一种管道内壁清洗机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及一种管道内壁清洗机器人。

背景技术：

管道由管、管联接件和阀门等部件组成，连接后管道用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体。通常流体经鼓风机、压缩机、泵和锅炉等增压后，从管道的高压处流向低压处，也可利用流体自身的压力或重力输送。管道作为一种重要的物料输送手段，管道的用途十分很广泛。

管道的输送过程中会有各种物质沉积在管道内壁，这些物质统称为沉积物或污垢。它们主要由水垢、淤泥、腐蚀产物和生物沉积物构成。这些沉积物或污垢会对管道的输送功能造成影响。例如使管道通径减小、产生垢下腐蚀等，如果不及时清理，结垢达到一定程度，将严重影响管道的正常使用，特别是当管道内存在障碍物时(例如因管道连接其他设备而在管道内壁设置的连接件)，管道内壁清洁工作的难度也将加大。

现有技术中，管道清洗主要采用钢丝连接毛刷人工清洗、高压水物理冲洗、药循环清洗、大管径人工清洗或机器人清洗。目前常用的管道清洗设备主要应用于大管径、短距离的管道清洗，对于长距离、小管径的管道一般使用高压水物理冲洗、药循环清洗、钢丝连接毛刷人工清洗。采用高压清洗时耗水量巨大，药清洗易造成残留、二次污染等不良效果。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，为此，本实用新型提出一种管道内壁清洗机器人。

有鉴于此，本实用新型提供了一种管道内壁清洗机器人，能跨越管道内障碍物清洗管道内壁，包括：壳体、电源、连接轴、连通装置、驱动装置和第一毛刷,壳体为密封绝缘体，壳体外壁下沿与管道内壁下沿的垂直距离大于障碍物上沿与管道内壁下沿的垂直距离，电源设置于壳体内，连通装置设置在壳体上，驱动装置位于壳体一端侧，通过连接轴与壳体相连，第一毛刷与驱动装置相连接，第一毛刷的刷毛与管道内壁相接触，壳体、驱动装置和第一毛刷的轴中心线与管道的轴中心线在同一直线上，电源、连通装置、驱动装置依次电连接，使驱动装置驱动第一毛刷在管道内部转动。

本实用新型所提供的管道内壁清洗机器人，包括壳体、电源、连接轴、连通装置、驱动装置和第一毛刷,壳体为密封绝缘体，电源放置于密封的壳体中，防止液体的侵蚀，连通装置位于壳体上，驱动装置位于壳体的一端侧，并通过连接轴与壳体相连，第一毛刷与驱动装置相连接，电源、连通装置、驱动装置依次电连接，通电后，驱动装置能驱动第一毛刷在管道内部转动，在转动清洗管道的内壁同时随水流向前行进，实现管道内壁的清洗，而壳体、驱动装置和第一毛刷的轴中心线与管道轴中心线在同一直线上，且第一毛刷的刷毛与管道内壁相接触，使壳体和驱动装置悬置于管道内部，同时壳体外壁下沿与管道内壁下沿的垂直距离大于障碍物上沿与管道内壁下沿的垂直距离，因此在管道内存在障碍物的情况下，管道内壁清洗机器人在绕自身轴线转动的同时，能跨越管道内的障碍物，实现管道内壁的清洗。

另外，本实用新型提供的上述技术方案中的管道内壁清洗机器人还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，壳体为圆柱体状。

在该技术方案中，壳体的形状与管道形状保持一致，进而使管道内壁清洗机器人的整体形状与管道形状相适应，减小管道内壁清洗机器人在水流中运行的阻力，使管道内壁清洗机器人在液体中前进更加顺畅。

在上述任一技术方案中，优选地，连通装置包括第一铜环和第二铜环，第一铜环和第二铜环分别套设于壳体外表面且互不接触，第一铜环、电源、驱动装置和第二铜环依次电连接。

在该技术方案中，第一铜环和第二铜环均套设于壳体外表且互不接触，第一铜环、电源、驱动装置和第二铜环依次电连接，因此第一铜环和第二铜环可控制驱动装置启停，由于管道内壁清洗机器人在工作过程中会绕自身轴线发生旋转，当待清洗的管道内未充满液体或液面高度较低时，为保证管道内壁清洗机器人正常工作，通过在壳体的外壁套设第一铜环和第二铜环作为驱动装置的开关，管道内壁清洗机器人发生转动的过程中，第一铜环和第二铜环在高度方向的位置始终不变，只需保证待清洗的管道内的液面高度达到第一铜环和第二铜环的最底端即可保证第一铜环和第二铜环接通，从而保证管道内壁清洗机器人正常工作。

