一种管道内壁清洁机器人的制作方法

本实用新型涉及清洁领域，具体涉及一种管道内壁清洁机器人。

背景技术：

管道运输是用管道作为运输工具的一种长距离输送液体或气体等物资的输送方式，与其他运输方式相比，其具有运输量大、连续、迅速、安全、可靠、平稳、占地少、费用低等优势。近年来，随着运输、工业、农业以及建筑业的高速发展，管道运输系统的应用越来越广泛，应用于民用和工业的方方面面。虽然管道运输在长距离运输作业中具有显著优势，但由于管道是一种特殊环境，具有空间狭小、存在大量非结构性管道等特点，管道内长时间运输物资，容易受到管内化学腐蚀以及管外因素等的影响，管道内壁不可避免地产生堵塞。传统的人工清洁不仅具有效率低、劳动强度大、人力成本高等缺点，而且对于管径小、距离长的管道，人工无法进行清洁。为此，管道清洁机器人能够有效地针对管道内径小、长距离的管道内部灰尘、杂质等异物进行清洁。

现有的管道清洁机器人能够实现管道内大部分位置的清洁，但是管道清洁机器人设备很庞大，操作不方便，使其对于某些位置，如灰尘、杂质等异物较多的位置，管道机器人不能进行有效的清洁。

因此，急需提供一种管道内壁清洁机器人，解决现有技术中存在的管道清洗设备很庞大，操作不方便的技术问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的管道机器人管道清洗设备很庞大，操作不方便的问题，本实用新型提供一种管道内壁清洁机器人，能够使清洁机器人结构紧凑，成本低廉，并适用于复杂恶劣环境。本实用新型所采用的技术方案是：

一种管道内壁清洁机器人，包括上板，下板，分别与上板，下板连接并且能够在上板，下板之间旋转的周向旋转机构；其中，所述周向旋转机构包括：沿管道内壁径向进给的径向进给机构，控制所述周向旋转机构在管道内壁周向旋转的周向旋转控制机构，容纳并支撑径向进给机构和周向旋转控制机构的第一支撑架，对管道内壁进行清洁的清洁机构，实时检测管道内壁清洁情况并定位待清洁位置的摄像机构，固定连接于径向进给机构且支撑并固定清洁机构和摄像机构的第二支撑架。

本实用新型上述的管道内壁清洁机器人中，所述第一支撑架包括：上固定座，下固定座以及连接所述上固定座和下固定座的若干支撑杆，所述径向进给机构与所述下固定座固定连接。

本实用新型上述的管道内壁清洁机器人中，所述径向进给机构为滑台气缸，滑台气缸包括：与所述下固定座固定连接的气缸座以及与所述气缸座滑动连接的滑台。

本实用新型上述的管道内壁清洁机器人中，所述管道内壁清洁机器人还包括设置在所述管道内壁的限位装置，用于实时监测并限制所述滑台的行程。

本实用新型上述的管道内壁清洁机器人中，所述第二支撑架包括：与所述滑台固定连接的安装板；设置在所述安装板上方并与所述安装板固定连接的拱形板，所述拱形板开设有分别与所述清洁机构直径相匹配的通孔以及与所述摄像机构相匹配的圆孔，用于固定并支撑所述清洁机构和摄像机构，所述圆孔的水平高度高于所述通孔的水平高度。

本实用新型上述的管道内壁清洁机器人中，所述第二支撑架还包括用于夹紧所述清洁机构的上夹紧板和下夹紧板，所述下夹紧板与所述安装板固定连接，所述上夹紧板和下夹紧板通过螺栓固定连接。

本实用新型上述的管道内壁清洁机器人中，所述清洁机构包括吸尘机构、与所述吸尘机构连接的集尘袋、以及放置所述集尘袋的集尘袋放置盒；所述吸尘机构由所述上夹紧板和下夹紧板夹紧。

本实用新型上述的管道内壁清洁机器人中，所述周向旋转控制机构包括：用于提供旋转驱动力的旋转驱动装置，套设在所述旋转驱动装置上并与所述旋转驱动装置可转动连接的第一齿轮，与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮与所述下板固定连接。

本实用新型上述的管道内壁清洁机器人中，所述旋转驱动装置包括：提供旋转驱动力的电机以及与所述电机连接用于传递旋转驱动力的减速器，所述第一齿轮套设在所述减速器的输出轴上。

本实用新型上述的管道内壁清洁机器人中，所述减速器固定设置在下固定座上，减速器的输出轴穿过并沿远离减速器方向延伸出下固定座外，第一齿轮套设在减速器的输出轴延伸出的一端上。

