排水管道纜控清淤機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種排水管道纜控清淤機器人，包括控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)包括清淤刀具，刀具電機，還包括移動載體，以及打滑糾正機構(gòu)；打滑糾正機構(gòu)包括設(shè)于移動載體頂部的打滑糾正電機，打滑糾正四連桿機構(gòu)，以及打滑調(diào)整輪；打滑糾正電機的輸出軸連接一橫向可旋轉(zhuǎn)絲杠；打滑糾正四連桿機構(gòu)的一連架桿上鉸接一推拉桿，推拉桿的另一端與絲杠上的螺母鉸接，該機器人依靠電動機的驅(qū)動力克服在排水管道內(nèi)移動時所受到的摩擦阻力、異物阻力、電纜拖動阻力和水流阻力，并能夠克服因行走時打滑而造成的清淤工作的停滯，實現(xiàn)機器人正常高效清淤作業(yè)，并在行走的同時完成對管內(nèi)樹枝或鈣化物等沉積物的自動清理以及對某些異常狀況的檢測和糾正。
【專利說明】排水管道纜控清淤機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種排水管清淤裝置，具體涉及一種排水管道纜控清淤機器人?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外采用的管道清淤方法主要有:(I)絞車清淤法:工作時先用竹片穿過需要清通的管道，并將裝有清通工具的鋼絲繩的兩端分別與設(shè)在該管段兩端檢查井上的絞車相連，然后利用絞車往復(fù)絞動鋼絲繩，從而帶動清通工具將淤泥推人檢查井中。該方法的缺點是在兩個井口之間穿送竹片的工作需要工人下到檢查井中完成。檢查井中工作環(huán)境惡劣，給工人的作業(yè)帶來極大不便；另外，管道中腐爛物質(zhì)所釋放出來的有害氣體會極大地損害工人的身體健康，因此在工作時必須注意安全防護問題。(2)高壓水射流清淤法:利用水車噴射的高壓水流將管內(nèi)沉積物沖刷到下游檢查井。這種方法在清淤過程中需要消耗大量的自來水，因此運行成本過高。于是，為了降低成本，現(xiàn)在的清淤車大多配備污水凈化裝置，將使用過的污水抽出并過濾后再投入循環(huán)使用，這樣雖避免了對凈水資源的過度利用，但也使得清淤設(shè)備的體積較為龐大。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型針對現(xiàn)有排水管道清淤技術(shù)存在的缺陷，提出了一種適用于城市中小直徑排水管道清淤的排水管道纜控清淤機器人。該機器人依靠電動機的驅(qū)動力克服在排水管道內(nèi)移動時所受到的摩擦阻力、異物阻力、電纜拖動阻力和水流阻力，并能夠克服因行走時打滑而造成的清淤工作的停滯，實現(xiàn)機器人正常高效清淤作業(yè)，并在行走的同時完成對管內(nèi)樹枝或鈣化物等沉積物的自動清理以及對某些異常狀況的檢測和糾正。
[0004]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種排水管道纜控清淤機器人，包括控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，所述執(zhí)行機構(gòu)包括清淤刀具，控制清淤刀具轉(zhuǎn)動的刀具電機，還包括用來安裝清淤刀具的移動載體，以及用來糾正移動載體打滑的打滑糾正機構(gòu)；所述打滑糾正機構(gòu)包括設(shè)于移動載體頂部的打滑糾正電機，打滑糾正四連桿機構(gòu)，以及安裝于打滑糾正四連桿機構(gòu)連桿上的打滑調(diào)整輪；所述打滑糾正電機的輸出軸連接一橫向可旋轉(zhuǎn)絲杠；所述打滑糾正四連桿機構(gòu)的一連架桿上鉸接一推拉桿，所述推拉桿的另一端與絲杠上的螺母鉸接。
[0005]所述移動載體包括主架體，設(shè)于主架體前部的刀具安裝架，以及安裝于主架體底部的可自動行走車輪；所述清淤刀具及刀具電機均安裝于刀具安裝架上。
[0006]所述刀具電機的輸出軸與清淤刀具的中心連接。
[0007]所述車輪由步進電機驅(qū)動，實現(xiàn)移動載體的行走。
[0008]所述絲杠的一端與打滑糾正電機的輸出軸固定連接，另一端由軸承座支承于刀具安裝架上，使絲杠能夠隨打滑糾正電機轉(zhuǎn)動。
[0009]所述打滑糾正電機安裝于主架體頂部的一豎向支架上。
[0010]所述打滑糾正四連桿機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。[0011 ] 所述打滑調(diào)整輪的中心設(shè)有轉(zhuǎn)軸，并由軸承與打滑糾正四連桿機構(gòu)的連桿旋轉(zhuǎn)連接。所述打滑調(diào)整輪至少兩個，沿連桿長度方向設(shè)置。
[0012]該排水管道纜控清淤機器人還包括連接控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的電纜，以及用來控制電纜收放的電纜收放裝置，所述電纜收放裝置與控制系統(tǒng)連接。
[0013]所述控制系統(tǒng)包括控制器和檢測裝置。
