智能機(jī)器人清理、安裝和回收小區(qū)或市政道路井蓋的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種智能機(jī)器人清理、安裝和回收小區(qū)或市政道路井蓋的方法，包括井蓋清理方法、井蓋安裝布放方法、井蓋回收且安裝布放方法。本發(fā)明設(shè)計(jì)了全新的小區(qū)或市政道路井蓋清理、安裝和回收智能機(jī)器人整套系統(tǒng)，提出了完備的對應(yīng)于機(jī)械結(jié)構(gòu)的井蓋清理、安裝和回收方法以及相對應(yīng)的三種工作模式，工作方法新穎、高效，實(shí)現(xiàn)了對小區(qū)或市政道路等上的井蓋的自動(dòng)清理、自動(dòng)安裝更換、自動(dòng)回收，大大提高井蓋的清理、更換和回收效率，降低了井蓋維護(hù)成本，保證了工作人員的人身安全。
【專利說明】
智能機(jī)器人清理、安裝和回收小區(qū)或市政道路井蓋的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種針對小區(qū)或市政道路上的井蓋進(jìn)行清理、自動(dòng)安裝更換、自動(dòng)回收的智能機(jī)器人，更具體地涉及智能機(jī)器人對井蓋清理、安裝和回收的方法，屬于自動(dòng)化、智能機(jī)器人領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]接連不斷的雨水天氣，使小區(qū)或城區(qū)道路積水不斷，市政道路的井蓋成為關(guān)注的對象。在城市小區(qū)、城市道路或環(huán)境綠化區(qū)域通常會(huì)設(shè)置有井蓋，通過井蓋方便對相應(yīng)區(qū)域的地下各類疏通管道的開口檢查或維護(hù)等管理工作。
[0003]井蓋上的通孔的作用很大，一來方便工人維修下水道，揭開井蓋;二來也起到釋放沼氣避免爆炸的作用。然而由于這些井蓋的安裝位置較低，由于路面上垃圾較多，很容易在井蓋面的漏水通孔處形成堵孔現(xiàn)象，這直接不利于發(fā)揮井蓋漏水通孔的功能，甚至是造成地面嚴(yán)重積水現(xiàn)象，導(dǎo)致安全隱患產(chǎn)生。
[0004]此時(shí)需要環(huán)衛(wèi)工人或相關(guān)工作人員時(shí)常對井蓋維護(hù)，包括清理井蓋、啟封井蓋清理淤泥，以便及時(shí)排除堵塞。因此井蓋上的通孔是否暢通，直接關(guān)系到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。另外，傳統(tǒng)的施工工藝，井蓋座會(huì)直接把來自上方的壓力垂直傳到檢查井井口端面，隨著重型車輛行駛的日益增多，在不斷受到壓力的沖擊后，容易造成井蓋碎裂、下沉，破壞了路面結(jié)構(gòu)，減少了道路的使用壽命。當(dāng)井蓋發(fā)生斷裂等故障時(shí)，為了保障行人及行車的安全，必須及時(shí)更換，此時(shí)需要環(huán)衛(wèi)工人或相關(guān)工作人員使用專門的工具插入蓋體通孔中，將損壞的井蓋吊起，然后更換上新的井蓋。
[0005]但是這種方式需要工作人員親自操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。目前市場上尚未出現(xiàn)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對井蓋進(jìn)行清理、自動(dòng)安裝更換、自動(dòng)回收的智能機(jī)器人。例如發(fā)明專利201510453182.2公布了一種井蓋通孔清理裝置，包括設(shè)有漏水通孔的井蓋本體，相鄰漏水通孔之間設(shè)有蓋體通孔連接體，在蓋體通孔連接體背面設(shè)有向上凹進(jìn)的收納槽，收納槽內(nèi)設(shè)有升降旋轉(zhuǎn)清掃刷以及驅(qū)動(dòng)升降旋轉(zhuǎn)清掃刷的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制電路，平時(shí)升降旋轉(zhuǎn)清掃刷收納在蓋體連接體背部的收納槽內(nèi)，需要進(jìn)行清理漏水通孔時(shí)，打開清掃刷，刷體從收納槽內(nèi)下降出來至漏水通孔底部并旋轉(zhuǎn)至通孔孔位底部處實(shí)現(xiàn)對漏水通孔的清理去堵;清掃刷采用朝向漏水通孔的鋼絲毛刷體，清掃刷設(shè)在清掃橫桿上，清掃橫桿連接在升降桿底部處?？梢约皶r(shí)有效自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對井蓋安裝面上的通孔進(jìn)行清理去堵，可保持井蓋漏水通孔通暢性，充分發(fā)揮井蓋漏水通孔本身應(yīng)有功效作用。但是該機(jī)構(gòu)仍然需要工人操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。并且該機(jī)構(gòu)只是簡單的對井蓋上通孔進(jìn)行清理去堵，并不能對井蓋進(jìn)行邊緣處等的清理、井蓋的自動(dòng)更換、自動(dòng)回收等操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種針對小區(qū)或市政道路上的井蓋進(jìn)行清理、自動(dòng)安裝更換、自動(dòng)回收的智能機(jī)器人，更具體地提供一種智能機(jī)器人對井蓋清理、安裝和回收的方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]智能機(jī)器人清理、安裝和回收小區(qū)或市政道路井蓋的方法，該方法使用的智能機(jī)器人結(jié)構(gòu)包括履帶式智能移動(dòng)平臺(tái)、機(jī)器視覺系統(tǒng)、井蓋提取機(jī)構(gòu)、井蓋清理機(jī)構(gòu)、控制及通訊系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、井蓋清洗機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)物箱。
[0009]所述履帶式智能移動(dòng)平臺(tái)包括:全地形履帶機(jī)器車，該移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊、適應(yīng)性能強(qiáng)，運(yùn)行平穩(wěn)，適用于惡劣環(huán)境中作業(yè)。該移動(dòng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)直行、原地轉(zhuǎn)圈、轉(zhuǎn)彎和后退等功能，而且獨(dú)有的履帶系統(tǒng)可以輕松越過普通的路障或者溝壑等。此外，通過設(shè)置承載履帶的尼龍托輥，減少了履帶使用時(shí)的損壞，降低使用成本。
[0010]所述機(jī)器視覺系統(tǒng)用于為整套智能機(jī)器人提供視覺導(dǎo)航等功能，具體的包括:道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)、雙目視覺攝像機(jī)、道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)云臺(tái)、雙目視覺攝像機(jī)支架。其中，道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)用于為智能機(jī)器人行進(jìn)過程中提供前方路況信息，并實(shí)時(shí)反饋給控制器供其分析、決策，當(dāng)然道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)還可以為智能機(jī)器人的避障提供重要信息。其中的雙目視覺攝像機(jī)則用來為當(dāng)智能機(jī)器人進(jìn)行井蓋清理、安裝和回收時(shí)提供井蓋、井蓋通風(fēng)口的三維坐標(biāo)信息，供井蓋提取機(jī)構(gòu)和井蓋清理機(jī)構(gòu)使用并進(jìn)行相關(guān)的后續(xù)動(dòng)作。具體的連接和安裝方式為:道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)安裝在道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)云臺(tái)上，道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)云臺(tái)固定在履帶式智能移動(dòng)平臺(tái)，并且隨道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)對空間中任意位置的攝像。雙目視覺攝像機(jī)固定在雙目視覺攝像機(jī)支架上，雙目視覺攝像機(jī)支架則固定在井蓋提取機(jī)構(gòu)上。
[0011 ]所述井蓋提取機(jī)構(gòu)包括:井蓋提取機(jī)械臂、井蓋提取主爪管、井蓋提取副爪管、井蓋提取爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)、井蓋提取爪管橫向伸縮機(jī)構(gòu)。
[0012]所述井蓋提取機(jī)械臂為普通的機(jī)械臂，固定在全地形履帶機(jī)器車的前端，其自由度至少為4個(gè)，自由度越高，當(dāng)井蓋提取機(jī)械臂到達(dá)三維空間中的任意坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)越靈活。
[0013]所述井蓋提取主爪管包括:主爪管本體、主爪管分散頭、主爪管導(dǎo)桿、主爪管伸縮電機(jī)、主爪管伸縮電機(jī)支架、主爪管彈簧。
[0014]所述主爪管本體為筒狀結(jié)構(gòu)，主爪管本體的頂端部為封閉結(jié)構(gòu)，沿徑向留有均勻的孔，主爪管分散頭安裝在主爪管本體徑向的孔中，且主爪管分散頭為前細(xì)后粗結(jié)構(gòu)，套有主爪管彈簧。主爪管導(dǎo)桿為光滑的導(dǎo)桿，前端較粗，呈現(xiàn)錐形結(jié)構(gòu)，設(shè)置在主爪管本體中，且前端的位置與主爪管分散頭所在位置平齊，主爪管導(dǎo)桿的末端連接主爪管伸縮電機(jī)，主爪管伸縮電機(jī)機(jī)身固定在連接主爪管伸縮電機(jī)支架，主爪管伸縮電機(jī)支架則固定在井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)前端。效果為:①主爪管伸縮電機(jī)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)主爪管導(dǎo)桿向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)主爪管分散頭在主爪管本體徑向的孔中沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，即:從主爪管本體凸出，此時(shí)如果主爪管本體位于井蓋的通風(fēng)口中，則會(huì)將通風(fēng)口堵死，便于對井蓋進(jìn)行抓取操作。②相反的，當(dāng)主爪管伸縮電機(jī)向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)主爪管導(dǎo)桿向后運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)主爪管分散頭在主爪管本體徑向的孔中沿徑向向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，即:從主爪管本體凹入，此時(shí)如果主爪管本體位于井蓋的通風(fēng)口中，則會(huì)將通風(fēng)口松開，便于對井蓋進(jìn)行分離操作。
[0015]相對應(yīng)的，所述井蓋提取副爪管包括:副爪管本體、副爪管分散頭、副爪管導(dǎo)桿、副爪管伸縮電機(jī)、副爪管伸縮電機(jī)支架。
