专利名称：一种用于中央空调风管的定量取样机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于中央空调风管的定量取样机器人。
背景技术：
目前，国内外对中央空调风管进行清洗消毒前后的采样，多为手工取样，由于人工取样随意性大，且部分管道无法采集样本，导致采样结果不准确。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在缺陷，设计一种用于中央空调风管的定量取样机器人，它可用笔记本电脑进行控制，其定量取样性能稳定且准确性高，具有摄像功能，操作简单、工作效率高、重量轻、携带方便。
本实用新型的技术解决方案是，所述用于中央空调风管的定量取样机器人有两侧为行走履带的车身，各侧行走履带圈内与其内圈一端连接的履带驱动轮的轮轴经一伞齿轮副同履带驱动电动机的轴相连接，车身顶面后部装有一竖轴，该竖轴上端装有一支架，摄像与照明灯箱的两侧端分别铰接在所述支架的相应两立臂上且其一端铰接轴经一齿轮传动副同一倾仰驱动电动机的轴连接，所述竖轴的下端经一齿轮传动副同一左右旋转驱动电动机的轴连接，所述摄像与照明灯箱的正面装有摄像头和照明灯，其结构特点是，所述车身前部两侧行走履带之间的空间内设有同一垂直升降机构相连接的定量取样装置，该装置有一基架，所述基架的前部有一底部为敞口的刮板腔，装在该刮板腔中的刮板后面两侧分别同相应螺杆的前端连接而所述螺杆装在固定于车身的螺母中且其后端同相应的螺杆驱动电动机的轴相连接；所述刮板腔前部卡接有一灰斗，该灰斗相对所述刮板的一侧的为开口且其上封盖有刮片，所述刮片和刮板上装有对应的磁体。
以下结合附图做出进一步说明。
参见图1和图2，本实用新型有两侧为行走履带5的车身，如图6所示，各侧行走履带5圈内与其内圈一端连接的履带驱动轮6的轮轴经一伞齿轮副29同履带驱动电动机27的轴相连接；如图1、3、6所示，车身顶面后部装有一竖轴50，该竖轴50上端装有一支架1，摄像与照明灯箱51的两侧端分别铰接在所述支架1的相应两立臂上且其一端铰接轴经一齿轮传动副11同一倾仰驱动电动机12的轴连接，所述竖轴50的下端(参见图4)经一齿轮传动副13同一左右旋转驱动电动机14的轴连接，所述摄像与照明灯箱51的正面装有摄像头9和照明灯10，其结构特点是，所述车身前部两侧行走履带5之间的空间内设有同一垂直升降机构相连接的定量取样装置，参见图1、2、3、4、5，该装置有一基架32，所述基架32的前部有一底部为敞口的刮板腔33，装在该刮板腔33中的刮板8后面两侧分别同相应螺杆26的前端连接而所述螺杆26装在固定于基架32的螺母22中且其后端同相应的螺杆驱动电动机23的轴相连接；所述刮板腔33前部卡接有一灰斗31，在该灰斗31相对所述刮板8的一侧的为开口且其上封盖有刮片24，所述刮片24和刮板8上装有对应的磁体。
参见图1和图5，所述垂直升降机构的一种结构是，立式螺杆15的下端同基架32的顶部固定连接，该立式螺杆15同装在车身上的一只链轮117的中部内齿孔相啮合，该链轮117经链条18同另一链轮17连接，而该链轮17同驱动电机21的轴相连接；所述基架32和车身之间还设有由导向杆19和装有滑轮的导槽20组成的垂直运行导向机构。
本实用新型的机械工作原理是(参见图1至图6)，启动图6所示履带驱动电机27则经伞齿轮副29驱动所述履带驱动轮6转动，从而带动履带5运转而实现车体行走，控制两侧的所述履带驱动电机27同步或不同步旋转，则可实现车体的前进、后退、左右转向及停止；采用橡胶制成的履带使车体具有极强的附着力，可爬行大坡度斜面及停立于其上；如图3、4所示，启动倾仰驱动电动机12，则摄像与照明灯箱51可进行相对于水平面的俯、仰运行；启动左右旋转驱动电动机14，则可使该摄像于照明灯箱51进行左、右偏转，从而使摄像头9可作很大视角的扫描，照明灯10为摄像头9提供光源；又如图1、5所示，所述垂直升降机构将所述定量取样装置提升起来离开地面(管道底面)，启动螺杆驱动电动机23，则螺杆26在螺母22中作水平方向的前、后往复运动，它首先将刮板8推向位于灰斗31端口的刮片24并由所述永磁体的吸合作用将该刮片24吸住，然后螺杆26换向旋转带动刮片24后退至刮板腔33的左侧部位；再启动垂直升降机构将所述定量取样装置放下至刮板腔33的底部端口(敞口)触及底面，而后启动螺杆驱动电动机23，螺杆26再将刮板8合其前部的刮片24推向灰斗31，此运行过程中刮片24将刮板腔33底部相对的地面(管道底面)的特定面积的灰尘刮起，推入灰斗31中，实现定量取样；此时刮片24正好封盖再灰斗31的进灰口，垂直升降机构再次将所述定量取样装置提起，操纵小车推出管道，取出灰斗31，即完成取样。
