一种城市雨水管道清理机器人的制作方法

本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种城市雨水管道清理机器人，属于城市雨水管道清理技术领域。

背景技术：

雨水管道是城市排水系统中非常重要的环节，雨水管道由于其管径较小，一般为300mm，深度较浅，为无压力管道，依靠管道设计坡度及雨水自身重力排放，容易淤积泥沙、建筑垃圾、植物残骸等，加上地表树木根部容易伸入管道，管道堵塞的情况极易发生，管道内水泥堆积减少排水面积，树根盘绕阻挡固体垃圾，最后数种垃圾和淤泥形成极难清理的障碍物，严重影响管道的排水功能。

目前，国内主要的雨水管道清理方法是疏通为主，清理次之，主要力量仍然是人工清理，工人将高压水枪插进雨水管道，使用高压水喷射疏通淤泥等杂物，人工掏取垃圾辅之，但是目前雨水管道的清理方式存在以下一些缺点：

1、清理的杂物范围有限，高压水枪只能起到疏通淤泥的作用，对植物残骸比如卡在管道内的树枝，沉积在管壁的建筑垃圾如水泥块等杂物的清理效果不佳；

2、高压水枪只能起到疏通作用，无法将垃圾取出，这也导致了雨水管道清理频率居高不下，工人们急需一种治标更能治本的清理方法；

3、需要人力较多，成本较高，尤其是树枝树根的清理工作需要工人进入下水管口使用杆类工具进行掏取，又脏又累，并且对工具长度够不到的深部管道里的垃圾无可奈何，随着劳动力成本的上升，社会对各种各样机器人的需求也日渐增加；

4、伸入管道的树根非常坚韧，目前的清理方案难以解决，而且雨水管道一般都会经过马路上种植的树木下方，树根伸入管道的情况极为普遍，如果不能解决这个问题，那么随着树根的进一步生长，雨水管道堵塞的情况只会越来越严重。

目前，国内已经有了多种雨水管道探测机器人，这些机器人具备led灯和小型摄像头，可以进入雨水管道进行拍摄，但是这些机器人功率低，力量小，即使进行改造也无法对雨水管道进行清理，因此，急需一种能够代替人工，深入雨水管道进行清理工作的大功率机器人。

技术实现要素：

本发明的主要目的是为了解决目前城市雨水管道清理过程中存在的清理困难大、清理不到位、清理成本高的问题，提供一种城市雨水管道清理机器人。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种城市雨水管道清理机器人，包括高速射流机构、引流机构、加速机构、排污机构、稀释冲洗机构、防水机身、行走机构和磨削刀具机构；所述磨削刀具机构按照顺时针螺旋顺序安装在所述加速机构上；所述高速射流机构设置在所述引流机构和所述加速机构内，所述引流机构设置在所述加速机构的前端；所述排污机构设置在所述加速机构的后端，并与所述稀释冲洗机构的前端连接，所述稀释冲洗机构设置在所述防水机身内；所述行走机构对称的设置在所述防水机身两侧。

优选的方案是，所述磨削刀具机构为锯齿型磨削刀具机构，所述锯齿型磨削刀具机构安装在刀盘上，所述刀盘为倾斜面结构，所述锯齿型磨削刀具机构的表面设有圆角。

在上述任一方案中优选的是，所述磨削刀具机构由磨削刀具口、刀具连接轴和连接螺纹组成，所述磨削刀具口设置在所述刀具连接轴的前端，所述刀具连接轴与所述刀盘连接，所述连接螺纹设置在所述刀具连接轴的表面。

在上述任一方案中优选的是，所述引流机构由引流机构本体、连接体和引流槽组成，所述引流机构本体设置在所述连接体内，所述引流槽设置在所述引流机构本体内，所述引流槽与所述高速射流机构连接。

在上述任一方案中优选的是，所述连接体上设有多个连接孔，所述引流机构本体上设有多个安装孔，所述高速射流机构上设有多个出水孔。

在上述任一方案中优选的是，所述加速机构为圆筒状加速机构，所述圆筒状加速机构的前端与所述引流机构之间通过螺栓连接，所述圆筒状加速机构的内表面为粗糙的螺旋面。

在上述任一方案中优选的是，所述加速机构由加速机构本体、内腔、螺旋面和螺旋头组成，所述内腔设置在所述加速机构本体内，所述螺旋面设置在所述加速机构本体的内表面，所述螺旋头设置在所述螺旋面上。