[0016]所述副爪管本體為筒狀結(jié)構(gòu)，副爪管本體的頂端部為封閉結(jié)構(gòu)，沿徑向留有均勻的孔，副爪管分散頭安裝在副爪管本體徑向的孔中，且副爪管分散頭為前細(xì)后粗結(jié)構(gòu)，套有副爪管彈簧。副爪管導(dǎo)桿為光滑的導(dǎo)桿，前端較粗，呈現(xiàn)錐形結(jié)構(gòu)，設(shè)置在副爪管本體中，且前端的位置與副爪管分散頭所在位置平齊，副爪管導(dǎo)桿的末端連接副爪管伸縮電機(jī)，副爪管伸縮電機(jī)機(jī)身固定在連接副爪管伸縮電機(jī)支架，副爪管伸縮電機(jī)支架則固定在井蓋提取副爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)前端。效果為:①副爪管伸縮電機(jī)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)副爪管導(dǎo)桿向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)副爪管分散頭在副爪管本體徑向的孔中沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，即:從副爪管本體凸出，此時(shí)如果副爪管本體位于井蓋的通風(fēng)口中，則會(huì)將通風(fēng)口堵死，便于對井蓋進(jìn)行抓取操作。②相反的，副爪管伸縮電機(jī)向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)副爪管導(dǎo)桿向后運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)副爪管分散頭在副爪管本體徑向的孔中沿徑向向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，即:從副爪管本體凹入，此時(shí)如果副爪管本體位于井蓋的通風(fēng)口中，則會(huì)將通風(fēng)口松開，便于對井蓋進(jìn)行分離操作。
[0017]詳盡的，所述井蓋提取爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)為兩套，分別對應(yīng)井蓋提取主爪管和井蓋提取副爪管使用，結(jié)構(gòu)完全相同，只是位置相互對稱。包括:井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)、井蓋提取副爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)。
[0018]所述井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)包括:主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)、主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架。顯然，主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)固定在主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架上，且主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架通過螺栓結(jié)構(gòu)固定在井蓋提取主爪管橫臂的頂端。相對應(yīng)的，所述井蓋提取副爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)包括:副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)、副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架。顯然，副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)固定在副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架上，且副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架通過螺栓結(jié)構(gòu)固定在井蓋提取副爪管橫臂的頂端。
[0019]上述機(jī)構(gòu)的效果為:對于井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)來說，主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)的主軸連接井蓋提取主爪管，主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)的機(jī)身連接主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架，且主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架由上述知，固定在井蓋提取主爪管橫臂的頂端。通過主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)的伸縮運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管與井蓋提取主爪管橫臂間距的改變，若此時(shí)井蓋提取主爪管上存在井蓋，則可以帶動(dòng)井蓋相對井蓋提取主爪管橫臂的上升與下降。相應(yīng)的，對于井蓋提取副爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)來講，效果是一樣的。原因?yàn)?由于井蓋上的通風(fēng)口為兩個(gè)，且相對中心圓點(diǎn)處對稱設(shè)置，因此，所述井蓋提取主爪管和井蓋提取副爪管為相同的、對稱機(jī)構(gòu)，兩者通過井蓋提取主爪管橫臂連接，井蓋提取主爪管橫臂則固定在井蓋提取機(jī)械臂的頂部中心處。
[0020]所述井蓋提取爪管橫向伸縮機(jī)構(gòu)包括:井蓋提取主爪管橫臂、井蓋提取主爪管滑竿、主爪管橫臂伸縮電機(jī);井蓋提取副爪管橫臂、井蓋提取副爪管滑竿、副爪管橫臂伸縮電機(jī)。上述結(jié)構(gòu)的機(jī)械配合關(guān)系為:井蓋提取主爪管橫臂連接主爪管橫臂伸縮電機(jī)的機(jī)身，主爪管橫臂伸縮電機(jī)的主軸固定在井蓋提取主爪管滑竿，通過主爪管橫臂伸縮電機(jī)的伸縮作用，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管橫臂和井蓋提取主爪管滑竿之間相對距離的改變，并且，由于主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架通過螺栓結(jié)構(gòu)固定在井蓋提取主爪管橫臂的頂端，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)使之與井蓋提取主爪管橫臂的距離改變。
[0021]相對應(yīng)的，井蓋提取副爪管橫臂連接副爪管橫臂伸縮電機(jī)的機(jī)身，主爪管橫臂伸縮電機(jī)的主軸固定在井蓋提取副爪管滑竿，通過副爪管橫臂伸縮電機(jī)的伸縮作用，從而帶動(dòng)井蓋提取副爪管橫臂和井蓋提取副爪管滑竿之間相對距離的改變，并且，由于副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架通過螺栓結(jié)構(gòu)固定在井蓋提取副爪管橫臂的頂端，從而帶動(dòng)井蓋提取副爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)使之與井蓋提取副爪管橫臂的距離改變。
[0022]所述井蓋清理機(jī)構(gòu)包括:清理環(huán)形刷、清理轉(zhuǎn)盤環(huán)、清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)、清理轉(zhuǎn)盤齒輪、清理轉(zhuǎn)盤支架、清理轉(zhuǎn)盤軸承、清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)齒輪、清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)支架。
[0023]上述清理環(huán)形刷為毛刷結(jié)構(gòu)，清理轉(zhuǎn)盤環(huán)為圓形環(huán)狀結(jié)構(gòu)，清理環(huán)形刷安裝固定在清理轉(zhuǎn)盤環(huán)內(nèi)側(cè)，清理轉(zhuǎn)盤環(huán)外側(cè)設(shè)置有清理轉(zhuǎn)盤齒輪，清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)轉(zhuǎn)軸上相對應(yīng)的安裝有清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)齒輪，通過齒輪的嚙合作用，清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)即可帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)清理環(huán)形刷轉(zhuǎn)動(dòng)。上述中的清理轉(zhuǎn)盤環(huán)中心由于為空心結(jié)構(gòu)，中心處套有清理轉(zhuǎn)盤軸承，即:清理轉(zhuǎn)盤軸承的外側(cè)套著清理轉(zhuǎn)盤環(huán)，清理轉(zhuǎn)盤軸承的內(nèi)側(cè)則通過清理轉(zhuǎn)盤支架固定在井蓋提取機(jī)械臂的頂部。同時(shí)，清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)通過清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)支架固定在井蓋提取機(jī)械臂的頂部。上述結(jié)構(gòu)的效果為:清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過軸上固定的清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)齒輪和清理轉(zhuǎn)盤齒輪的嚙合作用帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)清理環(huán)形刷轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對井蓋的刷洗作用。
[0024]所述控制及通訊系統(tǒng)包括:控制箱、嵌入式控制器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、高壓水栗驅(qū)動(dòng)器、清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、主爪管伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、副爪管伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、主爪管橫臂伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、副爪管橫臂伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、GPS定位模塊、慣性導(dǎo)航模塊、GPRS無線通訊模塊。上述的所有電控或電氣模塊均與大功率穩(wěn)壓模塊連接，嵌入式控制器則與剩余的電氣模塊連接。數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)與道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)、雙目視覺攝像機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)對前方或井蓋部位圖像視頻流的處理，清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)連接;高壓水栗驅(qū)動(dòng)器與高壓水栗連接;清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)連接;主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)連接;副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)與副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接;主爪管伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與主爪管伸縮電機(jī)連接;副爪管伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與副爪管伸縮電機(jī)連接;主爪管橫臂伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與主爪管橫臂伸縮電機(jī)連接;副爪管橫臂伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與副爪管橫臂伸縮電機(jī)連接。GPS定位模塊可以通過衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自身的定位信息，慣性導(dǎo)航模塊可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人自身行走路線、方向等的導(dǎo)航，GPRS無線通訊模塊則可以將機(jī)器人自身的工作狀況等信息發(fā)送至上位機(jī)中，共供工作人員參考和處理，并且工作人員可以通過手機(jī)實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的相關(guān)操控。
