一种用于矩形通风管道的清洁机器人

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1.本发明属于管道清洁技术领域，具体涉及一种用于矩形通风管道的清洁机器人。该机器人通过驱动电机带动主动轮，配合被动轮实现机器人在管内的移动，转向电机通过齿轮齿条传动实现机器人的转向运动；通过丝杠滑块机构与平行四杆机构变径，机器人可适应不同高度的管道；通过清灰毛刷与吸尘电机的配合工作，可有效清除管内灰尘。


背景技术：

2.通风管道用于工业和民用建筑的空气流通和降低有害气体浓度，是我们国家的基础设施之一。由于相对的密封环境，导致通风管道内容易积聚大量灰尘，因此，需定期清理管道内部积压灰尘，保障居民免受室内空气污染。受到楼层高度的限制，室内通风大都采用低高度、长宽度的矩形管道，并且其高度和宽度没有统一的标准，使得管道内部不易清洁。现有管道清洁机器人大都适应性不强，只能清洁固定尺寸管道，不能对灰尘进行收集。本发明提出的一种用于矩形通风管道的清洁机器人，利用变径机构可适应不同尺寸的管道，通过清灰毛刷与吸尘电机配合，可有效清除管道内部灰尘，基于吸尘器原理，吸尘电机可将管内灰尘收集至集尘箱。