在上述任一方案中优选的是，所述排污机构由中心轴、内圈、中间静止部分和外圈定向排污部分组成，所述中间静止部分设有多个连接轴，所述中心轴设置在所述内圈内，所述内圈设置在所述中间静止部分内，所述中间静止部分设置在所述内圈与所述外圈定向排污部分之间。

在上述任一方案中优选的是，所述行走机构由行走机构本体、驱动轴、滚轮和防滑条组成，所述驱动轴和所述滚轮均设置在所述行走机构本体上，所述防滑条设置在所述滚轮上，所述防滑条沿所述驱动轴的径向设置，所述滚轮的内倾角的曲率半径与雨水管道管壁的曲率半径相同，所述滚轮的内轮的直径大于所述滚轮的外轮的直径。

在上述任一方案中优选的是，所述防水机身的尾部设有挂扣。

本发明的有益技术效果：

1、按照本发明的城市雨水管道清理机器人，本发明提供的城市雨水管道清理机器人，本发明针对雨水管道中的难清理的堵塞物，特别是该堵塞物中有非常硬的水泥块，也有比较软的树根甚至枯枝烂叶和小塑料袋，制作了锯齿形刀具，该道具安装在刀盘上，经过高速旋转，可对较硬的水泥块进行磨削，也可以对树根进行刮削，能够较好的应对雨水管道中的复杂工况，同时也解决只能疏通管道不能去除堵塞物的治标不治本的普通高压射流方式。

2、按照本发明的城市雨水管道清理机器人，本发明提供的城市雨水管道清理机器人，本发明刀盘采用倾斜面引流结构，并且在刀盘中间部位添加了高速射流装置，经过精准计算制造出来的引流倾斜面能够较好地把磨屑混合物引流到加速机构中，这样解决了磨屑物排不出去而造成积压，影响磨屑效果甚至会缴断刀具的难题。

3、按照本发明的城市雨水管道清理机器人，本发明提供的城市雨水管道清理机器人，本发明采用螺旋式圆筒加速机构，根据内筒壁的摩擦粗糙度与旋转速度计算处螺旋圈数，使流体在最短的加速圆筒中得到最高加速，利用离心力原理，通过加速磨屑混合物使其在高速中甩出去，解决了全自动化去除堵塞物的难题，也避免堵塞物积压对机器人前进造成的阻碍。

4、按照本发明的城市雨水管道清理机器人，本发明提供的城市雨水管道清理机器人，本发明的排污装置采用复合机构，它由内圈，中间静止部分和外圈定向排污部分，双轴承的使用解决如何在高速旋转并且封闭的机构中通入管道的问题。

5、按照本发明的城市雨水管道清理机器人，本发明提供的城市雨水管道清理机器人，本发明的行走机构采用外小内大的轮式机构，其中轮子的内倾角的曲率半径与管壁的曲率半径相同，使其更好地贴合管壁前进，解决了普通轮式或者是履带式在管道中行走无法完全贴合管壁所造成的不稳定问题。

附图说明

图1为按照本发明的城市雨水管道清理机器人的一优选实施例的整体结构俯视图；

图2为按照本发明的城市雨水管道清理机器人的一优选实施例的整体结构侧视图，该实施例可以是与图1相同的实施例，也可以是与图1不同的实施例；

图3为按照本发明的城市雨水管道清理机器人的一优选实施例的整体结构前视图，该实施例可以是与图1或图2相同的实施例，也可以是与图1或图2不同的实施例；

图4为按照本发明的城市雨水管道清理机器人的一优选实施例的磨削刀具机构前视图，该实施例可以是与图1或图2或图3相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3不同的实施例；

图5为按照本发明的城市雨水管道清理机器人的一优选实施例的磨削刀具机构侧视图，该实施例可以是与图1或图2或图3或图4相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3或图4不同的实施例；

图6为按照本发明的城市雨水管道清理机器人的一优选实施例的引流机构前视图，该实施例可以是与图1或图2或图3或图4或图5相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3或图4或图5不同的实施例；

图7为按照本发明的城市雨水管道清理机器人的一优选实施例的引流机构侧视图，该实施例可以是与图1或图2或图3或图4或图5或图6相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3或图4或图5或图6不同的实施例；

