CN219324578U - 一种管道清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及管道清洁设备技术领域，特别涉及一种管道清洁机器人，包括机架、支撑结构、驱动轮和三通结构；所述支撑结构包括至少两个相对设置并铰接在所述机架上的支架，所述驱动轮和三通结构安装在所述支架远离所述机架的一端；所述三通结构包括固定板、转动轴、滚轮和皮带；所述固定板通过所述转动轴安装在所述支架上，所述滚轮设置为至少两个并间隔分布在所述固定板上，所述皮带包绕在所述滚轮上，所述固定板朝向所述机架方向倾斜。本实用新型所提供的管道清洁机器人可实现三通管道连接处驱动轮的自动脱困。

Description

一种管道清洁机器人

技术领域

本实用新型涉及管道清洁设备技术领域，特别涉及一种管道清洁机器人。

背景技术

现有技术对管道清洗主要采用爬行机器人进行。现有技术中管道清洗爬行机器人由于允许爬行坡度较小(＜30°)，难以完成垂直管道、弯曲管道以及倾斜角较大的倾斜管道的管道清洁，因此申请人在先申请公开一种管道清洁爬行机器人(中国专利CN109365440A)以解决前述问题。然而，由于申请人在先申请专利中喷嘴使用穿设在安装架内的输送管以实现清洗介质的输送，导致爬行机器人整体结构过大，难以支持较小管径的管道清洁工作。同时，现有管道，如排气管中常存在三通接头，特别是以T字形放置的三通接头，导致机器人在管道内爬行的过程中其驱动轮易陷入管道内，难以保障其安全稳定的在管道内继续前进。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种具有三通管道连接处自动脱困的管道清洁机器人。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种管道清洁机器人，包括机架、支撑结构、驱动轮和三通结构；

所述支撑结构包括至少两个相对设置并铰接在所述机架上的支架，所述驱动轮和三通结构安装在所述支架远离所述机架的一端；

所述三通结构包括固定板、转动轴、滚轮和皮带；

所述固定板通过所述转动轴安装在所述支架上，所述滚轮设置为至少两个并间隔分布在所述固定板上，所述皮带包绕在所述滚轮上，所述固定板朝向所述机架方向倾斜。

其中，所述机架内设置有中空丝杆，所述中空丝杆的一端连接喷嘴，另一端通过管路连接清洗介质存储结构。

其中，还包括第一驱动结构，所述第一驱动结构与所述中空丝杆远离所述喷嘴的一端传动连接；

所述中空丝杆上设置有与所述中空丝杆螺纹连接的螺母和变径组件；

所述支架包括第一支臂和第二支臂，所述第一支臂的一端铰接在所述机架上，其另一端安装有所述驱动轮和所述三通结构；所述第二支臂的一端铰接在所述第一支臂上，另一端铰接在所述变径组件上。

其中，所述支架设置为至少四个，所述支架沿所述机架的周向等距间隔分布，所述第一支臂具有倾斜角度，相邻所述第一支臂的倾斜角度相反。

其中，所述第二支臂为伸缩杆。

其中，所述第二支臂包括相互嵌套设置的内管和外管，所述内管和外管上均设置有沿其径向延伸的凸沿，所述凸沿之间设置有弹簧。

其中，还包括旋转接头和第二驱动结构；

所述喷嘴通过所述旋转接头连接所述中空丝杆；

所述第二驱动结构与所述旋转接头相连以驱动所述喷嘴沿所述中空丝杆的轴线旋转。

其中，所述喷嘴具有喷头，所述喷头远离所述中空丝杆轴线方向弯曲。

其中，还包括第三驱动结构，所述第三驱动结构设置在所述支架远离所述机架的一端并与所述驱动轮传动连接。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型所提供的管道清洁机器人，其可通过安装在驱动轮一侧的三通结构以阻止驱动轮进一步陷入三通管道内的同时，该三通结构能够作为机器人继续行进的支点，并配合其他驱动轮以将该陷入三通管道内的驱动轮从三通管道内脱出，即实现自动脱困，从而保证机器人在管道内的安全稳定行进。

附图说明

图1所示为本实用新型在具体实施方式中管道清洁机器人的侧向剖视图；

图2所示为图1中的A部放大图。

标号说明：1、机架；2、喷嘴；3、第二驱动结构；4、第一齿轮组；5、中空丝杆；6、变径组件；7、第一支臂；8、第三驱动结构；9、驱动轮；10、旋转接头；11、螺母；12、第二支臂；13、第一驱动结构；14、第二齿轮组；15、三通结构；151、固定板；152、滚轮；153、转动轴；154、皮带。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