[0014]所述檢測裝置包括編碼器及安裝在排水管道上下游檢查井口處的光電開關(guān)。編碼器用于對機器人在工作過程中遇到的異常狀況進行判斷，光電開關(guān)則用來檢測機器人在前進或返回過程中是否到達管道的下一個或起始檢查井口。為了滿足機器人對高速脈沖輸出口的要求，控制器采用兩個S PLC，二者之間通過PPI電纜進行通信。除了對移動載體打滑、遇到大障礙及步進電動機過載等狀況進行糾正和調(diào)整外，PLC還有兩個主要作用，一是控制電纜收放裝置在機器人行進過程中隨動收放電纜；二是根據(jù)不同的作業(yè)方式適時調(diào)整機器人的移動速度，以提高工作效率。
[0015]所述車輪的材料采用耐磨、耐腐蝕橡膠，并在輪子的表面制有凹凸花紋，以達到增加機器人與管壁間接觸摩擦系數(shù)的目的。
[0016]本實用新型原理及有益效果:一種排水管道纜控清淤機器人，通過電纜由地面獲得所需動力及控制信號，電纜收放裝置隨動收放電纜，以降低電纜對機器人運動靈活性造成的影響；機器人移動載體采用了結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)的輪式結(jié)構(gòu)，車輪的材料采用耐磨、耐腐蝕橡膠，并在輪子的表面制有凹凸花紋，以達到增加機器人與管壁間接觸摩擦系數(shù)的目的；并且由于機器人在始終有污水存在的管道中工作，時有可能發(fā)生打滑現(xiàn)象，為此設(shè)計了打滑糾正機構(gòu)。當(dāng)載體發(fā)生打滑時，打滑糾正機構(gòu)自行啟動，此時打滑糾正電動機驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動，從而使絲杠螺母軸向移動，使推拉桿帶動打滑糾正機構(gòu)搖桿擺動，使得打滑調(diào)整輪撐開并與管壁壓緊，于是打滑現(xiàn)象得以糾正，機器人重新恢復(fù)正常的工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[0018]圖1是排水管道纜控清淤機器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1.清淤刀具，2.刀具電機，3.移動載體，3-1.主架體，3-2.刀具安裝架，3-3.車輪，4.打滑糾正機構(gòu)，4-1.打滑糾正電機，4-2.打滑調(diào)整輪，4-3.打滑糾正四連桿機構(gòu)，4-4.推拉桿，4-5.螺母，4-6.絲杠。
【具體實施方式】
[0020]在附圖中，一種排水管道纜控清淤機器人，包括控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，所述執(zhí)行機構(gòu)包括清淤刀具1，控制清淤刀具I轉(zhuǎn)動的刀具電機2，還包括用來安裝清淤刀具I的移動載體3，以及用來糾正移動載體3打滑的打滑糾正機構(gòu)4 ;所述打滑糾正機構(gòu)4包括設(shè)于移動載體3頂部的打滑糾正電機4-1，打滑糾正四連桿機構(gòu)4-3，以及安裝于打滑糾正四連桿機構(gòu)4-3連桿上的打滑調(diào)整輪4-2 ;所述打滑糾正電機4-1的輸出軸連接一橫向可旋轉(zhuǎn)絲杠4-6 ;所述打滑糾正四連桿機構(gòu)4-3的一連架桿上鉸接一推拉桿4-4，所述推拉桿4-4的另一端與絲杠4-6上的螺母4-5鉸接。
[0021]所述移動載體3包括主架體3-1，設(shè)于主架體3-1前部的刀具安裝架3-2，以及安裝于主架體3-1底部的可自動行走車輪3-3 ;所述清淤刀具I及刀具電機2均安裝于刀具安裝架3-2上。
[0022]所述刀具電機2的輸出軸與清淤刀具I的中心連接。
[0023]所述車輪3-3由步進電機驅(qū)動，實現(xiàn)移動載體3的行走。
[0024]所述絲杠4-6的一端與打滑糾正電機4-1的輸出軸固定連接，另一端由軸承座支承于刀具安裝架3-2上，使絲杠4-6能夠隨打滑糾正電機4-1轉(zhuǎn)動。
[0025]所述打滑糾正電機4-1安裝于主架體3-1頂部的一豎向支架上。
[0026]所述打滑糾正四連桿機構(gòu)4-3為雙搖桿機構(gòu)。
[0027]所述打滑調(diào)整輪4-2的中心設(shè)有轉(zhuǎn)軸，并由軸承與打滑糾正四連桿機構(gòu)4-3的連桿旋轉(zhuǎn)連接。所述打滑調(diào)整輪4-2至少兩個，沿連桿長度方向設(shè)置。
[0028]該排水管道纜控清淤機器人還包括連接控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的電纜，以及用來控制電纜收放的電纜收放裝置，所述電纜收放裝置與控制系統(tǒng)連接。
[0029]所述控制系統(tǒng)包括控制器和檢測裝置。
[0030]所述檢測裝置包括編碼器及安裝在排水管道上下游檢查井口處的光電開關(guān)。編碼器用于對機器人在工作過程中遇到的異常狀況進行判斷，光電開關(guān)則用來檢測機器人在前進或返回過程中是否到達管道的下一個或起始檢查井口。為了滿足機器人對高速脈沖輸出口的要求，控制器采用兩個S7-200 PLC，二者之間通過PPI電纜進行通信。除了對移動載體3打滑、遇到大障礙及步進電動機過載等狀況進行糾正和調(diào)整外，PLC還有兩個主要作用，一是控制電纜收放裝置在機器人行進過程中隨動收放電纜；二是根據(jù)不同的作業(yè)方式適時調(diào)整機器人的移動速度，以提高工作效率。
