一种用于虾米弯清理的可自动回转机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术，具体涉及用于虾米弯清理的管道机器人技术。

背景技术：

目前，天然气的集输采用高压集气，多井同时加热、节流降压后进行处理的工艺，在开采运输及使用天然气的过程中常常需要对天然气进行加热，故天然气加热炉是天然气输送应用系统中不可缺少的重要设备，加热炉的安全使用和热传递效率直接影响天然气的安全平稳生产。天然气中含有水化物、分子较小的烃类、二氧化碳和硫化氢分子等，在加热时压力、温度条件变化时会产生结垢物沉积在加热炉管道的内表面和烟管的端面，影响热传递效率，严重时还会引起事故。目前常用的除垢方法为化学清洗法和人工振激法，但化学法费用较高、腐蚀管道、污染环境，人工振激法费时费力，不能满足环保、安全、经济、技术性好的要求，而且大多数管道机器人只适用于直线管道的清理，对于像天然气加热炉存在虾米弯和烟管端面的情况不能实现很好的清理。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于虾米弯清理的可自动回转机器人。

本实用新型是一种用于虾米弯清理的可自动回转机器人，由行走小车、恒力顶紧机构、回转机构和清扫机构四部分组成，所述的行走小车由车架2、车轮3、气泵4、液压泵5、异形液压油箱6组成，所述的车轮3共四个，安装在车架2上，气泵4安装在车架左后方，液压泵5安装在车架正后方，异形液压油箱6安装在车架上，靠近液压泵5，所述的恒力顶紧机构由横梁7、竖直导轨8、竖直滑块9、张紧轮10、气缸11组成，所述的横梁7安装在车架2上，并处于车架2宽度方向的正中间，竖直导轨8安装在横梁7上，竖直滑块9与竖直导轨8啮合滑动，张紧轮10通过连接板固定在竖直滑块9上，气缸11安装在车架2上，其活塞杆与固定在竖直滑块9上的连接板连接；所述的回转机构由回转马达12、连接板13、蜗杆减速器14、L型回转臂15、水平导轨16、丝杠17、移动马达18和刷体梁19组成，所述的连接板13安装在车架2的左前方，蜗杆减速器14安装在连接板13上，回转马达12的输出轴与连接蜗杆减速器14的输入孔配合连接，L型回转臂15通过标准的回转轴承与蜗杆减速器14的输出轴连接，水平导轨16安装在L型回转臂15的上表面，丝杠17和移动马达18安装在L型回转臂15的侧面，刷体梁19安装在水平导轨16上，刷体梁19上安装螺母，螺母与丝杠17啮合；所述的清扫机构由刷体马达20、法兰21、刷体连接管22、刷体23、吸尘管24组成，所述的刷体马达20通过法兰21与刷体梁19连接，刷体23通过刷体连接管22与刷体马达20连接，吸尘管24一端固定在刷体连接管22的正下方，另一端置于虾米弯1之外。

本实用新型的有益之处为：1.该机器人通过半球形的轮子行走，并设有恒力顶紧机构，使车体在管内可以稳定地行走；2.该机器人通过运用L型回转臂实现了车体不用进入弯管就可以完成虾米弯部分的清洁；3.该机器人清洁工作集清扫和吸尘于一体，保证了清扫效果；4.该机器人集成了电、液、气等多种动力装置，保证了清扫机器人安全可靠的工作，整车结构紧凑，行走方便。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图，图2是车体结构示意图，图3是横梁结构示意图，图4是刷体结构示意图，图5是轮子结构示意图，附图标记及对应名称为：虾米弯1，车架2，车轮3，气泵4，液压泵5，异形液压油箱6，横梁7，竖直导轨8，竖直滑块9，张紧轮10，气缸11，回转马达12，连接板13，蜗杆减速器14，L型回转臂15，水平导轨16，丝杠17，移动马达18，刷体梁19，刷体马达20，法兰21，刷体连接管22，刷体23，吸尘管24。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本实用新型是一种用于虾米弯清理的可自动回转机器人，由行走小车、恒力顶紧机构、回转机构和清扫机构四部分组成，所述的行走小车由车架2、车轮3、气泵4、液压泵5、异形液压油箱6组成，所述的车轮3共四个，安装在车架2上，气泵4安装在车架左后方，液压泵5安装在车架正后方，异形液压油箱6安装在车架上，靠近液压泵5，所述的恒力顶紧机构由横梁7、竖直导轨8、竖直滑块9、张紧轮10、气缸11组成，所述的横梁7安装在车架2上，并处于车架2宽度方向的正中间，竖直导轨8安装在横梁7上，竖直滑块9与竖直导轨8啮合滑动，张紧轮10通过连接板固定在竖直滑块9上，气缸11安装在车架2上，其活塞杆与固定在竖直滑块9上的连接板连接；所述的回转机构由回转马达12、连接板13、蜗杆减速器14、L型回转臂15、水平导轨16、丝杠17、移动马达18和刷体梁19组成，所述的连接板13安装在车架2的左前方，蜗杆减速器14安装在连接板13上，回转马达12的输出轴与连接蜗杆减速器14的输入孔配合连接，L型回转臂15通过标准的回转轴承与蜗杆减速器14的输出轴连接，水平导轨16安装在L型回转臂15的上表面，丝杠17和移动马达18安装在L型回转臂15的侧面，刷体梁19安装在水平导轨16上，刷体梁19上安装螺母，螺母与丝杠17啮合；所述的清扫机构由刷体马达20、法兰21、刷体连接管22、刷体23、吸尘管24组成，所述的刷体马达20通过法兰21与刷体梁19连接，刷体23通过刷体连接管22与刷体马达20连接，吸尘管24一端固定在刷体连接管22的正下方，另一端置于虾米弯1之外。

