激光清洗机器人的制作方法

本发明涉及一种环保机械设备，尤其涉及一种激光清洗机器人。

背景技术：

中央空调的通风管道在使用中会形成水垢或集聚污物，使系统通风阻力增大，增加不必要能耗，使系统运营成本大大提高。而且污物容易滋生细菌，造成室内空气污染。中央空调清洗即对中央空调系统整体进行清洗除尘、除旧、消菌杀毒，可以避免造成室内空气污染，提高制冷效果，同时延长中央空调各部件的寿命。中央空调清洗范围包括通风管道、风机盘管、主机、水系统、风柜、冷却塔清洗等，其中通风管道的清洗出于安全考虑禁止人员进入，一般采用机器人清洗方法，而通风管道的清洗面积是上述部件中最大的，通风管道中机器人的清洗效率直接决定了整个中央空调清洗的效率和成本。

申请号为201310577853.7的中国发明专利申请公布了一种中央空调清洗机器人，其包括管状机架和依次安装于机架上的行走装置、喷淋装置、废液回收装置和支撑装置，其中行走装置的端部安装有橡胶履带，喷淋装置为套设于机架上的转盘，转盘的边沿处具有辐向分布的喷液口，废液回收装置具有倾斜向下的吸液口，支撑装置的端部安装有电磁铁。该中央空调清洗机器人具有以下缺点：1)采用以喷淋液体为主的传动清洗方式，不但浪费水源，而且对于顽固性的水垢，采用喷淋清洗方式根本无法清除；2)行走机构设计不合理，无法进行转弯以及竖向爬壁的功能，使得清洁不彻底。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种激光清洗机器人，该激光清洗机器人能够彻底清除凝固在通风管道内壁上面的水垢，解决了现有清洗机器人清除不彻底、清洗效果差的技术问题。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的激光清洗机器人，包括行走机构、安装在行走机构上面的激光器系统、摄像头、光源、电源和控制装置，所述激光器系统包括激光发生装置、光纤耦合传输系统及激光清洗头，所述激光发生装置和光纤耦合传输系统设置在一个筒形的壳体a中；所述激光清洗头包括壳体b、光束准直透镜组、振镜扫描聚焦系统和出光单元，所述光束准直透镜组、振镜扫描聚焦系统和出光单元设置在壳体b中，所述壳体a与壳体b之间通过一个圆筒形的铰接轴铰接，在壳体a内部经过耦合的激光沿圆筒形铰接轴的轴向从铰接轴内部入射至壳体b中，激光光束在壳体b内振镜扫描聚焦系统的作用下以垂直于铰接轴轴向的方向从出光单元处射出；还包括驱动所述壳体b绕所述铰接轴转动的驱动装置，在驱动装置的控制下，所述激光清洗头能够发射出周向扫掠的激光。

进一步，所述振镜扫描聚焦系统包括振镜系统和聚焦透镜组；所述振镜系统包括x-y扫描镜，激光光束在x-y扫描镜的作用下以垂直铰接轴的轴向方向从出光单元处射出。

进一步，所述驱动装置包括电机和齿圈，所述电机的动力输出轴上面同轴设置有一个齿轮，所述齿轮与齿圈啮合，所述齿圈套设在铰接轴上，并与壳体a和壳体b二者之一固定连接。

进一步，所述壳体a呈圆筒形，所述壳体a的中部由柔性材料制成，所述行走机构包括多个围绕设置在壳体a外圆周面上的车轮支撑组件，所述车轮支撑组件包括沿壳体a轴向上一前一后并列设置的两个摆杆和铰接在两个摆杆上的连杆a，所述壳体a的中部位于一前一后并列设置的两个摆杆之间，所述连杆a、摆杆和壳体a之间形成平行四边形连杆机构，所述摆杆的一端与壳体a铰接，所 述摆杆的另一端设置有车轮，所述车轮通过电机驱动旋转；所述连杆a采用气缸制成使得连杆a的长度可调。

进一步，所述行走机构还包括用于控制摆杆与壳体a之间铰接角度的角度控制机构。

进一步，所述角度控制机构包括同轴固定设置在壳体a上面的气缸，所述气缸的气缸杆端部与摆杆之间通过连杆b连接，所述连杆b的一端与气缸杆端部铰接，另一端与摆杆铰接。

本发明的激光清洗机器人具有以下有益效果：

1、本发明的激光清洗机器人，所述激光器系统能够发出围绕壳体a周向360旋转的激光束，进而能够彻底清除凝固在通风管道内壁上面的水垢，解决了现有清洗机器人清除不彻底、清洗效果差的技术问题。