参见图1和图2所示，一种管道清洁机器人，包括机架1、支撑结构、驱动轮9和三通结构15；所述支撑结构包括至少两个相对设置并铰接在所述机架1上的支架，所述驱动轮9和三通结构15安装在所述支架远离所述机架1的一端；所述三通结构15包括固定板151、转动轴153、滚轮152和皮带154；所述固定板151通过所述转动轴153安装在所述支架上，所述滚轮152设置为至少两个并间隔分布在所述固定板151上，所述皮带154包绕在所述滚轮152上，所述固定板151朝向所述机架1方向倾斜。

其中，所述支撑结构用于支撑所述机架1使其行进方向与所清理管道的轴线方向一致。具体的，所述支撑结构由至少两个支架构成，该支架能够被展开而使得设置在其端部的驱动轮9紧密贴合管道内壁，从而实现管道清洁机器人整体在管道内的自由行进，即所述驱动轮9具有驱动其转动的第三驱动结构8，该第三驱动结构8可统一驱动所有驱动轮9，或独立控制单独的驱动轮9，如参见图1所示，在一种实施方式中，该第三驱动结构8被安装在支架上，并与该支架上的驱动轮9电连接。所述三通结构15被构建在所述驱动轮9一侧，其固定板151通过转动轴153与支架相连，以允许所述固定板151具有一定的可旋转角度。所述滚轮152设置为至少两个，优选为三个并大体以三角形分布方式被固定在所述固定板151上，并通过包绕在三个滚轮152上的皮带154实现三者的传动以及对该皮带154的张紧。所述固定板151控制三通结构15整体的形态，优选在所述支撑结构处于收缩状态下，该固定板151朝向所述机架1方向倾斜，并当在所述支撑结构处于半展开或全展开状态下其远离机架1的一侧边与所述机架1的轴线方向抑或管道的轴线方向相平行，以满足当该驱动轮9陷入三通管道的连接处(接头处)的管道内时，该三通结构15能够优先接触管壁，以阻止该驱动轮9进一步陷入该管道内。在一种可选的实施方式中，所述转动轴153被安装在其中一个滚轮152上。

具体的，当某一驱动轮9陷入三通管道的连接处(T型安装)的管道内时，由于安装在其一侧的三通结构15优先接触管壁，因此能够阻止该驱动轮9进一步陷入的同时，以该三通结构15作为支点，以使该驱动轮9从该管道内脱出。更具体的，此时皮带154贴附在管壁上，并通过其他驱动轮9继续转动而带动管道清洁机器人整体移动，此时皮带154在机器人整体移动过程中受摩擦力作用而在三个滚轮152上转动，从而带动受困驱动轮9部分移动以及使驱动轮9在该移动的过程中从该管道内脱出。

在一种实施方式中，所述机架1内设置有中空丝杆5，所述中空丝杆5的一端连接喷嘴2，另一端通过管路连接清洗介质存储结构。所述中空丝杆5作为清洗介质存储结构与喷嘴2之间的清洗介质运输结构，可免于额外的管道连接清洗介质存储结构和喷嘴2，从而降低管道清洁机器人整体径向体积，从而使该管道清洁机器人适应于小管径的管道清洁作业。所述清洗介质存储结构不仅限于对清洗介质的存储，还包括产生该清洗介质。同时，正是由于以中空丝杆5替代额外的输送管，因此能够有效降低机器人整体的重量。并且由于该管路通过常规接头连接中空丝杆5远离喷嘴2的一端，因此能够有效避免该管路对机器人展开或收缩过程中发生干涉。

在一种优选的实施方式中，所述喷嘴2是可以转动的，所述喷嘴2通过旋转接头10与中空丝杆5相连，所述旋转接头10上设置有第二驱动结构3，所述第二驱动结构3与所述喷嘴2传动连接，该传动连接方式可以为多种，包括但不限于齿轮传动、皮带154传动、连杆传动等，以驱动喷嘴2沿所述中空丝杆5的轴线转动，从而将由喷嘴2所喷出的清洗介质均匀喷洒在管道内壁上，实现360°无死角的管道清洗。在一种可选的实施方式中，参见图1所示，所述第二驱动结构3通过第一齿轮组4与所述喷嘴2传动连接。同时，由于旋转接头10的结构优势，即其前端和后端是可以相互转动且互不影响的，因此将喷嘴2安装在其前端，而将中空丝杆5安装在其后端，以避免二者旋转相互干扰。在一种优选的实施方式中，所述喷嘴2具有喷头，所述喷头远离所述中空丝杆5轴线方向弯曲，从而满足均匀喷洒清洗介质的需要。所述清洗介质依次通过清洗介质存储结构、管路、中空丝杆5、旋转接头10，最终通过喷嘴2的喷头而被喷洒向管道内壁。

