管道清洗机器人的制作方法

本发明涉及一种管道清洗机器人，更具体地，涉及一种能够灵活有效地清洗形成在管道内部的异物的管道清洗机器人。

背景技术：

需要表明的是，该部分的技术内容只是提供本发明的背景信息，并不构成现有技术。

一般情况下，如上下水管、城市煤气管、设备管道等的管道设施输送水、油类、液化气或与其相似种类的流体，在安装后经过一段时间，由于老化或腐蚀导致管道受损，或者，由于如图1所示的管道内部粘贴有异物等的沉淀物，管道的通道变窄，最后使得管道被堵塞。

这种管道设施不良问题都会带来严重的后果，特别是沉积在设施用煤气管道内部的多种形态的沉淀物会引发供给煤气效率的低下、管道内部腐蚀的加速等问题，而若将其弃置不管，则由于煤气供给极少导致生产不良，管道壁的破孔导致泄漏等安全事故等。

因此，在工业现场对管道设施执行随时或周期性的检验，最近还使用利用了机器人的机器人检查系统。

特别是，在钢铁厂使用的管道设备根据特性大都需要清洗，由于内部的异物，管道腐蚀的加速导致管道寿命缩短，同时设备的维护费用增加，因此有必要有效地去除管道内部的异物。

但是，由于目前存在只对能够通过人力操作的直管或夹具去除异物的管道进行清洗的问题，因此这不仅使得适于清洗的管道的范围小，而且存在清洗效率低的问题。

因此，虽然有过很多通过开发直接进入管道内部去除异物的机器人或装置，扩大清洗范围、提高清洗效率的尝试，但现有已开发的机 器人或装置，大部分系统复杂，作业人员操作起来吃力，因此需要进行装置的轻量化。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明是针对如上所述的现有的管道清洗机器人中所出现的要求或问题中的至少一种而完成的。

根据本发明的一个方面，提供一种能够容易适用于具有多种管径的管道的管道清洗机器人。

根据本发明的一个方面，提供一种能够对管道的内周面强力地施压，从而强力去除被粘贴在管道内周面的异物的管道清洗机器人。

根据本发明的一个方面，提供一种通过对装置的轻量化来确保充分的牵引力，从而能够强力去除粘贴异物的管道清洗机器人。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种管道清洗机器人，包括：装置主体部，其进入管道内部；驱动模块部，与所述装置主体部连接且以辐射状配置，而且紧贴于管道内部并移动将所述装置主体部；链节架部，连接所述装置主体部和所述驱动模块部之间，且可回转地设置在所述装置主体部和所述驱动模块部；压力驱动部，其设置在所述装置主体部和所述链节架部之间，其一侧连接在所述链节架部且调节所述链节架部的展开角度，并提供将所述驱动模块部紧贴到管道的驱动力；以及，清洗模块部，其安装在所述装置主体部且去除形成在管道内部的异物。

优选地，所述压力驱动部可包括：铰链架，其可回转地设置在所述链节架部；缸杆，其可伸缩地结合在所述铰链架；以及，增压缸，其通过伸缩所述缸杆来调节所述链节架部的展开角度且将所述驱动模块部紧贴到管道内部。

优选地，所述装置主体部可包括：前方部框架，其可旋转地安装 有所述清洗模块部；多个设置杆，其固定在所述前方部框架且向长度方向延长而形成；至少一个以上的固定托架，其贯穿设置有所述设置杆，且可回转地设置有所述链节架部。

优选地，所述链节架部通过所述固定托架和铰链轴被可回转地设置，所述链节架部可包括有通过感应所述铰链轴的旋转数来测量所述链节架部的展开角度的展开角测量传感器。

优选地，所述链节架部设置有将所述装置主体部与所述驱动模块部可回转地连接的第一链节架和第二链节架，所述第一链节架连接在所述压力驱动部的第一压力驱动部件，由此通过所述第一压力驱动部件的伸缩来调节相对于所述装置主体部的展开角度，所述第二链节架与所述第一链节架相互隔开设置，并且可与所述第一链节架联动地移动，并调节相对于所述装置主体部的展开角度。