本实用新型的笔记本电脑远程智能控制电路的组成是(参见图8)，笔记本电脑34的串口输出依次经接口电路的第一电平转换电路35和第二电平转换电路36接至单片机37的信号输入端，所述单片机37的相应控制信号输出端分别同两路履带驱动电动机27的驱动电路46、47、左右旋转电动机及倾仰驱动电动机12的驱动电路45、螺杆驱动电动机23及驱动电机21的驱动电路44、照明灯10的驱动电路40、41、视频采集卡43的驱动电路42的控制极连接，12V电源电路39经稳压模块38向单片机37提供工作电源并向照明灯驱动电路40、41及视频采集卡驱动电路42提供工作电源，视频采集卡43的信号连接端分别同摄像头9和笔记本电脑34的相应接口相连接，24V电源电路48向所述履带驱动电动机27的驱动电路46、47供电，所述各驱动电路的驱动回路同所述相应的电动机电源端相连接。
由以上可知，本实用新型为一种用于中央空调风管的定量取样机器人，可用笔记本电脑进行控制适于中央空调系统的管道清扫前后的取样，具有所述多功能且效果好、设备性能稳定、操作方便，取样精度高，效率高、结构简单而紧凑、重量轻、携带方便等特点，取灰面积达到50～200平方厘米，可爬越55°斜坡，越障高度可达4.5cm。
图1是本实用新型一种实施例的车体侧视结构示意图(带局部剖视)；图2是图1所示车体的俯视结构示意图；图3是图1所示车体的右视结构示意图；图4是摄像与照明灯箱的一种实施例旋转驱动机构的结构示意图；图5是图1所示车体中的垂直升降机构和定量取样装置的一种实施例结构示意图；图6是履带驱动机构的一种实施例结构示意图；图7是取样机构的一种实施例结构示意图；图8是控制电路框图；图9是图8中的串口通信电路图；图10是图8中的单片机控制电路；图11是图8中驱动电路的实际电路图。
在附图中1-支架， 4-侧板， 5-行走履带，6-履带驱动轮， 7-电缆接插头，8-刮板，9-摄像头， 10-照明灯， 11-齿轮传动副，12-倾仰驱动电动机，13-齿轮传动副， 14-左右旋转驱动电动机，15-立式螺杆， 17、117-链轮，18-链条，19-导向杆，20-导槽， 21-驱动电机，22-螺母， 23-螺杆驱动电动机， 24-刮片，25-螺杆， 26-螺杆， 27-履带驱动电机，28-电机箱，29-伞齿轮副， 30-轴承套，31-灰斗， 32-基架， 33-刮板腔，34-笔记本电脑，35-第一电平转换电路， 36-第二电平转换电路，37-单片机，38-稳压模块， 39-12V电源电路，40-驱动电路， 41-驱动电路， 42-驱动电路，43-视频采集卡，44-驱动电路， 45-驱动电路，46-驱动电路， 47-驱动电路， 48-24V电源电路，50-竖轴， 51-摄像与照明灯箱。
具体实施方式
按照图1至图6合上述结构的本实用新型取样机器人，图5所示基架32中的刮板腔33底部敞口的面积为50cm2～200cm2，有关技术参数有1、定量取样面积为50～200平方厘米，如50平方厘米(7cm×7.15cm)。
2、外形尺寸310×220×160cm。
3、驱动部分指标越障高度4cm；爬坡能力45°(光滑铁板)；载重40kg。
4、监视部分指标摄像头480万象素；摄像头左右旋转360°，上下旋转180°。
如图1所示，行走履带5采用高摩擦系数的橡胶制作，采用两侧履带分别驱动的结构，即在各侧履带5的带圈空间设置驱动电机，其轴承套传动一伞齿轮与车轮伞齿轮相连接；照明灯10采用卤素灯，摄像头9采用高清晰度产品。
图8是整机控制与驱动的一种电路框图。该方案采用笔记本电脑控制，具有智能化、自动化和软件化的操作平台，装置体积小、使用灵活方便，行走、清扫定位准确、摄像与录像及时方便，可直接生成影视文件。