图8为按照本发明的城市雨水管道清理机器人的一优选实施例的加速机构前视图，该实施例可以是与图1或图2或图3或图4或图5或图6或图7相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3或图4或图5或图6或图7不同的实施例；

图9为按照本发明的城市雨水管道清理机器人的一优选实施例的排污机构前视图，该实施例可以是与图1或图2或图3或图4或图5或图6或图7或图8相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3或图4或图5或图6或图7或图8不同的实施例；

图10为按照本发明的城市雨水管道清理机器人的一优选实施例的排污机构侧视图，该实施例可以是与图1或图2或图3或图4或图5或图6或图7或图8或图9相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3或图4或图5或图6或图7或图8或图9不同的实施例；

图11为按照本发明的城市雨水管道清理机器人的一优选实施例的行走机构前视图，该实施例可以是与图1或图2或图3或图4或图5或图6或图7或图8或图9或图10相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3或图4或图5或图6或图7或图8或图9或图10不同的实施例；

图12为按照本发明的城市雨水管道清理机器人的一优选实施例的行走机构侧视图，该实施例可以是与图1或图2或图3或图4或图5或图6或图7或图8或图9或图10或图11相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3或图4或图5或图6或图7或图8或图9或图10或图11不同的实施例。

图中：1-高速射流机构，2-引流机构，3-加速机构，4-排污机构，5-稀释冲洗机构，6-防水机身，7-行走机构，8-挂扣，9-磨削刀具机构，21-引流机构本体，22-连接体，23-引流槽，24-连接孔，25-安装孔，31-加速机构本体，32-内腔，33-螺旋面，34-螺旋头，41-中心轴，42-内圈，43-中间静止部分，44-外圈定向排污部分，45-连接轴，71-行走机构本体，72-驱动轴，73-内轮，74-外轮，75-防滑条，91-磨削刀具口，92-刀具连接轴，93-连接螺纹。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供的一种城市雨水管道清理机器人，包括高速射流机构1、引流机构2、加速机构3、排污机构4、稀释冲洗机构5、防水机身6、行走机构7和磨削刀具机构9；所述磨削刀具机构9按照顺时针螺旋顺序安装在所述加速机构3上；所述高速射流机构1设置在所述引流机构2和所述加速机构3内，所述引流机构2设置在所述加速机构3的前端；所述排污机构4设置在所述加速机构3的后端，并与所述稀释冲洗机构5的前端连接，所述稀释冲洗机构5设置在所述防水机身6内；所述行走机构7对称的设置在所述防水机身6两侧，所述防水机身6的尾部设有挂扣8。

进一步的，在本实施例中，如图4和图5所示，所述磨削刀具机构9为锯齿型磨削刀具机构，所述锯齿型磨削刀具机构安装在刀盘上，所述刀盘为倾斜面结构，所述锯齿型磨削刀具机构的表面设有圆角，所述磨削刀具机构9由磨削刀具口91、刀具连接轴92和连接螺纹93组成，所述磨削刀具口91设置在所述刀具连接轴92的前端，所述刀具连接轴92与所述刀盘连接，所述连接螺纹93设置在所述刀具连接轴92的表面。

进一步的，在本实施例中，如图6和图7所示，所述引流机构2由引流机构本体21、连接体22和引流槽23组成，所述引流机构本体21设置在所述连接体22内，所述引流槽23设置在所述引流机构本体21内，所述引流槽23与所述高速射流机构1连接，所述连接体22上设有多个连接孔24，所述引流机构本体21上设有多个安装孔25，所述高速射流机构1上设有多个出水孔。

进一步的，在本实施例中，如图8所示，所述加速机构3为圆筒状加速机构，所述圆筒状加速机构的前端与所述引流机构2之间通过螺栓连接，所述圆筒状加速机构的内表面为粗糙的螺旋面，所述加速机构3由加速机构本体31、内腔32、螺旋面33和螺旋头34组成，所述内腔32设置在所述加速机构本体31内，所述螺旋面33设置在所述加速机构本体31的内表面，所述螺旋头34设置在所述螺旋面33上。

进一步的，在本实施例中，如图9和图10所示，所述排污机构4由中心轴41、内圈42、中间静止部分43和外圈定向排污部分44组成，所述中间静止部分43设有多个连接轴45，所述中心轴41设置在所述内圈42内，所述内圈42设置在所述中间静止部分43内，所述中间静止部分43设置在所述内圈42与所述外圈定向排污部分44之间。

