专利名称：用于中央空调风道清洁的程控矩形螺旋式清扫装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及中央空调风道清洁技术领域，尤其涉及用于中央空调风道清洁的程 控矩形螺旋式清扫装置。
背景技术：
国外从八十年代起就高度重视中央空调风道的清洁，并已经发展成为了一个完善、 巨大的产业，相比较而言，国内中央空调风道清洗起步较晚，有关清洗设备多以进口为 主，近几年国内有关科研机构也先后推出了自己研发的产品，国家也制订了一系列有关 中央空调通风管道清洁的行业标准与规范。纵观国内外各类中央空调通风管道清洁设备， 均有各自的特点，但还存在许多有待完善与改进的地方。目前，中央空调通风管道清洁 装置主要以清洁机器人为主流发展趋势。据报道，中央空调通风管道清洁机器人的清洁 性能较传统的清洁方式有了很大的提高，已具备检测、清洁、消毒等功能，清洁与机动 性能大大提高，基本可满足中央空调通风管道清洁的要求。现有中央空调风道清洁机器 人是通过运载小车将清洁设备带入通风管道，其毛刷清扫部件只能做俯仰运动，没有水 平横向运动功能，而在清洁过程中，为了保证清洁小车在通风管道中顺利行进，毛刷宽 度要小于通风管道的宽度，这样当小车静止的时候，在同一横截面内，毛刷总留有清扫 死角，而运载小车主要是前后运动和转向运动，也无法解决清扫死角的问题，如果，靠 手动控制来调整小车的位置，先不说大大降低了清扫效率，加大了人员的劳动强度，且 也只能是顾此失比，无法满足通风管道全方位清扫的要求。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可程序控制该清扫 装置的水平与俯仰运动行程，适应不同矩形截面尺寸的风道清扫要求，不留清扫死角、 改善清扫效果、提高清扫效率的用于中央空调风道清洁的程控矩形螺旋式清扫装置。
一种用于中央空调风道清洁的程控矩形螺旋式清扫装置，包括运载小车、毛刷清扫 部分和控制部分，运载小车上装设有摄像头，所述毛刷清扫部分包括水平运动机构、俯 仰运动机构和毛刷清扫机构，水平运动机构装设于运载小车上并沿运载小车横向布置， 俯仰运动机构装设于水平运动机构上，毛刷清扫机构与俯仰运动机构固定连接。所述水平运动机构包括齿轮、齿条、水平运动驱动电机、水平运动平台、平台支撑 块和导轨，所述导轨和齿条沿运载小车横向平行布置，并固定于运载小车的安装平台上， 导轨上设有可沿导轨滑动的滑块，平台支撑块下端固定于滑块上，水平运动平台固定于 平台支撑块上端，水平运动驱动电机固定于平台支撑块上，齿轮安装于水平运动驱动电 机的输出轴上并与齿条啮合。
所述俯仰运动机构包括支撑杆、杠杆臂、俯仰运动驱动电机、巻扬轮和柔性拉索， 所述支撑杆下端固定于水平运动平台上，所述杠杆臂中部铰接于支撑杆上端并沿运载小 车纵向布置，毛刷清扫机构装设于杠杆臂前部，俯仰运动驱动电机装设于杠杆臂后部， 巻扬轮装设于俯仰运动驱动电机的输出轴上，巻扬轮下方设有固定于水平运动机构上的 定滑轮，柔性拉索一端绕设于巻扬轮上，另一端绕过定滑轮并固定于杠杆臂后部。
所述杠杆臂包括杠杆前臂和杠杆后臂，杠杆后臂的中部铰接于支撑杆上端，杠杆前 臂与杠杆后臂上分别设有多个对应的定位销孔，杠杆前臂通过定位销固定在杠杆后臂的 前端。
所述控制部分包括计算机和电控箱，所述摄像头和电控箱分别与计算机电连接，计 算机的显示器兼作摄像头的视频显示设备，所述毛刷清扫机构、水平运动驱动电机、俯 仰运动驱动电机和运载小车的驱动电机均与电控箱电连接。