在一种实施方式中，所述管道清洁机器人还包括第一驱动结构13，所述第一驱动结构13与所述中空丝杆5远离所述喷嘴2的一端传动连接；所述中空丝杆5上设置有与所述中空丝杆5螺纹连接的螺母11和变径组件6；所述支架包括第一支臂7和第二支臂12，所述第一支臂7的一端铰接在所述机架1上，其另一端安装有所述驱动轮9和所述三通结构15；所述第二支臂12的一端铰接在所述第一支臂7上，另一端铰接在所述变径组件6上。

其中，所述中空丝杆5的一端(头部)通过旋转接头10连接喷嘴2，其另一端(尾部)与第一驱动结构13传动连接，该传动连接优选通过第二齿轮组14传动，即通过该第一驱动结构13可实现中空丝杆5沿其轴线周向旋转，同时由于螺母11和变径组件6均以螺纹连接的方式安装在中空丝杆5上，以及该螺母11和变径组件6均被机架1壳体的限制而阻止它们与中空丝杆5同步转动，因此当所述中空丝杆5旋转时，该螺母11和变径组件6均能够沿所述中空丝杆5的轴线方向自由移动。并且由于第二支臂12的一端是铰接在该变径结构上的，因此当变径结构移动时能够控制第一支臂7的形态，从而实现支架的展开和收缩。具体的，参见图1所示，此时展示的是支架处于收缩的状态，变径结构位于中空丝杆5靠近头部的位置，当第一驱动结构13驱动该中空丝杆5旋转时，变径结构朝向所述中空丝杆5的尾部方向移动，此时通过第二支臂12带动第一支臂7旋转，即增大第一支臂7的倾斜角度，以使位于第一支臂7远端的驱动轮9可抵接在管道的内壁上。所述倾斜角度为第一支臂7轴线与中空丝杆5轴线之间的夹角。

虽然安装在机架1上的支架越多，管道清洁机器人整体运行更为平稳、安全，但是过多的支架增加管道清洁机器人整体的重量，导致该机器人难以支持在竖向管道内的清洁。因此，优选地所述支架设置为至少四个，更优选为六个。所述支架沿所述机架1的周向等距间隔分布，所述第一支臂7具有倾斜角度，相邻所述第一支臂7的倾斜角度相反。其中，所述倾斜角度相反尤指相邻两个所述第一支臂7的倾斜角度互补，即当一个第一支臂7远离机架1的一端(远端)上的驱动轮9朝向中空丝杆5尾部设置时，相邻的第一支臂7远端上的驱动轮9朝向中空丝杆5的头部设置。在一种优选的实施方式中，同一种倾斜方向的支架均连接同一变径结构，从而保证它们之间同步进行展开或收缩过程。

当然，所需要清洁的管道内壁并不是平整的，因此需要支架一定的缓冲功能，即允许所述支架在一定程度内的收缩，因此优选所述第二支臂12为伸缩杆。其中，所述第二支臂12包括相互嵌套设置的内管和外管，所述内管和外管上均设置有沿其径向延伸的凸沿，所述凸沿之间设置有弹簧。即通过此种设计以实现第二支臂12的缓冲能力。

在本文中，所述第一驱动结构13、第二驱动结构3和第三驱动结构8均为电机，其中所述第一驱动结构13优选为变径电机。

实施例1

参见图1和图2所示，一种管道清洁机器人，包括机架1、支撑结构、驱动轮9、三通结构15、旋转接头10、第一驱动结构13、第二驱动结构3和第三驱动结构8；

所述支撑结构包括至少两个相对设置并铰接在所述机架1上的支架，所述驱动轮9和三通结构15安装在所述支架远离所述机架1的一端；

所述三通结构15包括固定板151、转动轴153、滚轮152和皮带154；

所述固定板151通过所述转动轴153安装在所述支架上，所述滚轮152设置为至少两个并间隔分布在所述固定板151上，所述皮带154包绕在所述滚轮152上，所述固定板151朝向所述机架1方向倾斜；

所述机架1内设置有中空丝杆5，所述中空丝杆5的一端连接喷嘴2，另一端通过管路连接清洗介质存储结构；

所述第一驱动结构13与所述中空丝杆5远离所述喷嘴2的一端传动连接；

所述中空丝杆5上设置有与所述中空丝杆5螺纹连接的螺母11和变径组件6；

所述支架包括第一支臂7和第二支臂12，所述第一支臂7的一端铰接在所述机架1上，其另一端安装有所述驱动轮9和所述三通结构15；所述第二支臂12的一端铰接在所述第一支臂7上，另一端铰接在所述变径组件6上；

