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设备技术领域，尤其是涉及一种管道清淤机器人及系统。

背景技术：

在现代，纵横交错的管道被铺设于世界各地，日常生活的自来水、供热系统，化工领域的石油、天然气传输都离不开管道这一媒介。地下管线作为城镇建设的重要基础设施之一，极大地提高了人类的生活质量，已然成为人类生活的地下生命线。

然而随着国家城市化进程的迅速发展，地下管道也产生了一些问题，例如城市每天排水道都排放大量的垃圾，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。排水管道的清淤疏导工作已成为政府部门当前的棘手问题。

目前，现有的管道机器人均是针对某一特定直径的管道进行清淤，不能适应管道直径的变化，极大限制了管道机器人的使用。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供管道清淤机器人及系统，以缓解现有技术中管道清淤机器人不能适应管道直径变化的问题，扩大管道清淤机器人的使用范围。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种管道清淤机器人，包括机身、粉碎机构、图像采集机构及行走机构，所述机身内部设置有主控制器和通讯模块，所述粉碎机构、所述图像采集机构及所述行走机构分别与所述主控制器连接；

所述图像采集机构设置在所述机身上部，采集管道内的图像信息，并将所述图像信息发送至所述主控制器；

所述主控制器通过所述通讯模块与上位机建立通信连接，并接收所述图像信息，根据所述图像信息生成行走指令和粉碎指令；

所述粉碎机构沿所述管道清淤机器人的行走方向，设置在所述机身的前端，所述粉碎机构根据所述主控制器的粉碎指令，对淤泥进行粉碎；

所述行走机构设置于所述机身的底部，包括折叠臂，所述折叠臂通过第一旋转轴与机身转动连接，所述行走机构执行所述主控制器发送的行走指令，以调节所述折叠臂并带动机身行进。

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，所述折叠臂包括第一折叠臂和第二折叠臂，所述第一折叠臂和所述第二折叠臂之间以及所述第二折叠臂和所述机身之间均通过第一旋转轴连接，所述第一折叠臂的自由端连接有行走轮。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，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，所述第二折叠臂中间为空心，所述第一折叠臂在折叠状态下嵌入所述空心中。

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，所述机身底部还设置有折叠臂收纳槽，所述折叠臂收纳槽用于收纳所述折叠臂。

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，所述行走机构还包括行走备用轮和备用驱动装置，所述备用驱动装置与所述主控制器连接，用于执行所述主控制器发送的行走指令，驱动所述行走备用轮行进。

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，所述图像采集机构包括摆杆、伸缩臂和摄像头，所述摆杆竖直连接在所述机身的上端，所述伸缩臂的固定端连接在所述摆杆上，所述伸缩臂的自由端安装所述摄像头。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，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，所述摆杆通过第二旋转轴与所述机身转动连接；所述伸缩臂的固定端与所述摆杆通过滑动机构连接，以使所述伸缩臂沿所述摆杆的轴向滑动。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述管道清淤机器人还包括供电电源，所述供电电源安装在所述机身内，所述供电电源与所述主控制器相连接，所述供电电源用于为所述主控制器提供工作电压。

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，所述机身的一侧设置有电气盒，所述电气盒用于放置所述主控制器及电源接线盒。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种管道清淤机器人系统，，包括上位机及如第一方面及其任一种可能的实施方式所述的管道清淤机器人，所述上位机与所述管道清淤机器人通信连接。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型提供的实施例中，管道清淤机器人包括机身、粉碎机构、图像采集机构及行走机构，机身内部设置有主控制器和通讯模块，粉碎机构、图像采集机构及行走机构分别与主控制器连接；图像采集机构设置在机身上部，采集管道内的图像信息，并将图像信息发送至主控制器；主控制器通过通讯模块与上位机建立通信连接，并接收上述图像信息，根据图像信息生成行走指令和粉碎指令；粉碎机构沿管道清淤机器人的行走方向，设置在机身的前端，粉碎机构根据主控制器的粉碎指令，对淤泥进行粉碎；行走机构设置于机身的底部，包括折叠臂，折叠臂通过第一旋转轴与机身转动连接，行走机构执行主控制器发送的行走指令，以调节折叠臂并带动机身行进。本实用新型实施例提供的技术方案中，利用折叠臂实现在不同直径的管道内行走，缓解了现有技术中管道清淤机器人不能适应管道直径变化的问题，扩大了管道清淤机器人的使用范围。

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为本实用新型实施例提供的管道清淤机器人的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的管道清淤机器人的通信连接图；

图3为本实用新型实施例提供的管道清淤机器人的折叠臂的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的管道清淤机器人系统的结构示意图。

