一种封闭环境内清理机器人及其清理方法与流程

本发明涉及输送管道清理设备技术领域，尤其涉及一种封闭环境内清理机器人及其清理方法。

背景技术：

在市政工程以及企事业单位中有各种用于通风、输水、输油、输送物料、排污、排水、除尘的管道以及各种封闭或半封闭空间，尤其是输油管道或火车类的轨道交通货运贮运危险品的集装箱、罐体在使用过程中需要经常进行清理，以保证管道的畅通和集装箱或管道的清洁，以避免腐蚀。对于一些管道、集装箱、罐体或相互平行的狭小内壁进行清理时，通常是采用加长清理工具进行清理，如果空间窄并且长，这种方法需要足够的空间，往往需要几个人配合才能完成这一工作，既浪费人力，危险性较高，存在很多不安全因素。

经检索，中国专利：公开号cn207049513u，公告日：2018.2.27，公开了一种清理方管道或相互平行的狭小内壁的装置，属于管道清理设备技术领域，用于对方管道或相互平行的狭小内壁进行清理。其技术方案是：小车架为长方体钢制框架，四个伸缩行走轮分别安装在小车架的下部四角，伸缩行走轮和小车架之间由伸缩行走轮压簧相连接，定向轮安装在小车架上顶面的前端，定向轮的转动方向与小车架的行走方向一致，刮板位于小车架的上顶面后部，刮板的长度方向与小车架的行走方向垂直，刮板板面垂直于小车架的上顶面，刮板的下部通过刮板压簧与小车架的上顶面相连接，牵引架连接在小车架的前端。该发明具有结构设计简单、使用方便等优点，可以一个人独立完成方管道或相互平行的狭小内壁的清理作业，显著提高了工作效率。该发明只能适用于方管道或相互平行的狭小内壁的空间，应用面较窄。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中的封闭环境内需要清理时，人工清理效率差、危险性高的问题，本发明提供了一种封闭环境内清理机器人及其清理方法。它通过主箱体、车轮和刮板的配合作用，可将其置于各种类型的封闭空间内进行清理工作，而且，遥控器遥控信号并通过控制器控制行走动力机构和升降动力机构，完成自动清理。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种封闭环境内清理机器人，包括主箱体及其底面的行走机构，还包括清理机构和遥控信号接收器；所述行走机构包括主箱体的底箱壁上固定设置的行走动力机构和主箱体两底侧面对称设置的车轮；所述行走动力机构和车轮传动式连接；所述清理机构包括在主箱体端面设置的刮板、和刮板固定连接的升降机构以及在主箱体内固定安装的升降动力机构；所述升降动力机构通过动力输出轴和升降机构传动式连接；所述遥控信号接收器固定于主箱体的顶部，通过无线和遥控器连接，接收遥控信号并通过控制器控制行走动力机构和升降动力机构。

进一步地，清理机构为2套，对称式设置于主箱体的前后两端面，可前后往复式清理，将杂物堆积或将液体推送至排液口。

进一步地，主箱体底箱体的底部还安装有触发机构，触发控制器启动。

进一步地，触发机构包括触发杆、磁铁、浮球和触发传感器；所述主箱体的中底部外壁固定连接有触发器底座，所述触发杆铰接于触发器底座上，触发杆的上部固定有磁铁，下端与浮球固定连接；所述触发传感器固定于主箱体中上部内壁；所述磁铁和触发传感器配合设置，通过触发传感器感应磁铁的磁场强弱来触发控制器启动，并可根据浮球的升降幅度提示控制器管道内液面的高低以及是否完成清理工作，当清理完成后，磁铁正着触发传感器，磁性感应最强，液面越高，磁铁越往下，越偏离触发传感器，磁性感应最弱。

进一步地，升降机构包括升降动力机构、动力输出轴、齿轮和齿条；所述齿条固定于刮板的内侧面；所述齿轮和齿条啮合后，通过动力输出轴内接升降动力机构，相较于气压、液压、皮带或链轮升降，齿条升降稳定性好。

进一步地，升降机构还包括密封组件，密封组件环套于动力输出轴外缘后，固定于主箱体的内壁，避免在恶劣易燃的管道环境中，箱体内控制器产生火花而有爆炸风险。

进一步地，刮板的内侧面设置有与齿条竖向平行的导向槽；所述主箱体的外壁固定连接有导向轨；所述导向轨和导向槽配合设置，进一步提高升降的稳定性，并可以在导向槽或导向轨上设置档位来分级清理管道内的异物。

