一种城市市政人行道沟渠维护作业机器人的制作方法

本发明涉及沟渠清理领域，具体的说是一种城市市政人行道沟渠维护作业机器人。

背景技术：

随着社会经济的发展，城市建设、交通建设和水利建设等民生工程越来越受到社会各界的关注，政府对这些方面的投入也越来越大，此方面的工程建设也是遍地开花，随处可见，但是城市建设、交通建设和水利建设等民生工程中都会涉及到一块，那就是排水系统的布置预留以及建设，比如公路、高速路、市政工程、园林、人行道、路面路基、建筑房屋、城市交通道路等等工程中都会涉及到排水沟、边沟、截水沟、明沟、干沟、污水沟等等沟渠，沟渠的作用主要用于雨水天气和平时生活工业用水的排放；但是，由于时常垃圾的乱扔、排水时泥土的累积、涝渣的过滤堆积等原因经常性的造成沟渠堵塞，因此，对于这些沟渠需要定期进行清理疏通的日常维护，但是，目前多采用人工使用铲锹进行清理疏通作业，占用了大量的劳动力，且清理疏通工程量大，成本高，效率低，除此之外，由于时常弯腰进行清理疏通作业，容易导致工人腰椎颈椎等关节性疾病。鉴于此，本发明提供了一种城市市政人行道沟渠维护作业机器人。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种城市市政人行道沟渠维护作业机器人。

本发明所要解决其技术问题所采用以下技术方案来实现。

一种城市市政人行道沟渠维护作业机器人，包括履带行走装置、轮式行走装置、电动转台、delta并联机构和清理装置；所述的轮式行走装置数量为四，且轮式行走装置分别对称布置在履带行走装置左右两侧，电动转台位于履带行走装置上端中心位置处，且电动转台与履带行走装置固连，delta并联机构位于电动转台与清理装置之间，且delta并联机构下端与电动转台相连接，delta并联机构上端与清理装置相连接。

所述的履带行走装置包括底盘、驱动电机、驱动轴、行走带轮、锁紧扣和行走履带，且驱动电机、锁紧扣和行走履带的数量均为二，驱动轴和行走带轮数量为四；所述的底盘呈矩形结构，底盘前后两端分别开设有安装槽，驱动电机分别固定在底盘前后两侧的安装槽内，且驱动电机采用双轴同步输出电机，驱动轴一端与驱动电机输出轴相连接，驱动轴另一端与行走带轮相连接，且驱动轴与行走带轮之间通过锁紧扣进行固定，行走履带两端分别绕套在行走带轮上，且行走履带外侧均匀设置有半圆形防滑条。

作为本发明的进一步改进，所述的轮式行走装置包括行走固定板、行走滑轨、行走滑块、行走耳座、一号转轴、行走支架、二号转轴、行走支撑杆、转动块、行走电机、行走电机架、行走轴和行走转轮；所述的行走滑轨固定在行走固定板下端面上，行走滑块安装在行走滑轨上，且行走滑块上端为凹型结构，行走滑块下端为倒立的U型结构，行走耳座位于行走滑轨后端位置处，且行走耳座与行走固定板固连，行走支架上端通过一号转轴与行走耳座相连接，行走支架中部位置处设置有行走连接杆，行走支撑杆一端通过二号转轴与行走滑块下端相连接，行走支撑杆另一端通过转动块与行走支架中部的行走连接杆相连接，且行走支撑杆为气动可伸缩式结构，行走电机通过行走电机架固定在行走支架外侧壁上，且行走电机主轴与行走轴相连接，行走轴两端分别固定在行走支架下端的左右内侧壁上，行走转轮安装在行走轴中部位置处。

本发明行进时，当在平坦路面行走时，通过行走滑块在行走滑轨上的向外侧运动带动行走支撑杆逆时针向外侧伸展运动，且行走支撑杆与行走支架联动，从而带动行走支架以一号转轴为旋转中心进行逆时针向外侧旋转运动，当行走转轮接触地面上，整个履带行走装置与地面进行分离，处于被抬空状态，同时通过行走电机带动行走转轮的转动，实现了轮式行走装置的行走移动，且行走速度快，克服了履带行走装置行走速度慢的问题；当遇到坑洼地面时，通过行走滑块在行走滑轨上的向内侧运动带动行走支撑杆顺时针向内侧收缩运动，且行走支撑杆与行走支架联动，从而带动行走支架以一号转轴为旋转中心进行顺时针向内侧旋转运动，实现了轮式行走装置的收缩，当行走转轮脱离地面时，整个履带行走装置与地面接触，通过驱动电机的转动带动行走带轮的旋转，从而带动行走履带的运动，履带行走装置主要用于本发明的行走、移动和转向，且履带行走装置通过采用履带式结构更加便于坑洼地势地况的行走，使得本发明的适用性更强；通过履带行走装置和轮式行走装置的配合转换，提高了本发明的行走能力。