与现有技术相比，本实用新型的优点就在于增加了沿运载小车横向布置的水平运 动机构，使毛刷清扫机构可沿运载小车的横向运动，通过程序控制水平运动机构与俯仰 运动机构协调工作，可以使毛刷清扫机构作与中央空调风道内壁矩形截面尺寸相匹配的 矩形运动，加上运载小车沿中央空调风道向前的运动，实现了毛刷清扫机构对中央空调 风道的程控矩形螺旋式清扫，解决了现有清扫方式存在清扫死角的问题，实现了通风管 道全方位清扫，消除了清扫死角，提高了清扫质量；控制部分装配有计算机、与计算机 连接的电控箱，可根据中央空调风道的大小，对程控矩形螺旋式清扫装置的运动参数进 行设置，包括水平运动机构的运动行程、运动速度，俯仰运动机构的运动行程、运动 速度，运载小车的运动方向、速度、轨迹等参数，通过电控箱按照设计的程序控制水平 运动驱动电机，俯仰运动驱动电机，运载小车驱动电机，完成程控矩形螺旋式清扫工作， 从而提高设备适用范围，减轻人员的劳动强度，提高清扫效率；将摄像头在通风管道内 采集的视频信号传输到计算机，并通过计算机的显示器显示出来，当发现遇到特殊情况 或需反复清扫时，可根据具体情况，通过计算机向电控箱输入手动控制信号，采用手动 控制方式进行清扫，解决了清扫的机动性问题。
图1是本实用新型的结构示意图2是本实用新型运载小车部分的俯视图;
图3是本实用新型运载小车部分的左视图。
图中各标号表示
1、运载小车2、摄像头
3、控制部分4、水平运动机构
5、俯仰运动机构6、毛刷清扫机构
7、清障撮斗11、安装平台
31、计算机32、电控箱
41、齿轮42、齿条
43、水平运动驱动电机44、水平运动平台
45、平台支撑块46、导轨
51、支撑杆52、杠杆臂
53、俯仰运动驱动电机54、巻扬轮
55、柔性拉索61、双轴毛刷电机
62、清扫毛刷451、连接杆
452、定滑轮521、杠杆前臂
522、杠杆后臂523、定位销孔
524、定位销具体实施方式
如图1至图3所示，本实用新型的一种用于中央空调风道清洁的程控矩形螺旋式清 扫装置，包括运载小车l、控制部分3、装设于运载小车1上的摄像头2、照明设备和毛 刷清洁部分，毛刷清洁部分包括由控制部分3控制的水平运动机构4、俯仰运动机构5 和毛刷清扫机构6。控制部分3包括计算机31和电控箱32，摄像头2与计算机31电连 接，计算机31的显示器兼作摄像头2的视频显示设备，照明设备开启以后，便可通过计 算机31的显示器清楚的看到通风管道内的情况。水平运动机构4包括齿轮41、齿条42、 水平运动驱动电机43、水平运动平台44、两个平台支撑块45和两条导轨46。两条导轨 46和齿条42均固定于运载小车1前端的安装平台11上，并且沿运载小车1横向平行布 置，两条导轨46—前一后设置，齿条42位于两条导轨46之间。两条导轨46上均装设
6有可沿导轨46滑动的滑块47，两个平台支撑块45下端分别与一对应的滑块47固定连接， 使平台支撑块45可以在导轨46上滑动。水平运动驱动电机43固定在位于运载小车1前 端的一块平台支撑块45上并与电控箱32电连接，齿轮41安装于水平运动驱动电机43 的输出轴上并与齿条42啮合。水平运动平台44固定于两个平台支撑块45上端，水平运 动平台44前端固定有一清障撮斗7。俯仰运动机构5包括支撑杆51、杠杆臂52、俯仰运 动驱动电机53、巻扬轮54和柔性拉索55，支撑杆51下端固定于水平运动平台44上。 杠杆臂52包括沿运载小车1纵向布置的杠杆前臂521和杠杆后臂522，杠杆后臂522的 中部铰接于支撑杆51上端，杠杆前臂521与杠杆后臂522上分别设有多个对应的定位销 孔523，杠杆前臂521通过穿设于定位销孔523内的定位销524固定在杠杆后臂522的前 端。俯仰运动驱动电机53装设于杠杆后臂522后部并与电控箱32电连接。巻扬轮54装 设于俯仰运动驱动电机53的输出轴上，在巻扬轮54下方、位于运载小车1后端的一块 平台支撑块45上固定有一连接杆451，连接杆451上装有一定滑轮452，柔性拉索55 — 端绕设于巻扬轮54上，另一端绕过定滑轮452并固定于杠杆后臂522上。