进一步地，刮板的底部为和刮板可拆卸连接的底弧板，所述底弧板的弧度和待清理的封闭环境相适配，清理更加彻底。

进一步地，车轮为对称设置的4个，通过行走动力机构单轮驱动，4轮4驱动，避免管道内工况恶劣时机器人阻滞而影响清理；所述主箱体前后两外端面的上部向外连接有限位板，避免和管壁的过硬接触，两内端面的上部向内连接有光电传感器，避免升降过度。

进一步地，底弧板的下端面还固定有刮刷层，可采用软质的橡胶或毛刷，进一步提高清洁效果。

一种封闭环境内清理机器人的清理方法，步骤为：

步骤一、置入：将机器人沿管道长度方向通过预留开口置入封闭的管道中；

步骤二、触发机构启动：如果管道中有液体，浮球浮起，磁铁随之向下，触发传感器触发主箱体内置的控制器启动；

步骤三、清理前的准备：通过遥控控制器操作升降动力机构启动升降机构将前端面的刮板滑下；

步骤四、清理：通过遥控控制器操作行走动力机构，车轮启动，带动整个机器人前行，将管道内的残油及各种积料用刮板推移至管道的出料口出料；

步骤五、往复清理：通过遥控控制器操作升降动力机构启动升降机构将后端面的刮板落下；再启动车轮作返回移动，如此往复，直至将管道内的各种积料清理干净；

步骤六、结束：当管道内清理完毕后，浮球下降，磁铁随之向上，触发传感器提示控制器清理工作结束，取出机器人。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明提供的一种封闭环境内清理机器人，通过主箱体、车轮和刮板的配合作用，可将其置于各种类型的封闭空间内进行清理工作，而且，遥控器遥控信号并通过控制器控制行走动力机构和升降动力机构，完成自动清理，适应性强，通用性广；

(2)本发明提供的一种封闭环境内清理机器人，清理机构为2套，可前后往复式清理，将杂物堆积或将液体推送至排液口，以提高处理效率；

(3)本发明提供的一种封闭环境内清理机器人，磁铁和触发传感器配合设置，通过触发传感器感应磁铁的磁场强弱来触发控制器启动，并可根据浮球的升降幅度提示控制器管道内液面的高低以及是否完成清理工作，当清理完成后，磁铁正着触发传感器，磁性感应最强，液面越高，磁铁越往下，越偏离触发传感器，磁性感应最弱；升降式短板可根据异物的大小进行分级式堆积，避免一次性刮送过多而超负荷移动；

(4)本发明提供的一种封闭环境内清理机器人，相较于气压、液压、皮带或链轮升降，齿条升降稳定性好；

(5)本发明提供的一种封闭环境内清理机器人，避免在恶劣易燃的管道环境中，箱体内控制器产生火花而有爆炸风险；而且遥控信号接收器的应用，操作人员无需手动触碰来控制各动力机构，直接在空间外遥控指挥，避免有危害的气体风险；

(6)本发明提供的一种封闭环境内清理机器人，导向轨和导向槽配合设置，进一步提高升降的稳定性，并可以在导向槽或导向轨上设置档位来分级清理管道内的异物；

(7)本发明提供的一种封闭环境内清理机器人，底弧板的弧度和待清理的封闭环境相适配，清理更加彻底；

(8)本发明提供的一种封闭环境内清理机器人，单轮驱动，4轮4驱动，避免管道内工况恶劣时机器人阻滞而影响清理；限位板可避免和管壁的过硬接触，两内端面的上部向内连接有光电传感器，避免升降过度；

