一种管道检测清扫机器人及其控制系统的制作方法

本发明涉及管道维护技术领域，具体涉及一种管道检测清扫机器人及其控制系统。

背景技术：

近年来，管道污垢严重影响工业效率，管道中输送的液体、气体或浆体，天长日久会导致管道积聚，长期积累则会引起管道输送不畅和堵塞，严重影响生产。为确保工业生产效率，提高经济效益，工厂、公共场所等需对管道进行定期清理。管道清洗过程可以是单纯的物理清洗，亦可以是单纯的化学清洗，往往是物理、化学清洗技术的综合运用，如今，高效率的管道清理技术已成为研究的重要方向。

管道长时间使用后会因为管道老化等自然因素导致管道内壁出现裂痕、损伤等现象的发生，此时，便需要利用高效率的管道清理技术将管道内壁清理干净，以便提升管道检测的精度。尤其是地铁通风空调管道，长期使用中会积累许多灰尘、病菌及放射物等，这些有害物质在送风过程中便污染了空气，长期被人体吸入，就会危害大众的健康，风管内很容易就会滋生并积聚大量的有害颗粒和灰尘、尘螨、细菌、病毒及碳放射物等有害物质，空调开启后，风管内和黏附在滤尘网上的灰尘和病菌就会在送风的过程中被吹到室内，一旦接触到人体皮肤或被吸入体内后沉积在呼吸道中，就可能使人产生打喷嚏、皮肤骚痒、鼻塞、哮喘等不适，甚至会引发呼吸系统疾病，严重危害着人体健康。

基于此，管道清扫机器人应运而生，控制系统是风管清扫机器人系统的灵魂，机器人的各种功能都在控制系统的统一协调下实现。

现有的机器人控制系统大都直接采用探伤传感器对管道内壁进行排查，由于灰尘等累积，很难在昏暗的管道内确定管道损伤处的具体位置，难以在复杂的管道环境中应用。

因此，如何设计一种能够提高管道内壁检测精度且具有清扫功能的管道检测清扫机器人的控制系统是本发明所要解决的技术问题。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种管道检测清扫机器人及其控制系统，能够有效克服现有技术所存在的传统的管道检测精度不高且管道内灰尘累积作业困难的缺陷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种管道检测清扫机器人及其控制系统，包括左右对称设置的半球形壳体，左右两侧所述半球形壳体的相对表面均配套设有环形滑轨，且左右两侧环形滑轨之间连接有滚筒，左侧所述半球形壳体的左侧中央和右侧所述半球形壳体的右侧中央对称设有l型支撑腿，所述l型支撑腿的底部设有驱动轮，左侧所述半球形壳体环绕l型支撑腿的四周外壁均匀间隔倾斜设有支杆，所述支杆的倾斜方向与支杆在半球形壳体表面切线方向相垂直，且支杆的顶部设有超声波探伤传感器，所述超声波探伤传感器的顶部外围设有探头外壳。

优选地，所述左侧所述l型支撑腿与环绕设置的支杆之间呈环状间隔设有散热孔，右侧所述l型支撑腿的正上方设有l型连接管，所述l型连接管的端部设有激光传感器，所述滚筒的侧壁中部设有与之配套卡合的第一弧形卡盖，所述滚筒的顶部中央设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的顶部后侧设有扒手，所述扒手的内壁粘接有端口呈斜切面设置的伸缩型吸管。

优选地，所述滚筒的内腔配套固定有滤尘室，所述滤尘室左侧贯穿设有过滤网，所述滚筒的左侧为贯通结构，便于空气流通，所述滤尘室的侧壁中部设有与之配套卡合的第二弧形卡盖，所述第二弧形卡盖的外表面顶部中央设有t型连接件，所述滚筒的前侧壁中央贯穿设有弧形槽，所述第一弧形卡盖的底端滑动卡接于弧形槽的内腔，且t行连接件的顶部与第一弧形卡盖的内表面固定连接，扳动第一弧形卡盖的同时可打开第二弧形卡盖，所述伸缩型吸管的底部贯穿于电动伸缩杆的内腔并与滤尘室的顶部中央贯穿连接。

