履带式管道清淤机器人及系统的制作方法

本实用新型涉及管道清理技术领域，尤其是涉及一种履带式管道清淤机器人及系统。

背景技术：

我们生活的城市，每天排放大量的垃圾，经常使排水管道不畅，易淤积、堵塞，城区经常遭受洪涝灾害,损失十分严重。排水管道的清淤疏通问题已成为政府部门当前的棘手问题。

目前，我国城市排水管道的清淤疏通工作还普遍处于人工作业的落后状态。由于排水管道环境恶劣，在清理排水管道过程中，常常会对工人的健康造成一定的危害，此外，还存在作业长度受限、作业效率低等问题。

现有的履带式管道清淤机器人一般搭载吸泥泵，吸泥泵将管道内的淤泥，行走的过程中不断将淤泥吸入泵内，但是有些淤泥与管壁粘合度较大，不容易被清理，清淤效率低。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种履带式管道清淤机器人及系统，可以首先控制设置在清理台下方的刮板对淤泥进行松动，然后进行吸泥处理，大大提高了管道清淤效率。

第一方面，本实用新型实施例提供一种履带式管道清淤机器人，包括：机器人机身以及清理台；

机器人机身外部设置有带动机器人机身运动的履带式运动机构；机器人机身与清理台通过旋转轴和连接臂连接；机器人机身内部安装有控制器以及驱动机构；

清理台上安装有信息采集装置，侧面设置有吸泥管道，底部设置有刮板；吸泥管道连接吸泥泵；

控制器根据信息采集装置所采集的管道图像信息和当前环境参数信息，向驱动机构发送第一控制指令，以使驱动机构根据第一控制指令控制旋转轴旋转，以带动清理台上下运动；

控制器还用于向吸泥泵发送第二控制指令，以使吸泥泵根据第二控制指令通过吸泥管道进行吸泥操作。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，信息采集装置包括：摄像头、光电传感器；

摄像头安装于清理台的上方，用于采集管道图像信息并向控制器发送管道图像信息；

光电传感器安装于清理台上，用于采集当前环境参数信息并向控制器发送当前环境参数信息。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，驱动机构包括：左驱动电机、右驱动电机；

左驱动电机与右驱动电机均置于机器人机身内，分别与控制器以及旋转轴连接，用于根据控制器所发送的第一控制指令，控制旋转轴带动清理台上下运动。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，驱动机构还包括左继电器以及右继电器；

左继电器与左驱动电机连接，右继电器与右驱动电机连接，以控制旋转轴进行双向旋转运动。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括：光电编码器；

光电编码器与驱动机构以及控制器连接；

光电编码器随驱动机构同时运动的过程中，生成脉冲信号以及光敏信号向控制器输出，以使控制器根据脉冲信号以及光敏信号调整第一控制指令。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，履带式运动机构包括：从动轮、主动轮以及履带。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括：无线通讯模块；

无线通讯模块与控制器连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，刮板为多个，每个刮板下端设置有刮齿。

第二方面，本实用新型实施例提供一种履带式管道清淤系统，包括：无线遥控器以及如第一方面所述的履带式管道清淤机器人；

无线遥控器与履带式管道清淤机器人通信连接，对履带式管道清淤机器人进行远程控制。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括：上位机；

上位机与履带式管道清淤机器人通信连接。

本实用新型实施例提供的技术方案带来了以下有益效果：本实用新型实施例提供的履带式管道清淤机器人，包括机器人机身以及清理台；机器人机身外部设置有带动机器人机身运动的履带式运动机构；机器人机身与清理台通过旋转轴和连接臂连接；机器人机身内部安装有控制器以及驱动机构；清理台上安装有信息采集装置，侧面设置有吸泥管道，底部设置有刮板；吸泥管道连接吸泥泵；控制器根据信息采集装置所采集的管道图像信息和当前环境参数信息，向驱动机构发送第一控制指令，以使驱动机构根据第一控制指令控制旋转轴旋转，以带动清理台上下运动；控制器还用于向吸泥泵发送第二控制指令，以使吸泥泵根据第二控制指令通过吸泥管道进行吸泥操作。该履带式管道机器人可以首先控制设置在清理台下方的刮板对淤泥进行松动，然后进行吸泥处理，大大提高了清淤效率。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施例一所提供的一种履带式管道清淤机器人的部分结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例一所提供的一种履带式管道清淤机器人中的部分结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例二所提供的一种履带式管道清淤机器人的部分结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例二所提供的一种履带式管道清淤机器人的部分结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例二所提供的一种履带式管道清淤机器人的部分结构示意图；