图标：

101-机身；102-粉碎机构；103-图像采集机构；1031-摆杆；1032-伸缩臂；1033-摄像头；1034-第二旋转轴；1035-滑动机构；104-行走机构；1041-第一旋转轴；1042-第一折叠臂；1043-第二折叠臂；1044-行走轮；1045-折叠臂收纳槽；1046-行走备用轮；105-主控制器；106-通讯模块；107-供电电源；108-电气盒；600-上位机；700-管道清淤机器人。

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，现有的管道机器人均是针对某一特定直径的管道进行清淤，不能适应管道直径的变化，极大限制了管道机器人的使用。基于此，本实用新型实施例提供的一种管道清淤机器人及系统，可以利用折叠臂实现在不同直径的管道内行走，缓解了现有技术中管道清淤机器人不能适应管道直径变化的问题，扩大了管道清淤机器人的使用范围。

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管道清淤机器人进行详细介绍。

实施例一：

如图1、图2所示，本实用新型实施例提供的管道清淤机器人，包括机身101、粉碎机构102、图像采集机构103及行走机构104，该机身101内部设置有主控制器105和通讯模块106，粉碎机构102、图像采集机构103及行走机构104分别与主控制器105连接。

图像采集机构103设置在机身101上部，采集管道内的图像信息，并将图像信息发送至主控制器105。在一个实施例中，图像采集机构103包括摆杆1031、伸缩臂1032和摄像头1033，摆杆1031竖直连接在机身101的上端，伸缩臂1032的固定端连接在摆杆1031上，伸缩臂1032的自由端安装摄像头1033。进一步地，摆杆1031通过第二旋转轴1034与机身101转动连接；伸缩臂1032的固定端与摆杆1031通过滑动机构1035连接，以使伸缩臂1032沿摆杆1031的轴向滑动。

具体地，伸缩臂1032及摆杆1031内均设置有微型马达，伸缩臂1032内的微型马达与滑动机构1035连接，用于驱动该滑动机构1035沿摆杆1031轴线滑动，摆杆1031内的微型马达与第二旋转轴1034连接，用于驱动该第二旋转轴1034旋转。这样第二旋转轴1034与滑动机构1035配合使用，实现多角度、全方位观察管道内情况。

进一步地，主控制器105接收上述图像采集机构103发送的图像信息，根据该图像信息生成行走指令和粉碎指令。具体地，主控制器105对该图像信息进行解析，获取管道的直径大小，该行走指令中携带有直径信息。另外主控制器105还根据图像信息获得淤泥情况，从而生成粉碎指令。优选地，该主控制器105采用DSP(Digital Signal Processing，数字信息号处理)系列芯片。

进一步地，主控制器105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，可同时完成对两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。为提高管道清淤机器人的淤泥清理性能提供了便利条件。

进一步地，主控制器105通过通讯模块106与上位机建立通信连接，还可以通过上述通讯模块106接收上位机发送的操作信号，通过上述通讯模块106向上位机发送反馈结果或者执行结果。进一步的，主控制器105还用于对数据进行处理，具体的，可以对数据进行存储、加密、解密和去噪等处理。

其中，粉碎机构102沿管道清淤机器人的行走方向，设置在机身101的前端，粉碎机构102根据主控制器105的粉碎指令，对淤泥进行粉碎。

具体地，粉碎机构102对淤泥或者淤泥块或者杂质进行粉碎，以方便上述清除淤泥。在一个实施例中，粉碎机构102包括驱动电机、粉碎旋转轴和粉碎刀。

进一步地，行走机构104设置于机身101的底部，包括折叠臂，该折叠臂通过第一旋转轴1041与机身101转动连接，行走机构104执行主控制器105发送的行走指令，以调节折叠臂并带动机身101行进。

为了扩大折叠臂的延伸范围，扩宽管道机器人的应用范围，使得管道清淤机器人可以适应更多直径的管道，在一个实施例中，参见图2、图3，折叠臂包括第一折叠臂1042和第二折叠臂1043，第一折叠臂1042和第二折叠臂1043之间以及第二折叠臂1043和机身101之间均通过第一旋转轴1041连接，第一折叠臂1042的自由端连接有行走轮1044。

考虑到管道内空间有限，为了节省体积，参见图3，第二折叠臂1043中间为空心，第一折叠臂1042在折叠状态下嵌入该空心中。这样当仅利用第二折叠臂1043即可满足管道直径的需求时，可以将第一折叠臂1042嵌入到第二折叠臂1043中，从而节省空间，且方便管道清淤机器人在管道内行进。

进一步地，上述行走机构104还包括与主控制器105连接的行进驱动电机，该行进驱动电机设置在机身101内部。主控制器105控制该行进驱动电机驱动折叠臂折叠，以调节折叠臂的延伸范围，使得折叠臂完成折叠后带动行走轮行进。