[0025]所述供電系統(tǒng)為大功率磷酸鐵鋰電池和大功率穩(wěn)壓模塊，為整套智能機(jī)器人上的用電器件和模塊等提供電能。大功率磷酸鐵鋰電池連接大功率穩(wěn)壓模塊，將直流電進(jìn)行穩(wěn)壓，同時(shí)大功率穩(wěn)壓模塊連接道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)、嵌入式控制器等其它用電器件或模塊。
[0026]所述井蓋清洗機(jī)構(gòu)包括:清洗噴頭、清洗管、高壓水栗、水箱、清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)、清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)支架、清洗噴頭支架。
[0027]上述中的管路連接關(guān)系為:清洗噴頭為多個(gè)，分別連接清洗管，其中清洗管的另一端連接高壓水栗，高壓水栗還通過清洗管連接水箱。即:通過高壓水栗的工作，帶動(dòng)水流從水箱進(jìn)入清洗管，進(jìn)而從清洗噴頭中噴出。
[0028]上述中的機(jī)械部分連接關(guān)系為:清洗噴頭通過清洗噴頭支架連接固定在清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)則通過清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)支架固定在清理轉(zhuǎn)盤環(huán)的內(nèi)側(cè)，并配合清理環(huán)形刷使用。效果為:清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)的行程最長時(shí)，清洗噴頭可從清理環(huán)形刷頂部漏出；而當(dāng)清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)的行程最短時(shí)，清洗噴頭隱藏于清理環(huán)形刷中。
[0029]上述中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)關(guān)系為:①當(dāng)進(jìn)行井蓋清洗進(jìn)程時(shí)，嵌入式控制器控制清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)的行程達(dá)到最長，此時(shí)清洗噴頭從清理轉(zhuǎn)盤環(huán)上的清理環(huán)形刷中突出出來，此時(shí)清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)清洗噴頭旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，高壓水栗工作，清洗液從高壓水栗通過清洗管進(jìn)入清洗噴頭，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對井蓋的清洗。②當(dāng)進(jìn)入井蓋粉刷進(jìn)程時(shí)，嵌入式控制器控制清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)的行程達(dá)到短，此時(shí)清洗噴頭從清理轉(zhuǎn)盤環(huán)上的清理環(huán)形刷中收縮回去，剩下清理轉(zhuǎn)盤環(huán)裸露在外，此時(shí)清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)旋轉(zhuǎn)，對井蓋實(shí)現(xiàn)摩擦作用，除去泥、雜質(zhì)等固體污物，實(shí)現(xiàn)了對井蓋的清理。③通過上述步驟①和步驟②的交替協(xié)同運(yùn)行，便可以將井蓋上污物去除、清理干凈。
[0030]所述儲(chǔ)物箱包括:井蓋回收箱和井蓋存放箱。井蓋回收箱用于存放回收后的廢舊井蓋，而井蓋存放箱則用于存放新的、即將安裝的井蓋。
[0031]本發(fā)明不僅設(shè)計(jì)了一種小區(qū)或市政道路井蓋清理、安裝和回收智能機(jī)器人，而且還包括智能機(jī)器人清理、安裝和回收小區(qū)或市政道路井蓋的方法，該方法包括井蓋清理方法、井蓋安裝布放方法、井蓋回收且安裝布放方法。
[0032]井蓋清理方法包括以下步驟:
[0033](I)在機(jī)器視覺系統(tǒng)中的道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)的導(dǎo)航下，智能機(jī)器人根據(jù)GPS定位模塊、慣性導(dǎo)航模塊、GPRS無線通訊模塊等模塊的融合作用，在嵌入式控制器的控制下運(yùn)行。上述過程中的干預(yù)過程為:在該進(jìn)程中，嵌入式控制器可以通過GPRS無線通訊模塊接受來自工作人員的信息，如:工作人員可以任意改變智能機(jī)器人的行走路線，還可以將需要修護(hù)的井蓋的坐標(biāo)位置等信息發(fā)送給智能機(jī)器人;此時(shí)智能機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，沿著設(shè)定的路線行走或到達(dá)指定的地點(diǎn)完成后續(xù)的工作。
[0034](2)當(dāng)機(jī)器人到達(dá)指定地點(diǎn)，需要對井蓋進(jìn)行維護(hù)時(shí)，此時(shí)雙目視覺攝像機(jī)發(fā)揮作用，用來為智能機(jī)器人的進(jìn)行井蓋清理、安裝和回收時(shí)提供井蓋、井蓋通風(fēng)口的三維坐標(biāo)信息，供井蓋提取機(jī)構(gòu)和井蓋清理機(jī)構(gòu)等使用并進(jìn)行相關(guān)的后續(xù)工作。
[0035](3)當(dāng)智能機(jī)器人根據(jù)雙目視覺攝像機(jī)確定井蓋位置及通風(fēng)口位置時(shí)，井蓋提取機(jī)械臂到達(dá)井蓋的正上方位置處，進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整。
[0036](4)由于每個(gè)廠家生產(chǎn)的井蓋的通風(fēng)口位置等不同，此時(shí)智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的微調(diào)，便于是適用不同類型的井蓋。井蓋提取主爪管橫臂連接主爪管橫臂伸縮電機(jī)的機(jī)身，主爪管橫臂伸縮電機(jī)的主軸固定在井蓋提取主爪管滑竿，通過主爪管橫臂伸縮電機(jī)的伸縮作用，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管橫臂和井蓋提取主爪管滑竿之間相對距離的改變，并且，由于主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架通過螺栓結(jié)構(gòu)固定在井蓋提取主爪管橫臂的頂端，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)使之與井蓋提取主爪管橫臂的距離改變。相對應(yīng)的，井蓋提取副爪管橫臂的調(diào)整過程類似，在此不再贅述。
[0037](5)經(jīng)過上述的調(diào)整后，使得井蓋提取主爪管、井蓋提取副爪管分別處于通風(fēng)口的正上方。此時(shí)，井蓋提取機(jī)械臂繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，井蓋提取主爪管、井蓋提取副爪管插入至井蓋通風(fēng)口中。
[0038](6)主爪管伸縮電機(jī)向前運(yùn)行，帶動(dòng)主爪管導(dǎo)桿向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)主爪管分散頭在主爪管本體徑向的孔中沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，即:從主爪管本體凸出，將井蓋通風(fēng)口牢牢堵死；同樣，對應(yīng)的副爪管伸縮電機(jī)向前運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)副爪管導(dǎo)桿向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)副爪管分散頭在副爪管本體徑向的孔中沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，即:從副爪管本體凸出，此時(shí)將另一個(gè)通風(fēng)口牢牢堵死。經(jīng)過該步驟后，井蓋提取主爪管、井蓋提取副爪管已經(jīng)緊緊地將通風(fēng)口鎖死。
[0039](7)井蓋提取機(jī)械臂開始向上運(yùn)動(dòng)，從而通過井蓋提取主爪管、井蓋提取副爪管及井蓋提取爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)、井蓋提取爪管橫向伸縮機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)帶動(dòng)井蓋上升，上升至一定高度后停止。
[0040](8)此時(shí)，井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)開始工作。通過主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)的伸縮運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管與井蓋提取主爪管橫臂間距的改變，若此時(shí)井蓋提取主爪管上夾有井蓋，因此帶動(dòng)井蓋相對井蓋提取主爪管橫臂的上升與下降。相應(yīng)的，對于井蓋提取副爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)來講，效果是一樣的。此時(shí)井蓋在井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)作用下上升至井蓋清理機(jī)構(gòu)附近，此后停止工作。
[0041](9)此后井蓋清理機(jī)構(gòu)開始工作，實(shí)現(xiàn)對井蓋的清理工作。此過程又分為個(gè)過程:
[0042]①清洗過程；
[0043]②清掃過程和清洗過程；
[0044]③清洗過程；