作为本发明的进一步改进，所述的delta并联机构包括定平台、动平台、电机座、并联电机、第一转轴、第一连杆、转动销、第二连杆、第二转轴、旋转基座和限位弹簧；所述的定平台和动平台均呈圆形状结构，动平台位于定平台正上方，电机座和旋转基座的数量均为三，电机座以定平台的圆心为中心呈正三角形状固定在定平台上端面上，旋转基座以动平台的圆心为中心呈正三角形状布置在动平台下端面上，且电机座安装位置和旋转基座安装位置分别一一对应，并联电机通过电机座进行固定安装，且并联电机采用可调速双轴输出电机，第一转轴一端与并联电机主轴相连接，第一转轴另一端与第一连杆上端相连接，第一连杆下端与第二连杆上端之间采用转动销进行连接，第二连杆下端与第二转轴一端相连接，第二转轴另一端安装在旋转基座上，旋转基座下端设置有旋转轴承，且旋转轴承与动平台上端面相固定，旋转基座上端设置有与第二转轴相配合的双头套筒，第一连杆内侧中部和第二连杆内侧中部均分别设置有第一安装座和第二安装座，限位弹簧位于第一安装座和第二安装座之间，且限位弹簧上端与第一安装座相连接，限位弹簧下端与第二安装座相连接；具体工作时，通过并联电机的转动带动第一转轴的旋转，且第一连杆与第一转轴同轴相连接，从而通过第一连杆的转动带动第二连杆的转动，进而带动动平台的运动，且通过限位弹簧降低了delta并联机构运动时抖动性，增加了delta并联机构运动的平稳性，delta并联机构与串联机构相比刚度大，运动灵活，结构稳定，承载能力强且微动精度高，delta并联机构在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，将delta并联机构应用到本发明中，一方面起到了对清理装置方位角度的整体调节，便于本发明各种姿态全方位对沟渠清理作业的进行，实现了柔性清理作业的功能，另一方面对清理装置起到了减震的效果，使得清理装置在本发明行走颠簸状态下始终处于水平平稳状态，防止抖动性过大对清理装置清理作业产生影响。

作为本发明的进一步改进，所述的清理装置包括清理转台、从动支座、从动转杆、从动支架、主动转杆、主动支架、主动液压缸、转动销、过渡转杆、主动支座和铲斗；所述的从动支座位于清理转台上端面后侧方，且从动支座与清理转台固连，从动支架底端通过从动转杆固定在从动支座上，且从动支架呈阶梯状结构，从动支架顶端通过主动转杆与主动支架上端相连接，且主动支架采用可伸缩式栅栏状结构，主动支架中部位置处设置有伸缩块，伸缩块底端面上设置有连接耳座，主动液压缸一端与伸缩块底端面上的连接耳座之间通过转动销进行连接，主动液压缸另一端通过过渡转杆安装在主动支座上，主动支座呈U型结构，且主动支座固定在清理转台上端面前侧方，且主动支座、从动支座以及清理转台的圆心位于同一条直线上，铲斗安装在主动支架下端；通过清理转台可以带动整个清理装置在水平面上的转动，通过主动支架的伸缩运动可以调节铲斗伸出的长度，通过主动液压缸的伸缩运动从而调节主动支架在垂直面上的张开角度，且铲斗与主动支架相连，从而实现了铲斗垂直面角度的调节，且清理装置采用平面四连杆运动原理，角度调节快速便捷，联动性好，稳定性强。

