CN212801918U - 一种混合轮式自适应管道清淤机器人 - Google Patents

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牛芃涵
索雪松
王崇宇
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Abstract

本实用新型公开了一种混合轮式自适应管道清淤机器人,包括支架,所述支架上设有多组自适应辅助行走装置,在支架一端设有清淤装置,在支架另一端通过弹性连接件设有主行走装置,在所述支架内部设有空心通道,所述空心通道一端与清淤装置密封连接,空心通道另一端与输泥管道密封连接,所述清淤装置在主行走装置和多组自适应辅助行走装置的推动下向管道内部运动进行清淤作业,并通过输泥管道将清理的淤泥排到管道外侧。该机器人既可以自动对管道内进行清淤作业,减少人工管道作业的劳动强度,降低人工管道作业的危险性,又可以在不同尺寸管道内进行清淤作业,驱动能力强,清淤效果好。

Description

一种混合轮式自适应管道清淤机器人
技术领域
本实用新型涉及管道清淤装置技术领域,具体涉及一种混合轮式自适应管道清淤机器人。
背景技术
排水管道网络是城市排水排污系统的主要组成部分,在长期使用过程中,排水管内会沉积异物(主要是淤泥、塑料布以及木条等物),这些异物在管道内堆积将会导致管道堵塞,影响水流的排放速度,近些年每逢暴雨来袭,各大城市频频出现严重内涝的现象足以说明管道清淤工作的重要性。我国城镇化开始进入以人为本、规模和质量并重的新阶段,户籍人口城镇化率达到43.37%,城市扩张开发进程减缓,现有城市排水管道长度为:683,484.750公里,在管道长度快速增长的过程中,城市原有配套地下污水管道设施需要定期维护,而现有清理污水下水道方法为人工加简单机械清理,污水下水道含有大量有毒气体和液体,会对清理人员造成身体危害,且该方法清理较低效,为提高清淤效率和安全性,管道机器人应运而生。专利号为CN201721917529.5的实用新型专利公开了一种管道清淤用刮泥装置及具有该装置的管道清淤机器人,利用机器人带动刮泥装置在管道内进行作业,避免人工作业,但如果管道内清淤效果不好时易将该装置卡死在管道内,增加人工作业强度。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种混合轮式自适应管道清淤机器人,该机器人既可以自动对管道内进行清淤作业,降低人工管道作业的劳动强度,较小人工管道作业的危险性,又可以在不同尺寸管道内进行清淤作业,驱动能力强,清淤效果好,还能够检测管道内清淤作业效果,且可以防止该机器人卡死在管道内。
为实现上述目的,本实用新型采取以下技术方案:
一种混合轮式自适应管道清淤机器人,包括支架,所述支架上设有多组自适应辅助行走装置,在支架一端设有清淤装置,在支架另一端通过弹性连接件设有主行走装置,在所述支架内部设有空心通道,所述空心通道一端与清淤装置密封连接,空心通道另一端与输泥管道密封连接,所述清淤装置在主行走装置和多组自适应辅助行走装置的推动下向管道内部运动进行清淤作业,并通过输泥管道将清理的淤泥排到管道外侧。
优选的,所述清淤装置包括连接盘,所述连接盘上设有中心孔,所述连接盘一端与所述支架固定连接,且连接盘上的中心孔与所述空心通道密封连接,在连接盘另一端可拆卸设有铲泥板,在连接盘上还设有多个清淤单体,所述铲泥板铲下的块状淤泥被所述清淤单体搅碎并由中心孔进入到空心通道内。
优选的,所述铲泥板为喇叭状,在铲泥板的口部设有刃口。
优选的,清淤单体由清淤电机、挡泥罩和螺旋刀片构成,所述清淤电机固定在挡泥罩内部,清淤电机的输出轴密封穿出挡泥罩,所述螺旋刀片固定在清淤电机的输出轴上。
优选的,所述主行走装置包括主底盘、主驱动电机、主驱动轮和控制单元组成,所述主驱动电机固定在所述主底盘上且通过主传动轴驱动主驱动轮转动,在主底盘上设有监测装置,在主底盘上还设有主电池单元与红外测距传感器。
优选的,所述监测装置由压力检测轮和视频采集用摄像头构成,在压力检测轮下侧设有位移传感器。
优选的,所述自适应辅助行走装置由底座、连接块和两组辅助驱动单体组成,所述辅助驱动单体又由辅助驱动轮、第一支撑杆和第二支撑杆组成,所述底座固定在所述支架上,所述第一支撑杆和所述第二支撑杆一端均铰接在底座上,第二支撑杆的一端铰接在第一支撑杆上,在第一支撑杆上铰接有辅助驱动轮,所述连接块连接两组辅助驱动单体,在连接块内部设有辅助电池单元,所述第一支撑杆内嵌有第一弹簧,所述第二支撑杆内嵌有第二弹簧。
优选的,所述弹性连接件由连接杆、第三弹簧和第四弹簧组成,所述第三弹簧一端固定在所述主行走装置上,所述第四弹簧一端固定在所述自适应辅助行走装置上,所述连接杆连接在第三弹簧和第四弹簧之间。
优选的,所述空心通道内设有螺旋状凸起组条。
优选的,所述清淤电机、主驱动电机、红外测距传感器、视频采集用摄像头、位移传感器和所述辅助驱动轮均与所述控制单元电连接。