进一步的，在本实施例中，如图11和图12所示，所述行走机构7由行走机构本体71、驱动轴72、滚轮和防滑条75组成，所述驱动轴72和所述滚轮均设置在所述行走机构本体71上，所述防滑条75设置在所述滚轮上，所述防滑条75沿所述驱动轴72的径向设置，所述滚轮的内倾角的曲率半径与雨水管道管壁的曲率半径相同，所述滚轮的内轮73的直径大于所述滚轮的外轮74的直径。

在本实施例中，雨水管道清理机器人的主要工作过程：当工作时机器人按照原先设定好的特定速度向前前进，该速度决定刀具机构磨削的进给量，同时刀具机构、刀盘、加速机构和排污机构组成的整体进行高速旋转，首先刀具机构将堵塞物磨削成碎片形成液体混合物，该混合物在刀盘的引流作用下会进入加速圆筒中，然后稀释装置对混合物进行进一步稀释，接着被稀释的混合物会在加速圆筒中加速到高速旋转状态，最后从排污口中甩出去。

在本实施例中，刀具机构口做成锯齿状并且采用较大的圆角减小不必要的摩擦力，该道具安装在刀盘上，经过高速旋转，可对较硬的水泥块进行磨削，也可以对树根进行刮削，能够较好的应对雨水管道中的复杂工况。

在本实施例中，引流机构采用倾斜面引流结构，并且在引流机构中间部位添加了高速射流机构，经过精准计算制造出来的引流倾斜面能够较好地把磨屑混合物引流到加速机构中，这样解决了磨屑物排不出去而造成积压问题。

在本实施例中，加速机构采用螺旋式圆筒加速机构，根据内筒壁的摩擦粗糙度与旋转速度计算处螺旋圈数，使流体在最短的加速圆筒中得到最高加速。利用离心力原理，通过加速磨屑混合物使其在高速中甩出去，解决了全自动化去除堵塞物的难题。

在本实施例中，排污机构采用复合机构，它由内圈，中间静止部分和外圈定向排污部分，在工作过程中，主轴从内圈轴承穿过带动整个除泥机构高速旋转，外圈与除泥机构一体，主要承担排污作用，中间静止部分主要用于接通管道，双轴承的使用解决如何在高速旋转并且封闭的机构中通入管道的问题。

在本实施例中，行走机构采用外小内大的轮式机构，其中轮子的内倾角的曲率半径与管壁的曲率半径相同，使其更好地贴合管壁前进，解决了普通轮式或者是履带式在管道中行走无法完全贴合管壁所造成的不稳定问题。

综上所述，在本实施例中，按照本实施例的城市雨水管道清理机器人，本实施例提供的城市雨水管道清理机器人，本实施例针对雨水管道中的难清理的堵塞物，特别是该堵塞物中有非常硬的水泥块，也有比较软的树根甚至枯枝烂叶和小塑料袋，制作了锯齿形刀具，该道具安装在刀盘上，经过高速旋转，可对较硬的水泥块进行磨削，也可以对树根进行刮削，能够较好的应对雨水管道中的复杂工况，同时也解决只能疏通管道不能去除堵塞物的治标不治本的普通高压射流方式。

本实施例刀盘采用倾斜面引流结构，并且在刀盘中间部位添加了高速射流装置，经过精准计算制造出来的引流倾斜面能够较好地把磨屑混合物引流到加速机构中，这样解决了磨屑物排不出去而造成积压，影响磨屑效果甚至会缴断刀具的难题。

本实施例采用螺旋式圆筒加速机构，根据内筒壁的摩擦粗糙度与旋转速度计算处螺旋圈数，使流体在最短的加速圆筒中得到最高加速，利用离心力原理，通过加速磨屑混合物使其在高速中甩出去，解决了全自动化去除堵塞物的难题，也避免堵塞物积压对机器人前进造成的阻碍。

本实施例的排污装置采用复合机构，它由内圈，中间静止部分和外圈定向排污部分，双轴承的使用解决如何在高速旋转并且封闭的机构中通入管道的问题。

本实施例的行走机构采用外小内大的轮式机构，其中轮子的内倾角的曲率半径与管壁的曲率半径相同，使其更好地贴合管壁前进，解决了普通轮式或者是履带式在管道中行走无法完全贴合管壁所造成的不稳定问题。

以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明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发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。