优选地，所述滚筒的顶部和底部左右两侧均设有电动滑块，左右两侧所述电动滑块分别滑动卡接于左右两侧环形滑轨的内腔，左侧所述半球形壳体的左侧内壁中央设有电机，所述电机的右侧动力输出端通过转轴和联轴器转动连接有离心风机，所述离心风机与滚筒的左侧之间设有防尘罩，所述防尘罩的顶端和底端分别与左侧半球形壳体的顶部内壁和底部内壁相连，右侧所述半球形壳体的右侧内壁中央设有控制系统包括微处理器、无线传输模块、调速模块、计时器和损伤记录模块。

优选地，所述微处理器的输入端分别与超声波探伤传感器、激光传感器、损伤记录模块、调速模块、计时器以及无线传输模块电性连接，所述无线传输模块无线连接有移动终端，所述微处理器的输出端通过驱动单元分别与电机、驱动轮和电动滑块电性连接。

优选地，所述扒手的顶部嵌有测距传感器，所述测距传感器通过信号处理单元与微处理器电性连接，所述微处理器的输出端通过驱动单元与电动伸缩杆电性连接。

优选地，所述激光传感器用于监测管道前方是否堵塞，并将信息传输至微处理器中，如若有堵塞现象，微处理器立即将此信号通过无线传输模块传输至移动终端，并控制驱动轮、电机和电动滑块停止工作，等待移动终端给出指令后再进行作业。

优选地，所述微处理器中接收来自超声波探伤传感器发出的信号，当探测到管道某处有损伤时，微处理器终止驱动轮、电机和电动滑块的工作，损伤记录模块分别通过调速模块发送的驱动轮行进速度信息和计时器统计的对应行进速度的时间段计算出损伤处距离管道进口的大致位置，并将此位置信息反馈至微处理器中，由此传输至移动终端，以便进行维修。

优选地，所述微处理器通过测距传感器传送的信息调节电动伸缩杆的长度以便适应不同内径的管道，将电动伸缩杆顶部的扒手延伸至管道内壁处时，启动电动滑块和电机，使离心风机开始工作，将伸缩型吸管相对的管道内壁处灰尘吸收进滤尘室中，并通过调速模块适当调节驱动轮的行驶速度，以便在前进的过程中将管道周向内壁完全覆盖式除灰，有利于提高后侧超声波探伤传感器的探测精度。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明所提供的一种管道检测清扫机器人及其控制系统采用多种功能相结合的方式设计出一种新型管道检测清扫机器人及其控制系统，摒弃了目前传统的管道检测精度不高且管道内灰尘累积作业困难的情况，本发明有益效果：

1、本发明使用左右对称设置的半球形壳体和环形滑轨将滚筒、电机、离心风机、控制系统等连接在一起，并通过移动终端对控制系统进行无线操控，激光传感器探测前方堵塞情况，并及时将信息发送至移动终端进行处理；

2、本发明中利用驱动轮带动半球形壳体向前运动，滚筒通过电动滑块滑动卡接于环形滑轨内腔，因而可带动滚筒顶部的电动伸缩杆、扒手和伸缩型吸管进行循环作业；

3、本发明中微处理器通过测距传感器传送的信息调节电动伸缩杆的长度以便适应不同内径的管道，将电动伸缩杆顶部的扒手延伸至管道内壁处时，先通过扒手将管道内壁粘连的灰尘等刮掉，再启动电机，使离心风机开始工作，将伸缩型吸管相对的管道内壁处灰尘吸收进滤尘室中，有利于提高管道内壁清扫的力度；

4、本发明中通过调速模块适当调节驱动轮的行驶速度，以便配合滚筒在前进的过程中将管道周向内壁完全覆盖式除灰，有利于提高后侧超声波探伤传感器的探测精度；

5、本发明清扫完成后通过后侧半球形壳体表面间隔设置的支杆连接有超声波探伤传感器，有利于全方位探测，提高探测效率，且超声波探伤传感器的头部套有探头外壳，避免探头处落入灰尘，影响探测效果；

