CN111408588B

CN111408588B - 一种管道清理机器人及其管道清理方法

Info

Publication number: CN111408588B
Application number: CN202010246423.7A
Authority: CN
Inventors: 王刚; 田晓庆; 潘华辰; 陶新雨; 王雄东; 蒋云磊
Original assignee: Hangzhou Dianzi University
Current assignee: Hangzhou Dianzi University
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-07-27
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: CN111408588A

Abstract

本发明公开了一种管道清理机器人及其管道清理方法。现有管道清理机器人对堵塞物的清理不够干净，转向和竖向行动困难。本发明的行走仓与存储仓之间通过波纹管连接；存储仓为多个时，每相邻两个存储仓之间均通过波纹管连接；行走仓和存储仓的顶部和底部均设有两个行走组件；行走仓底部的两个行走组件中，至少一个行走组件的两个滚轮分别由一个轮毂电机驱动；各轮毂电机均由控制器控制；行走仓的前端安装有机械手和接口；机械手由控制器控制；接口与临近的存储仓内腔通过一根输送管连通；存储仓为多个时，每相邻两个存储仓的内腔通过一根输送管连通；输送管的输出端处设有负压泵。本发明具有良好的管道清理效果，在竖直管道内也能行走。

Description

一种管道清理机器人及其管道清理方法

技术领域

本发明属于机械设备领域，尤其涉及一种管道清理机器人及其管道清理方法。

背景技术

管道在使用过程中如果发生堵塞必须采用一定的手段将堵塞物清理出来，一般情况下，如果堵塞物距离管口超过10米，工人则无法使用长杆、弹簧等延伸物从管口疏通管道。为了能够清理管道深处的堵塞物，申请号为201910950174.7的中国专利申请《一种管道清理机器人》提供了一种能够自行行走进入管道深处的机器人，主要包括搅动清理机构、万向行走机身机构、卡位支撑机构和驱动行走机构；这种管道清理机器人的缺陷在于：1.搅动清理机构的工作能力不稳定，一些腐化易碎的堵塞物并不能与搅动清理机构结合，进而导致堵塞物滞留在管道内，后续容易继续积累造成管道二次堵塞；2.整个管道清理机器人体积较大，难以在管道内转向；3.行走机构只能在水平管道内移动，无法适用于竖直管道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的管道清理机器人对堵塞物的清理不够干净，容易滞留小块的堵塞物，并且管道清理机器人在管道内转向和竖向行动困难的问题，提供一种管道清理机器人及其管道清理方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明一种管道清理机器人，包括行走仓、行走组件、机械手、存储仓和输送管；所述的行走仓后面设置存储仓，行走仓与存储仓之间通过波纹管连接；存储仓为多个时，每相邻两个存储仓之间均通过波纹管连接。

所述行走仓和存储仓的顶部和底部均设有两个行走组件；所述的行走组件包括竖杆、弹簧、横杆、转轴和滚轮；所述的竖杆与行走仓或存储仓构成滑动副；竖杆设有限位环的一端设置在行走仓或存储仓内，另一端与横杆固定；所述的弹簧套在竖杆上；所述的转轴与横杆固定；转轴两端与两个滚轮分别构成转动副；行走仓底部的两个行走组件中，至少一个行走组件的两个滚轮分别由一个轮毂电机驱动；各轮毂电机均由控制器控制。

所述行走仓的前端安装有机械手和接口；机械手由控制器控制；接口与临近的存储仓内腔通过一根输送管连通；存储仓为多个时，每相邻两个存储仓的内腔通过一根输送管连通；输送管的输出端处设有负压泵。

进一步，所述行走仓的前端还安装有摄像头和照明装置，摄像头和照明装置均由控制器控制，摄像头将拍摄的图像信息传给控制器。

进一步，所述的输送管和负压泵组成软管绞龙。

进一步，所述的存储仓内设置有输送带机构，存储仓内输送带机构的输入端位于连通接口或前一个存储仓内腔的输送管输出端下方；存储仓为多个时，存储仓内输送带机构的输出端位于连通后一个存储仓内腔的输送管输入端上方。