[0045]首先是①清洗過程。嵌入式控制器控制清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)的行程達(dá)到最長，此時(shí)清洗噴頭從清理轉(zhuǎn)盤環(huán)上的清理環(huán)形刷中突出出來，此時(shí)清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)清洗噴頭旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，高壓水栗工作，清洗液從高壓水栗通過清洗管進(jìn)入清洗噴頭，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對井蓋的清洗。
[0046]然后是②清掃過程和清洗過程。嵌入式控制器控制清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)的行程達(dá)到短，此時(shí)清洗噴頭從清理轉(zhuǎn)盤環(huán)上的清理環(huán)形刷中收縮回去，剩下清理轉(zhuǎn)盤環(huán)裸露在夕卜，此時(shí)清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)旋轉(zhuǎn)，對井蓋實(shí)現(xiàn)摩擦作用，除去泥、雜質(zhì)等固體污物，實(shí)現(xiàn)了對井蓋的清理。當(dāng)然在過程中，可以通過嵌入式控制器控制清洗噴頭工作，一邊清掃一邊清洗。
[0047]最后是:③清洗過程。該過程和①清洗過程相同，不再贅述。
[0048](10)智能機(jī)器人將井蓋清掃和清洗干凈后，此時(shí)井蓋提取機(jī)械臂開始向下運(yùn)動(dòng)，從而通過井蓋提取主爪管、井蓋提取副爪管及井蓋提取爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)、井蓋提取爪管橫向伸縮機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)帶動(dòng)井蓋下降，下降到原來井蓋所在位置處停止。
[0049](11)此時(shí)當(dāng)主爪管伸縮電機(jī)向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)主爪管導(dǎo)桿向后運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)主爪管分散頭在主爪管本體徑向的孔中沿徑向向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，即:從主爪管本體凹入，由于主爪管本體位于井蓋的通風(fēng)口中，此時(shí)通風(fēng)口被松開，從而實(shí)現(xiàn)了井蓋提取主爪管與通風(fēng)口的分離;當(dāng)然，對于井蓋提取副爪管，動(dòng)作完全相同。
[0050](12)井蓋提取主爪管和井蓋提取副爪管與通風(fēng)口分離后，井蓋提取機(jī)械臂開始向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整套智能機(jī)器人與井蓋的分離。至此，井蓋清理工作完成。
[0051]井蓋安裝布放方法包括以下步驟:上述中的步驟(I)和步驟(2)通用，此后智能機(jī)器人將井蓋提取機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)至井蓋存放箱上方，重復(fù)步驟(3)、(4)、(5)、(6)、(7)和(10)、
(11)、( 12)，從而完成井蓋的安裝布放工作。至此，井蓋安裝布放工作完成。
[0052]井蓋回收且安裝布放方法包括以下步驟:上述中的步驟(I)和步驟(2)通用，此后智能機(jī)器人將井蓋提取機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)至井蓋存放箱上方，重復(fù)步驟(3)、(4)、(5)、(6)、(7)，只是此時(shí)并不對廢棄或者損壞的井蓋進(jìn)行清理和清洗操作。智能機(jī)器人通過控制井蓋提取機(jī)械臂將經(jīng)過上述步驟提取后的井蓋放置于井蓋回收箱中，此后智能機(jī)器人將井蓋提取機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)至井蓋存放箱上方，重復(fù)步驟(3)、(4)、(5)、(6)、(7)和(10)、(11)、(12)，完成井蓋的安裝布放工作;至此，智能機(jī)器人完成舊井蓋的回收及新井蓋的安裝布放。
[0053]本發(fā)明的有益效果是:
[0054](I)本發(fā)明設(shè)計(jì)了全新的小區(qū)或市政道路井蓋清理、安裝和回收智能機(jī)器人整套系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對小區(qū)或市政道路等上的井蓋的自動(dòng)清理、自動(dòng)安裝更換、自動(dòng)回收，降低了井蓋維護(hù)成本，保證了工作人員的人身安全。
[0055](2)本發(fā)明不僅設(shè)計(jì)了整套的井蓋清理、安裝和回收智能機(jī)器人，更提出了完備的對應(yīng)于機(jī)械結(jié)構(gòu)的井蓋清理、安裝和回收方法以及相對應(yīng)的三種工作模式，工作方法新穎、高效，可以大大提高井蓋的清理、更換和回收效率，降低社會(huì)成本，產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【附圖說明】
[0056]附圖1為本發(fā)明的整體立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0057]附圖2為本發(fā)明的整體主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0058]附圖3為本發(fā)明的整體俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0059]附圖4為本發(fā)明的整體左視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0060]附圖5為本發(fā)明的井蓋提取機(jī)構(gòu)和井蓋清洗機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0061]附圖6為本發(fā)明的井蓋提取機(jī)構(gòu)和井蓋清理機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0062]附圖7為本發(fā)明的井蓋提取主爪管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0063]附圖8為本發(fā)明的井蓋提取主爪管俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0064]附圖9為本發(fā)明的井蓋提取副爪管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0065]附圖10為本發(fā)明的井蓋提取副爪管俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0066]附圖11為本發(fā)明的控制及通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0067]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0068]如圖1-4所示，一種全自動(dòng)井蓋維護(hù)機(jī)器人智能機(jī)器人，包括:履帶式智能移動(dòng)平臺(tái)1、機(jī)器視覺系統(tǒng)2、井蓋提取機(jī)構(gòu)3、井蓋清理機(jī)構(gòu)4、控制及通訊系統(tǒng)5、供電系統(tǒng)6、井蓋清洗機(jī)構(gòu)7、儲(chǔ)物箱8，機(jī)器視覺系統(tǒng)2、控制及通訊系統(tǒng)5、供電系統(tǒng)6、井蓋清洗機(jī)構(gòu)7、儲(chǔ)物箱8均安裝于履帶式智能移動(dòng)平臺(tái)I上，履帶式智能移動(dòng)平臺(tái)I的前端還連接有井蓋提取機(jī)構(gòu)3、井蓋清理機(jī)構(gòu)4，履帶式智能移動(dòng)平臺(tái)1、機(jī)器視覺系統(tǒng)2、井蓋提取機(jī)構(gòu)3、井蓋清理機(jī)構(gòu)4、供電系統(tǒng)6、井蓋清洗機(jī)構(gòu)7均與控制及通訊系統(tǒng)5連接，供電系統(tǒng)6與機(jī)器人的用電器件連接并為其供電。
[0069]所述履帶式智能移動(dòng)平臺(tái)I為全地形履帶機(jī)器車1-1，該移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊、適應(yīng)性能強(qiáng)，運(yùn)行平穩(wěn)，適用于惡劣環(huán)境中作業(yè)。該移動(dòng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)直行、原地轉(zhuǎn)圈、轉(zhuǎn)彎和后退等功能，而且獨(dú)有的履帶系統(tǒng)可以輕松越過普通的路障或者溝壑等。此外，通過設(shè)置承載履帶的尼龍托輥，減少了履帶使用時(shí)的損壞，降低使用成本。
[0070]所述機(jī)器視覺系統(tǒng)2用于為整套智能機(jī)器人提供視覺導(dǎo)航等功能，具體的包括:道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)2-1、雙目視覺攝像機(jī)2-2、道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)云臺(tái)2-3、雙目視覺攝像機(jī)支架2-4，如圖2所示。其中，道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)2-1用于為智能機(jī)器人行進(jìn)過程中提供前方路況信息，并實(shí)時(shí)反饋給控制器供其分析、決策，當(dāng)然道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)2-1還可以為智能機(jī)器人的避障提供重要信息。其中的雙目視覺攝像機(jī)2-2則用來為當(dāng)智能機(jī)器人進(jìn)行井蓋清理、安裝和回收時(shí)提供井蓋、井蓋通風(fēng)口的三維坐標(biāo)信息，供井蓋提取機(jī)構(gòu)3和井蓋清理機(jī)構(gòu)4使用并進(jìn)行相關(guān)的后續(xù)動(dòng)作。具體的連接和安裝方式為:道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)
2-1安裝在道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)云臺(tái)2-3上，道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)云臺(tái)2-3固定在履帶式智能移動(dòng)平臺(tái)I，并且隨道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)云臺(tái)2-3的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)對空間中任意位置的攝像。雙目視覺攝像機(jī)2-2固定在雙目視覺攝像機(jī)支架2-4上，雙目視覺攝像機(jī)支架2-4則固定在井蓋提取機(jī)構(gòu)3上。
[0071]如圖3、圖6所示，所述井蓋提取機(jī)構(gòu)3包括:井蓋提取機(jī)械臂3-1、井蓋提取主爪管
3-2、井蓋提取副爪管3-3、井蓋提取爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4、井蓋提取爪管橫向伸縮機(jī)構(gòu)3-5。