本实用新型中,作业时根据需要清理的管道尺寸在清淤装置上安装相应尺寸的铲泥板,可以适应多种尺寸管道的作业,铲泥板铲下来的块状油污或者淤泥被清淤单体上的螺旋刀片搅碎进入到空心通道内,再经过输泥管道排到管道外侧进行处理,设置的主行走装置和自适应辅助行走装置共同驱动清淤装置进行清淤作业,两套驱动装置共同驱动能够提供更大的动力,提高该装置的作用能力,多组辅自适应助行走装置上设置的辅助驱动单体能够贴合管道内壁,使得喇叭状的铲泥板能够贴合管道内壁进行作业,防止铲泥板受到侧向力而发生变形影响工作,辅助驱动单体通过第一支撑杆、第二支撑杆以及在其内嵌的第一弹簧和第二弹簧的调整使得辅助驱动轮能够适应管道内壁的不同路况。在主驱动装置上设置的视频采集用摄像头用于监控清淤作业后的管道内壁情况,便于使用者观察该装置的清淤作业效果,压力检测轮与位移传感器配合使用可以检测管道内壁直径,防止清淤效果不理想时使得该装置卡在管道内侧,不利于整机的作业。
附图说明
图1为本实用新型整体结构主视图;
图2为本实用新型整体结构轴侧示意图;
图3为本实用新型主行走装置后视图;
图4为本实用新型自适应辅助行走装置后视图;
图5为本实用新型清淤装置正视图。
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型做进一步说明:
如图1、图2、图3、图4和图5所示的一种混合轮式自适应管道清淤机器人,包括支架1,支架1为圆环状,在支架1内部设有空心通道2,空心通道2内设有螺旋状凸起组条3,当淤泥通过空心通道2时,其内布置的螺旋状凸起组条3可以使得淤泥旋转,防止淤泥在空心通道2内再次结块而堵塞空心通道2而影响清淤工作,空心通道2另一端与输泥管道10密封连接,输泥管道10另一端位于地面上并与抽粪机相连接,通过抽粪机的抽力将输泥管道10内的搅碎的淤泥抽出。在支架1一端设有清淤装置4,清淤装置4包括连接盘,连接盘上设有中心孔,连接盘一端与支架1通过螺栓固定连接,且连接盘上的中心孔与空心通道2通过密封件密封连接,在连接盘的另一端通过螺栓安装铲泥板41,铲泥板41为喇叭状,便于收集铲下的淤泥块,在铲泥板41的口部设有刃口,刃口较为锋利,便于铲泥板41的铲泥作业,在连接盘上还设有多个清淤单体42,清淤单体42由清淤电机420、挡泥罩421和螺旋刀片422构成,清淤电机420固定在挡泥罩421内部,清淤电机420的输出轴密封穿出挡泥罩421,螺旋刀片422固定安装在清淤电机420的输出轴上,当清淤电机420得电后其输出轴旋转时,带动螺旋刀片422转动将铲泥板41铲下的块状淤泥搅碎并由中心孔进入到空心通道2内,挡泥罩421可以防止搅碎的淤泥与清淤电机420接触而将其损坏。在支架1外侧安装多组自适应辅助行走装置5,自适应辅助行走装置5的数量可以是三组或者四组,在另一种实施例中也可以为了整体在管道内的适应性而将其设置为五组、六组甚至更多,自适应辅助行走装置5由底座50、连接块51和两组辅助驱动单体52组成,辅助驱动单体52又由辅助驱动轮520、第一支撑杆521和第二支撑杆522组成,辅助驱动轮520可以是电动轮毂也可以是通过电机驱动轮子转动,底座50固定在支架1上,第一支撑杆521和第二支撑杆522一端均铰接在底座50上,第二支撑杆522的一端铰接在第一支撑杆521中间位置上,在第一支撑杆521顶端上铰接有辅助驱动轮520,连接块51将两组辅助驱动单体52连接在一起,连接块51为中空式结构,在连接块51空心内部安装辅助电池单元53,第一支撑杆521内嵌有第一弹簧523,第二支撑杆522内嵌有第二弹簧524,当辅助驱动轮520在管道内壁上行走时,如遇到凹凸不平的道路时会使得各个自适应辅助行走装置5受力不均,第一弹簧523可以使第一支撑杆521可沿着杆长方向有一定的伸缩量,从而辅助驱动轮520可以适应一定的凹凸路面,第二弹簧524可以使第二支撑杆522可沿着杆长方向有一定的伸缩量,这样第一支撑杆521具有一定量的摆动角度,当遇到较大的障碍物时可以使得辅助驱动轮520具有一定的缓冲量,使得该装置平稳工作。在支架1另一端通过弹性连接件6连接主行走装置7,弹性连接件6由连接杆60、第三弹簧61和第四弹簧62组成,第三弹簧61一端固定在主行走装置7上,第四弹簧62一端固定在自适应辅助行走装置5上,连接杆60连接在第三弹簧61和第四弹簧62之间,弹性连接件6在自适应辅助行走装置5于主行走装置7之间的连接起到缓冲作用,防止清淤装置4遇到较大的淤泥块阻碍该装置前进时而损坏驱动系统。主行走装置7包括主底盘70、主驱动电机71、主驱动轮72和控制单元73组成,主驱动电机71固定在主底盘70上且通过主传动轴驱动主驱动轮72转动,使用者根据作业要求,通过控制单元73控制主驱动电机71转动,使得主行走装置7推动自适应辅助行走装置5与清淤装置4向前运动进行清淤作业,在主底盘70上安装主电池单元74,主电池单元74为主行走装置7提供电源,在主底盘70上还安装监测装置75与红外测距传感器76,监测装置75与红外测距传感器76与控制单元73电连接,监测装置75由压力检测轮77和视频采集用摄像头78构成,在压力检测轮77下侧设有位移传感器79,视频采集用摄像头78用于监控清淤作业后的管道内壁情况并将画面传输至地面控制平台,使用者可以清洗观察该装置清淤作业效果,压力检测轮77与位移传感器79配合使用可以检测管道内壁直径,当清淤效果不理想时,管道内壁直径变小,可能会产生卡死该装置,当压力检测轮77受到压力较大时会向内凹陷,位移传感器79检测到压力检测轮77的位移变化时就会向控制单元73发出信号,使得主行走装置7与自适应辅助行走装置5的驱动系统反转而后退,保护该装置的正常运行。
上述实施例只是对本实用新型构思和实现的若干说明,并非对其进行限制,在本实用新型构思下,未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。