6、本发明微处理器接收来自超声波探伤传感器发出的信号，当探测到管道某处有损伤时，微处理器终止驱动轮、电机和电动滑块的工作，损伤记录模块分别通过调速模块发送的驱动轮行进速度信息和计时器统计的对应行进速度的时间段计算出损伤处距离管道进口的大致位置，并将此位置信息反馈至微处理器中，由此传输至移动终端，以便进行维修。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明结构示意图；

图2为本发明图1局部结构图；

图3为本发明图2滚筒内部结构图；

图4为本发明左右两侧半球形壳体局部剖视图；

图5为本发明模块关系结构图；

图中：

1、半球形壳体；2、环形滑轨；3、滚筒；4、l型支撑腿；5、驱动轮；6、支杆；7、超声波探伤传感器；8、探头外壳；9、第一弧形卡盖；10、l型连接管；11、激光传感器；12、散热孔；13、电动伸缩杆；14、扒手；15、伸缩型吸管；16、滤尘室；17、第二弧形卡盖；18、t型连接件；19、过滤网；20、弧形槽；21、电动滑块；22、防尘罩；23、离心风机；24、电机；25、控制系统；26、调速模块；27、计时器；28、微处理器；29、无线传输模块；30、移动终端；31、损伤记录模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种管道检测清扫机器人及其控制系统，如图1-5所示，包括左右对称设置的半球形壳体1，左右两侧半球形壳体1的相对表面均配套设有环形滑轨2，且左右两侧环形滑轨2之间连接有滚筒3，左侧半球形壳体1的左侧中央和右侧半球形壳体1的右侧中央对称设有l型支撑腿4，l型支撑腿4的底部设有驱动轮5，左侧半球形壳体1环绕l型支撑腿4的四周外壁均匀间隔倾斜设有支杆6，支杆6的倾斜方向与支杆6在半球形壳体1表面切线方向相垂直，且支杆6的顶部设有超声波探伤传感器7，超声波探伤传感器7的顶部外围设有探头外壳8；

左侧l型支撑腿4与环绕设置的支杆6之间呈环状间隔设有散热孔12，右侧l型支撑腿4的正上方设有l型连接管10，l型连接管10的端部设有激光传感器11，滚筒3的侧壁中部设有与之配套卡合的第一弧形卡盖9，滚筒3的顶部中央设有电动伸缩杆13，电动伸缩杆13的顶部后侧设有扒手14，扒手14的内壁粘接有端口呈斜切面设置的伸缩型吸管15；

滚筒3的内腔配套固定有滤尘室16，滤尘室16左侧贯穿设有过滤网19，滚筒3的左侧为贯通结构，便于空气流通，滤尘室16的侧壁中部设有与之配套卡合的第二弧形卡盖17，第二弧形卡盖17的外表面顶部中央设有t型连接件18，滚筒3的前侧壁中央贯穿设有弧形槽20，第一弧形卡盖9的底端滑动卡接于弧形槽20的内腔，且t行连接件18的顶部与第一弧形卡盖9的内表面固定连接，扳动第一弧形卡盖9的同时可打开第二弧形卡盖17，伸缩型吸管15的底部贯穿于电动伸缩杆13的内腔并与滤尘室16的顶部中央贯穿连接；

滚筒3的顶部和底部左右两侧均设有电动滑块21，左右两侧电动滑块21分别滑动卡接于左右两侧环形滑轨2的内腔，左侧半球形壳体1的左侧内壁中央设有电机24，电机24的右侧动力输出端通过转轴和联轴器转动连接有离心风机23，离心风机23与滚筒3的左侧之间设有防尘罩22，防尘罩22的顶端和底端分别与左侧半球形壳体1的顶部内壁和底部内壁相连，右侧半球形壳体1的右侧内壁中央设有控制系统25；