作为本发明的进一步改进，所述的铲斗包括铲斗导槽、移动鄂板、电动伸缩杆、固定圆台、固定铲爪、移动铲爪、导向圆筒和调节圆杆；所述的铲斗导槽横截断面为扇形状空心壳体结构，移动鄂板数量为二，移动鄂板沿铲斗导槽的纵向中心轴线分别对称布置，且移动鄂板内侧端安装在铲斗导槽内部，移动鄂板外侧端为扇形状结构，移动鄂板外侧上端中心位置处设置有安装盘，电动伸缩杆采用可调速双向伸缩杆，电动伸缩杆左右两端分别通过固定圆台固定在移动鄂板外侧上端中心位置处的安装盘上，固定铲爪固定在铲斗导槽正前端位置处，固定铲爪呈条形状结构，固定铲爪前端设置有固定铲刀，移动铲爪分别位于固定铲爪左右两侧，且移动铲爪沿移动鄂板分别等间距布置，移动铲爪后端与移动鄂板相连接，移动铲爪前端设置有移动铲刀，导向圆筒穿过固定铲爪，且导向圆筒与固定铲爪固连，导向圆筒沿固定铲爪侧边均匀布置，调节圆杆一端依次穿过移动铲爪安装在导向圆筒内部，调节圆杆另一端固定在移动鄂板内侧壁上；具体进行清理作业时，根据待清理沟渠的宽度调节铲斗的宽度，通过电动伸缩杆的双向同步同速向两端的伸展运动，带动移动鄂板在铲斗导槽内向两侧同步向外运动，导向圆筒和调节圆杆的配合使用为铲斗宽度的调节起到了支撑作用，铲斗清理作业时宽度可调，且调节方便，便于对不同宽度的沟渠进行清理作业，适用性强，同时铲斗采用的固定铲斗和移动铲斗的锋利性高，作业能力强，刮铲速度快。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明可对城市市政人行道沟渠进行清理疏通养护作业，且自由度调节灵活、智能化程度高、清理疏通效率高，解决了现在人工清理疏通劳动量大、效率低和成本高等问题。

(2)本发明的履带行走装置和轮式行走装置配合转换使用，且转换方便快捷，可适应于不同地况的行走，履带行走装置主要用于坑洼地面的行走，轮式行走装置主要用于平坦地面的行走，行走速度快。

(3)本发明的delta并联机构在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，将delta并联机构应用到本发明中，一方面起到了对清理装置方位角度的整体调节，便于本发明各种姿态全方位对沟渠清理作业的进行，实现了柔性清理作业的功能，另一方面对清理装置起到了减震的效果，使得清理装置在本发明行走颠簸状态下始终处于水平平稳状态，防止抖动性过大对清理装置清理作业产生影响。

(4)本发明的清理装置在空间内可进行一平移两转动共三个自由度方向的运动，且采用平面四连杆运动原理，调节快速便捷，联动性好，稳定性强，同时铲斗清理作业时宽度可调，便于对不同宽度的沟渠进行清理作业，适用性强，铲斗锋利性高，作业能力强，刮铲速度快。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明履带行走装置和轮式行走装置配合时的立体结构示意图；

图3是本发明轮式行走装置的立体结构示意图；

图4是本发明delta并联机构和清理装置配合时的立体结构示意图；

图5是本发明delta并联机构的立体结构示意图；

图6是本发明清理装置的立体结构示意图(从上往下看)；

图7是本发明清理装置的立体结构示意图(从下往上看)；

图8是本发明铲斗的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1至图8所示，一种城市市政人行道沟渠维护作业机器人，包括履带行走装置1、轮式行走装置2、电动转台3、delta并联机构4和清理装置5；所述的轮式行走装置2数量为四，且轮式行走装置2分别对称布置在履带行走装置1左右两侧，电动转台3位于履带行走装置1上端中心位置处，且电动转台3与履带行走装置1固连，delta并联机构4位于电动转台3与清理装置5之间，且delta并联机构4下端与电动转台3相连接，delta并联机构4上端与清理装置5相连接。

如图2所示，所述的履带行走装置1包括底盘11、驱动电机12、驱动轴13、行走带轮14、锁紧扣15和行走履带16，且驱动电机12、锁紧扣15和行走履带16的数量均为二，驱动轴13和行走带轮14数量为四；所述的底盘11呈矩形结构，底盘11前后两端分别开设有安装槽，驱动电机12分别固定在底盘11前后两侧的安装槽内，且驱动电机12采用双轴同步输出电机，驱动轴13一端与驱动电机12输出轴相连接，驱动轴13另一端与行走带轮14相连接，且驱动轴13与行走带轮14之间通过锁紧扣15进行固定，行走履带16两端分别绕套在行走带轮14上，且行走履带16外侧均匀设置有半圆形防滑条。

