机器人，包括两个圆筒外壳，两个所述圆筒外壳相互远离的一端开设有开口并通过螺钉安装有封盖，两个所述封盖和两个圆筒外壳之间设有圆形密封圈，两个所述圆筒外壳的内部设有电机，两个电机的外部均套节有电机固定套，两个电机固定套的一端均通过螺钉分别与两个圆筒外壳的侧壁连接，两个电机的转动轴之间连接有柔性连接轴，两个圆筒外壳的内壁分别粘接有控制机构，其中一个封盖的侧壁贯穿设有光电传感摄像头，所述光电传感摄像头和电机均通过导线与控制机构连接，两个圆筒外壳的外部分别设有多个支撑腿和清理机构。

优选的，所述柔性连接轴包括两个安装套，两个安装套位置对应并位于两个圆筒外壳之间，两个安装套之间焊接有柔性弹簧，两个安装套的端部焊接有连接轴，两个连接轴的一端分别贯穿两个圆筒外壳的侧壁并分别与两个电机的转动端连接。

优选的，两个所述连接轴上均套接有油封，两个油封和两个圆筒外壳的内壁之间通过紧固配合的方式连接。

优选的，所述控制机构包括继电器、无线模块、电机电源、主控开关、主控电路板和主控电路电源，所述继电器、电机电源、主控开关、主控电路板和主控电路电源均粘接在圆筒外壳的内壁中，所述主控电路电源通过导线与主控开关连接，所述主控开关通过导线与主控电路板连接，所述主控电路板上设有无线模块，所述光电传感摄像头通过导线与主控电路板连接，所述主控电路板通过导线与继电器连接，所述电机电源通过导线与继电器连接，所述电机通过导线与继电器连接。

优选的，所述无线模块通过无线信号与控制终端连接，所述控制终端为手机、笔记本电脑或主机电脑。

优选的，所述支撑腿至少设有三个，三个支撑腿等角度排列，所述支撑腿包括弹性腿，所述弹性腿的一端焊接有安装片，所述安装片至少通过两颗螺钉与圆筒外壳连接，所述弹性腿的另一端呈弯折状并连接有凹形件，所述凹形件的两个对称侧面之间焊接有固定轴，所述固定轴上套接有滚轮。

优选的，所述弹性腿呈圆弧状，所述弹性腿的另一端远离圆筒外壳。

优选的，所述清理机构至少设有四个并等角度排列，所述清理机构为毛刷。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

通过设置柔性连接轴、电机、支撑腿和清理机构，柔性连接轴用于将两个圆筒外壳连接，而电机和支撑腿带动两个圆筒外壳在管道螺旋行进，在圆筒外壳进行螺旋行进时，清理机构对管道的内壁进行清理，该方式相对于现有技术中物理和化学清理管道的方法，减少了成本的浪费，提高管道清理的效率。

附图说明

图1为本实用新型的一种管道清理机器人的轴测图；

图2为本实用新型的一种管道清理机器人的圆筒外壳内部结构示意图；

图3为本实用新型的一种管道清理机器人的剖视图；

图4为本实用新型的一种管道清理机器人的支撑腿结构示意图；

图5为本实用新型的一种管道清理机器人的控制机构的系统框图。

图中：凹形件1、安装套2、弹性腿3、滚轮4、毛刷5、封盖6、圆筒外壳7、柔性弹簧8、连接轴9、安装片10、电机11、继电器12、无线模块13、电机电源14、电机固定套15、主控开关16、主控电路板17、主控电路电源18、光电传感摄像头19、固定轴20。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1-5所示的一种管道清理机器人，包括两个圆筒外壳7，两个圆筒外壳7相互远离的一端开设有开口并通过螺钉安装有封盖6，两个封盖6和两个圆筒外壳7之间设有圆形密封圈，圆形密封圈用于增加封盖6和圆筒外壳7之间连接的密封性，两个圆筒外壳7的内部设有电机11，两个电机11的外部均套节有电机固定套15，两个电机固定套15的一端均通过螺钉分别与两个圆筒外壳7的侧壁连接，安装套15用于增加电机11所处位置的稳定性，两个电机11的转动轴之间连接有柔性连接轴，柔性连接轴包括两个安装套2，两个安装套2位置对应并位于两个圆筒外壳7之间，两个安装套2之间焊接有柔性弹簧8，两个安装套2的端部焊接有连接轴9，两个连接轴9的一端分别贯穿两个圆筒外壳7的侧壁并分别与两个电机11的转动端连接，两个连接轴9上均套接有油封，两个油封和两个圆筒外壳7的内壁之间通过紧固配合的方式连接，将机器人分为前后两个，中间使用空心柔性轴连接，由于柔性弹簧8具有一定的弯曲强度，使其能够在一定曲率的弯型管道中行进，提高了机器人的适用范围。