在上述任一技术方案中，优选地，电源为可充电电源，连通装置还包括第三铜环，第三铜环套设在壳体上，第一铜环、第二铜环和第三铜环互不接触，第一铜环与电源的正极电连接，第三铜环与电源负极电连接。

在该技术方案中，电源为可充电电源，套设在壳体上的第一铜环和第三铜环分别与电源的正极和负极相连，通过将外部电源与第一铜环和第三铜环连接，即可实现对电源的充电。

在上述任一技术方案中，优选地，第一铜环设置于第二铜环和第三铜环之间，第一铜环，第二铜环及第三铜环形状大小均相同。

在该技术方案中，第一铜环位于第二铜环和第三铜环之间，使第一铜环与第三铜环相邻，便于电源的充电过程，同时第一铜环、第二铜环以及第三铜环形状大小均相同，使管道内壁清洗机器人在管道内壁运行更加流畅，且铜环大小形状相同也便于生产加工。

在上述任一技术方案中，优选地，第一铜环与第三铜环之间设有过充保护电路和短路保护电路。

在该技术方案中，在第一铜环与第三铜环之间设有过充保护电路和短路保护电路，防止电源在充电过程中发生过充和短路的风险。

在上述任一技术方案中，优选地，驱动装置位于壳体的前端，驱动装置包括驱动装置外壳，驱动电机和速度调节装置，驱动装置外壳为圆台状，驱动装置外壳靠近壳体一侧的底面直径等于壳体直径，驱动装置外壳远离壳体一侧的底面直径小于壳体直径，驱动电机和速度调节装置设置于驱动装置外壳内，驱动电机的动力输出端与速度调节装置的输入端连接，速度调节装置的输出端与第一毛刷连接，以驱动第一毛刷转动。

在该技术方案中，将驱动装置外壳设置成类楔形的圆台，使驱动装置在水中旋转时摩擦阻力小，使驱动装置在水中更加顺畅的运行。驱动电机和速度调节装置设置在驱动装置外壳内，驱动电机的动力输出端与速度调节装置的输入端连接，速度调节装置的输出端与第一毛刷连接，以驱动第一毛刷转动。

在上述任一技术方案中，优选地，第一毛刷设置于驱动装置的前端，第一毛刷与速度调节装置可拆卸连接。

在该技术方案中，第一毛刷与速度调节装置可拆卸连接，方便对第一毛刷的更换。本实用新型所提供的管道内壁清洗机器人整体呈圆柱体状且截面积小，可以清洗内径较小的管道，通过更换直径不同的毛刷即可对内径不同的管路进行清理。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括第二毛刷，第二毛刷与壳体后端连接，第二毛刷的轴中心线与第一毛刷的轴中心线在同一直线上，第二毛刷的刷毛与管道内壁接触。

在该技术方案中，第二毛刷与壳体后端连接，第二毛刷的轴中心线与第一毛刷的轴中心线在同一直线上，通过第一毛刷和第二毛刷均与管道内壁接触，将壳体和驱动机构悬架于管道内，同时由于第二毛刷与壳体相连接，当第一毛刷前进过程中遇到阻碍时，驱动电机的转动带动壳体的转动，进而带动第二毛刷转动，推动管道内壁清洗机器人前进，进一步提高对管道内壁的清洗效果。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的管道内壁清洗机器人的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的管道内壁清洗机器人的电路原理图。

其中：1、壳体；2、连接轴；3、驱动装置；4、第一毛刷；5、第一铜环；6、第二铜环；7、第三铜环；8、障碍物；9、第二毛刷；10、管道。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1和图2描述根据本实用新型一些实施例所述管道内壁清洗机器人。

