排水管道缆控清淤机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种排水管道缆控清淤机器人，包括控制系统和执行机构，执行机构包括清淤刀具，刀具电机，还包括移动载体，以及打滑纠正机构；打滑纠正机构包括设于移动载体顶部的打滑纠正电机，打滑纠正四连杆机构，以及打滑调整轮；打滑纠正电机的输出轴连接一横向可旋转丝杠；打滑纠正四连杆机构的一连架杆上铰接一推拉杆，推拉杆的另一端与丝杠上的螺母铰接，该机器人依靠电动机的驱动力克服在排水管道内移动时所受到的摩擦阻力、异物阻力、电缆拖动阻力和水流阻力，并能够克服因行走时打滑而造成的清淤工作的停滞，实现机器人正常高效清淤作业，并在行走的同时完成对管内树枝或钙化物等沉积物的自动清理以及对某些异常状况的检测和纠正。
【专利说明】排水管道缆控清淤机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种排水管清淤装置，具体涉及一种排水管道缆控清淤机器人。【背景技术】
[0002]目前，国内外采用的管道清淤方法主要有:(I)绞车清淤法:工作时先用竹片穿过需要清通的管道，并将装有清通工具的钢丝绳的两端分别与设在该管段两端检查井上的绞车相连，然后利用绞车往复绞动钢丝绳，从而带动清通工具将淤泥推人检查井中。该方法的缺点是在两个井口之间穿送竹片的工作需要工人下到检查井中完成。检查井中工作环境恶劣，给工人的作业带来极大不便；另外，管道中腐烂物质所释放出来的有害气体会极大地损害工人的身体健康，因此在工作时必须注意安全防护问题。(2)高压水射流清淤法:利用水车喷射的高压水流将管内沉积物冲刷到下游检查井。这种方法在清淤过程中需要消耗大量的自来水，因此运行成本过高。于是，为了降低成本，现在的清淤车大多配备污水净化装置，将使用过的污水抽出并过滤后再投入循环使用，这样虽避免了对净水资源的过度利用，但也使得清淤设备的体积较为庞大。
实用新型内容
[0003]本实用新型针对现有排水管道清淤技术存在的缺陷，提出了一种适用于城市中小直径排水管道清淤的排水管道缆控清淤机器人。该机器人依靠电动机的驱动力克服在排水管道内移动时所受到的摩擦阻力、异物阻力、电缆拖动阻力和水流阻力，并能够克服因行走时打滑而造成的清淤工作的停滞，实现机器人正常高效清淤作业，并在行走的同时完成对管内树枝或钙化物等沉积物的自动清理以及对某些异常状况的检测和纠正。
[0004]本实用新型是通过以下技术方案实现的:一种排水管道缆控清淤机器人，包括控制系统和执行机构，所述执行机构包括清淤刀具，控制清淤刀具转动的刀具电机，还包括用来安装清淤刀具的移动载体，以及用来纠正移动载体打滑的打滑纠正机构；所述打滑纠正机构包括设于移动载体顶部的打滑纠正电机，打滑纠正四连杆机构，以及安装于打滑纠正四连杆机构连杆上的打滑调整轮；所述打滑纠正电机的输出轴连接一横向可旋转丝杠；所述打滑纠正四连杆机构的一连架杆上铰接一推拉杆，所述推拉杆的另一端与丝杠上的螺母铰接。
[0005]所述移动载体包括主架体，设于主架体前部的刀具安装架，以及安装于主架体底部的可自动行走车轮；所述清淤刀具及刀具电机均安装于刀具安装架上。
[0006]所述刀具电机的输出轴与清淤刀具的中心连接。
[0007]所述车轮由步进电机驱动，实现移动载体的行走。
[0008]所述丝杠的一端与打滑纠正电机的输出轴固定连接，另一端由轴承座支承于刀具安装架上，使丝杠能够随打滑纠正电机转动。
[0009]所述打滑纠正电机安装于主架体顶部的一竖向支架上。
[0010]所述打滑纠正四连杆机构为双摇杆机构。[0011 ] 所述打滑调整轮的中心设有转轴，并由轴承与打滑纠正四连杆机构的连杆旋转连接。所述打滑调整轮至少两个，沿连杆长度方向设置。
[0012]该排水管道缆控清淤机器人还包括连接控制系统和执行机构的电缆，以及用来控制电缆收放的电缆收放装置，所述电缆收放装置与控制系统连接。
[0013]所述控制系统包括控制器和检测装置。