优选地，所述压力驱动部可包括：第一压力驱动部件，其与第一链节架直接连接且调节所述第一链节架的相对于所述装置主体部的展开角度；以及第二压力驱动部件，其与所述第二链节架直接连接且调节第二链节架的相对于所述装置主体部的展开角度，来与所述第一压力驱动部件一起提供额外的压力。

优选地，所述清洗模块部能够可旋转地安装在所述装置主体部，且向上下方向可回转地安装在所述装置主体部。

优选地，所述清洗模块部可包括：旋转框架，其可旋转地设置在所述装置主体部的前方部框架；回转框架，其可回转地安装在所述旋转框架；清洗工具，其设置在所述回转框架且去除管道内部的异物；以及，清洗工具气缸，其一侧固定于所述旋转框架，另一侧可回转地结合在所述回转框架，从而使所述回转框架进行升降。

优选地，所述清洗工具可包括多个具有不同规格的、对应于管道的多种内径大小的清洗工具单元，所述清洗工具单元可根据管道的内径选择性地安装在回转框架。

优选地，所述清洗工具单元可包括：工具主体，其具有对应于管道的内周面的截面形状的截面，形成用于刮掉粘贴在管道上的异物的锯齿；脚轮单元，其设置于所述工具主体，且与所述锯齿相比突出形成，从而引导所述工具主体移动。

优选地，所述驱动模块部可包括：环形轨道，其由弹性材料构成；侧盖，其设置在所述环形轨道的侧面且封闭所述环形轨道的内部空间；轨道驱动马达，用于驱动旋转所述环形轨道；以及，张力调节齿轮，用于调节所述环形轨道的张力。

优选地，所述驱动模块部、所述链节架部及所述压力驱动部可相互连接且向所述装置主体部的周围方向分别设置多个，并且可进一步包括在多个所述驱动模块部及多个所述压力驱动部中至少对某一侧进行单独控制的控制模块部。