进一步，所述的输送带机构包括输送电机、输送带轮和输送带；两个输送带轮铰接在存储仓内，并通过输送带连接；输送电机由控制器控制，并驱动其中一个输送带轮。

进一步，所述的输送带表面设置有防滑纹路。

该管道清理机器人的管道清理方法，具体如下：

上位机与控制器通信，给控制器发送指令；控制器控制轮毂电机，轮毂电机驱动滚轮使得行走仓前进；行走仓前进过程中，控制器控制照明装置打开，摄像头将拍摄的图像信息传给控制器；控制器根据摄像头拍摄的图像信息识别出堵塞物时，控制机械手将管道内的堵塞物抓取至接口，并通过输送管将堵塞物输送至靠近行走仓的存储仓内，该存储仓内的输送带机构将堵塞物向后运输；存储仓为多个时，堵塞物经输送带机构和输送管进一步向后一个存储仓输送，直到输送到最后一个存储仓。当清理的管道为竖直状态时，由于行走组件中设置有弹簧，使得滚轮与竖直的管道内壁之间具有压力，行走仓能在竖直管道内行走。清理结束后或各存储仓均塞满堵塞物后，轮毂电机驱动滚轮使得行走仓后退到管道口，清理各存储仓内堵塞物。

本发明具有的有益效果：(1)本发明的管道清理机器人使用机械手清理管道内的堵塞物，配合输送管将堵塞物存放在机器人内部，各类小块和易碎的堵塞物都能清除出管道，避免堵塞物滞留在管道内部，具有良好的管道清理效果。(2)本发明的管道清理机器人在行走仓之后配置一个或多个存储仓，使得机器人在一次清理行程中能够携带大量的堵塞物，清理效率高，且行走仓空余出来可以安装更多的其他辅助部件。(3)本发明的管道清理机器人使用波纹管连接行走仓和存储仓，在提高机器人清理能力的同时不影响机器人的转向能力。(4)本发明的管道清理机器人在行走组件的竖杆上设置有弹簧，使得滚轮与管道内壁之间具有压力，进而使得机器人在竖直管道内也能行走，增加了机器人的适用范围。(5)本发明的管道清理机器人在存储仓内设置有输送带，输送带将堵塞物从存储仓的前部向后部运输，使得堵塞物均匀的存储在存储仓内。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体图。

图2是本发明的结构俯视图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是本发明中行走仓的结构立体图。

其中：100、行走仓；110、摄像头；120、照明装置；130、接口；200、行走组件；210、竖杆；220、弹簧；230、横杆；240、转轴；250、滚轮；300、机械手；400、第一输送管；500、存储仓；510、输送带机构；600、第二输送管；700、波纹管。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2、图3和图4所示，一种管道清理机器人，包括行走仓100、行走组件200、机械手300、第一输送管400、存储仓500和第二输送管600；行走仓100后面设置两个存储仓500，行走仓100与存储仓500之间以及相邻两个存储仓500之间均通过波纹管700连接。

行走仓100和存储仓500的顶部和底部均设有两个行走组件200；行走组件200包括竖杆210、弹簧220、横杆230、转轴240和滚轮250；竖杆210与行走仓100或存储仓500构成滑动副；竖杆210设有限位环的一端设置在行走仓100或存储仓500内，另一端与横杆230固定；弹簧220套在竖杆210上；转轴240与横杆230固定；转轴240两端与两个滚轮分别构成转动副；行走仓100底部的两个行走组件200中，至少一个行走组件200的两个滚轮250分别由一个轮毂电机驱动；各轮毂电机均由控制器控制。

行走仓100的前端安装有机械手300、摄像头110、照明装置120和接口130；摄像头110、照明装置120和机械手300均由控制器控制，摄像头110将拍摄的图像信息传给控制器；机械手300将接口130作为堵塞物存放点；第一输送管400的输入端连通接口130，第一输送管400的输出端和第二输送管600的输入端均设置在靠近行走仓100的存储仓500内；第二输送管600的输出端连通远离行走仓100的存储仓500内；第一输送管400和第二输送管600的输出端处均设有负压泵提供负压，第一输送管400或第二输送管600可以集成负压泵采用软管绞龙；两个存储仓500内均设置有输送带机构510，输送带机构510的输送带表面设置有防滑纹路；靠近行走仓100的存储仓500内输送带机构510输入端位于第一输送管400的输出端下方，输出端位于第二输送管600的输入端上方；远离行走仓100的存储仓500内输送带机构510输入端位于第二输送管600的输出端下方；输送带机构510包括输送电机、输送带轮和输送带；两个输送带轮铰接在存储仓500内，并通过输送带连接；输送电机由控制器控制，并驱动其中一个输送带轮。