[0014]所述检测装置包括编码器及安装在排水管道上下游检查井口处的光电开关。编码器用于对机器人在工作过程中遇到的异常状况进行判断，光电开关则用来检测机器人在前进或返回过程中是否到达管道的下一个或起始检查井口。为了满足机器人对高速脉冲输出口的要求，控制器采用两个S PLC，二者之间通过PPI电缆进行通信。除了对移动载体打滑、遇到大障碍及步进电动机过载等状况进行纠正和调整外，PLC还有两个主要作用，一是控制电缆收放装置在机器人行进过程中随动收放电缆；二是根据不同的作业方式适时调整机器人的移动速度，以提高工作效率。
[0015]所述车轮的材料采用耐磨、耐腐蚀橡胶，并在轮子的表面制有凹凸花纹，以达到增加机器人与管壁间接触摩擦系数的目的。
[0016]本实用新型原理及有益效果:一种排水管道缆控清淤机器人，通过电缆由地面获得所需动力及控制信号，电缆收放装置随动收放电缆，以降低电缆对机器人运动灵活性造成的影响；机器人移动载体采用了结构简单、易于实现的轮式结构，车轮的材料采用耐磨、耐腐蚀橡胶，并在轮子的表面制有凹凸花纹，以达到增加机器人与管壁间接触摩擦系数的目的；并且由于机器人在始终有污水存在的管道中工作，时有可能发生打滑现象，为此设计了打滑纠正机构。当载体发生打滑时，打滑纠正机构自行启动，此时打滑纠正电动机驱动丝杠转动，从而使丝杠螺母轴向移动，使推拉杆带动打滑纠正机构摇杆摆动，使得打滑调整轮撑开并与管壁压紧，于是打滑现象得以纠正，机器人重新恢复正常的工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
[0018]图1是排水管道缆控清淤机器人的结构示意图。
[0019]图中:1.清淤刀具，2.刀具电机，3.移动载体，3-1.主架体，3-2.刀具安装架，3-3.车轮，4.打滑纠正机构，4-1.打滑纠正电机，4-2.打滑调整轮，4-3.打滑纠正四连杆机构，4-4.推拉杆，4-5.螺母，4-6.丝杠。
【具体实施方式】
[0020]在附图中，一种排水管道缆控清淤机器人，包括控制系统和执行机构，所述执行机构包括清淤刀具1，控制清淤刀具I转动的刀具电机2，还包括用来安装清淤刀具I的移动载体3，以及用来纠正移动载体3打滑的打滑纠正机构4 ;所述打滑纠正机构4包括设于移动载体3顶部的打滑纠正电机4-1，打滑纠正四连杆机构4-3，以及安装于打滑纠正四连杆机构4-3连杆上的打滑调整轮4-2 ;所述打滑纠正电机4-1的输出轴连接一横向可旋转丝杠4-6 ;所述打滑纠正四连杆机构4-3的一连架杆上铰接一推拉杆4-4，所述推拉杆4-4的另一端与丝杠4-6上的螺母4-5铰接。
[0021]所述移动载体3包括主架体3-1，设于主架体3-1前部的刀具安装架3-2，以及安装于主架体3-1底部的可自动行走车轮3-3 ;所述清淤刀具I及刀具电机2均安装于刀具安装架3-2上。
[0022]所述刀具电机2的输出轴与清淤刀具I的中心连接。
[0023]所述车轮3-3由步进电机驱动，实现移动载体3的行走。
[0024]所述丝杠4-6的一端与打滑纠正电机4-1的输出轴固定连接，另一端由轴承座支承于刀具安装架3-2上，使丝杠4-6能够随打滑纠正电机4-1转动。
[0025]所述打滑纠正电机4-1安装于主架体3-1顶部的一竖向支架上。
[0026]所述打滑纠正四连杆机构4-3为双摇杆机构。
[0027]所述打滑调整轮4-2的中心设有转轴，并由轴承与打滑纠正四连杆机构4-3的连杆旋转连接。所述打滑调整轮4-2至少两个，沿连杆长度方向设置。
[0028]该排水管道缆控清淤机器人还包括连接控制系统和执行机构的电缆，以及用来控制电缆收放的电缆收放装置，所述电缆收放装置与控制系统连接。
[0029]所述控制系统包括控制器和检测装置。