两个圆筒外壳7的内壁分别粘接有控制机构，其中一个封盖6的侧壁贯穿设有光电传感摄像头19，光电传感摄像头19和电机11均通过导线与控制机构连接，控制机构包括继电器12、无线模块13、电机电源14、主控开关16、主控电路板17和主控电路电源18，继电器12、电机电源14、主控开关16、主控电路板17和主控电路电源18均粘接在圆筒外壳7的内壁中，主控电路电源18通过导线与主控开关16连接，主控开关16通过导线与主控电路板17连接，主控电路板17上设有无线模块13，光电传感摄像头19通过导线与主控电路板17连接，主控电路板17通过导线与继电器12连接，电机电源14通过导线与继电器12连接，电机11通过导线与继电器12连接，无线模块13通过无线信号与控制终端连接，控制终端为手机、笔记本电脑或主机电脑，电机11为130型直流微电机，无线模块13为ESP8266无线模块，继电器12为G2A型微型继电器，电机电源14和主控电路电源18为3.7V 820mAh的锂离子电池。通过使用无线传输模13块对机器人可以实现无线控制，只需在移动设备上下达指令，即可实现机器人的前进后退功能。在机器人的前端安装了光电传感摄像19，使其在前进的过程中可以实时看到管道内部的情况，由于光电传感摄像头的检测效果更佳，并配套添加使用了LED灯对其进行补光，增加了画面的清晰度，由光电传感摄像头19捕捉到的图像，可以通过主控电路板17上的无线模块13发送给控制终端，控制终端用于接收图像，因此，在管道机器人行进的过程中，操作人员可以通过图像来判断是否要继续执行工作，在安装光电传感摄像头19后，机器人可以轻松避开障碍物或者在遇到支路管道时停止前进，这对操作人员的整体操作提供了一种高效的视觉反馈。

控制原理：在控制终端上下达指令，无线模块13接收到相应的信号指令后给主控制电路板17反馈一个信号，再由主控制电路板17传送相应的信号至继电器12，若下达的是前进指令，则此时继电器12转换为正极，给电机11一个正转的电平信号，从而驱动电机11正转，使整个机器人向前运动；若下达的是后退指令，则继电器12在接收到主控制电路板17相应的信号后转换为负极，从而再给电机11传输相应的反转信号，使电机11反转，带动整个机器人向后运动。当下达的是停止指令，则继电器12会回到未通电的状态，将不再给电机11电平信号，电机11从而停止旋转，机器停止运动。

两个圆筒外壳7的外部分别设有多个支撑腿和清理机构，支撑腿至少设有三个，三个支撑腿等角度排列，支撑腿包括弹性腿3，弹性腿3的一端焊接有安装片10，安装片10至少通过两颗螺钉与圆筒外壳7连接，弹性腿3的另一端呈弯折状并连接有凹形件1，凹形件1的两个对称侧面之间焊接有固定轴20，固定轴20上套接有滚轮4，凹形件1和固定轴20用于滚轮4的安装限位，避免了滚轮4位置的偏移，弹性腿3呈圆弧状，弹性腿3的另一端远离圆筒外壳7，机器人在管道内螺旋行进，因而要保持它在管道中的姿态和行进的稳定性，在机器人的两个圆筒外壳7要至少安装三个支撑腿，避免机器人出现失稳的现象，增大了机器人在管道里的附着力，通过设置滚轮4，滚轮4与管道内壁直接接触，依靠机身的反转趋势和与管壁的摩擦带动整体机器人行进后退，使其爬行与越障能力明显增强。同时，支撑腿中的弹性腿3有一定的弹性伸缩范围，可以使得支撑腿可适用于不同类型管径的管道中。清理机构至少设有四个并等角度排列，清理机构为毛刷5，毛刷5用于在机器人进行螺旋行进的过程中对管道的内壁进行清理。