(9)本发明提供的一种封闭环境内清理机器人，软质的橡胶或毛刷层，进一步提高清洁效果。

附图说明

图1、本发明的外部结构示意图；

图2、本发明的立体图；

图3、本发明的剖面图；

图4、本发明的俯视图；

图5、本发明图4中b-b面剖面图；

图6、本发明的前视图；

图7、本发明的侧视图；

图8、本发明中的密封组件放大后结构示意图。

附图中：1、主箱体；2、行走机构；3、清理机构；5、触发机构；7、光电传感器；8、遥控信号接收器；11、限位板；12、触发器底座；15、导向轨；21、行走动力机构；22、车轮；31、刮板；32、升降机构；33、升降动力机构；34、动力输出轴；35、齿轮；36、齿条；37、密封组件；38、底弧板；51、触发杆；52、磁铁；53、浮球；54、触发传感器；311、导向槽；371、密封组件底座；372、密封法兰；373、密封圈；374、密封挡片。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种封闭环境内清理机器人，如图1、2、3、4所示，包括主箱体1及其底面的行走机构2，还包括清理机构3和遥控信号接收器8；所述行走机构2包括主箱体1的底箱壁上固定设置的行走动力机构21和主箱体1两底侧面对称设置的车轮22；所述行走动力机构21和车轮22传动式连接；所述清理机构3包括在主箱体1端面设置的刮板31、和刮板31固定连接的升降机构32以及在主箱体1内固定安装的升降动力机构33；所述升降动力机构33通过动力输出轴34和升降机构32传动式连接；所述遥控信号接收器8固定于主箱体1的顶部，通过无线和遥控器连接，接收遥控信号并通过控制器控制行走动力机构21和升降动力机构33，行走动力机构21和升降动力机构33均可以是电机和减速机、联轴器的组合，带动其往复或升降移动；通过车轮22、升降机构32和刮板31的配合作用，可将其置于各种类型的封闭空间，比如输油管道或罐体内进行清理工作，而且，遥控器遥控遥控信号接收器8通过信号指令控制器控制行走动力机构21和升降动力机构33，完成自动清理。刮板31为升降式板，油体清理后，残留异物可根据异物的大小进行分级式堆积，避免一次性刮送过多而超负荷移动。

实施例2

如图1至3所示，本实施例的一种封闭环境内清理机器人，基本结构同实施例1，不同和改进之处在于：清理机构3为2套，对称式设置于主箱体1的前后两端面，可前后往复式清理，将杂物堆积或将液体推送至排液口，以提高清理效率。

实施例3

本实施例的一种封闭环境内清理机器人，基本结构同实施例1或2，不同和改进之处在于：如图5、6、7所示，主箱体1底箱体的底部还安装有触发机构5，触发控制器启动；触发机构5包括触发杆51、磁铁52、浮球53和触发传感器54；所述主箱体1的中底部外壁固定连接有触发器底座12，所述触发杆51铰接于触发器底座12上，触发杆51的上部固定有磁铁52，下端与浮球53固定连接；所述触发传感器54固定于主箱体1中上部内壁；所述磁铁52和触发传感器54配合设置，通过触发传感器54感应磁铁52的磁场强弱来触发控制器启动，并可根据浮球53的升降幅度提示控制器管道内液面的高低以及是否完成清理工作，当清理完成后，磁铁52正着触发传感器54，磁性感应最强，液面越高，磁铁52越往下，越偏离触发传感器54，磁性感应最弱。

实施例4

如图5所示，本实施例的一种封闭环境内清理机器人，基本结构同实施例1至3任一，不同和改进之处在于：升降机构32包括升降动力机构33、动力输出轴34、齿轮35和齿条36；所述齿条36固定于刮板31的内侧面；所述齿轮35和齿条36啮合后，通过动力输出轴34内接升降动力机构33，相较于气压、液压、皮带或链轮升降，齿条升降稳定性好。

实施例5

如图1至3所示，本实施例的一种封闭环境内清理机器人，基本结构同实施例4，不同和改进之处在于：如图5、8所示，升降机构32还包括密封组件37，密封组件37包括密封组件底座371、密封法兰372、密封挡片374和密封圈373，密封法兰372在前，密封组件底座371在后，均环套于动力输出轴34外缘，升降动力机构35固定于密封组件底座371上，密封法兰372固定于主箱体1的内壁，密封法兰372和密封组件底座371的内腔交错分布有密封挡片374和密封圈373，避免机器人移动过程中油体及可燃气体渗入，更重要的是避免主箱体1内置的控制器控制过程中产生火花而爆燃可燃气体。

实施例6

本实施例的一种封闭环境内清理机器人，基本结构同实施例1至5任一，不同和改进之处在于：如图4所示，刮板31的内侧面设置有与齿条36竖向平行的导向槽311，可以为2条；所述主箱体1的外壁固定连接有导向轨15；所述导向轨15和导向槽311配合设置，进一步提高升降的稳定性，并可以在导向槽311或导向轨15上设置档位来分级清理管道内的异物。