[0031]所述車輪3-3的材料采用耐磨、耐腐蝕橡膠，并在輪子的表面制有凹凸花紋，以達到增加機器人與管壁間接觸摩擦系數(shù)的目的。
[0032]工作時，首先利用提吊裝置將機器人吊放到需要清理的排水管道的下游檢查井底部。在步進電動機的驅(qū)動下，移動載體3攜帶清淤刀具I進入管道，并沿著管道完成自主行走，同時對管內(nèi)淤積物進行自動清理。當(dāng)該管段的清理工作完畢后，機器人自動返回至起始井口處。機器人在始終有污水存在的管道中工作時仍極有可能發(fā)生打滑現(xiàn)象，當(dāng)移動載體3打滑時，打滑糾正機構(gòu)4自行啟動，此時打滑糾正電動機4-1驅(qū)動絲杠4-6轉(zhuǎn)動，螺母4-5沿絲杠4-6軸向移動，從而使推拉桿4-4帶動打滑糾正四連桿機構(gòu)4-3的搖桿擺動，使得打滑調(diào)整輪4-2撐開并與管壁壓緊，于是打滑現(xiàn)象得以糾正，機器人重新恢復(fù)正常的工作。
[0033]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種排水管道纜控清淤機器人，包括控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，所述執(zhí)行機構(gòu)包括清淤刀具(1)，控制清淤刀具(I)轉(zhuǎn)動的刀具電機(2)，其特征是，還包括用來安裝清淤刀具(I)的移動載體(3)，以及用來糾正移動載體(3)打滑的打滑糾正機構(gòu)(4);所述打滑糾正機構(gòu)(4)包括設(shè)于移動載體(3)頂部的打滑糾正電機(4-1)，打滑糾正四連桿機構(gòu)(4-3)，以及安裝于打滑糾正四連桿機構(gòu)(4-3)連桿上的打滑調(diào)整輪(4-2);所述打滑糾正電機(4-1)的輸出軸連接一橫向可旋轉(zhuǎn)絲杠(4-6 );所述打滑糾正四連桿機構(gòu)(4-3 )的一連架桿上鉸接一推拉桿(4-4)，所述推拉桿(4-4)的另一端與絲杠(4-6)上的螺母(4-5)鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種排水管道纜控清淤機器人，其特征是，所述移動載體(3)包括主架體(3-1)，設(shè)于主架體(3-1)前部的刀具安裝架(3-2)，以及安裝于主架體(3-1)底部的可自動行走車輪(3-3);所述清淤刀具(I)及刀具電機(2)均安裝于刀具安裝架(3-2)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種排水管道纜控清淤機器人，其特征是，所述刀具電機(2)的輸出軸與清淤刀具(I)的中心連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種排水管道纜控清淤機器人，其特征是，所述車輪(3-3)由步進電機驅(qū)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種排水管道纜控清淤機器人，其特征是，所述絲杠(4-6)的一端與打滑糾正電機(4-1)的輸出軸固定連接，另一端由軸承座支承于刀具安裝架(3-2)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種排水管道纜控清淤機器人，其特征是，所述打滑糾正電機(4-1)安裝于主架體(3-1)頂部的一豎向支架上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種排水管道纜控清淤機器人，其特征是，所述打滑糾正四連桿機構(gòu)(4-3)為雙搖桿機構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種排水管道纜控清淤機器人，其特征是，所述打滑調(diào)整輪(4-2)的中心設(shè)有轉(zhuǎn)軸，并由軸承與打滑糾正四連桿機構(gòu)(4-3)的連桿旋轉(zhuǎn)連接；所述打滑調(diào)整輪(4-2 )至少兩個，沿連桿長度方向設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種排水管道纜控清淤機器人，其特征是，還包括連接控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的電纜，以及用來控制電纜收放的電纜收放裝置，所述電纜收放裝置與控制系統(tǒng)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種排水管道纜控清淤機器人，其特征是，所述控制系統(tǒng)包括控制器和檢測裝置。
【文檔編號】E03F7/10GK203603252SQ201320763453
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】王立文, 吳響, 孫天凱 申請人:徐州中礦安信科技有限公司