控制系统25包括微处理器28、无线传输模块29、调速模块26、计时器27和损伤记录模块31；

微处理器28的输入端分别与超声波探伤传感器7、激光传感器11、损伤记录模块31、调速模块26、计时器27以及无线传输模块29电性连接，无线传输模块29无线连接有移动终端30，微处理器28的输出端通过驱动单元分别与电机24、驱动轮5和电动滑块21电性连接；

扒手14的顶部嵌有测距传感器，测距传感器通过信号处理单元与微处理器28电性连接，微处理器28的输出端通过驱动单元与电动伸缩杆13电性连接；

激光传感器11用于监测管道前方是否堵塞，并将信息传输至微处理器28中，如若有堵塞现象，微处理器28立即将此信号通过无线传输模块29传输至移动终端30，并控制驱动轮5、电机24和电动滑块21停止工作，等待移动终端30给出指令后再进行作业；

微处理器28中接收来自超声波探伤传感器7发出的信号，当探测到管道某处有损伤时，微处理器28终止驱动轮5、电机24和电动滑块21的工作，损伤记录模块31分别通过调速模块26发送的驱动轮5行进速度信息和计时器27统计的对应行进速度的时间段计算出损伤处距离管道进口的大致位置，并将此位置信息反馈至微处理器28中，由此传输至移动终端30，以便进行维修；

微处理器28通过测距传感器传送的信息调节电动伸缩杆13的长度以便适应不同内径的管道，将电动伸缩杆13顶部的扒手14延伸至管道内壁处时，启动电动滑块21和电机24，使离心风机23开始工作，将伸缩型吸管15相对的管道内壁处灰尘吸收进滤尘室16中，并通过调速模块26适当调节驱动轮5的行驶速度，以便在前进的过程中将管道周向内壁完全覆盖式除灰，有利于提高后侧超声波探伤传感器7的探测精度。

本发明所提供的一种管道检测清扫机器人及其控制系统采用多种功能相结合的方式设计出一种新型管道检测清扫机器人及其控制系统，摒弃了目前传统的管道检测精度不高且管道内灰尘累积作业困难的情况，本发明有益效果：

1、本发明使用左右对称设置的半球形壳体和环形滑轨将滚筒、电机、离心风机、控制系统等连接在一起，并通过移动终端对控制系统进行无线操控，激光传感器探测前方堵塞情况，并及时将信息发送至移动终端进行处理；

2、本发明中利用驱动轮带动半球形壳体向前运动，滚筒通过电动滑块滑动卡接于环形滑轨内腔，因而可带动滚筒顶部的电动伸缩杆、扒手和伸缩型吸管进行循环作业；

3、本发明中微处理器通过测距传感器传送的信息调节电动伸缩杆的长度以便适应不同内径的管道，将电动伸缩杆顶部的扒手延伸至管道内壁处时，先通过扒手将管道内壁粘连的灰尘等刮掉，再启动电机，使离心风机开始工作，将伸缩型吸管相对的管道内壁处灰尘吸收进滤尘室中，有利于提高管道内壁清扫的力度；

4、本发明中通过调速模块适当调节驱动轮的行驶速度，以便配合滚筒在前进的过程中将管道周向内壁完全覆盖式除灰，有利于提高后侧超声波探伤传感器的探测精度；

5、本发明清扫完成后通过后侧半球形壳体表面间隔设置的支杆连接有超声波探伤传感器，有利于全方位探测，提高探测效率，且超声波探伤传感器的头部套有探头外壳，避免探头处落入灰尘，影响探测效果；

6、本发明微处理器接收来自超声波探伤传感器发出的信号，当探测到管道某处有损伤时，微处理器终止驱动轮、电机和电动滑块的工作，损伤记录模块分别通过调速模块发送的驱动轮行进速度信息和计时器统计的对应行进速度的时间段计算出损伤处距离管道进口的大致位置，并将此位置信息反馈至微处理器中，由此传输至移动终端，以便进行维修。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。