[0072]所述井蓋提取機(jī)械臂3-1為普通的機(jī)械臂，固定在全地形履帶機(jī)器車1-1的前端，其自由度至少為4個(gè)，自由度越高，當(dāng)井蓋提取機(jī)械臂3-1到達(dá)三維空間中的任意坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)越靈活。
[0073]所述井蓋提取主爪管3-2包括:主爪管本體3-2-1、主爪管分散頭3-2-2、主爪管導(dǎo)桿3-2-3、主爪管伸縮電機(jī)3-2-4、主爪管伸縮電機(jī)支架3-2-5、主爪管彈簧3-2-6，如圖7、圖8所示。
[0074]所述主爪管本體3-2-1為筒狀結(jié)構(gòu)，主爪管本體3-2-1的頂端部為封閉結(jié)構(gòu)，沿徑向留有均勻的孔，主爪管分散頭3-2-2安裝在主爪管本體3-2-1徑向的孔中，且主爪管分散頭3-2-2為前細(xì)后粗結(jié)構(gòu)，套有主爪管彈簧3-2-6 ο主爪管導(dǎo)桿3-2-3為光滑的導(dǎo)桿，前端較粗，呈現(xiàn)錐形結(jié)構(gòu)，設(shè)置在主爪管本體3-2-1中，且前端的位置與主爪管分散頭3-2-2所在位置平齊，主爪管導(dǎo)桿3-2-3的末端連接主爪管伸縮電機(jī)3-2-4，主爪管伸縮電機(jī)3-2-4機(jī)身固定在連接主爪管伸縮電機(jī)支架3-2-5，主爪管伸縮電機(jī)支架3-2-5則固定在井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4-1前端。效果為:①主爪管伸縮電機(jī)3-2-4向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)主爪管導(dǎo)桿3-
2-3向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)主爪管分散頭3-2-2在主爪管本體3-2-1徑向的孔中沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，即:從主爪管本體3-2-1凸出，此時(shí)如果主爪管本體3-2-1位于井蓋的通風(fēng)口中，則會(huì)將通風(fēng)口堵死，便于對井蓋進(jìn)行抓取操作。②相反的，當(dāng)主爪管伸縮電機(jī)3-2-4向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)主爪管導(dǎo)桿3-2-3向后運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)主爪管分散頭3-2-2在主爪管本體3-2-1徑向的孔中沿徑向向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，即:從主爪管本體3-2-1凹入，此時(shí)如果主爪管本體3-2-1位于井蓋的通風(fēng)口中，則會(huì)將通風(fēng)口松開，便于對井蓋進(jìn)行分離操作。
[0075]相對應(yīng)的，所述井蓋提取副爪管3-3包括:副爪管本體3-3-1、副爪管分散頭3-3-2、副爪管導(dǎo)桿3-3-3、副爪管伸縮電機(jī)3-3-4、副爪管伸縮電機(jī)支架3-3-5，如圖9、圖10所示。
[0076]所述副爪管本體3-3-1為筒狀結(jié)構(gòu)，副爪管本體3-3-1的頂端部為封閉結(jié)構(gòu)，沿徑向留有均勻的孔，副爪管分散頭3-3-2安裝在副爪管本體3-3-1徑向的孔中，且副爪管分散頭3-3-2為前細(xì)后粗結(jié)構(gòu)，套有副爪管彈簧3-3-6。副爪管導(dǎo)桿3-3-3為光滑的導(dǎo)桿，前端較粗，呈現(xiàn)錐形結(jié)構(gòu)，設(shè)置在副爪管本體3-3-1中，且前端的位置與副爪管分散頭3-3-2所在位置平齊，副爪管導(dǎo)桿3-3-3的末端連接副爪管伸縮電機(jī)3-3-4，副爪管伸縮電機(jī)3-34機(jī)身固定在連接副爪管伸縮電機(jī)支架3-3-5，副爪管伸縮電機(jī)支架3-3-5則固定在井蓋提取副爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4-2前端。效果為:①副爪管伸縮電機(jī)3-3-4向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)副爪管導(dǎo)桿3-
3-3向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)副爪管分散頭3-3-2在副爪管本體3-3-1徑向的孔中沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，即:從副爪管本體3-3-1凸出，此時(shí)如果副爪管本體3-3-1位于井蓋的通風(fēng)口中，則會(huì)將通風(fēng)口堵死，便于對井蓋進(jìn)行抓取操作。②相反的，副爪管伸縮電機(jī)3-3-4向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)副爪管導(dǎo)桿3-3-3向后運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)副爪管分散頭3-3-2在副爪管本體3-3-1徑向的孔中沿徑向向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，即:從副爪管本體3-3-1凹入，此時(shí)如果副爪管本體3-3-1位于井蓋的通風(fēng)口中，則會(huì)將通風(fēng)口松開，便于對井蓋進(jìn)行分離操作。
[0077]詳盡的，所述井蓋提取爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4為兩套，分別對應(yīng)井蓋提取主爪管3-2和井蓋提取副爪管3-3使用，結(jié)構(gòu)完全相同，只是位置相互對稱。包括:井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4-1、井蓋提取副爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4-2。
[0078]如圖5所示，所述井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4-1包括:主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)3-4-la、主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架3-4-lb。顯然，主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)3-4-la固定在主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架3-4-lb上，且主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架3-4-lb通過螺栓結(jié)構(gòu)固定在井蓋提取主爪管橫臂3-5-1的頂端。相對應(yīng)的，所述井蓋提取副爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4-2包括:副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)3-4-2a、副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架3-4-2b。顯然，副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)3-4-2a固定在副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架3-4-2b上，且副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架3-4-2b通過螺栓結(jié)構(gòu)固定在井蓋提取副爪管橫臂3-5-4的頂端。
[0079]上述機(jī)構(gòu)的效果為:對于井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4-1來說，主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)3-4-la的主軸連接井蓋提取主爪管3-2，主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)3-4-la的機(jī)身連接主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架3-4-lb，且主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架3-4-lb由上述知，固定在井蓋提取主爪管橫臂3-5-1的頂端。通過主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)3-4-la的伸縮運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管3-2與井蓋提取主爪管橫臂3-5-1間距的改變，若此時(shí)井蓋提取主爪管3-2上存在井蓋，則可以帶動(dòng)井蓋相對井蓋提取主爪管橫臂3-5-1的上升與下降。相應(yīng)的，對于井蓋提取副爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4-2來講，效果是一樣的。原因?yàn)?由于井蓋上的通風(fēng)口為兩個(gè)，且相對中心圓點(diǎn)處對稱設(shè)置，因此，所述井蓋提取主爪管3-2和井蓋提取副爪管3-3為相同的、對稱機(jī)構(gòu)，兩者通過井蓋提取主爪管橫臂3-5連接，井蓋提取主爪管橫臂3-5則固定在井蓋提取機(jī)械臂3-1的頂部中心處。
[0080]如圖6所示，所述井蓋提取爪管橫向伸縮機(jī)構(gòu)3-5包括:井蓋提取主爪管橫臂3-5-
1、井蓋提取主爪管滑竿3-5-2、主爪管橫臂伸縮電機(jī)3-5-3;井蓋提取副爪管橫臂3-5-4、井蓋提取副爪管滑竿3-5-5、副爪管橫臂伸縮電機(jī)3-5-6。上述結(jié)構(gòu)的機(jī)械配合關(guān)系為:井蓋提取主爪管橫臂3-5-1連接主爪管橫臂伸縮電機(jī)3-5-3的機(jī)身，主爪管橫臂伸縮電機(jī)3-5-3的主軸固定在井蓋提取主爪管滑竿3-5-2，通過主爪管橫臂伸縮電機(jī)3-5-3的伸縮作用，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管橫臂3-5-1和井蓋提取主爪管滑竿3-5-2之間相對距離的改變，并且，由于主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架3-4-lb通過螺栓結(jié)構(gòu)固定在井蓋提取主爪管橫臂3-5-1的頂端，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4-1使之與井蓋提取主爪管橫臂3-5-1的距離改變。
[0081]相對應(yīng)的，井蓋提取副爪管橫臂3-5-4連接副爪管橫臂伸縮電機(jī)3-5-6的機(jī)身，主爪管橫臂伸縮電機(jī)3-5-6的主軸固定在井蓋提取副爪管滑竿3-5-5，通過副爪管橫臂伸縮電機(jī)3-5-6的伸縮作用，從而帶動(dòng)井蓋提取副爪管橫臂3-5-4和井蓋提取副爪管滑竿3-5-5之間相對距離的改變，并且，由于副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架3-5-lb通過螺栓結(jié)構(gòu)固定在井蓋提取副爪管橫臂3-5-4的頂端，從而帶動(dòng)井蓋提取副爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4-2使之與井蓋提取副爪管橫臂3-5-4的距離改變。