毛刷清扫机构 6由双轴毛刷电机61和清扫毛刷62组成，双轴毛刷电机61固定在杠杆前臂521前部并 与电控箱32电连接，清扫毛刷62装设于双轴毛刷电机61的旋转输出轴上。在制作安装 的过程中，使杠杆臂52上安装毛刷清扫机构6 —端相对于杠杆铰接中心的重力矩大于安 装俯仰运动电机53 —端相对于杠杆铰接中心的重量矩，保证柔性拉索55 —直处于拉紧 状态。在控制部分3的控制下，俯仰运动驱动电机53驱动巻扬轮54旋转，使巻扬轮54 可以收放柔性拉索55，带动毛刷清扫机构6作俯仰运动；水平运动驱动电机43驱动齿轮 41旋转，带动平台支撑块45、水平运动平台44、俯仰运动机构5、毛刷清扫机构6和清 障撮斗7沿运载小车1作水平横向运动；双轴毛刷电机61驱动清扫毛刷62对风道内壁 进行清扫。本实用新型的清扫装置，通过控制部分3控制水平运动机构4与俯仰运动机 构5协调工作，可以使毛刷清扫机构6沿中央空调风道内壁作矩形运动，加上运载小车1 沿中央空调风道向前的运动，即可实现毛刷清扫机构6对中央空调风道的程控矩形螺旋 式清扫，解决了现有清扫方式的存在清扫死角问题，实现了风道全方位清扫，消除了清 扫死角，提高了清扫质量。可根据中央空调风道的大小，对程控矩形螺旋式清扫装置的 运动参数进行设置，包括水平运动机构4的运动行程、运动速度，俯仰运动机构5的 运动行程、运动速度，运载小车l的运动方向、速度、轨迹等参数，通过电控箱32按照 设计的程序控制水平运动驱动电机43、俯仰运动驱动电机53、运载小车驱动电机和双轴 毛刷电机61，完成程控矩形螺旋式清扫工作，从而提高设备适用范围，减轻人员的劳动强度，提高清扫效率；将摄像头2在通风管道内采集的视频信号传输到计算机31，可通 过计算机31的显示器显示出来，当发现遇到特殊情况或需反复清扫时，可根据具体情况， 通过计算机31向电控箱32输入手动控制信号，采用手动控制方式进行清扫，解决了清 扫的机动性问题。此外，本实用新型还可以在运载小车1上加装消毒设备(如微型喷雾 器和紫外线消毒灯)、吸尘设备，以满足不同的清洁要求、提高清洁能力。
下面以清扫横截面为矩形的中央空调风道为例，对本实用新型清扫装置的程控清扫 过程作进一步详细说明。根据被清洁通风管道的截面尺寸，合理选择安装相匹配的清扫 毛刷62，保证清扫毛刷62宽度与水平运动平台44的最大水平运动行程之和大于通风管 道的宽度，保证清扫毛刷62的最大俯仰运动行程大于通风管道的高度。向计算机31中 输入待清洁通风管道的宽度、高度等参数，通过电控箱32按照设计的程序控制双轴毛刷 电机61、水平运动驱动电机43和俯仰运动驱动电机53，使毛刷清扫机构6按照与通风 管道尺寸相匹配的矩形螺旋运动轨迹开展清扫工作。具体清扫过程是先启动双轴毛刷 电机61，驱动清扫毛刷62持续旋转；再启动水平运动驱动电机43 (正转)，驱动清扫毛 刷62沿运载小车1横向进给，直到清扫毛刷62可清扫到通风管道一侧壁时，水平运动 驱动电机43停止；然后启动俯仰运动电机53 (正转)，驱动清扫毛刷62沿竖直方向向上 进给，直到清扫毛刷62可清扫到通风管道顶部时，俯仰运动驱动电机53停止；再启动 水平运动电机43 (反转)，驱动清扫毛刷62沿运载小车1横向进给，直到清扫毛刷62 可清扫到通风管道另一侧壁时，水平运动驱动电机43停止；再启动俯仰运动驱动电机53 (反转)，驱动清扫毛刷62沿竖直方向进给，直到清扫毛刷62可清扫到通风管道底部时， 俯仰运动驱动电机53停止。这样清扫毛刷62便形成了一个矩形的运动轨迹，由计算机 31控制清扫毛刷62周而复始的沿该矩形运动，同时控制运载小车1以适当的速度向前运 动，清扫毛刷62便形成了矩形螺旋运动轨迹，实现对通风管道的程控矩形螺旋式清扫。