如图1、图2所示，行走小车的车架2的下方安装电机及蜗杆减速器，车轮3呈半球体，外径与虾米弯内径相等，外缘处有沟槽。

如图1、图2所示，所述的异形液压油箱6呈L型。

如图1、图2、图4所示，所述的刷体23由N根小刷沿刷体连接管22外缘均布，每根小刷由若干细钢丝扎制于一根粗钢丝形成，小刷的长度略大于虾米弯的半径。

如图1、图2、图3所示，所述的横梁7安装在车架2上，并处于车架2宽度方向的正中间，竖直导轨8安装在横梁7上，竖直滑块9与竖直导轨8啮合滑动，张紧轮10通过连接板固定在竖直滑块9上，气缸11安装在车架2上，其活塞杆与固定在竖直滑块9上的连接板固定，气缸11具有恒定定的推力且具有可压缩性，可以等效为弹簧，使张紧轮10时刻保持有一定的顶紧力，并且可以平稳地越障，横梁7的位置保证了张紧轮10处于车体宽度方向的正中间，保证车体的平衡。

如图1、图2所示，所述的连接板13安装在车架2的左前方，蜗杆减速器14安装在连接板13上，回转马达12的输出轴与连接蜗杆减速器14的输入孔配合连接，L型回转臂15通过标准的回转轴承与蜗杆减速器14的输出轴连接，回转马达12驱动蜗杆减速器14，输出较大的扭矩，保证L型回转臂15平稳地转动，L型回转臂15避开了虾米弯内圈部分，使刷体梁及刷体可以进入虾米弯进行清理，所述的水平导轨16安装在L型回转臂15的上表面，丝杠17和移动马达18安装在L型回转臂15的侧面，刷体梁19安装在水平导轨16上，刷体梁19上安装螺母，螺母与丝杠17啮合，其特征在于通过移动马达18驱动丝杠17旋转，刷体梁19在螺母带动下沿水平导轨16移动，实现刷体梁的水平移动。

如图1、图2、图4、图5所示，所述的清扫机构由刷体马达20、法兰21、刷体连接管22、刷体23、吸尘管24组成，所述的刷体马达20通过法兰21与刷体梁19连接，刷体23通过刷体连接管22与刷体马达20连接，吸尘管24一端固定在刷体连接管22的正下方，另一端置于虾米弯1之外，刷体马达20驱动刷体23进行转动，刷体23与管内壁有一定的压缩量，吸尘管24随刷体23保持固定的位置，同时移动，将清扫物及时清理，保证清扫效果。

如图1、图2所示，行走小车的车架2由电机配蜗杆减速器驱动行走，车轮3呈半球体，外缘处有沟槽，其特征在于车轮3的外形结构与管内的形状相同，半球形轮子的外径与管内径相等，保证二者良好接触，避免车轮打滑，使小车行走平稳。

如图1所示，恒力顶紧机构中气缸11内保持恒定的气压，工作时，张紧轮10与虾米弯1内的弧面接触，其特征在于气缸11内的气压可根据不同的条件进行调节。

如图1所示，回转机构中的L型回转臂15的转动速度和刷体梁19的移动速度之间有对应关系，根据不同的虾米弯尺寸通过调节回转马达12和移动马达18的转速进行控制，保证刷体23可以沿虾米弯的轴线进行移动，保证清扫效果。

本实用新型的工作过程为：

第一步，将一种用于虾米弯清理的管道机器人放入需要清理的虾米弯内，保证车体水平，打开气泵，使张紧轮与管内壁贴合，通过调节气压使张紧轮保持预设的恒力；

第二步，启动刷体马达，小车沿直管内开始行走，刷体旋转清扫，吸尘管持续工作，将清理掉的残渣抽出去；

第三步，清理完直管部分时，小车停止不动，回转马达和移动马达协同工作，在预设的控制下，L型回转臂逆时针转动时，刷体梁对应向半径增大方向移动，使刷体始终沿虾米弯的轴线移动，同时刷体转动进行清理；

第四步，当清理完毕，L型回转臂和刷体梁沿同时动作，保证刷体继续沿虾米弯轴线收回，最终使刷体摆放在小车的正前方，收车完毕，然后小车从管内倒出来，工作完毕。