在本实用新型的实施例中，如图1所示，本实用新型提供了一种管道内壁清洗机器人，能跨越管道10内障碍物8清洗管道10内壁，包括：壳体1、电源、连接轴2、连通装置、驱动装置3和第一毛刷4,壳体1为密封绝缘体，壳体1外壁下沿与管道10内壁下沿的垂直距离大于障碍物8上沿与管道10内壁下沿的垂直距离，电源设置于壳体1内，连通装置设置在壳体1上，驱动装置3位于壳体1一端侧，通过连接轴2与壳体1相连，第一毛刷4与驱动装置3相连接，第一毛刷4的刷毛与管道10内壁相接触，壳体1、驱动装置3和第一毛刷4的轴中心线与管道10的轴中心线在同一直线上，电源、连通装置、驱动装置3依次电连接，使驱动装置3驱动第一毛刷4在管道10内部转动。

在该实施例中，管道内壁清洗机器人，包括壳体1、电源、连接轴2、连通装置、驱动装置3和第一毛刷4,壳体1为密封绝缘体，电源放置于密封的壳体1中，防止液体的侵蚀，连通装置位于壳体1上，驱动装置3位于壳体1的一端侧，并通过连接轴2与壳体1相连，第一毛刷4与驱动装置3相连接，电源、连通装置、驱动装置3依次电连接，通电后，驱动装置3能驱动第一毛刷4在管道10内部转动，在转动清洗管道10的内壁同时随水流向前行进，实现管道10内壁的清洗，而壳体1、驱动装置3和第一毛刷4的轴中心线与管道10轴中心线在同一直线上，且第一毛刷4的刷毛与管道10内壁相接触，使壳体1和驱动装置3悬置于管道10内部，刷毛具有较好的柔韧性，同时壳体1外壁下沿与管道10内壁下沿的垂直距离大于障碍物8上沿与管道10内壁下沿的垂直距离，因此在管道10内存在障碍物8的情况下，管道内壁清洗机器人在绕自身轴线转动的同时，能跨越管道10内的障碍物8，实现管道10内壁的清洗。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，壳体1为圆柱体状。

在该实施例中，壳体1的形状与管道10形状保持一致，进而使管道内壁清洗机器人的整体形状与管道10形状相适应，减小管道内壁清洗机器人在水流中运行的阻力，使管道内壁清洗机器人在液体中前进更加顺畅。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图1所示连通装置包括第一铜环5和第二铜环6，第一铜环5和第二铜环6分别套设于壳体1外表面且互不接触，第一铜环5、电源、驱动装置3和第二铜环6依次电连接。

在该实施例中，第一铜环5和第二铜环6均套设于壳体1外表且互不接触，第一铜环5、电源、驱动装置3和第二铜环6依次电连接，因此第一铜环5和第二铜环6可控制驱动装置3启停，由于管道内壁清洗机器人在工作过程中会绕自身轴线发生旋转，当待清洗的管道10内未充满液体或液面高度较低时，为保证管道内壁清洗机器人正常工作，通过在壳体1的外壁套设第一铜环5和第二铜环6作为驱动装置3的开关，管道内壁清洗机器人发生转动的过程中，第一铜环5和第二铜环6在高度方向的位置始终不变，只需保证待清洗的管道10内的液面高度达到第一铜环5和第二铜环6的最底端即可保证第一铜环5和第二铜环6接通，从而保证管道内壁清洗机器人正常工作。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图1所示，电源为可充电电源，连通装置还包括第三铜环7，第三铜环7套设在壳体1上，第一铜环5、第二铜环6和第三铜环7互不接触，第一铜环5与电源的正极电连接，第三铜环7与电源负极电连接。

在该实施例中，电源为可充电电源，例如锂电池，为实现电源的充电功能，在壳体1上还套设有第三铜环7，第一铜环5与电源的正极通过导线连接，所述第三铜环7与电源的负极连接，第一铜环5、第二铜环6和第三铜环7互不接触，当需要对电源充电时，通过将外部电源与第一铜环5和第三铜环7连接，即可实现对电源的充电。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图1所示，第一铜环5设置于第二铜环6和第三铜环7之间，第一铜环5，第二铜环6及第三铜环7形状大小均相同。