图9、10、11是图8所示框图的实际电路图。
图10中，J1输出转换后的指令，J2接笔记本电脑(上位机)的串口。
取样器为电路方框图8中的电平转换电路35、36，在图9中由U4、R1组成。信号输入到电路方框图8中的单片机37(下位机)，在电路图9中就只是U3。图9中的C3、C4、Y1、U2、JR1、JR2、JR3是单片机外围元件，C3、C4、Y1给单片机提供时钟脉冲，JR1、JR2、JR3是单片机上拉电阻，其中U2是一块看门狗芯片它主要用于程序出错时产生中断信号可停止所有动作，恢复时从中断处开始。图9中的U5、U1是两块驱动芯片，J1、J2是驱动信号座子输出端。
视频采集卡直接插在笔记本电脑上就可以了。
图10、11分别为单片机控制电路及驱动电路的实际线路图。
权利要求1.一种用于中央空调风管的定量取样机器人，有有两侧为行走履带(5)的车身，各侧行走履带(5)圈内与其内圈一端连接的履带驱动轮(6)的轮轴经一伞齿轮副(29)同履带驱动电动机(27)的轴相连接；车身顶面后部装有一竖轴(50)，该竖轴(50)上端装有一支架(1)，摄像与照明灯箱(51)的两侧端分别铰接在所述支架(1)的相应两立臂上且其一端铰接轴经一齿轮传动副(11)同一倾仰驱动电动机(12)的轴连接，所述竖轴(50)的下端经一齿轮传动副(13)同一左右旋转驱动电动机(14)的轴连接，所述摄像与照明灯箱(51)的正面装有摄像头(9)和照明灯(10)，其特征是，所述车身前部两侧行走履带(5)之间的空间内设有同一垂直升降机构相连接的定量取样装置，该装置有一基架(32)，所述基架(32)的前部有一底部为敞口的刮板腔(33)，装在该刮板腔(33)中的刮板(8)后面两侧分别同相应螺杆(26)的前端连接而所述螺杆(26)装在固定于基架(32)的螺母(22)中且其后端同相应的螺杆驱动电动机(23)的轴相连接；所述刮板腔(33)前部卡接有一灰斗(31)，在该灰斗(31)相对所述刮板(8)的一侧的为开口且其上封盖有刮片(24)，所述刮片(24)和刮板(8)上装有对应的磁体。
2.根据权利要求1所述用于中央空调风管的定量取样机器人，其特征是，所述垂直升降机构的结构是，立式螺杆(15)的下端同基架(32)的顶部固定连接，该立式螺杆(15)同装在车身上的一只链轮(117)的中部内齿孔相啮合，该链轮(117)经链条(18)同另一链轮(17)连接，而该链轮(17)同驱动电机(21)的轴相连接。
3.根据权利要求1所述用于中央空调风管的定量取样机器人，其特征是，所示基架(32)中的刮板腔(33)底部敞口的面积为50cm2～200cm2。
4.根据权利要求1所述用于中央空调风管的定量取样机器人，其特征是，笔记本电脑(34)的串口输出依次经接口电路的第一电平转换电路(35)和第二电平转换电路(36)接至单片机(37)的信号输入端，所述单片机(37)的相应控制信号输出端分别同两路履带驱动电动机(27)的驱动电路(46、47)、左右旋转电动机及倾仰驱动电动机(12)的驱动电路(45)、螺杆驱动电动机(23)及驱动电机(21)的驱动电路(44)、照明灯(10)的驱动电路(40、41)、视频采集卡(43)的驱动电路(42)的控制极连接，12V电源电路(39)经稳压模块(38)向单片机(37)提供工作电源并向照明灯驱动电路(40、41)及视频采集卡驱动电路(42)提供工作电源，视频采集卡(43)的信号连接端分别同摄像头(9)和笔记本电脑(34)的相应接口相连接，24V电源电路(48)向所述履带驱动电动机(27)的驱动电路(46、47)供电，所述各驱动电路的驱动回路同所述相应的电动机电源端相连接。
专利摘要一种适于中央空调管道的定量取样机器人，它的主要结构是，两侧有带行走履带的车身中装有定量取样装置，该装置同升降机构连接，取样面积达50cm
文档编号B25J5/00GK2859502SQ20052005246
公开日2007年1月17日 申请日期2005年11月16日 优先权日2005年11月16日
发明者雷学军 申请人:金银龙, 雷学军, 雷强林, 刘凡, 李亚栋, 祝加铧