优选地，所述控制模块部可通过单独控制所述压力驱动部来单独控制各所述链节架部的相对于所述装置主体部的展开角度，以使能够应对管道的内径变化。

(三)有益效果

根据如上所述的本发明的一个实施例，由于能够容易适用于多种管径的管道，具有提高管道清洗机器人的设备运行效率的效果。

根据本发明的一个实施例，对管道的内周面强力地施压，从而具有能够强力去除被粘贴在管道内周面的异物的效果。

根据本发明的一个实施例，通过对装置的轻量化来确保充分的牵引力，从而具有能够强力去除粘贴异物的效果。

附图说明

图1和图2是本发明的管道清洗机器人的立体图。

图3是本发明的管道清洗机器人的侧视图。

图4是本发明的管道清洗机器人的仰视图。

图5a和图5b是示出本发明的管道清洗机器人在清洗大口径管道 时的被展开的状态的图。

图6a、图6b是示出本发明的管道清洗机器人在清洗小口径管道时的被折叠的状态的图。

图7是详细示出作为本发明的组成构件的装置主体部、链节架部及直连式液压驱动部的结合的图。

图8是详细示出作为本发明的组成构件的驱动模块部的图。

图9是详细示出作为本发明的组成构件的清洗模块部、装置主体部的结合的图。

图10是示出作为本发明的组成构件的清洗模块部的回转状态的图。

图11是示出作为本发明的组成构件的清洗模块部的旋转状态的图。

图12是示出多个对应于管道的多种内径大小的清洗工具单元的图。

附图说明标记

10： 管道清洗机器人 100：装置主体部

110：前方部框架 111：固定框架

113：相机 115：补助发光二极管

117：气体传感器 130：设置杆

150：固定托架 151：第一固定托架

153：第二固定托架 170：气缸托架

190：后方部框架 200：驱动模块部

210：环形轨道 230：侧盖

250：轨道驱动马达 270：张力调节齿轮

300：链节架部 301：第一链节架

303：第二链节架 310：链节架部件

330：展开角测量传感器 400：压力驱动部

401：第一压力驱动部件 403：第二压力驱动部件

410：铰链架 430：缸杆

450：增压缸 500：清洗模块部

510：旋转框架 530：回转框架

550：清洗工具 551：工具主体

553：锯齿 555：脚轮单元

557：清洗工具臂 570：清洗工具气缸

600：控制模块部

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。但是，本发明的实施例可变形为多种其他形式，本发明的范围并不限定于以下说明的实施例。而且，本发明的实施例是为了向本领域的技术人员完整地说明本发明而提供的。在图中为了明确说明，可放大表示组件的形状及大小等。

下面，参照附图对本发明的一个实施例的管道清洗机器人10进行详细说明。

参照图1至12，本发明的一个实施例的管道清洗机器人10可包括装置主体部100、驱动模块部200、链节架部300、压力驱动部400及清洗模块部500，还可包括控制模块部600。

如图1和2所示，管道清洗机器人10可包括：装置主体部100，其进入管道内部；驱动模块部200，其与所述装置主体部100连接且以辐射状配置，而且紧贴于管道内部并移动所述装置主体部100；链节架部300，其连接所述装置主体部100和驱动模块部200之间，且可回转地设置在所述装置主体部100和所述驱动模块部200；压力驱动部400，其设置在所述装置主体部100和所述链节架部300之间，其一侧连接在所述链节架部300且调节所述链节架部300的展开角度，并提供将所述驱动模块部200紧贴到管道的驱动力；以及，清洗 模块部500，其安装在所述装置主体部100且去除形成在管道内部的异物。

如图1、4、5b及6b所示，管道清洗机器人10可由如下的杠杆方式构成，即，压力驱动部400的一侧可与所述链节架部300直接连接，且所述链节架部300向所述压力驱动部400伸张的方向展开，而被设置在所述链节架部300的所述驱动模块部200向管道的内周面施压。

压力驱动部400可以是其一侧与所述链节架部300直接连接且向所述压力驱动部400的伸张方向对所述链节架部300进行施压。

此时，链节架部300可通过所述压力驱动部400受压而向压力驱动部400伸张的方向展开，而与链节架部300连接并展开的驱动模块部200可对管道进行施压。

图5a至6b是示出为了明确表示链节架部300的展开和折叠的状态而将以辐射状设置在装置主体部100的多个驱动模块部200中被设置在上侧和下侧的驱动模块部200省略的状态的图。

如图5a所示，当链节架部300被展开时，可适用于大口径管道，如图5b所示，当链节架部300被折叠时，链节架部300几乎紧贴于装置主体部100且可适用于小口径管道。

因此，能够容易适用于多种管径的管道，具有提高管道清洗机器人10的设备运行效率的效果。

如图7所示，压力驱动部400可包括铰链架410、缸杆430、增压缸450。

压力驱动部400可包括：铰链架410，可回转地设置在所述链节架部300；缸杆430，可伸缩地结合在所述铰链架410；以及，增压缸450，通过伸缩所述缸杆430来调节所述链节架部300的展开角度，且将所述驱动模块部200紧贴到管道内部。

如图7所示，链节架部300可通过所述固定托架150和铰链轴可 回转地设置，所述链节架部300可包括通过感应所述铰链轴的旋转数来测量所述链节架部300的展开角度的展开角测量传感器330。

链节架部件310和固定托架150的框架固定部可通过铰链轴来固定，铰链轴可设置有用于测量链节架部件310的展开角度的展开角测量传感器330。

此时，展开角测量传感器330可通过感应铰链轴的旋转数来测量链节架部件310的展开角度。

链节架部300的展开角度可在相对于所述装置主体部100的长度方向为10～80度的范围内形成。

如图1、2及7所示，装置主体部100可包括前方部框架110、设置杆130、固定托架150，还可包括气缸托架170及后方部框架190。

如图1及9所示，前方部框架110被设置在装置主体部100的前面，且是清洗模块部500可被旋转地安装的部分。

前方部框架110包括固定框架111，并可安装相机113、补助发光二极管115、气体传感器117等。

如图11所示，即使可旋转地设置在装置主体部100的前方部框架110的旋转框架510、回转框架530、清洗工具550、清洗工具气缸570同时旋转，被设置在旋转框架510的内部且被固定在装置主体部100的前方部框架110的固定框架111也可能不会旋转。