该管道清理机器人的管道清理方法，具体如下：

上位机通过无线网络与控制器(控制器上设有无线模块)通信；控制器控制轮毂电机，轮毂电机驱动滚轮使得行走仓100前进；行走仓100前进过程中，控制器控制照明装置120打开，摄像头110将拍摄的图像信息传给控制器；控制器根据摄像头110拍摄的图像信息识别出堵塞物时，控制机械手300将管道内的堵塞物抓取至接口130；第一输送管400将堵塞物输送至靠近行走仓100的存储仓500内，该存储仓500内的输送带机构510将堵塞物向后运输，第二输送管600将堵塞物进一步输送至另一个存储仓500。当清理的管道为竖直状态时，由于行走组件200中设置有弹簧220，使得滚轮250与竖直的管道内壁之间具有压力，行走仓100能在竖直管道内行走。清理结束后或两个存储仓500均塞满无法再存堵塞物后，轮毂电机驱动滚轮使得行走仓100后退到管道口，将两个存储仓500内所有堵塞物清理干净待用。

本发明管道清理机器人由于采用了机械手300清理堵塞物，在疏通管道的同时能够将所有堵塞物清理出管道，避免出现疏通管道却滞留部分堵塞物在管道内的现象，有利于防止管道二次堵塞；此外，由于波纹管700的作用，管道机器人在工作时既能后挂一个或多个(本实施例采用两个)存储仓500以存储大量堵塞物，也能在管道内自由转向。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种管道清理机器人，包括行走仓和行走组件，其特征在于：还包括机械手、存储仓和输送管；所述的行走仓后面设置存储仓，行走仓与存储仓之间通过波纹管连接；存储仓为多个时，每相邻两个存储仓之间均通过波纹管连接；

所述行走仓和存储仓的顶部和底部均设有两个行走组件；所述的行走组件包括竖杆、弹簧、横杆、转轴和滚轮；所述的竖杆与行走仓或存储仓构成滑动副；竖杆设有限位环的一端设置在行走仓或存储仓内，另一端与横杆固定；所述的弹簧套在竖杆上；所述的转轴与横杆固定；转轴两端与两个滚轮分别构成转动副；行走仓底部的两个行走组件中，至少一个行走组件的两个滚轮分别由一个轮毂电机驱动；各轮毂电机均由控制器控制；

所述行走仓的前端安装有机械手和接口；机械手由控制器控制；接口与临近的存储仓内腔通过一根输送管连通；存储仓为多个时，每相邻两个存储仓的内腔通过一根输送管连通；输送管的输出端处设有负压泵；

所述的存储仓内设置有输送带机构，存储仓内输送带机构的输入端位于连通接口或前一个存储仓内腔的输送管输出端下方；存储仓为多个时，存储仓内输送带机构的输出端位于连通后一个存储仓内腔的输送管输入端上方。

2.根据权利要求1所述一种管道清理机器人，其特征在于：所述行走仓的前端还安装有摄像头和照明装置，摄像头和照明装置均由控制器控制，摄像头将拍摄的图像信息传给控制器。

3.根据权利要求1所述一种管道清理机器人，其特征在于：所述的输送管和负压泵组成软管绞龙。

4.根据权利要求1所述一种管道清理机器人，其特征在于：所述的输送带机构包括输送电机、输送带轮和输送带；两个输送带轮铰接在存储仓内，并通过输送带连接；输送电机由控制器控制，并驱动其中一个输送带轮。

5.根据权利要求1所述一种管道清理机器人，其特征在于：所述的输送带表面设置有防滑纹路。

6.根据权利要求1或4所述一种管道清理机器人的管道清理方法，其特征在于：该方法具体如下：

上位机与控制器通信，给控制器发送指令；控制器控制轮毂电机，轮毂电机驱动滚轮使得行走仓前进；行走仓前进过程中，控制器控制照明装置打开，摄像头将拍摄的图像信息传给控制器；控制器根据摄像头拍摄的图像信息识别出堵塞物时，控制机械手将管道内的堵塞物抓取至接口，并通过输送管将堵塞物输送至靠近行走仓的存储仓内，该存储仓内的输送带机构将堵塞物向后运输；存储仓为多个时，堵塞物经输送带机构和输送管进一步向后一个存储仓输送，直到输送到最后一个存储仓；当清理的管道为竖直状态时，由于行走组件中设置有弹簧，使得滚轮与竖直的管道内壁之间具有压力，行走仓能在竖直管道内行走；清理结束后或各存储仓均塞满堵塞物后，轮毂电机驱动滚轮使得行走仓后退到管道口，清理各存储仓内堵塞物。