2、本发明的激光清洗机器人，能够在管道内灵活地转向和在竖向管道内爬壁行走，解决了现有清洗机器人清除不彻底、清洗效果差的技术问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明激光清洗机器人的立体结构示意图；

图2为本发明激光清洗机器人的侧视图；

图3为图2中a区所示放大结构示意图；

图4为本发明激光清洗机器人的俯视图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明：

如图1至4所示，本实施例中的激光清洗机器人，包括行走机构、安装在行走机构上面的激光器系统100、摄像头101、光源102、电源和控制装置，所述激光器系统包括激光发生装置、光纤耦合传输系统及激光清洗头，光纤耦合传输系统设置在激光发生装置的前侧，所述激光清洗头设置在光纤耦合传输系统的前 侧，经过耦合的激光入射至激光清洗头进行准直、振动反射及聚焦，向外输出振动式的激光照射在工件上；所述激光发生装置和光纤耦合传输系统设置在一个筒形的壳体a103中；所述激光清洗头包括壳体b104、光束准直透镜组、振镜扫描聚焦系统和出光单元，所述光束准直透镜组、振镜扫描聚焦系统和出光单元设置在壳体b104中，所述壳体a103与壳体b104之间通过一个圆筒形的铰接轴铰接，在壳体a103内部经过耦合的激光沿圆筒形铰接轴105的轴向从铰接轴内部入射至壳体b104中，激光光束在壳体b104内振镜扫描聚焦系统的作用下以垂直于铰接轴105轴向的方向从出光单元处射出；还包括驱动所述壳体b绕所述铰接轴转动的驱动装置，在驱动装置的控制下，所述激光清洗头能够发射出周向扫掠的激光，具体地，所述驱动装置包括电机106和齿圈107，所述电机的动力输出轴上面同轴设置有一个齿轮，所述齿轮与齿圈啮合，所述齿圈套设在铰接轴上，并与壳体a和壳体b二者之一固定连接。本发明的激光清洗机器人能够发出周向360旋转的激光束，进而能够彻底清除凝固在通风管道内壁上面的水垢，解决了现有清洗机器人清除不彻底、清洗效果差的技术问题。

作为上述技术方案的进一步改进，所述振镜扫描聚焦系统包括振镜系统和聚焦透镜组；所述振镜系统包括x-y扫描镜，激光光束在x-y扫描镜的作用下以垂直铰接轴的轴向方向从出光单元处射出。上述改进的工作原理是：激光束入射到x-y两个安装有反射镜的扫描镜上，用计算机控制反射镜的反射角度，这两个反射镜可分别沿x、y轴扫描，从而达到激光束的偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦点在目标上按所需的要求运动。

作为上述技术方案的进一步改进，所述壳体a呈圆筒形，所述壳体a的中部103a由柔性材料制成，所述激光发生装置和光纤耦合传输系统设置在壳体a的前部，进而避免受到壳体a弯曲时的影响；所述行走机构包括多个围绕设置在壳体a外圆周面上的车轮支撑组件，所述车轮支撑组件包括沿壳体a轴向上一前一后并列设置的两个摆杆108和铰接在两个摆杆上的连杆a109，所述壳体a的中部位于一前一后并列设置的两个摆杆108之间，所述连杆a109、摆杆108和壳体a103之间形成平行四边形连杆机构，所述摆杆的一端与壳体a铰接，所述摆 杆的另一端设置有车轮110，所述车轮通过电机驱动旋转；所述连杆a采用气缸制成使得连杆a109的长度可调。通过控制装置来控制连杆a的长度能够控制行走机构的行进方向。

作为上述技术方案的进一步改进，所述行走机构还包括用于控制摆杆与壳体a之间铰接角度的角度控制机构，所述角度控制机构包括同轴固定设置在壳体a上面的气缸111，所述气缸111的气缸杆端部与摆杆之间通过连杆b112连接，所述连杆b112的一端与气缸杆端部铰接，另一端与摆杆铰接。通过控制同轴固定设置在壳体a上面的气缸可实现摆杆的展开或收拢，进而使得本发明的机器人能够钻入到具有不同管径的通风管道中。另外，上述改进也使得本发明的激光清洗机器人能够在竖向设置的通风管道中行走，进而解决了现有清洗机器人清除不彻底、清洗效果差的技术问题。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。