此时，可设置作业人员直接观察管道内部情况的同时用于直观地控制管道清洗机器人10的相机113。此时，相机113不会旋转，且可被设置并固定在固定框架111，所述固定框架111被设置在旋转框架510的内部且被固定在装置主体部100的前方部框架110。

如图9所示，为了通过相机113容易监控，补助发光二极管115可设置在装置主体部100的前方部框架110，且可设置用于判断管道内部的环境信息搜集及操作的危险程度的气体传感器117。

如图7及9所示，装置主体部100可包括：前方部框架110，可 旋转地安装有所述清洗模块部500；多个设置杆130，被固定在所述前方部框架110且向长度方向延长而形成；至少一个以上的固定托架150，贯穿设置有所述设置杆130，且设置有所述链节架部300。

固定托架150可形成有可回转地设置有链节架部300的框架固定部。

链节架部300可包括一对链节架部件310，且固定托架150可形成有可旋转地连接有一对链节架部件310的一对框架固定部。

链节架部件310和框架固定部可通过铰链轴来固定，铰链轴可设置有用于测量链节架部件310的展开角度的展开角测量传感器330。

此时，展开角测量传感器330可通过感应铰链轴的旋转数来测量链节架部件310的展开角度。

如图7所示，装置主体部100可进一步包括固定有设置杆130的后端的后方部框架190。

固定托架150可包括第一固定托架151和第二固定托架153，第一固定托架151可设置有第一链节架301，第二固定托架153可设置有第二链节架303。

第一固定托架151贯穿设置有设置杆130且设置有第一链节架301，第二固定托架153可贯穿设置有设置杆130且设置有第二链节架303。

装置主体部100可贯穿设置有设置杆130，可包括设置有压力驱动部400的气缸托架170。

如图5b及7所示，前方部框架110、第一固定托架151、第二固定托架153、气缸托架170及后方部框架190可以以一定距离隔开插入在设置杆130。

此时，如图5b所示，设置杆130的一侧端部可被插入固定在前方部框架110，而设置杆130的另一侧端部可被插入固定在后方部框架190。

如上所述，由于管道清洗机器人10可通过对装置主体部100的轻量化来确保充分的牵引力，具有能够通过强力去除粘贴的异物的效果。

链节架部300可包括有多个分别可回转地设置在装置主体部100和所述驱动模块部200的链节架部件310。

链节架部300可包括第一链节架301和第二链节架303。

如图2至图4所示，链节架部300可包括将所述装置主体部100与所述驱动模块部200可回转地连接的第一链节架301和第二链节架303。

由于第一链节架301连接在所述压力驱动部400的第一压力驱动部件401，可通过伸缩所述第一压力驱动部件401来调节相对于所述装置主体部100的展开角度，所述第二链节架303向所述第一链节架301和所述装置主体部100的长度方向被隔开设置，并且与所述第一链节架301联动地移动来调节相对于所述装置主体部100的展开角度。

如图3和图4所示，压力驱动部400可包括第一压力驱动部件401，可进一步包括第二压力驱动部件403。

压力驱动部400可包括直接连接在第一链节架301的第一压力驱动部件401。

而且，压力驱动部400可包括第一压力驱动部件401，与第一链节架301直接连接；第二压力驱动部件403，与连接在驱动模块部200的所述第二链节架303直接连接并且与所述第一压力驱动部件401一起提供额外的压力，所述驱动模块200形成在所述装置主体部100前行的管道下侧方向上。