权利要求1、一种用于中央空调风道清洁的程控矩形螺旋式清扫装置，包括运载小车(1)、毛刷清扫部分和控制部分(3)，运载小车(1)上装设有摄像头(2)，其特征在于所述毛刷清扫部分包括水平运动机构(4)、俯仰运动机构(5)和毛刷清扫机构(6)，水平运动机构(4)装设于运载小车(1)上并沿运载小车(1)横向布置，俯仰运动机构(5)装设于水平运动机构(4)上，毛刷清扫机构(6)与俯仰运动机构(5)固定连接。
2、 根据权利要求1所述的用于中央空调风道清洁的程控矩形螺旋式清扫装置，其特 征在于所述水平运动机构(4)包括齿轮(41)、齿条(42)、水平运动驱动电机(43)、 水平运动平台(44)、平台支撑块(45)和导轨(46)，所述导轨(46)和齿条(42)沿 运载小车(1)横向平行布置，并固定于运载小车(1)的安装平台(11)上，导轨(46) 上设有可沿导轨(46)滑动的滑块(47)，平台支撑块(45)下端固定于滑块(47)上， 水平运动平台(44)固定于平台支撑块(45)上端，水平运动驱动电机(43)固定于平 台支撑块(45)上，齿轮(41)安装于水平运动驱动电机(43)的输出轴上并与齿条(42) 啮合。
3、 根据权利要求2所述的用于中央空调风道清洁的程控矩形螺旋式清扫装置，其特 征在于所述俯仰运动机构(5)包括支撑杆(51 )、杠杆臂(52)、俯仰运动驱动电机(53)、 巻扬轮(54)和柔性拉索(55)，所述支撑杆(51)下端固定于水平运动平台(44)上， 所述杠杆臂(52)中部铰接于支撑杆(51)上端并沿运载小车(1)纵向布置，毛刷清扫 机构(6)装设于杠杆臂(52)前部，俯仰运动驱动电机(53)装设于杠杆臂(52)后部， 巻扬轮(54)装设于俯仰运动驱动电机(53)的输出轴上，巻扬轮(54)下方设有固定 于水平运动机构(4)上的定滑轮(452)，柔性拉索(55) —端绕设于巻扬轮(54)上， 另一端绕过定滑轮(452)并固定于杠杆臂(52)后部。
4、 根据权利要求3所述的用于中央空调风道清洁的程控矩形螺旋式清扫装置，其特 征在于所述杠杆臂(52)包括杠杆前臂(521)和杠杆后臂(522)，杠杆后臂(522) 的中部铰接于支撑杆(51)上端，杠杆前臂(521)与杠杆后臂(522)上分别设有多个 对应的定位销孔(523)，杠杆前臂(521)通过定位销(524)固定在杠杆后臂(522)的 前端。
5、 根据权利要求4所述的用于中央空调风道清洁的程控矩形螺旋式清扫装置，其特征在于所述控制部分(3)包括计算机(31)和电控箱(32)，所述摄像头(2)和电控 箱(32)分别与计算机(31)电连接，计算机(31)的显示器兼作摄像头(2)的视频显 示设备，所述毛刷清扫机构(6)、水平运动驱动电机(43)、俯仰运动驱动电机(53)和 运载小车(l)的驱动电机均与电控箱(32)电连接。
专利摘要本实用新型公开了一种用于中央空调风道清洁的程控矩形螺旋式清扫装置，包括运载小车、毛刷清扫部分和控制部分，运载小车上装设有摄像头，所述毛刷清扫部分包括水平运动机构、俯仰运动机构和毛刷清扫机构，水平运动机构装设于运载小车上并沿运载小车横向布置，俯仰运动机构装设于水平运动机构上，毛刷清扫机构与俯仰运动机构固定连接，控制部分包括计算机及电控箱。该用于中央空调风道清洁的程控矩形螺旋式清扫装置具有程序控制功能，可对清扫装置的水平与俯仰运动行程进行控制，适应不同矩形截面尺寸的风道清扫要求，具有不留清扫死角、改善清扫效果、提高清扫效率的优点。
文档编号B08B9/02GK201235364SQ200820053999
公开日2009年5月13日 申请日期2008年8月6日 优先权日2008年8月6日
发明者卢耀晖, 吴正洪, 周继伟, 竞 张, 文晓希 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学