本实用新型上述的管道内壁清洁机器人中，所述上板和下板上设有导向支撑机构，所述导向支撑机构包括若干圆周布置的导向轮以及安装所述导向轮的基座，所述基座与所述下板或上板固定连接，且所述基座上设有安装槽，用于调节所述导向轮的安装位置。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型针对现有技术中存在的管道清洗设备很庞大，操作不方便的问题，提供一种管道内壁清洁机器人，使其在管道内行走，通过摄像系统观察管道内灰尘、杂质等异物的具体位置，找到管道内异物的位置，确定位置后控制位置控制机构带动清洁机构移动到该位置，其中周向旋转控制机构调节清洁机构在管道内圆周方向上的位置，径向进给机构带动清洁机构接近异物的位置，使得清洁机构对准异物，对异物进行清理，从而实现管道内壁的有效清洁，且清洁机器人结构紧凑，成本低廉，并适用于复杂恶劣环境。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的管道内壁清洁机器人整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例清洁结构和第二支撑架的结构示意图；

图3是本实用新型实施例周向旋转控制机构的结构示意图；

图4是本实用新型实施例导向支撑机构的结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的管道清洗设备很庞大，操作不方便的问题，本实用新型旨在提供一种管道内壁清洁机器人，其核心思想是：使其在管道内行走，通过摄像系统观察管道内灰尘、杂质等异物的具体位置，找到管道内异物的位置，确定位置后控制位置控制机构带动清洁机构移动到该位置，其中周向旋转控制机构调节清洁机构在管道内圆周方向上的位置，径向进给机构带动清洁机构接近异物的位置，使得清洁机构对准异物，对异物进行清理，从而实现管道内壁的有效清洁，且清洁机器人结构紧凑，适用于复杂恶劣环境。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例

如图1所示，本实用新型提供了一种管道内壁清洁机器人，上板11，下板12，分别与上板11，下板12连接并且能够在上板11，下板12之间旋转的周向旋转机构20；其中，周向旋转机构20包括：

沿管道内壁径向进给的径向进给机构21，控制周向旋转机构20在管道内壁周向旋转的周向旋转控制机构22，容纳并支撑径向进给机构21和周向旋转控制机构22的第一支撑架23，对管道内壁进行清洁的清洁机构24，实时检测管道内壁清洁情况并定位待清洁位置的摄像机构25，固定连接于径向进给机构21且支撑并固定清洁机构24和摄像机构25的第二支撑架26。

此管道内壁清洁机器人，在管道内行走，通过摄像机构25观察管道内灰尘、杂质等异物的具体位置，找到管道内异物的位置，确定位置后径向进给机构21和周向旋转控制机构22带动清洁机构24移动到该位置，使得清洁机构24对准异物，对异物进行清理，从而实现管道内壁的有效清洁。

进一步地，由图1中还可看出：第一支撑架23包括：上固定座231，下固定座232，连接上固定座231和下固定座232的若干支撑杆233；径向进给机构21与下固定座232固定连接。

进一步地，管道清洁机器人还包括导向支撑机构30，分别与上板11和下板12固定连接，用于为机器人在管道内行走时提供导向与支撑。

需要说明的是：摄像机构25包括安装于清洁机构24上方的摄像头，通过摄像头可观察一定范围内的异物情况，摄像机构25能够实时成像，并具备录像功能，配备有灯光，提高清晰度。

其中，径向进给机构21用于带动清洁机构24在管道内径向移动；周向旋转控制机构22用于调节清洁机构24在管道内圆周方向上的位置，管道清洁机器人利用摄像机构25观察灰尘、杂质等在管道内的位置，确定位置后径向进给机构21带动清洁机构24接近异物的位置，周向旋转控制机构22带动径向进给机构21和清洁机构24旋转，实现对管道内部360°范围内的灰尘、杂质等异物进行清洁。

需要说明的是，径向进给机构21和周向旋转控制机构22可实现清洁机构24的位置控制，实现自动化清洁作业；提高了清洁工作的自动化程度。

进一步地，由图1中还可看出：径向进给机构21为滑台气缸，滑台气缸包括：与下固定座232固定连接的气缸座211以及与气缸座211滑动连接的滑台212。

需要说明的是，径向进给机构21还可采用电动缸或丝杠螺母传动机构等，满足径向进给要求即可。在本实施例中，径向进给机构21为气滑台气缸，结构简单，占用体积小，可适用于管径较小的管道内壁；且滑台气缸可根据不同管道内径选择相应行程的气缸，适应管道内径范围大。