如图9至图12所示，清洗模块部500可旋转地安装在所述装置主体部100且向上下方向可回转地安装在所述装置主体部100。

如图9和图10所示，清洗模块部500可包括旋转框架510、回 转框架530、清洗工具550、清洗工具气缸570，可进一步包括回转传感器(未图示)。

清洗模块部500可包括：旋转框架510，可旋转地设置在所述装置主体部100的前方部框架110；回转框架530，可回转地安装在旋转框架510；清洗工具550，其设置在所述回转框架530，去除管道内部的异物；以及，清洗工具气缸570，其一侧固定于所述旋转框架510，另一侧可回转地结合在所述回转框架530，从而使所述回转框架530进行升降。

如图11所示，清洗模块部500能够可旋转地安装在所述装置主体部100，而且清洗模块部500的旋转框架510通过以装置主体部100的前方部框架110为准可旋转的结构连接。为此，后方可设置有马达。

即使可旋转地设置在装置主体部100的前方部框架110的旋转框架510、回转框架530、清洗工具550、清洗工具气缸570同时旋转，被设置在旋转框架510的内部且被固定在装置主体部100的前方部框架110的固定框架111也不会旋转。

旋转框架510与可回转地连接的所述回转框架530的连接部分可包括用于测量所述回转框架530的回转角度的回转传感器(未图示)。

旋转框架510与回转框架530可通过铰链轴来固定，铰链轴可设置有用于测量回转框架530的回转角度的回转传感器(未图示)。

此时，回转传感器(未图示)可通过感应铰链轴的旋转数来测量回转框架530的回转角度。

此时，展开角测量传感器330可通过感应铰链轴的旋转数来测量链节架部300的展开角度。

如图10所示，清洗模块部500可在上下方向上可回转地安装，回转框架530以旋转框架510为准可在上下方向上可回转地连接。

可根据管道的管径伸缩清洗工具气缸570来调节清洗工具550的位置，且可通过清洗工具气缸570的驱动力，将清洗工具550紧贴在 异物。

清洗工具550可设置成在被安装在回转框架530的状态下紧贴到异物，且与管道的内周面间隔微小的距离，并且可通过驱动驱动模块部200来移动清洗工具550，从而刮掉粘着的异物。

如图12所示，清洗工具550可包括多个对应于管道的多种内径大小的清洗工具单元，清洗工具单元可拆卸地设置在回转框架530上。

清洗工具550可包括多个具有不同规格的、对应于管道的多种内径大小的清洗工具单元，所述清洗工具单元可根据管道的内径选择性地安装在回转框架530。

如图3及图12所示，清洗工具单元可包括工具主体551和脚轮单元555。

清洗工具单元可包括有工具主体551和脚轮单元555，其中，工具主体551具有对应于管道的内周面的截面形状的截面，形成用于刮掉粘贴于管道的异物的锯齿553，脚轮单元555被设置于所述工具主体551，且与所述锯齿553相比突出形成，从而引导所述工具主体551移动。

清洗工具单元的从工具主体551的背面延长而形成的清洗工具臂557可与回转框架530可拆卸地结合。

工具主体551可由曲率对应于管道的内周面的曲率的月牙形状的部件形成，在管道的内周面方向可形成多个锯齿553。

相对于管道的管径，若工具主体551的大小变大，则异物被吸附的可能性高，因此，工具主体551可由摩擦力的被最小化而防止异物吸附的特氟隆板材形成。

脚轮单元555被设置在工具主体551，与所述锯齿553相比突出形成，从而能够引导工具主体511沿着管道的内周面移动。由于脚轮单元555和工具主体551的锯齿553，可容易移送被去除的异物。

清洗工具单元在紧贴于形成在管道的异物的状态下，可通过将清洗模块部500的旋转框架510以装置主体部100的前方部框架110为基准旋转的方式来去除被粘着的异物。

而且，虽未图示，工具主体551的前方可形成至少一个以上的前端部分尖细的杆状楔子。可通过驱动驱动模块部200来将楔子插入到粘着于管道的异物的方式，去除被粘着的异物。