如图2和图3所示，所述的轮式行走装置2包括行走固定板21、行走滑轨22、行走滑块23、行走耳座24、一号转轴25、行走支架26、二号转轴27、行走支撑杆28、转动块29、行走电机210、行走电机架211、行走轴212和行走转轮213；所述的行走滑轨22固定在行走固定板21下端面上，行走滑块23安装在行走滑轨22上，且行走滑块23上端为凹型结构，行走滑块23下端为倒立的U型结构，行走耳座24位于行走滑轨22后端位置处，且行走耳座24与行走固定板21固连，行走支架26上端通过一号转轴25与行走耳座24相连接，行走支架26中部位置处设置有行走连接杆，行走支撑杆28一端通过二号转轴27与行走滑块23下端相连接，行走支撑杆28另一端通过转动块29与行走支架26中部的行走连接杆相连接，且行走支撑杆28为气动可伸缩式结构，行走电机210通过行走电机架211固定在行走支架26外侧壁上，且行走电机210主轴与行走轴212相连接，行走轴212两端分别固定在行走支架26下端的左右内侧壁上，行走转轮213安装在行走轴212中部位置处。

如图1至图3所示，本发明行进时，当在平坦路面行走时，通过行走滑块23在行走滑轨22上的向外侧运动带动行走支撑杆28逆时针向外侧伸展运动，且行走支撑杆28与行走支架26联动，从而带动行走支架26以一号转轴25为旋转中心进行逆时针向外侧旋转运动，当行走转轮213接触地面上，整个履带行走装置1与地面进行分离，处于被抬空状态，同时通过行走电机210带动行走转轮213的转动，实现了轮式行走装置2的行走移动，且行走速度快，克服了履带行走装置1行走速度慢的问题；当遇到坑洼地面时，通过行走滑块23在行走滑轨22上的向内侧运动带动行走支撑杆28顺时针向内侧收缩运动，且行走支撑杆28与行走支架26联动，从而带动行走支架26以一号转轴25为旋转中心进行顺时针向内侧旋转运动，实现了轮式行走装置2的收缩，当行走转轮213脱离地面时，整个履带行走装置1与地面接触，通过驱动电机12的转动带动行走带轮14的旋转，从而带动行走履带16的运动，履带行走装置1主要用于本发明的行走、移动和转向，且履带行走装置1通过采用履带式结构更加便于坑洼地势地况的行走，使得本发明的适用性更强；通过履带行走装置1和轮式行走装置2的配合转换，提高了本发明的行走能力。

如图4和图5所示，所述的delta并联机构4包括定平台41、动平台42、电机座43、并联电机44、第一转轴45、第一连杆46、转动销47、第二连杆48、第二转轴49、旋转基座410和限位弹簧411；所述的定平台41和动平台42均呈圆形状结构，动平台42位于定平台41正上方，电机座43和旋转基座410的数量均为三，电机座43以定平台41的圆心为中心呈正三角形状固定在定平台41上端面上，旋转基座410以动平台42的圆心为中心呈正三角形状布置在动平台42下端面上，且电机座43安装位置和旋转基座410安装位置分别一一对应，并联电机44通过电机座43进行固定安装，且并联电机44采用可调速双轴输出电机，第一转轴45一端与并联电机44主轴相连接，第一转轴45另一端与第一连杆46上端相连接，第一连杆46下端与第二连杆48上端之间采用转动销47进行连接，第二连杆48下端与第二转轴49一端相连接，第二转轴49另一端安装在旋转基座410上，旋转基座410下端设置有旋转轴承，且旋转轴承与动平台42上端面相固定，旋转基座410上端设置有与第二转轴49相配合的双头套筒，第一连杆46内侧中部和第二连杆48内侧中部均分别设置有第一安装座和第二安装座，限位弹簧411位于第一安装座和第二安装座之间，且限位弹簧411上端与第一安装座相连接，限位弹簧411下端与第二安装座相连接；具体工作时，通过并联电机44的转动带动第一转轴45的旋转，且第一连杆46与第一转轴45同轴相连接，从而通过第一连杆46的转动带动第二连杆48的转动，进而带动动平台42的运动，且通过限位弹簧411降低了delta并联机构4运动时抖动性，增加了delta并联机构4运动的平稳性，delta并联机构4与串联机构相比刚度大，运动灵活，结构稳定，承载能力强且微动精度高，delta并联机构4在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好；将delta并联机构4应用到本发明中，一方面起到了对清理装置5方位角度的整体调节，便于本发明各种姿态全方位对沟渠清理作业的进行，实现了柔性清理作业的功能，另一方面对清理装置5起到了减震的效果，使得清理装置5在本发明行走颠簸状态下始终处于水平平稳状态，防止抖动性过大对清理装置5清理作业产生影响。