进一步地，为了提高管道内壁清洁机器人的安全性和可靠性，管道内壁清洁机器人还包括设置在管道内壁的限位装置(图中未示出)，用于实时监测并限制滑台212的行程。防止出现超程导致多种事故。需要说明的是：限位装置可为位置传感器或行程限位装置，用于控制滑台212的伸出行程，从而控制清洁机构24的伸出行程。

进一步地，如图2所示，第二支撑架26包括：与滑台212固定连接的安装板261，设置在安装板261上方并与安装板261固定连接的拱形板262，拱形板262开设有分别与清洁机构24直径相匹配的通孔以及与摄像机构25相匹配的圆孔，用于固定并支撑清洁机构24和摄像机构25，优选地，圆孔的水平高度高于通孔的水平高度，便于观察管道内壁的清洁状态；且安装结构紧凑，占用空间小。

进一步地，第二支撑架26还包括用于夹紧清洁机构24的上夹紧板263和下夹紧板264，下夹紧板264与安装板261固定连接，上夹紧板263和下夹紧板264通过螺栓固定连接。清洁装置24通过上夹紧板263和下夹紧板264固定，并通过拱形板262开设的通孔支撑，可实现清洁装置24的可靠、稳定固定。

进一步地，由图2中还可看出：清洁机构24包括吸尘机构241、与吸尘机构241连接的集尘袋、以及放置集尘袋的集尘袋放置盒242。吸尘机构241以压缩空气驱动，产生强力真空，将灰尘、杂质等异物吸取、收集到集尘袋中，从而对异物进行有效清洁，模块化程度高、尺寸小、容易更换、散热性好、成本低、操作方便，在高温、潮湿等恶劣环境能正常工作。本清洁机构24尺寸小，容易更换集尘袋，成本低以及操作方便。

进一步地，如图3所示：周向旋转控制机构22包括：用于提供旋转驱动力的旋转驱动装置221，套设在旋转驱动装置221上并与旋转驱动装置221可转动连接的第一齿轮222，与第一齿轮222啮合的第二齿轮223，其中，第二齿轮223与下板12固定连接。

进一步地，旋转驱动装置221包括：提供旋转驱动力的电机2211以及与电机2211连接用于传递旋转驱动力的减速器2212，第一齿轮222套设在减速器2212的输出轴上。减速器2212固定设置在下固定座232上，减速器2212的输出轴穿过并沿远离减速器2212延伸出下固定座232外，第一齿轮222套设在减速器2212的输出轴延伸出的一端上。当电机2211提供旋转驱动力时，第一齿轮222在减速器2212的输出轴传递的旋转驱动力的带动下转动，而第二齿轮223与下板12固定连接，此时，第一齿轮222沿着第二齿轮223旋转；同时，下固定座232随着第一齿轮222的转动而转动，从而带动径向进给机构21周向转动；实现对管道内部360°范围内的灰尘、杂质等异物的清洁。

进一步地，由图4所示，上板11和下板12上设有导向支撑机构30，导向支撑机构30包括若干圆周布置的导向轮31以及安装导向轮31的基座32，基座32与下板12或上板11固定连接，且基座31上设有安装槽33，用于调节导向轮32的安装位置。导向支撑机构30为机器人在管道内行走时提供导向与支撑，导向轮31与管道内壁接触，使用螺丝穿过安装槽33将基座32锁紧固定，通过安装槽33可调节各基座32和导向轮31在圆周方向上布置的直径，从而可适应不同管道内径的使用要求，适应管道内径范围大。本实施例中，每组导向支撑机构30有三个导向轮31。

需要说明的是：本发明的清洁机构24结构简单，运行效率高，成本较低，且采用气动吸尘机构，模块化程度高，更适用于恶劣环境，摄像系统25中对待清洁位置进行分析定位是现有技术，在此不做赘述。

进一步需要说明的是：本实用新型主要是结构的改进，主要体现在清洁机构24以及周向旋转机构20的结构上；控制部分不是设计点，采用的都是现有技术的控制。

在本实用新型实施例中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

综上所述，本实用新型实施例提供一种管道内壁清洁机器人，使其在管道内行走，通过摄像系统观察管道内灰尘、杂质等异物的具体位置，找到管道内异物的位置，确定位置后控制位置控制机构带动清洁机构移动到该位置，其中周向旋转控制机构调节清洁机构在管道内圆周方向上的位置，径向进给机构带动清洁机构接近异物的位置，使得清洁机构对准异物，对异物进行清理，从而实现管道内壁的有效清洁，且清洁机器人整体结构紧凑，成本低廉，并适用于复杂恶劣环境。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。