而且，在楔子被插入在粘着的异物的状态下，可通过将清洗模块部500的旋转框架510以装置主体部100的前方部框架110为基准旋转的方式来去除被粘着的异物。

所述多个驱动模块部200可在管道的周围方向上设置，使其面向管道的内面。

如图1和2所示，4个所述驱动模块部200向所述装置主体部100的周围方向设置，其中至少一对以上的驱动模块部200可以以所述装置主体部100为中心相对设置。

一对驱动模块部200可分别向面对装置主体部100的底部的方向和面对装置主体部100的上部的方向设置，其余的一对驱动模块部200可分别向面对装置主体部100的两个侧面的方向设置。

具体地，一对驱动模块部200可分别向面对装置主体部100的底部的下侧方向和面对装置主体部100的上部的上侧方向设置，其余的一对驱动模块部200可分别向面对装置主体部100的两个侧面的左侧方向和右侧方向设置。

更为优选地，如图5a及5b所示，4个所述驱动模块部200可向所述装置主体部100的周围方向以90度的间隔隔开设置。

如上所示，由于两对驱动模块部200以相对的形式设置，相对的两对驱动模块部200能够对管道的内周面强力地施压而移动，从而具有能够强力去除被粘贴在管道内周面的异物的效果。

虽未图示，4个所述驱动模块部200可向所述装置主体部100的 周围方向设置，其中一对驱动模块部200可向面对所述装置主体部100的底部的方向和面对装置主体部100的上部的方向上以所述装置主体部100为中心相对地设置，其余的一对驱动模块部200可向面对所述装置主体部100的两个侧面的方向分别向下设置。

装置主体部100可通过向面对底部的方向设置的驱动模块部200和向面对装置主体部100的两个侧面的方向分别向下设置的驱动模块部200一起支撑装置主体部100的负荷。

如图8所示，驱动模块部200可包括：环形轨道210，由弹性材料构成；侧盖230，其设置在所述环形轨道210的侧面且封闭所述环形轨道210的内部空间；轨道驱动马达250，其用于驱动旋转所述环形轨道210；以及，张力调节齿轮270，用于调节所述环形轨道210的张力。

环形轨道210可形成有连续的通过对管道的内周面施压来提高夹持力的夹持突起。

可通过压力驱动部400，驱动模块部200的环形轨道210通过与管道的内周面紧贴来确保夹持力。

如图1和2所示，驱动模块部200、所述链节架部300及所述压力驱动部400可相互连接且在所述装置主体部100的周围方向上分别设置多个，并且可进一步包括在多个所述驱动模块部200及多个所述压力驱动部400中至少对某一侧进行单独控制的控制模块部600。

控制模块部600可通过单独控制多个以辐射状配置在装置主体部100的驱动模块部200来矫正管道清洗机器人10的姿势。

由于驱动模块部200可独立地控制速度，当相同的多个驱动模块部200被以相同的速度控制时，无需改变姿势就能够前进和后退，可通过以不同的速度控制驱动模块部200来将管道清洗机器人10向一侧旋转的方式等矫正姿势。

控制模块部600可通过单独控制所述压力驱动部400来单独控制 各所述链节架部300的相对于所述装置主体部100的展开角度，使能够应对管道的内径变化。

即，可通过控制模块部600来单独控制各所述链节架部300的相对于所述装置主体部100的展开角度，从而控制所述装置主体部100位于所述管道内面中心。

而且，控制模块部600可通过单独控制多个在装置主体部100以辐射状配置的压力驱动部400，在不受粘着于管道内部的异物等的影响的情况下，将管道清洗机器人10置于管道内部中心。

将管道清洗机器人10置于管道内部中心的重要原因是将管道清洗机器人10置于中心会影响清洗效率。

而且，控制模块部600可向驱动模块部200和压力驱动部400提供电源和压力，且可控制管道清洗机器人10。

控制模块部600可包括向管道清洗机器人10供应电源的电源供应模块和向压力驱动部400提供气压或液压的压力供应模块。

首先，以上对本发明的实施例进行了详细说明，但本发明的权利要求范围并不限定于此，对于本发明所属领域的普通技术人员而言，在不脱离权利要求书里记载的本发明的技术思想的范围内可进行多种修改及变形是显而易见的。