如图6至图8所示，所述的清理装置5包括清理转台51、从动支座52、从动转杆53、从动支架54、主动转杆55、主动支架56、主动液压缸57、转动销58、过渡转杆59、主动支座510和铲斗511；所述的从动支座52位于清理转台51上端面后侧方，且从动支座52与清理转台51固连，从动支架54底端通过从动转杆53固定在从动支座52上，且从动支架54呈阶梯状结构，从动支架54顶端通过主动转杆55与主动支架56上端相连接，且主动支架56采用可伸缩式栅栏状结构，主动支架56中部位置处设置有伸缩块，伸缩块底端面上设置有连接耳座，主动液压缸57一端与伸缩块底端面上的连接耳座之间通过转动销58进行连接，主动液压缸57另一端通过过渡转杆59安装在主动支座510上，主动支座510呈U型结构，且主动支座510固定在清理转台51上端面前侧方，且主动支座510、从动支座52以及清理转台51的圆心位于同一条直线上，铲斗511安装在主动支架56下端；通过清理转台51可以带动整个清理装置5在水平面上的转动，通过主动支架56的伸缩运动可以调节铲斗511伸出的长度，通过主动液压缸57的伸缩运动从而调节主动支架510在垂直面上的张开角度，且铲斗511与主动支架56相连，从而实现了铲斗511垂直面角度的调节，且清理装置5采用平面四连杆运动原理，角度调节快速便捷，联动性好，稳定性强。

如图8所示，所述的铲斗511包括铲斗导槽5111、移动鄂板5112、电动伸缩杆5113、固定圆台5114、固定铲爪5115、移动铲爪5116、导向圆筒5117和调节圆杆5118；所述的铲斗导槽5111横截断面为扇形状空心壳体结构，移动鄂板5112数量为二，移动鄂板5112沿铲斗导槽5111的纵向中心轴线分别对称布置，且移动鄂板5112内侧端安装在铲斗导槽5111内部，移动鄂板5112外侧端为扇形状结构，移动鄂板5112外侧上端中心位置处设置有安装盘，电动伸缩杆5113采用可调速双向伸缩杆，电动伸缩杆5113左右两端分别通过固定圆台5114固定在移动鄂板5112外侧上端中心位置处的安装盘上，固定铲爪5115固定在铲斗导槽5111正前端位置处，固定铲爪5115呈条形状结构，固定铲爪5115前端设置有固定铲刀，移动铲爪5116分别位于固定铲爪5115左右两侧，且移动铲爪5116沿移动鄂板5112分别等间距布置，移动铲爪5116后端与移动鄂板5112相连接，移动铲爪5116前端设置有移动铲刀，导向圆筒5117穿过固定铲爪5115，且导向圆筒5117与固定铲爪5115固连，导向圆筒5118沿固定铲爪5115侧边均匀布置，调节圆杆5118一端依次穿过移动铲爪5116安装在导向圆筒5117内部，调节圆杆5118另一端固定在移动鄂板5112内侧壁上；具体进行清理作业时，根据待清理沟渠的宽度调节铲斗511的宽度，通过电动伸缩杆5113的双向同步同速向两端的伸展运动，带动移动鄂板5112在铲斗导槽5111内向两侧同步向外运动，导向圆筒5117和调节圆杆5118的配合使用为铲斗511宽度的调节起到了支撑作用，铲斗511清理作业时宽度可调，且调节方便，便于对不同宽度的沟渠进行清理作业，适用性强，同时铲斗511采用的固定铲斗5115和移动铲斗5116的锋利性高，作业能力强，刮铲速度快。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。