[0082]所述井蓋清理機(jī)構(gòu)4包括:清理環(huán)形刷4-1、清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2、清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)4-3、清理轉(zhuǎn)盤齒輪4-4、清理轉(zhuǎn)盤支架4-5、清理轉(zhuǎn)盤軸承4-6、清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)齒輪4-7、清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)支架4-8，如圖2、3、5、6所示。
[0083]上述清理環(huán)形刷4-1為毛刷結(jié)構(gòu)，清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2為圓形環(huán)狀結(jié)構(gòu)，清理環(huán)形刷4-1安裝固定在清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2內(nèi)側(cè)，清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2外側(cè)設(shè)置有清理轉(zhuǎn)盤齒輪4-4，清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)4-3轉(zhuǎn)軸上相對應(yīng)的安裝有清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)齒輪4-7，通過齒輪的嚙合作用，清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)
4-3即可帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)清理環(huán)形刷4-1轉(zhuǎn)動(dòng)。上述中的清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2中心由于為空心結(jié)構(gòu)，中心處套有清理轉(zhuǎn)盤軸承4-6，即:清理轉(zhuǎn)盤軸承4-6的外側(cè)套著清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2，清理轉(zhuǎn)盤軸承4-6的內(nèi)側(cè)則通過清理轉(zhuǎn)盤支架4-5固定在井蓋提取機(jī)械臂3-1的頂部。同時(shí)，清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)4-3通過清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)支架4-8固定在井蓋提取機(jī)械臂3-1的頂部。上述結(jié)構(gòu)的效果為:清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)4-3轉(zhuǎn)動(dòng)，通過軸上固定的清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)齒輪4-7和清理轉(zhuǎn)盤齒輪4-4的嚙合作用帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)清理環(huán)形刷4-1轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對井蓋的刷洗作用。
[0084]如圖11所示，所述控制及通訊系統(tǒng)5包括:控制箱5-1、嵌入式控制器5-2、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)5-3、清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-4、高壓水栗驅(qū)動(dòng)器5-5、清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-6、主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-7、副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-8、主爪管伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-9、副爪管伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-10、主爪管橫臂伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-11、副爪管橫臂伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5_12、GPS定位模塊5-13、慣性導(dǎo)航模塊5-14、GPRS無線通訊模塊
5-15。上述的所有電控或電氣模塊均與大功率穩(wěn)壓模塊6-2連接，嵌入式控制器5-2則與剩余的電氣模塊連接。數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)5-3與道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)2-1、雙目視覺攝像機(jī)
2-2連接，實(shí)現(xiàn)對前方或井蓋部位圖像視頻流的處理，清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-4與清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)4-3連接;高壓水栗驅(qū)動(dòng)器5-5與高壓水栗7-3連接;清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-6與清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)7-5連接;主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-7與主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)3-4-la連接;副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)5-8與副爪管縱向伸縮伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3-5-la連接;主爪管伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-9與主爪管伸縮電機(jī)3-2-4連接;副爪管伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-10與副爪管伸縮電機(jī)3-3-4連接;主爪管橫臂伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-11與主爪管橫臂伸縮電機(jī)3-5-3連接;副爪管橫臂伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5-12與副爪管橫臂伸縮電機(jī)3-5-6連接。GPS定位模塊5-13可以通過衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自身的定位信息，慣性導(dǎo)航模塊5-14可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人自身行走路線、方向等的導(dǎo)航，GPRS無線通訊模塊5-15則可以將機(jī)器人自身的工作狀況等信息發(fā)送至上位機(jī)中，共供工作人員參考和處理，并且工作人員可以通過手機(jī)實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的相關(guān)操控。
[0085]如圖3、11所示，所述供電系統(tǒng)6為大功率磷酸鐵鋰電池6-1和大功率穩(wěn)壓模塊6-2，為整套智能機(jī)器人上的用電器件和模塊等提供電能。大功率磷酸鐵鋰電池6-1連接大功率穩(wěn)壓模塊6-2，將直流電進(jìn)行穩(wěn)壓，同時(shí)大功率穩(wěn)壓模塊6-2連接道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)2-1、嵌入式控制器5-2等其它用電器件或模塊。
[0086]所述井蓋清洗機(jī)構(gòu)7包括:清洗噴頭7-1、清洗管7-2、高壓水栗7-3、水箱7-4、清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)7-5、清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)支架7-6、清洗噴頭支架7-7，如圖2、3、5、6所不O
[0087]上述中的管路連接關(guān)系為:清洗噴頭7-1為多個(gè)，分別連接清洗管7-2，其中清洗管
7-2的另一端連接高壓水栗7-3，高壓水栗7-3還通過清洗管7-2連接水箱7-4。即:通過高壓水栗7-3的工作，帶動(dòng)水流從水箱7-4進(jìn)入清洗管，進(jìn)而從清洗噴頭7-1中噴出。
[0088]上述中的機(jī)械部分連接關(guān)系為:清洗噴頭7-1通過清洗噴頭支架7-7連接固定在清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)7-5轉(zhuǎn)軸上，清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)7-5則通過清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)支架7-6固定在清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2的內(nèi)側(cè)，并配合清理環(huán)形刷4-1使用。效果為:清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)7-5的行程最長時(shí)，清洗噴頭7-1可從清理環(huán)形刷4-1頂部漏出；而當(dāng)清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)7-5的行程最短時(shí)，清洗噴頭7-1隱藏于清理環(huán)形刷4-1中。
[0089]上述中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)關(guān)系為:①當(dāng)進(jìn)行井蓋清洗進(jìn)程時(shí)，嵌入式控制器5-2控制清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)7-5的行程達(dá)到最長，此時(shí)清洗噴頭7-1從清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2上的清理環(huán)形屆IJ4-1中突出出來，此時(shí)清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)4-3帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)清洗噴頭7-1旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，高壓水栗7-3工作，清洗液從高壓水栗7-3通過清洗管7-2進(jìn)入清洗噴頭7-1，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對井蓋的清洗。②當(dāng)進(jìn)入井蓋粉刷進(jìn)程時(shí)，嵌入式控制器5-2控制清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)7-5的行程達(dá)到短，此時(shí)清洗噴頭7-1從清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2上的清理環(huán)形刷4-1中收縮回去，剩下清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2裸露在外，此時(shí)清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)4-3帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2旋轉(zhuǎn)，對井蓋實(shí)現(xiàn)摩擦作用，除去泥、雜質(zhì)等固體污物，實(shí)現(xiàn)了對井蓋的清理。③通過上述步驟①和步驟