技术实现要素：

3.本发明针对现有管道清洁机器人存在的技术问题，提供一种用于矩形通风管道的清洁机器人。本发明提供的管道清洁机器人包括变径机构1、移动与转向机构2、清灰与吸尘机构3。
4.所述变径机构1包括右侧平行四杆机构、左侧平行四杆机构及丝杠滑块机构；所述丝杠滑块机构有两套，且左右对称布置，包括连接圆杆11、弹性支撑杆12、转动云台13、云台电机14、固定架15、轴承16、滑块17、丝杠18、变径电机19及机架20。
5.所述机架20为矩形框架结构，其左右侧面的中部各设有电机输出轴圆孔2001，左侧面的前端设有两个机架进气圆孔2002，所述机架20中后部设有电机固定板2003，底面的后端设有机架出气圆孔2004，所述机架20上下表面的两端各设有4个固定铰座2005；所述变径电机19的输出轴穿过所述机架20中部的所述电机输出轴圆孔2001，所述变径电机19与所述机架20通过螺钉固连；所述固定架15由一水平放置的方板和四方凳结构件组成，所述方板设有安装孔，所述四方凳结构件的内侧设有轴承座；所述固定架15通过所述四方凳结构件中的四个腿脚与所述机架20固连，所述云台电机14与所述固定架15中的所述方板固连，所述云台电机14的输出轴与所述转动云台13固连；所述轴承16与所述固定架15内侧的所述轴承座过盈配合；所述丝杠18一端与所述轴承16间隙配合，所述丝杠18另一端与所述变径电机19的输出轴固连；所述滑块17为长方体结构，所述滑块17的中部设有与所述丝杠18配合的螺纹通孔，所述滑块17的上下端面各设有两个固定铰座；所述弹性支撑杆12为中部设有弹簧的圆柱形杆件，所述弹性支撑杆12的一端与所述滑块17铰接，所述弹性支撑杆12的另一端与所述连接圆杆11铰接。
6.所述右侧平行四杆机构有两套且前后对称布置，所述右侧平行四杆机构包括第三连杆6、第四连杆7及第五连杆10；所述第三连杆6和所述第五连杆10分别与所述机架20上端前后两侧的所述固定铰座2005铰接，所述第四连杆7的一端与所述第三连杆6的中部铰接，所述第四连杆7的另一端与所述第五连杆10的中部铰接；所述连接圆杆11的两端分别与前后对称布置的所述第五连杆10的中下部铰接。
7.所述左侧平行四杆机构有两套且前后对称布置，所述左侧平行四杆机构包括第一连杆4、第二连杆5及驱动安装板29；所述第一连杆4和所述第二连杆5的一端分别与所述机架20上端前后两侧的固定铰座2005铰接，所述第一连杆4和所述第二连杆5的另一端分别铰接于所述移动与转向机构2中的驱动安装板29前后端面的销轴上。
8.所述移动与转向机构2包括被动轮8、转向电机21、驱动电机22、主动轮23、齿轮固定座24、齿条25、第一齿轮26、转向支架27、第二齿轮28及驱动安装板29；所述被动轮8通过转轴与所述第三连杆6的末端铰接；所述驱动安装板29为t型方板，所述驱动安装板29的前后端面各设有两根销轴，共四根销轴，所述驱动安装板29上端面的前后部各设有一个台阶孔，所述驱动安装板29上端面的中部设有一个圆形通孔；所述驱动安装板29前后端面的所述四根销轴分别与两根所述第一连杆4、两根所述第二连杆5铰接；所述齿条固定座24开有t型滑槽，并与所述驱动安装板29通过螺钉固连，所述齿条25的底部设有t型台阶，所述t型台阶与所述齿条固定座24的t型滑槽为间隙配合，所述齿条25能够在所述齿条固定座24的t型滑槽内移动。
9.所述转向支架27为上下结构，其上部为l型支架，其下部为支撑圆台及齿轮连接轴，所述转向支架27的支撑圆台与所述驱动安装板29的台阶孔为过渡配合；所述驱动电机22通过螺钉安装在所述转向支架27的l型支架上，所述主动轮23与所述驱动电机22的输出轴固连；所述转向支架27、所述驱动电机22与所述主动轮23各有两套，对称布置在所述驱动安装板29前后两侧；所述第一齿轮26与所述转向支架27的齿轮连接轴固连，所述第一齿轮26与所述齿条25相互啮合；所述转向电机21的输出轴穿过所述驱动安装板29上端面中部的圆形通孔，所述转向电机21的输出轴与所述第二齿轮28固连，所述第二齿轮28与所述齿条25相互啮合。
10.所述清灰与吸尘机构3包括四套清灰机构与两套吸尘机构；上侧与下侧各设有1套清灰机构，且上下对称布置，位于上侧与下侧的清灰机构包括第一毛刷9；前侧与后侧各设有1套清灰机构且前后对称布置，位于前侧与后侧的清灰机构包括第二毛刷32、清灰连杆33、清灰电机34及盖板35；上侧与下侧各1套吸尘机构上下对称布置，位于上侧与下侧的吸尘机构包括吸尘槽口30、软管31、集尘箱36及吸尘电机37。
11.所述盖板35呈t型，由侧方板和水平方板固连组成，所述水平方板中间设有圆孔；所述盖板35的所述侧方板通过螺钉与所述机架20固连，所述盖板35的所述水平方板下方固连着所述清灰电机34；所述第一毛刷9为周向设有柔性纤毛圆柱体结构，所述第一毛刷9两端分别与两根所述第五连杆10铰接；所述第二毛刷32为周向设有柔性纤毛圆柱体结构，所述清灰连杆33的一端与所述第二毛刷32铰接，所述清灰连杆33的另一端与所述清灰电机34的输出轴固连；所述吸尘电机37与所述机架20的电机固定板2003通过螺钉固连，所述集尘箱36为中空长方体机构，左侧壁设有两个集尘箱进气圆孔3601，中后部设有滤网3602，后侧壁设有集尘箱出气圆孔3603，所述集尘箱36通过螺钉与所述机架20固连；所述吸尘槽口30
为长方体凹槽结构，顶部四周设有柔性纤毛；所述软管31的一端与所述集尘箱进气圆孔3601固连，所述软管31的另一端经所述机架进气圆孔2002与所述吸尘槽口30固连。
12.本发明中的变径机构使机器人可适应不同高度的管道，移动与转向机构使机器人在管内可自由移动和转向，清灰与吸尘机构可有效清除并收集管内灰尘。
附图说明：
13.图1为本发明一种用于矩形通风管道的清洁机器人的总体结构示意图；
14.图2为本发明一种用于矩形通风管道的清洁机器人的半剖结构示意图；
15.图3为本发明一种用于矩形通风管道的清洁机器人中的机架剖视结构示意图；
16.图4为本发明一种用于矩形通风管道的清洁机器人中的固定架与转动云台连接示意图；
17.图5为本发明一种用于矩形通风管道的清洁机器人中的移动与转向机构结构示意图；
18.图6为本发明一种用于矩形通风管道的清洁机器人中的清灰与吸尘机构结构示意图。
19.图中：1：变径机构；2：移动与转向机构；3：清灰与吸尘机构；4：第一连杆；5：第二连杆；6：第三连杆；7：第四连杆；8：被动轮；9：第一毛刷；10：第五连杆；11：连接圆杆；12：弹性支撑杆；13：转动云台；14：云台电机；15：固定架；16：轴承；17：滑块；18：丝杠；19：变径电机；20：机架；2001：电机输出轴圆孔；2002：机架进气圆孔；2003：电机固定板；2004：机架出气圆孔；2005：固定铰座；21：转向电机；22：驱动电机；23：主动轮；24：齿条固定座；25：齿条；26：第一齿轮；27：转向支架；28：第二齿轮；29：驱动安装板；30：吸尘槽口；31：软管；32：第二毛刷；33：清灰连杆；34：清灰电机；35：盖板；36：集尘箱；3601：集尘箱进气圆孔；3602：滤网；3603：集尘箱出气圆孔；37：吸尘电机
具体实施方式：
20.本发明提供一种用于矩形通风管道的清洁机器人，该机器人通过驱动电机带动主动轮，实现机器人在管内的移动，转向电机通过齿轮齿条传动实现机器人的转向运动；通过丝杠滑块机构与平行四杆机构变径，机器人可适应不同高度的管道；通过清灰毛刷与吸尘电机的配合工作，可有效清除并收集管内灰尘。
21.本发明工作原理具体如下：
22.1、变径机构工作原理：变径电机19驱动丝杠18旋转，丝杠18转动使滑块17沿丝杠18做轴向移动，滑块17移动通过弹性支撑杆12与连接圆杆11使平行四杆机构转动，进而使驱动轮8和第一毛刷9的位置变化，当驱动轮8和第一毛刷9的位置与管道尺寸相适应时，变径电机19停止工作，变径完成。
23.2、移动与转向机构工作原理：转向电机21驱动第二齿轮28转动，进而使齿条25在齿条固定座24的t型滑槽做轴向运动，齿条25带动第一齿轮26旋转，进而带动转向支架27转动，驱动电机22驱动主动轮23运动，驱动电机22与转向电机21相互配合，实现机器人在管道内的移动与转向。
24.3、清灰与吸尘机构工作原理：第一毛刷9与右平行四杆机构同步运动，清除上侧与
下侧管壁灰尘，清灰电机34通过清灰连杆33带动第二毛刷32运动，根据管道宽度调整第二毛刷32位置，清除前侧与后侧管壁灰尘；吸尘电机37提供风力，灰尘经过吸尘槽口30与软管31被收集至集尘箱36。