在该实施例中，第一铜环5位于第二铜环6和第三铜环7之间，使第一铜环5与第三铜环7相邻，便于电源的充电过程，同时第一铜环5、第二铜环6以及第三铜环7形状大小均相同，使管道内壁清洗机器人在管道10内壁运行更加流畅，且铜环大小形状相同也便于生产加工。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图2所示，第一铜环5与第三铜环7之间设有过充保护电路和短路保护电路。

在该实施例中，为防止电源在充电过程中发生过充的危险，第一铜环5与第三铜环7之间设有过充保护的充电电路。此外，为防止在管道内壁清洗机器人在正常工作过程中第一铜环5与第三铜环7发生短路的风险，第一铜环5与第三铜环7之间设有短路保护电路，其中，本实施例中的过充保护的充电电路和短路保护电路为普通电池所自带的基础电路，也可为其他电池应用场合的常见的过充保护电路和短路保护电路，在此不加赘述。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图1所示，驱动装置3位于壳体1的前端，驱动装置3包括驱动装置3外壳，驱动电机和速度调节装置，驱动装置3外壳为圆台状，驱动装置3外壳靠近壳体1一侧的底面直径等于壳体1直径，驱动装置3外壳远离壳体1一侧的底面直径小于壳体1直径，驱动电机和速度调节装置设置于驱动装置3外壳内，驱动电机的动力输出端与速度调节装置的输入端连接，速度调节装置的输出端与第一毛刷4连接，以驱动第一毛刷4转动。

在该实施例中，将驱动装置3外壳设置成类楔形的圆台，使驱动装置3在水中旋转时摩擦阻力小，驱动装置3能在水中更加顺畅的运行。在本实施例中，速度调节装置为减速机，驱动电机和减速机设置在驱动装置3外壳内，驱动电机的动力输出端与减速机的输入端连接，减速机的输出端与第一毛刷4连接，以驱动第一毛刷4转动，减速机能减低电机转速并增大第一毛刷4的输出扭矩，从而增大清洗力度，进而提高清洗效果。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图1所示，第一毛刷4设置于驱动装置3的前端，第一毛刷4与速度调节装置可拆卸连接。

在该实施例中，第一毛刷4与速度调节装置可拆卸连接，方便对第一毛刷4的更换。本实用新型所提供的管道内壁清洗机器人整体呈圆柱体状且截面积小，可以清洗内径较小的管道10，通过更换直径不同的毛刷即可对内径不同的管路进行清理。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，如图1所示，还包括第二毛刷9，第二毛刷9与壳体1后端连接，第二毛刷9的轴中心线与第一毛刷4的轴中心线在同一直线上，第二毛刷9的刷毛与管道10内壁接触。

在该实施例中，第二毛刷9与壳体1后端连接，第二毛刷9的轴中心线与第一毛刷4的轴中心线在同一直线上，通过第一毛刷4和第二毛刷9均与管道10内壁接触，将壳体1和驱动机构悬架于管道10内，同时由于第二毛刷9与壳体1相连接，当第一毛刷4前进过程中遇到阻碍时，驱动电机的转动带动壳体1的转动，进而带动第二毛刷9转动，推动管道内壁清洗机器人前进，进一步提高对管道10内壁的清洗效果。第二毛刷9连接到壳体1尾端盲孔，不影响壳体1内电源及驱动电路密封，壳体1单独设置一个密封腔，用于放置电源及驱动电路。

此外，如图2所示为本实用新型的一个实施例所提供一种管道内壁清洗机器人的电路原理图，其中：放电及短路保护过程为：当电池v的电压低于保护芯片u1保护的电压1.9伏或者放电电流大于保护电流2安培时，保护芯片u1的4、5号引脚与保护芯片u1的2号引脚断开，电机与电池不能形成回路，电机停止转动，实现电池的放电保护和短路保护，过充保护过程为：当第二个铜环和第三个铜环之间充电电压超过保护芯片u1保护的电压时，保护芯片u1的4、5号引脚与保护芯片u1的2号引脚断开，实现充电的保护。水控制过程：第一个铜环和外第二个铜环接触到水时，第一个铜环电平被拉高到电池v的正极电压，开关管q1导通，电机m旋转，否则电机不旋转。

在本实用新型的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”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；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本实用新型中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中。