②的交替協(xié)同運(yùn)行，便可以將井蓋上污物去除、清理干凈。
[0090]如圖3所示，所述儲(chǔ)物箱8包括:井蓋回收箱8-1和井蓋存放箱8-2。井蓋回收箱8-1用于存放回收后的廢舊井蓋，而井蓋存放箱8-2則用于存放新的、即將安裝的井蓋。
[0091]本發(fā)明智能機(jī)器人清理、安裝和回收小區(qū)或市政道路井蓋的方法包括井蓋清理方法、井蓋安裝布放方法、井蓋回收且安裝布放方法。
[0092]具體的方法和步驟如下:
[0093](I)在機(jī)器視覺系統(tǒng)2中的道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)2-1的導(dǎo)航下，智能機(jī)器人根據(jù)GPS定位模塊5-13、慣性導(dǎo)航模塊5-14、GPRS無線通訊模塊5-15等模塊的融合作用，在嵌入式控制器5-2的控制下運(yùn)行。上述過程中的干預(yù)過程為:在該進(jìn)程中，嵌入式控制器5-2可以通過GPRS無線通訊模塊5-15接受來自工作人員的信息，如:工作人員可以任意改變智能機(jī)器人的行走路線，還可以將需要修護(hù)的井蓋的坐標(biāo)位置等信息發(fā)送給智能機(jī)器人;此時(shí)智能機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，沿著設(shè)定的路線行走或到達(dá)指定的地點(diǎn)完成后續(xù)的工作。
[0094](2)當(dāng)機(jī)器人到達(dá)指定地點(diǎn)，需要對井蓋進(jìn)行維護(hù)時(shí)，此時(shí)雙目視覺攝像機(jī)2-2發(fā)揮作用，用來為智能機(jī)器人的進(jìn)行井蓋清理、安裝和回收時(shí)提供井蓋、井蓋通風(fēng)口的三維坐標(biāo)信息，供井蓋提取機(jī)構(gòu)3和井蓋清理機(jī)構(gòu)4等使用并進(jìn)行相關(guān)的后續(xù)工作。具體的工作模式分為3類，包括:①類:井蓋清理(清理后的井蓋繼續(xù)安裝后使用)；
[0095]②類:井蓋安裝布放(原來沒有井蓋，此時(shí)安裝新井蓋)；
[0096]③類:井蓋回收且安裝布放(舊井蓋廢棄或損壞，需要回收后重新安裝布放新井蓋)O
[0097](3)在①類情況下，當(dāng)智能機(jī)器人根據(jù)雙目視覺攝像機(jī)2-2確定井蓋位置及通風(fēng)口位置時(shí)，井蓋提取機(jī)械臂3-1到達(dá)井蓋的正上方位置處，進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整。
[0098](4)由于每個(gè)廠家生產(chǎn)的井蓋的通風(fēng)口位置等不同，此時(shí)智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的微調(diào)，便于是適用不同類型的井蓋。井蓋提取主爪管橫臂3-5-1連接主爪管橫臂伸縮電機(jī)3-5-3的機(jī)身，主爪管橫臂伸縮電機(jī)3-5-3的主軸固定在井蓋提取主爪管滑竿3-5-2，通過主爪管橫臂伸縮電機(jī)3-5-3的伸縮作用，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管橫臂3-5-1和井蓋提取主爪管滑竿3-5-2之間相對距離的改變，并且，由于主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架3-4-lb通過螺栓結(jié)構(gòu)固定在井蓋提取主爪管橫臂3-5-1的頂端，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-
4-1使之與井蓋提取主爪管橫臂3-5-1的距離改變。相對應(yīng)的，井蓋提取副爪管橫臂3-5-4的調(diào)整過程類似，在此不再贅述。
[0099](5)經(jīng)過上述的調(diào)整后，使得井蓋提取主爪管3-2、井蓋提取副爪管3-3分別處于通風(fēng)口的正上方。此時(shí)，井蓋提取機(jī)械臂3_1繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，井蓋提取主爪管3_2、井蓋提取副爪管3-3插入至井蓋通風(fēng)口中。
[0100](6)主爪管伸縮電機(jī)3-2-4向前運(yùn)行，帶動(dòng)主爪管導(dǎo)桿3-2-3向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)主爪管分散頭3-2-2在主爪管本體3-2-1徑向的孔中沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，S卩:從主爪管本體3-2-1凸出，將井蓋通風(fēng)口牢牢堵死；同樣，對應(yīng)的副爪管伸縮電機(jī)3-3-4向前運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)副爪管導(dǎo)桿3-3-3向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)副爪管分散頭3-3-2在副爪管本體3-3-1徑向的孔中沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，即:從副爪管本體3-3-1凸出，此時(shí)將另一個(gè)通風(fēng)口牢牢堵死。經(jīng)過該步驟后，井蓋提取主爪管3-2、井蓋提取副爪管3-3已經(jīng)緊緊地將通風(fēng)口鎖死。
[0101 ] (7)井蓋提取機(jī)械臂3_1開始向上運(yùn)動(dòng)，從而通過井蓋提取主爪管3_2、井蓋提取副爪管3-3及井蓋提取爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4、井蓋提取爪管橫向伸縮機(jī)構(gòu)3-5等結(jié)構(gòu)帶動(dòng)井蓋上升，上升至一定高度后停止。
[0102](8)此時(shí)，井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4-1開始工作。通過主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)3-4-la的伸縮運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管3-2與井蓋提取主爪管橫臂3-5-1間距的改變，若此時(shí)井蓋提取主爪管3-2上夾有井蓋，因此帶動(dòng)井蓋相對井蓋提取主爪管橫臂3-
5-1的上升與下降。相應(yīng)的，對于井蓋提取副爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4-2來講，效果是一樣的。此時(shí)井蓋在井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3-4-1的帶動(dòng)作用下上升至井蓋清理機(jī)構(gòu)4附近，此后停止工作。
[0103](9)此后井蓋清理機(jī)構(gòu)4開始工作，實(shí)現(xiàn)對井蓋的清理工作。此過程又分為3個(gè)過程:
[0104]①清洗過程；
[0105]②清掃過程和清洗過程；
[0106]③清洗過程；
[0107]首先是①清洗過程。嵌入式控制器5-2控制清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)7-5的行程達(dá)到最長，此時(shí)清洗噴頭7-1從清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2上的清理環(huán)形刷4-1中突出出來，此時(shí)清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)4-3帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)清洗噴頭7-1旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，高壓水栗7-3工作，清洗液從高壓水栗7-3通過清洗管7-2進(jìn)入清洗噴頭7-1，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對井蓋的清洗。
[0108]然后是②清掃過程和清洗過程。嵌入式控制器5-2控制清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)7-5的行程達(dá)到短，此時(shí)清洗噴頭7-1從清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2上的清理環(huán)形刷4-1中收縮回去，剩下清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2裸露在外，此時(shí)清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)4-3帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)4-2旋轉(zhuǎn)，對井蓋實(shí)現(xiàn)摩擦作用，除去泥、雜質(zhì)等固體污物，實(shí)現(xiàn)了對井蓋的清理。當(dāng)然在過程中，可以通過嵌入式控制器
5-2控制清洗噴頭7-1工作，一邊清掃一邊清洗。
[0109]最后是:③清洗過程。該過程和①清洗過程相同，不再贅述。
[0110](10)智能機(jī)器人將井蓋清掃和清洗干凈后，此時(shí)井蓋提取機(jī)械臂3-1開始向下運(yùn)動(dòng)，從而通過井蓋提取主爪管3_2、井蓋提取副爪管3_3及井蓋提取爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)3_4、井蓋提取爪管橫向伸縮機(jī)構(gòu)3-5等結(jié)構(gòu)帶動(dòng)井蓋下降，下降到原來井蓋所在位置處停止。
[0111](II)此時(shí)當(dāng)主爪管伸縮電機(jī)3-2-4向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)主爪管導(dǎo)桿3-2-3向后運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)主爪管分散頭3-2-2在主爪管本體3-2-1徑向的孔中沿徑向向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，S卩:從主爪管本體3-2-1凹入，由于主爪管本體3-2-1位于井蓋的通風(fēng)口中，此時(shí)通風(fēng)口被松開，從而實(shí)現(xiàn)了井蓋提取主爪管3-2與通風(fēng)口的分離;當(dāng)然，對于井蓋提取副爪管3-3，動(dòng)作完全相同。
[0112](12)井蓋提取主爪管3-2和井蓋提取副爪管3-3與通風(fēng)口分離后，井蓋提取機(jī)械臂
3-1開始向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整套智能機(jī)器人與井蓋的分離。至此，上述中的①類:井蓋清理工作豐旲式完成。
[0113](13)對于②類:井蓋安裝布放工作模式。上述中的步驟(I)和步驟(2)通用，此后智能機(jī)器人將井蓋提取機(jī)械臂3-1運(yùn)動(dòng)至井蓋存放箱8-2上方，重復(fù)步驟(3)、(4)、(5)、(6)、
(7)和(10)、( 11)、( 12)，從而完成井蓋的安裝布放工作。至此，上述中的②類:井蓋安裝布放工作模式完成。