图6示出了本实用新型实施例三所提供的一种履带式管道清淤系统的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前现有的履带式管道清淤机器人一般搭载吸泥泵，在行走的过程中不断通过吸泥泵将管道中的淤泥吸入泵内，但是有些淤泥与管壁粘合度较大，不容易被清理，清淤效率低。基于此，本实用新型实施例提供的一种履带式管道清淤机器人及系统，可以首先控制设置在清理台下方的刮板对淤泥进行松动，然后进行吸泥处理，大大提高了清淤效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种履带式管道清淤机器人进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供一种履带式管道清淤机器人，参见图1和图2、所示，该履带式管道清淤机器人包括：机器人机身101以及清理台102。

其中，机器人机身101外部设置有带动机器人机身运动的履带式运动机构；机器人机身101与清理台102通过旋转轴108和连接臂109连接；机器人机身101内部安装有控制器106以及驱动机构107；清理台102上安装有信息采集装置112，侧面设置有吸泥管道111，底部设置有刮板110；吸泥管道111连接吸泥泵；控制器106根据信息采集装置112所采集的管道图像信息和当前环境参数信息，向驱动机构107发送第一控制指令，以使驱动机构107根据第一控制指令控制旋转轴108旋转，以带动清理台102上下运动；控制器106还用于向吸泥泵发送第二控制指令，以使吸泥泵根据第二控制指令通过吸泥管道111进行吸泥操作。

本实施例中，履带式运动机构包括主动轮103、从动轮104和履带105，履带式运动机构可以通过牵引机构(未示于图中)向前行进，具体的，牵引机构可以采用钢丝绳牵引装置，当然履带式运动机构也可以通过驱动装置行进，该驱动机构107包括直流伺服电机，其与控制器106电连接。控制器106向直流伺服电机发送控制信号，以使直流伺服电机根据该控制信号控制从动轮104和主动轮103移动，从而实现机器人的行进。

需要说明的是，履带式运动机构不限于本实施例所述的结构，还可以采用是其它的实现方式。

进一步地，机器人机身101与清理台102通过多个旋转轴108和连接臂109进行连接，因而通过控制器106控制多个旋转轴108的转动就可以实现清理台102的上下运动，清理台102的下方安装有多个刮板110，在清理台102上下运动的过程中，可以带动刮板110同时运动，对淤泥进行松动处理。此外，清理台102的侧面还设置有吸泥管道111，该吸泥管道111连接有吸泥泵(图中未示出)，在对淤泥松动处理后，通过控制器102控制吸泥泵工作，进而可以通过吸泥管道111对淤泥进行吸泥处理。

具体的控制器106控制过程如下：

在本实用新型实施例中，控制器106选用TMS320F28069作为主控芯片。该款芯片不仅具有16个PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制，简称脉宽调制)通道，可同时完成对多个驱动电机进行调速控制；而且在智能控制算法和运算速率方面具有更大的优势，为提高履带式管道清淤机器人的淤泥效率提供了便利条件。

控制器106首先接收信息采集装置112所采集的管道图像信息和当前环境参数信息，根据该上述信息，对机器人的运行速度、旋转轴的旋转速度、吸泥泵的工作参数作出判断，进而生成多种控制指令，比如，判断出需要对淤泥进行松动处理，则向驱动机构107发送相应的控制指令，使驱动机构107根据该控制指令进行一定速度的旋转，从而带动清理台102上下运动，使清理台102下方的刮板对淤泥进行松动。当判断出需要进行吸泥处理时，向吸泥泵发送相应的控制指令，以使吸泥泵通过吸泥管道111进行吸泥操作。

本实用新型实施例所提供的履带式管道机器人，可以首先控制设置在清理台102下方的刮板110对淤泥进行松动，然后进行吸泥处理，解决了与管道壁粘附紧密的淤泥难以处理的问题，大大提高了清淤效率，此外，上述清理台102可以通过旋转轴108上下移动，适应不同的管径和需求。

实施例二：

本实用新型实施例提供一种履带式管道清淤机器人，参见图3、图4、图5所示，该履带式管道清淤机器人包括：机器人机身201以及清理台202。

机器人机身201外部设置有履带式运动机构，在机器人机身201内的控制器的控制下带动机器人行进；机器人机身201与清理台202通过旋转轴208和连接臂209连接，通过控制器控制旋转轴208的转动，带动清理台202进行上下移动，适应不同管径的需求。清理台202上安装有信息采集装置212，侧面设置有吸泥管道211，底部设置有刮板210；吸泥管道211连接吸泥泵；控制器根据信息采集装置212所采集的管道图像信息和当前环境参数信息，向与其连接的驱动机构207发送第一控制指令，以使驱动机构207根据第一控制指令控制旋转轴208旋转，以带动清理台202上下运动；控制器还用于向吸泥泵发送第二控制指令，以使吸泥泵根据第二控制指令通过吸泥管道211进行吸泥操作。