[0030]所述检测装置包括编码器及安装在排水管道上下游检查井口处的光电开关。编码器用于对机器人在工作过程中遇到的异常状况进行判断，光电开关则用来检测机器人在前进或返回过程中是否到达管道的下一个或起始检查井口。为了满足机器人对高速脉冲输出口的要求，控制器采用两个S7-200 PLC，二者之间通过PPI电缆进行通信。除了对移动载体3打滑、遇到大障碍及步进电动机过载等状况进行纠正和调整外，PLC还有两个主要作用，一是控制电缆收放装置在机器人行进过程中随动收放电缆；二是根据不同的作业方式适时调整机器人的移动速度，以提高工作效率。
[0031]所述车轮3-3的材料采用耐磨、耐腐蚀橡胶，并在轮子的表面制有凹凸花纹，以达到增加机器人与管壁间接触摩擦系数的目的。
[0032]工作时，首先利用提吊装置将机器人吊放到需要清理的排水管道的下游检查井底部。在步进电动机的驱动下，移动载体3携带清淤刀具I进入管道，并沿着管道完成自主行走，同时对管内淤积物进行自动清理。当该管段的清理工作完毕后，机器人自动返回至起始井口处。机器人在始终有污水存在的管道中工作时仍极有可能发生打滑现象，当移动载体3打滑时，打滑纠正机构4自行启动，此时打滑纠正电动机4-1驱动丝杠4-6转动，螺母4-5沿丝杠4-6轴向移动，从而使推拉杆4-4带动打滑纠正四连杆机构4-3的摇杆摆动，使得打滑调整轮4-2撑开并与管壁压紧，于是打滑现象得以纠正，机器人重新恢复正常的工作。
[0033]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种排水管道缆控清淤机器人，包括控制系统和执行机构，所述执行机构包括清淤刀具(1)，控制清淤刀具(I)转动的刀具电机(2)，其特征是，还包括用来安装清淤刀具(I)的移动载体(3)，以及用来纠正移动载体(3)打滑的打滑纠正机构(4);所述打滑纠正机构(4)包括设于移动载体(3)顶部的打滑纠正电机(4-1)，打滑纠正四连杆机构(4-3)，以及安装于打滑纠正四连杆机构(4-3)连杆上的打滑调整轮(4-2);所述打滑纠正电机(4-1)的输出轴连接一横向可旋转丝杠(4-6 );所述打滑纠正四连杆机构(4-3 )的一连架杆上铰接一推拉杆(4-4)，所述推拉杆(4-4)的另一端与丝杠(4-6)上的螺母(4-5)铰接。
2.根据权利要求1所述一种排水管道缆控清淤机器人，其特征是，所述移动载体(3)包括主架体(3-1)，设于主架体(3-1)前部的刀具安装架(3-2)，以及安装于主架体(3-1)底部的可自动行走车轮(3-3);所述清淤刀具(I)及刀具电机(2)均安装于刀具安装架(3-2)上。
3.根据权利要求1或2所述一种排水管道缆控清淤机器人，其特征是，所述刀具电机(2)的输出轴与清淤刀具(I)的中心连接。
4.根据权利要求1所述一种排水管道缆控清淤机器人，其特征是，所述车轮(3-3)由步进电机驱动。
5.根据权利要求1所述一种排水管道缆控清淤机器人，其特征是，所述丝杠(4-6)的一端与打滑纠正电机(4-1)的输出轴固定连接，另一端由轴承座支承于刀具安装架(3-2)上。
6.根据权利要求1所述一种排水管道缆控清淤机器人，其特征是，所述打滑纠正电机(4-1)安装于主架体(3-1)顶部的一竖向支架上。
7.根据权利要求1所述一种排水管道缆控清淤机器人，其特征是，所述打滑纠正四连杆机构(4-3)为双摇杆机构。
8.根据权利要求1所述一种排水管道缆控清淤机器人，其特征是，所述打滑调整轮(4-2)的中心设有转轴，并由轴承与打滑纠正四连杆机构(4-3)的连杆旋转连接；所述打滑调整轮(4-2 )至少两个，沿连杆长度方向设置。
9.根据权利要求1所述一种排水管道缆控清淤机器人，其特征是，还包括连接控制系统和执行机构的电缆，以及用来控制电缆收放的电缆收放装置，所述电缆收放装置与控制系统连接。
10.根据权利要求1所述一种排水管道缆控清淤机器人，其特征是，所述控制系统包括控制器和检测装置。
【文档编号】E03F7/10GK203603252SQ201320763453
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】王立文, 吴响, 孙天凯 申请人:徐州中矿安信科技有限公司