[0114](14)對于③類:井蓋回收且安裝布放工作模式來講，與上述兩個(gè)工作模式類似。上述中的步驟(I)和步驟(2)通用，此后智能機(jī)器人將井蓋提取機(jī)械臂3-1運(yùn)動(dòng)至井蓋存放箱
8-2上方，重復(fù)步驟(3)、(4)、(5)、(6)、(7)，只是此時(shí)并不對廢棄或者損壞的井蓋進(jìn)行清理和清洗操作。
[0115](15)智能機(jī)器人通過控制井蓋提取機(jī)械臂3-1將經(jīng)過上述步驟提取后的井蓋放置于井蓋回收箱8-1中，此后智能機(jī)器人將井蓋提取機(jī)械臂3-1運(yùn)動(dòng)至井蓋存放箱8-2上方，完成上述中的②類:井蓋安裝布放。至此，智能機(jī)器人完成了第③類:井蓋回收且安裝布放工作模式。
[0116]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.智能機(jī)器人清理、安裝和回收小區(qū)或市政道路井蓋的方法，其特征在于，所述方法使用的智能機(jī)器人結(jié)構(gòu)包括履帶式智能移動(dòng)平臺(tái)、機(jī)器視覺系統(tǒng)、井蓋提取機(jī)構(gòu)、井蓋清理機(jī)構(gòu)、控制及通訊系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、井蓋清洗機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)物箱，智能機(jī)器人清理、安裝和回收小區(qū)或市政道路井蓋的方法包括井蓋清理方法、井蓋安裝布放方法、井蓋回收且安裝布放方法。2.如權(quán)利要求1所述的智能機(jī)器人清理、安裝和回收小區(qū)或市政道路井蓋的方法，其特征在于，井蓋清理方法包括以下步驟: (1)在機(jī)器視覺系統(tǒng)中的道路導(dǎo)航視覺攝像機(jī)的導(dǎo)航下，智能機(jī)器人根據(jù)GPS定位模塊、慣性導(dǎo)航模塊、GPRS無線通訊模塊等模塊的融合作用，在嵌入式控制器的控制下運(yùn)行；在該進(jìn)程中，嵌入式控制器可以通過GPRS無線通訊模塊接受來自工作人員的信息，如:工作人員可以任意改變智能機(jī)器人的行走路線，還可以將需要修護(hù)的井蓋的坐標(biāo)位置等信息發(fā)送給智能機(jī)器人;此時(shí)智能機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，沿著設(shè)定的路線行走或到達(dá)指定的地點(diǎn)完成后續(xù)的工作； (2)當(dāng)機(jī)器人到達(dá)指定地點(diǎn)，需要對井蓋進(jìn)行維護(hù)時(shí)，此時(shí)雙目視覺攝像機(jī)發(fā)揮作用，用來為智能機(jī)器人清理、安裝和回收井蓋時(shí)提供井蓋、井蓋通風(fēng)口的三維坐標(biāo)信息，供井蓋提取機(jī)構(gòu)和井蓋清理機(jī)構(gòu)等使用并進(jìn)行相關(guān)的后續(xù)工作； (3)當(dāng)智能機(jī)器人根據(jù)雙目視覺攝像機(jī)確定了井蓋位置及通風(fēng)口位置時(shí)，井蓋提取機(jī)械臂到達(dá)井蓋的正上方位置處，進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整； (4)由于每個(gè)廠家生產(chǎn)的井蓋的通風(fēng)口位置等不同，此時(shí)智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的微調(diào)，便于適用不同類型的井蓋，井蓋提取主爪管橫臂連接主爪管橫臂伸縮電機(jī)的機(jī)身，主爪管橫臂伸縮電機(jī)的主軸固定在井蓋提取主爪管滑竿，通過主爪管橫臂伸縮電機(jī)的伸縮作用，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管橫臂和井蓋提取主爪管滑竿之間相對距離的改變，并且，由于主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)支架通過螺栓結(jié)構(gòu)固定在井蓋提取主爪管橫臂的頂端，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)使之與井蓋提取主爪管橫臂的距離改變;井蓋提取副爪管橫臂的調(diào)整過程與井蓋提取主爪管橫臂類似； (5)經(jīng)過上述調(diào)整后，使得井蓋提取主爪管、井蓋提取副爪管分別處于通風(fēng)口的正上方，此時(shí)，井蓋提取機(jī)械臂繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，井蓋提取主爪管、井蓋提取副爪管插入至井蓋通風(fēng)口中； (6)主爪管伸縮電機(jī)向前運(yùn)行，帶動(dòng)主爪管導(dǎo)桿向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)主爪管分散頭在主爪管本體徑向的孔中沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，即:從主爪管本體凸出，將井蓋通風(fēng)口牢牢堵死；同樣，對應(yīng)的副爪管伸縮電機(jī)向前運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)副爪管導(dǎo)桿向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)副爪管分散頭在副爪管本體徑向的孔中沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，g卩:從副爪管本體凸出，此時(shí)將另一個(gè)通風(fēng)口牢牢堵死;經(jīng)過該步驟后，井蓋提取主爪管、井蓋提取副爪管已經(jīng)緊緊地將通風(fēng)口鎖死； (7)井蓋提取機(jī)械臂開始向上運(yùn)動(dòng)，從而通過井蓋提取主爪管、井蓋提取副爪管及井蓋提取爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)、井蓋提取爪管橫向伸縮機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)帶動(dòng)井蓋上升，上升至一定高度后停止； (8)此時(shí)，井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)開始工作，通過主爪管縱向伸縮伺服電機(jī)的伸縮運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)井蓋提取主爪管與井蓋提取主爪管橫臂間距改變，井蓋提取主爪管上夾有井蓋，因此帶動(dòng)井蓋相對井蓋提取主爪管橫臂上升與下降；井蓋提取副爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)工作原理一樣;此時(shí)井蓋在井蓋提取主爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)作用下上升至井蓋清理機(jī)構(gòu)附近，此后停止工作； (9)此后井蓋清理機(jī)構(gòu)開始工作，實(shí)現(xiàn)對井蓋的清理工作，此步驟又分為個(gè)過程: ①清洗過程； ②清掃過程和清洗過程； ③清洗過程； ①清洗過程:嵌入式控制器控制清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)的行程達(dá)到最長，此時(shí)清洗噴頭從清理轉(zhuǎn)盤環(huán)上的清理環(huán)形刷中突出出來，此時(shí)清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)清洗噴頭旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，高壓水栗工作，清洗液從高壓水栗通過清洗管進(jìn)入清洗噴頭，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對井蓋的清洗； ②清掃過程和清洗過程:嵌入式控制器控制清洗噴頭伸縮步進(jìn)電機(jī)的行程達(dá)到短，此時(shí)清洗噴頭從清理轉(zhuǎn)盤環(huán)上的清理環(huán)形刷中收縮回去，剩下清理轉(zhuǎn)盤環(huán)裸露在外，此時(shí)清理轉(zhuǎn)盤電機(jī)帶動(dòng)清理轉(zhuǎn)盤環(huán)旋轉(zhuǎn)，對井蓋實(shí)現(xiàn)摩擦作用，除去泥、雜質(zhì)等固體污物，實(shí)現(xiàn)對井蓋的清理；當(dāng)然在過程中，可以通過嵌入式控制器控制清洗噴頭工作，一邊清掃一邊清洗； ③清洗過程:清掃結(jié)束后再次進(jìn)行清洗過程，該過程和①清洗過程相同； (10)智能機(jī)器人將井蓋清掃和清洗干凈后，此時(shí)井蓋提取機(jī)械臂開始向下運(yùn)動(dòng)，從而通過井蓋提取主爪管、井蓋提取副爪管及井蓋提取爪管縱向伸縮機(jī)構(gòu)、井蓋提取爪管橫向伸縮機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)帶動(dòng)井蓋下降，下降到原來井蓋所在位置處停止； (11)當(dāng)主爪管伸縮電機(jī)向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)主爪管導(dǎo)桿向后運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)主爪管分散頭在主爪管本體徑向的孔中沿徑向向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，g卩:從主爪管本體凹入，由于主爪管本體位于井蓋的通風(fēng)口中，此時(shí)通風(fēng)口被松開，從而實(shí)現(xiàn)了井蓋提取主爪管與通風(fēng)口的分離;井蓋提取副爪管的工作過程相同； (12)井蓋提取主爪管和井蓋提取副爪管與通風(fēng)口分離后，井蓋提取機(jī)械臂開始向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整套智能機(jī)器人與井蓋的分離;至此，井蓋清理完成。3.如權(quán)利要求2所述的智能機(jī)器人清理、安裝和回收小區(qū)或市政道路井蓋的方法，其特征在于，井蓋安裝布放方法包括以下步驟:智能機(jī)器人進(jìn)行權(quán)利要求2步驟(I)和步驟(2)后，將井蓋提取機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)至井蓋存放箱上方，然后繼續(xù)權(quán)利要求2中的步驟(3)、(4)、(5)、(6)、(7)和(10)、(11)、(12)，完成井蓋的安裝布放。4.如權(quán)利要求2所述的智能機(jī)器人清理、安裝和回收小區(qū)或市政道路井蓋的方法，其特征在于，井蓋回收且安裝布放方法包括以下步驟:智能機(jī)器人進(jìn)行權(quán)利要求2步驟(I)和步驟(2)后，智能機(jī)器人將井蓋提取機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)至井蓋存放箱上方，重復(fù)步驟(3)、(4)、(5)、(6)、(7)，只是此時(shí)并不對廢棄或者損壞的井蓋進(jìn)行清理和清洗操作;然后智能機(jī)器人通過控制井蓋提取機(jī)械臂將經(jīng)過上述步驟提取后的井蓋放置于井蓋回收箱中，此后智能機(jī)器人將井蓋提取機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)至井蓋存放箱上方，重復(fù)步驟(3)、(4)、(5)、(6)、(7)和(10)、(11)、(12)，完成井蓋的安裝布放工作；至此，智能機(jī)器人完成舊井蓋的回收及新井蓋的安裝布放。
【文檔編號(hào)】B25J19/02GK105839569SQ201610204068
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月1日
【發(fā)明人】鮑明松, 郭亭亭, 孫洪秀, 鄭安
【申請人】山東國興智能科技有限公司