Claims (10)

1.一种混合轮式自适应管道清淤机器人,包括支架,其特征在于:所述支架上设有多组自适应辅助行走装置,在支架一端设有清淤装置,在支架另一端通过弹性连接件设有主行走装置,在所述支架内部设有空心通道,所述空心通道一端与清淤装置密封连接,空心通道另一端与输泥管道密封连接,所述清淤装置在主行走装置和多组自适应辅助行走装置的推动下向管道内部运动进行清淤作业,并通过输泥管道将清理的淤泥排到管道外侧。
2.根据权利要求1所述的混合轮式自适应管道清淤机器人,其特征在于:所述清淤装置包括连接盘,所述连接盘上设有中心孔,所述连接盘一端与所述支架固定连接,且连接盘上的中心孔与所述空心通道密封连接,在连接盘另一端可拆卸设有铲泥板,在连接盘上还设有多个清淤单体,所述铲泥板铲下的块状淤泥被所述清淤单体搅碎并由中心孔进入到空心通道内。
3.根据权利要求2所述的混合轮式自适应管道清淤机器人,其特征在于:所述铲泥板为喇叭状,在铲泥板的口部设有刃口。
4.根据权利要求2所述的混合轮式自适应管道清淤机器人,其特征在于:清淤单体由清淤电机、挡泥罩和螺旋刀片构成,所述清淤电机固定在挡泥罩内部,清淤电机的输出轴密封穿出挡泥罩,所述螺旋刀片固定在清淤电机的输出轴上。
5.根据权利要求4所述的混合轮式自适应管道清淤机器人,其特征在于:所述主行走装置包括主底盘、主驱动电机、主驱动轮和控制单元组成,所述主驱动电机固定在所述主底盘上且通过主传动轴驱动主驱动轮转动,在主底盘上设有监测装置,在主底盘上还设有主电池单元与红外测距传感器。
6.根据权利要求5所述的混合轮式自适应管道清淤机器人,其特征在于:所述监测装置由压力检测轮和视频采集用摄像头构成,在压力检测轮下侧设有位移传感器。
7.根据权利要求6所述的混合轮式自适应管道清淤机器人,其特征在于:所述自适应辅助行走装置由底座、连接块和两组辅助驱动单体组成,所述辅助驱动单体又由辅助驱动轮、第一支撑杆和第二支撑杆组成,所述底座固定在所述支架上,所述第一支撑杆和所述第二支撑杆一端均铰接在底座上,第二支撑杆的一端铰接在第一支撑杆上,在第一支撑杆上铰接有辅助驱动轮,所述连接块连接两组辅助驱动单体,在连接块内部设有辅助电池单元,所述第一支撑杆内嵌有第一弹簧,所述第二支撑杆内嵌有第二弹簧。
8.根据权利要求1所述的混合轮式自适应管道清淤机器人,其特征在于:所述弹性连接件由连接杆、第三弹簧和第四弹簧组成,所述第三弹簧一端固定在所述主行走装置上,所述第四弹簧一端固定在所述自适应辅助行走装置上,所述连接杆连接在第三弹簧和第四弹簧之间。
9.根据权利要求1所述的混合轮式自适应管道清淤机器人,其特征在于:所述空心通道内设有螺旋状凸起组条。
10.根据权利要求7所述的混合轮式自适应管道清淤机器人,其特征在于:所述清淤电机、主驱动电机、红外测距传感器、视频采集用摄像头、位移传感器和所述辅助驱动轮均与所述控制单元电连接。
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