工作原理：在电机11的转动端和机器人机身存在动量守恒，电机11的转动端和与柔性连接轴相连接，电机11的转动端向某一方向旋转时，机身会有反向的转动趋势，在机身的外侧安装有特定角度的滚轮4，因为电机11的旋转是连续的，所以机身会存在连续的反转趋势，在一定角度的滚轮4带动下，机器人整体会相应的前进或后退。滚轮4的特定角度由电机11的转速决定，电机11转动速度越快，则滚轮4相对平行于机身方向向外倾斜越大。滚轮4与管道内壁直接接触，依靠机身的反转趋势和与管壁的摩擦带动整体机器人行进后退。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种管道清理机器人，包括两个圆筒外壳(7)，两个所述圆筒外壳(7)相互远离的一端开设有开口并通过螺钉安装有封盖(6)，两个所述封盖(6)和两个圆筒外壳(7)之间设有圆形密封圈，其特征在于，两个所述圆筒外壳(7)的内部设有电机(11)，两个电机(11)的外部均套节有电机固定套(15)，两个电机固定套(15)的一端均通过螺钉分别与两个圆筒外壳(7)的侧壁连接，两个电机(11)的转动轴之间连接有柔性连接轴，两个圆筒外壳(7)的内壁分别粘接有控制机构，其中一个封盖(6)的侧壁贯穿设有光电传感摄像头(19)，所述光电传感摄像头(19)和电机(11)均通过导线与控制机构连接，两个圆筒外壳(7)的外部分别设有多个支撑腿和清理机构。

2.根据权利要求1所述的一种管道清理机器人，其特征在于，所述柔性连接轴包括两个安装套(2)，两个安装套(2)位置对应并位于两个圆筒外壳(7)之间，两个安装套(2)之间焊接有柔性弹簧(8)，两个安装套(2)的端部焊接有连接轴(9)，两个连接轴(9)的一端分别贯穿两个圆筒外壳(7)的侧壁并分别与两个电机(11)的转动端连接。

3.根据权利要求2所述的一种管道清理机器人，其特征在于，两个所述连接轴(9)上均套接有油封，两个油封和两个圆筒外壳(7)的内壁之间通过紧固配合的方式连接。

4.根据权利要求1所述的一种管道清理机器人，其特征在于，所述控制机构包括继电器(12)、无线模块(13)、电机电源(14)、主控开关(16)、主控电路板(17)和主控电路电源(18)，所述继电器(12)、电机电源(14)、主控开关(16)、主控电路板(17)和主控电路电源(18)均粘接在圆筒外壳(7)的内壁中，所述主控电路电源(18)通过导线与主控开关(16)连接，所述主控开关(16)通过导线与主控电路板(17)连接，所述主控电路板(17)上设有无线模块(13)，所述光电传感摄像头(19)通过导线与主控电路板(17)连接，所述主控电路板(17)通过导线与继电器(12)连接，所述电机电源(14)通过导线与继电器(12)连接，所述电机(11)通过导线与继电器(12)连接。

5.根据权利要求4所述的一种管道清理机器人，其特征在于，所述无线模块(13)通过无线信号与控制终端连接，所述控制终端为手机、笔记本电脑或主机电脑。

6.根据权利要求1所述的一种管道清理机器人，其特征在于，所述支撑腿至少设有三个，三个支撑腿等角度排列，所述支撑腿包括弹性腿(3)，所述弹性腿(3)的一端焊接有安装片(10)，所述安装片(10)至少通过两颗螺钉与圆筒外壳(7)连接，所述弹性腿(3)的另一端呈弯折状并连接有凹形件(1)，所述凹形件(1)的两个对称侧面之间焊接有固定轴(20)，所述固定轴(20)上套接有滚轮(4)。

7.根据权利要求6所述的一种管道清理机器人，其特征在于，所述弹性腿(3)呈圆弧状，所述弹性腿(3)的另一端远离圆筒外壳(7)。

8.根据权利要求1所述的一种管道清理机器人，其特征在于，所述清理机构至少设有四个并等角度排列，所述清理机构为毛刷(5)。

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