其中，履带式运动机构包括主动轮203、从动轮204和履带205，履带式运动机构可以通过牵引机构(未示于图中)向前行进，具体的，牵引机构可以采用钢丝绳牵引装置，当然履带式运动机构也可以通过驱动机构207行进，该驱动机构207包括直流伺服电机，其与控制器206电连接。控制器206向直流伺服电机发送控制信号，以使直流伺服电机根据该控制信号控制从动轮204和主动轮203移动，从而实现机器人的行进。

作为一种优选实施方式，清理台202下方设置有多个刮板210，每个刮板210下端还安装有刮齿213，刮齿213的形状和数量不做具体限定。通过设置在刮板210下端的多个刮齿213，可以提高松动淤泥的效率，从而进一步提高该履带式管道清淤机器人的清淤效率。

在本实施例中，信息采集装置212具体包括：摄像头2121、光电传感器2122。

摄像头2121安装于清理台202的上方，用于采集管道图像信息并向控制器发送管道图像信息；光电传感器2122安装于清理台202上，用于采集当前环境参数信息并向控制器发送当前环境参数信息。

光电传感器2122可以把光信号(红外、可见及紫外光辐射)转变成为电信号，用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如管道直径、表面粗糙度，以及淤泥的状态等。光电传感器2122具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此能够对管道当前的环境参数进行准确地检测，再结合摄像头2121采集的管道图像信息，能够为控制器对各种控制指令的生成提供最全面的参考。

进一步地，驱动机构207包括：左驱动电机2071、右驱动电机2072。

左驱动电机2071与右驱动电机2072均置于机器人机身201内，分别与控制器以及旋转轴208连接，用于根据控制器所发送的第一控制指令，控制旋转轴208带动清理台202上下运动。

一般来说，驱动电机(左驱动电机2071、右驱动电机2072)可以驱动旋转轴208沿两个方向进行旋转运动，当选择的驱动电机只能控制旋转轴208沿一个方向旋转运动时，可以在控制器和驱动电机中间加两个继电器，即左继电器2073以及右继电器2074。左继电器2073与左驱动电机2071连接，右继电器2074与右驱动电机2072连接，从而实现控制旋转轴208进行双向旋转运动。

此外，本实用新型实施例中，履带式管道清淤机器人还包括：光电编码器214；光电编码器214与驱动机构207以及控制器连接；光电编码器214随驱动机构207同时运动的过程中，生成脉冲信号以及光敏信号向控制器输出，以使控制器根据脉冲信号以及光敏信号调整第一控制指令。

通过光电编码器214对驱动电机的感应，将反馈信号，即上述脉冲信号以及光敏信号发送给控制器，以使控制器对驱动电机的控制指令作出进一步调整，使驱动电机的控制更加精确，清淤效果更好。

另外，为了实现该履带式管道清淤机器人的远程控制，在机器人机身201内部还设置有：无线通讯模块215，无线通讯模块215与控制器连接，通过该无线通讯模块215可以实现履带式管道清淤机器人与外界(比如无线遥控器或者上位机等)的信息交互。

本实用新型实施例提供的履带式管道清淤机器人，通过控制设置在清理台202下方的刮板210以及刮齿213对淤泥进行松动，然后进行吸泥处理，大大提高了清淤效率，此外，该履带式管道清淤机器人中清理台202可以进行上下移动，从而实现对不同管径的需求。

实施例三：

本实用新型实施例提供一种履带式管道清淤系统，参见图6所示，该系统包括：无线遥控器31以及如上述任一实施例所述的履带式管道清淤机器人32；

无线遥控器31与履带式管道清淤机器人32通信连接，对履带式管道清淤机器人32进行远程控制。

此外，该系统还包括：上位机33，上位机33与履带式管道清淤机器人32通信连接。

本实用新型实施例所提供的履带式管道清淤系统，包含了实施例一或实施例二所述的履带式管道清淤机器人，同样可以实现上述功能，在此不再赘述。

该履带式管道清淤系统通过无线遥控器31或者上位机33，可以远程控制履带式管道清淤机器人32，首先利用设置在清理台下方的刮板对淤泥进行松动，然后进行吸泥处理，大大提高了清淤效率。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。