所述支架设置为六个，所述支架沿所述机架1的周向等距间隔分布，所述第一支臂7具有倾斜角度，相邻所述第一支臂7的倾斜角度相反；

所述第二支臂12为伸缩杆；

所述第二支臂12包括相互嵌套设置的内管和外管，所述内管和外管上均设置有沿其径向延伸的凸沿，所述凸沿之间设置有弹簧；

所述喷嘴2通过所述旋转接头10连接所述中空丝杆5；

所述第二驱动结构3与所述旋转接头10相连以驱动所述喷嘴2沿所述中空丝杆5的轴线旋转；

所述喷嘴2具有喷头，所述喷头远离所述中空丝杆5轴线方向弯曲。

所述第三驱动结构8设置在所述支架远离所述机架1的一端并与所述驱动轮9传动连接。

具体的，所述管道清洁机器人以收缩的姿态被放入所需清理的管道中，此时第一驱动结构13工作带动中空丝杆5转动，从而使其表面的变径结构和螺母11沿所述中空丝杆5的轴向移动，以使第二支臂12带动第一支臂7向上抬升，最终使得支架全部展开以及各驱动轮9抵接在管道内壁上。此时第三驱动结构8驱动驱动轮9转动以控制机器人在管道内的前进或后退。同时，第二驱动结构3驱动喷嘴2旋转，以使从喷嘴2中所喷出的清洗介质均匀地喷洒在管道内壁上，实现对管道360°无死角清洁。

当一个驱动轮9陷入侧向开出的三通管道内时，设置在其侧方的三通结构15优先与该管道内壁接触，以阻止该驱动轮9继续下陷，同时该三通结构15作为支点，在其他驱动轮9继续驱动行进的过程中，基于管道表面与皮带154之间的摩擦力带动皮带154在滚轮152上转动，从而使得陷入管道内的驱动轮9从该管道内脱出，即实现自动脱困。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种管道清洁机器人，其特征在于，包括机架、支撑结构、驱动轮和三通结构；

所述支撑结构包括至少两个相对设置并铰接在所述机架上的支架，所述驱动轮和三通结构安装在所述支架远离所述机架的一端；

所述三通结构包括固定板、转动轴、滚轮和皮带；

所述固定板通过所述转动轴安装在所述支架上，所述滚轮设置为至少两个并间隔分布在所述固定板上，所述皮带包绕在所述滚轮上，所述固定板朝向所述机架方向倾斜。

2.根据权利要求1所述管道清洁机器人，其特征在于，所述机架内设置有中空丝杆，所述中空丝杆的一端连接喷嘴，另一端通过管路连接清洗介质存储结构。

3.根据权利要求2所述管道清洁机器人，其特征在于，还包括第一驱动结构，所述第一驱动结构与所述中空丝杆远离所述喷嘴的一端传动连接；

所述中空丝杆上设置有与所述中空丝杆螺纹连接的螺母和变径组件；

所述支架包括第一支臂和第二支臂，所述第一支臂的一端铰接在所述机架上，其另一端安装有所述驱动轮和所述三通结构；所述第二支臂的一端铰接在所述第一支臂上，另一端铰接在所述变径组件上。

4.根据权利要求3所述管道清洁机器人，其特征在于，所述支架设置为至少四个，所述支架沿所述机架的周向等距间隔分布，所述第一支臂具有倾斜角度，相邻所述第一支臂的倾斜角度相反。

5.根据权利要求3所述管道清洁机器人，其特征在于，所述第二支臂为伸缩杆。

6.根据权利要求5所述管道清洁机器人，其特征在于，所述第二支臂包括相互嵌套设置的内管和外管，所述内管和外管上均设置有沿其径向延伸的凸沿，所述凸沿之间设置有弹簧。

7.根据权利要求2所述管道清洁机器人，其特征在于，还包括旋转接头和第二驱动结构；

所述喷嘴通过所述旋转接头连接所述中空丝杆；

所述第二驱动结构与所述旋转接头相连以驱动所述喷嘴沿所述中空丝杆的轴线旋转。

8.根据权利要求7所述管道清洁机器人，其特征在于，所述喷嘴具有喷头，所述喷头远离所述中空丝杆轴线方向弯曲。

9.根据权利要求1所述管道清洁机器人，其特征在于，还包括第三驱动结构，所述第三驱动结构设置在所述支架远离所述机架的一端并与所述驱动轮传动连接。

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