实施例7

如图4所示，本实施例的一种封闭环境内清理机器人，基本结构同实施例1至6任一，不同和改进之处在于：刮板31的底部为和刮板31可拆卸连接的底弧板38，所述底弧板38的弧度和待清理的封闭环境相适配，清理更加彻底。

实施例8

如图1至3所示，本实施例的一种封闭环境内清理机器人，基本结构同实施例1至7任一，不同和改进之处在于：车轮22为对称设置的4个，通过行走动力机构21单轮驱动，4轮4驱动，避免管道内工况恶劣时机器人阻滞而影响清理；所述主箱体1前后两外端面的上部向外连接有限位板11，避免和管壁的过硬接触，两内端面的上部向内连接有光电传感器7，避免升降过度。

实施例9

本实施例的一种封闭环境内清理机器人，基本结构同实施例1至8任一，不同和改进之处在于：底弧板38的下端面还固定有刮刷层，可采用软质的橡胶或毛刷，进一步提高清洁效果。

本实施例的一种封闭环境内清理机器人，具体应用中，应用于各种石油或汽油类管道，比如丙类液体管道，由于有内部残存，需要清理排出，以避免安全风险，使用时，将机器人整体置于存放或输送过危险液体的管道中，通过遥控器释放控制信号，遥控信号接收器8接收后，小车在管道内前后移动，将内部残留的液体推往管道排液口排出，并还可以顺便将内存的残渣也能堆积后清理。

封闭环境内清理机器人的清理方法，步骤为：

步骤一、置入：将机器人沿管道长度方向通过预留开口置入封闭的管道中；

步骤二、触发机构启动：如果管道中有液体，如油或油脂，浮球53浮起，磁铁52随之向下，触发传感器54触发主箱体1内置的控制器启动；

步骤三、清理前的准备：通过遥控控制器操作升降动力机构33启动升降机构32将前端面的刮板31滑下；

步骤四、清理：通过遥控控制器操作行走动力机构21，车轮22启动，带动整个机器人前行，将管道内的残油及各种积料用刮板31推移至管道的出料口出料；

步骤五、往复清理：通过遥控控制器操作升降动力机构33启动升降机构32将后端面的刮板31落下；再启动车轮22作返回移动，如此往复，直至将管道内的各种积料清理干净；

步骤六、结束：当管道内清理完毕后，浮球53下降，磁铁52随之向上，触发传感器54提示控制器清理工作结束，取出机器人。

实施例10

本实施例的一种封闭环境内清理机器人，基本结构同实施例1至9任一，不同和改进之处在于：可以在主箱体1顶部，靠近边缘处固定设置一自带灯光的摄像头，即夜视化摄像头，镜头斜向下，并通过无线外接遥控器，达到实时监控内部工况的目的，避免工况恶劣影响清理工作，使清理工作更加彻底。遥控信号接收器8可以是贴片天线。

本实施例的封闭环境内清理机器人的清理方法，具体步骤为：

封闭环境内清理机器人的清理方法，步骤为：

步骤一、置入：将机器人沿管道长度方向通过预留开口置入封闭的管道中；

步骤二、触发机构启动：如果管道中有油，浮球53浮起，磁铁52随之向下，触发传感器54触发主箱体1内置的控制器启动；

步骤三、清理前的准备：通过遥控控制器操作升降动力机构33启动升降机构32将前端面的刮板31滑下；

步骤四、清理：通过遥控控制器操作行走动力机构21，车轮22启动，带动整个机器人前行，将管道内的残油及各种积料用刮板31推移至管道的出料口出料；

步骤五、往复清理：通过遥控控制器操作升降动力机构33启动升降机构32将后端面的刮板31落下；再启动车轮22作返回移动，如此往复，直至将管道内的各种积料清理干净；油体清理完后，如果残留积料过厚，可控制刮板31的下落至积料的深度，分层清理，刮板31可逐级下降；

步骤六、结束：当管道内清理完毕后，浮球53下降，磁铁52随之向上，触发传感器54提示控制器清理工作结束，并可通过夜视化摄像头实时监控清理状态，直至将管道内的各种积料清理干净，确认清理完毕后，取出机器人。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。