本实用新型提供的实施例中，管道清淤机器人包括机身、粉碎机构、图像采集机构及行走机构，机身内部设置有主控制器和通讯模块，粉碎机构、图像采集机构及行走机构分别与主控制器连接；图像采集机构设置在机身上部，采集管道内的图像信息，并将图像信息发送至主控制器；主控制器通过通讯模块与上位机建立通信连接，并接收上述图像信息，根据图像信息生成行走指令和粉碎指令；粉碎机构沿管道清淤机器人的行走方向，设置在机身的前端，粉碎机构根据主控制器的粉碎指令，对淤泥进行粉碎；行走机构设置于机身的底部，包括折叠臂，折叠臂通过第一旋转轴与机身转动连接，行走机构执行主控制器发送的行走指令，以调节折叠臂并带动机身行进。本实用新型实施例提供的技术方案中，利用折叠臂实现在不同直径的管道内行走，缓解了现有技术中管道清淤机器人不能适应管道直径变化的问题，扩大了管道清淤机器人的使用范围。

为了进一步减小管道清淤机器人的体积，在一个实施例中，机身101底部还设置有折叠臂收纳槽1045，折叠臂收纳槽1045用于收纳折叠臂。进一步地，行走机构104还包括行走备用轮1046和备用驱动装置，该备用驱动装置与主控制器105连接，用于执行主控制器发送的行走指令，驱动行走备用轮行进。

在实际应用中，当折叠臂完全收纳入折叠臂收纳槽1045中后，可以启动行走备用轮1046带动机身101行进。这样通过灵活收纳折叠臂，同时配合使用行走备用轮1046，完成管道清淤机器人的变形，使得本实用新型实施例提供的管道清淤机器人可以适应更小直径的管道，进一步改善现有机器人占用空间大的缺点。

进一步地，本实用新型实施例提供的管道清淤机器人还包括供电电源107，供电电源107安装在机身101内，供电电源107与主控制器105相连接，用于为主控制器105提供工作电压。

进一步的，上述供电电源107包括动力电池组，上述动力电池组为蓄电池组，上述蓄电池组中的蓄电池可以采用锂电池或者铅酸蓄电池等，多个上述锂电池或者铅酸蓄电池等串并联组成蓄电池组，以提供主控制器105的工作电压，当然主控制器可以包括DC/DC(直流/直流)转换器，将电压进行转换，稳压输出供芯片取电工作。

进一步的，上述供电电源107还包括漏电保护器，用于防止漏电造成机器故障以及可能潜在的用电隐患，保证用电安全。

进一步地，考虑到管道清淤机器人需要电气系统、动力系统等，为了合理布局空间，节省管道清淤机器人的占用体积，在一个实施例中，管道清淤机器人的机身101的一侧设置有电气盒108，电气盒108用于放置主控制器105及电源接线盒。通过电源接线盒可以防止接线混乱，避免出现线路短路的现象。另外，该电气盒108还可以放置其他电气元件，以规范机身101内部的电气分布情况。

综上所述，本实用新型提供的管道清淤机器人至少存在以下技术效果：

(1)可以根据管径大小，调节折叠臂，并且可以进行灵活收纳；

(2)设有行走备用轮，可以适应更小管径的管道；

(3)电气盒设在机身内，合理布局空间。

实施例二：

如图4所示，本实用新型实施例提供了一种管道清淤机器人系统，该系统包括：上位机600和前述实施例一提及的管道清淤机器人700，管道清淤机器人700与上位机600通信连接。

具体地，上述管道清淤机器人700通过上述通讯模块106与上述上位机600通信连接。上位机600设置在地面控制台(地面控制站)上，上位机600可以是可携带终端设备，例如移动手机、笔记本电脑、平板等，也可以是工业控制计算机(工控机)。上述通讯模块106可以是有线通讯模块，有线通讯模块包括RS485总线模块、RS232总线模块、网线或者光缆，也可以是无线通讯模块，无线通讯模块包括GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)通讯模块、3G模块、4G模块、CDMA(Code Division Multiple Access，码多分址)模块或者ZigBee模块。

本实施例中，上位机600选用工控机，上述上位机600与上述管道清淤机器人700通过无线通讯模块相连接。

进一步的是，上述无线通讯模块选用ZigBee模块。

本实用新型实施例提供的管道清淤机器人系统，与上述实施例提供的管道清淤机器人具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的管道清淤机器人系统的具体工作过程，可以参考前述管道清淤机器人实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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：以上所述实施例，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所述以权利要求的保护范围为准。