本發(fā)明涉及管道疏通設(shè)備領(lǐng)域，具體為一種管道疏通機(jī)器人。

背景技術(shù)：

環(huán)保越來越受到市政部門的重視，人們的環(huán)保意識也日益提高。城市污水排放是確保環(huán)境衛(wèi)生、建設(shè)現(xiàn)代化文明城市極其重要的一環(huán)。然而，我國的城市排水管道的清淤工作還普遍處于人工作業(yè)的落后狀態(tài)，這種清淤方式不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，同時(shí)，管道內(nèi)惡劣的環(huán)境以及管道內(nèi)的毒氣、毒水等有害物質(zhì)將對作業(yè)人員造成很大危害，清淤過程中甚至?xí)l(fā)生爆炸等傷亡事故。因此，研究開發(fā)用機(jī)器人進(jìn)行排水管道的清檢測作業(yè)，既是建設(shè)現(xiàn)代化城市和加強(qiáng)環(huán)保的需要，也是廣大市政管理、維修人員的迫切愿望。為改善工人惡劣的工作環(huán)境、提高排水管道清理的效率，在這一應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行一些實(shí)用的自動(dòng)裝置的研究，將帶來長遠(yuǎn)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)我國目前的排水管道清淤的現(xiàn)狀，常用的清淤方法有絞車清淤法(亦稱機(jī)械清淤法)、高壓水射流清淤法和水沖清淤法(亦稱水力清淤法)。絞車清淤法是我國各地普遍采用的一種方法。但是是需要從一個(gè)井口向另一個(gè)井口穿竹片，井下非常惡劣的工作環(huán)境給工人帶來極大不便，危害工人的健康，甚至?xí)：と说纳?。高壓水射流清淤法需用大量干凈水，所以成本較高，不太適合我國的國情。

因此，為解決以上問題，需要一種集“檢測-疏通-排障”功能為一體的管道疏通機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)對下水管道的疏通與清理，無需人工入井工作，自動(dòng)化程度高，提高了安全性，同時(shí)可適應(yīng)不同管徑管道的疏通作業(yè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種一種集“檢測-疏通-排障”功能為一體的管道疏通機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)對下水管道的疏通與清理，無需人工入井工作，自動(dòng)化程度高，提高了安全性，同時(shí)可適應(yīng)不同管徑管道的疏通作業(yè)。

本發(fā)明公開的一種管道疏通機(jī)器人，包括由前向后依次設(shè)置的切削機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)和排障裝置；其中，所述切削機(jī)構(gòu)用于攪碎管道內(nèi)的阻塞物；所述行走機(jī)構(gòu)包括可沿管道徑向張開至與管道內(nèi)壁接觸，并用于使所述機(jī)器人沿管道縱向移動(dòng)的行走輪；所述排障裝置用于收集攪碎后的阻塞物并將其排出管道外；

進(jìn)一步，所述切削機(jī)構(gòu)包括沿管道軸向設(shè)置的鉆頭；所述鉆頭以可沿管道徑向移動(dòng)，且可繞管道軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)置；

進(jìn)一步，所述切削機(jī)構(gòu)還包括電機(jī)I、電機(jī)II、電機(jī)III和滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I；所述電機(jī)I的輸出軸傳動(dòng)連接于所述鉆頭用于驅(qū)動(dòng)鉆頭自轉(zhuǎn)；所述滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I沿管道徑向設(shè)置，滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I的絲桿通過所述電機(jī)II驅(qū)動(dòng)自轉(zhuǎn)，滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I的螺母與電機(jī)I相互固定；所述電機(jī)III沿管道軸向設(shè)置用于驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I繞管道軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；

進(jìn)一步，所述行走機(jī)構(gòu)的行走輪沿管道周向均勻分布多個(gè)，行走機(jī)構(gòu)還包括電機(jī)IV以及用于將電機(jī)IV的動(dòng)力傳遞至所述行走輪的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與電機(jī)IV輸出軸傳動(dòng)連接的中心齒輪、與所述中心齒輪嚙合并沿中心齒輪周向分布的多個(gè)分動(dòng)齒輪、與所述分動(dòng)齒輪同軸固定的主動(dòng)錐齒輪、與主動(dòng)錐齒輪嚙合的從動(dòng)錐齒輪以及用于在從動(dòng)錐齒輪與行走輪之間傳遞動(dòng)力的傳動(dòng)帶；

進(jìn)一步，所述行走機(jī)構(gòu)還包括用于帶動(dòng)所述多個(gè)行走輪沿管道徑向同步移動(dòng)的管徑調(diào)節(jié)裝置；所述管徑調(diào)節(jié)裝置包括與行走輪一一對應(yīng)的多個(gè)多連桿機(jī)構(gòu)以及用于帶動(dòng)所述多連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作的滾珠絲桿機(jī)構(gòu)II，所述行走輪包括前輪和后輪，所述前輪與后輪分別設(shè)置于多連桿機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)鉸接端；

進(jìn)一步，所述行走機(jī)構(gòu)還包括電機(jī)V，所述多連桿機(jī)構(gòu)為四連桿機(jī)構(gòu)，所述滾珠絲桿機(jī)構(gòu)II的絲桿通過電機(jī)V驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲桿機(jī)構(gòu)II的螺母鉸接于四連桿機(jī)構(gòu)中的一個(gè)連桿以帶動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作；

進(jìn)一步，所述排障裝置包括圓弧形的底座和固定于底座后端的擋板；所述擋板上分布有多個(gè)用于使污水透過的過孔；

進(jìn)一步，所述底座通過耐磨材料制作；

本發(fā)明公開的一種管道疏通機(jī)器人還包括用于控制切削機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)動(dòng)作的控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括：超聲波傳感器，設(shè)置在所述切削機(jī)構(gòu)與行走機(jī)構(gòu)的連接處，用于采集機(jī)器人與堵塞物之間的距離；紅外線傳感器，設(shè)置在所述切削機(jī)構(gòu)與行走機(jī)構(gòu)的連接處，用于采集機(jī)器人與堵塞物之間的距離；CCD攝像機(jī)，設(shè)置在所述切削機(jī)構(gòu)與行走機(jī)構(gòu)的連接處，用于識別堵塞物的分布和類型；電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，設(shè)置在所述電機(jī)I上，用于采集所述鉆頭的轉(zhuǎn)速；壓力傳感器：設(shè)置在所述排障裝置底座，用于采集排障裝置所承載的堵塞物重量。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的管道疏通機(jī)器人利用傳感器探測和感知管道內(nèi)的阻塞物種類、硬度和分布，利用行走機(jī)構(gòu)使整個(gè)機(jī)器人能夠在管道內(nèi)壁沿縱向行走，利用切削機(jī)構(gòu)將管道內(nèi)的阻塞物粉碎，在利用排障裝置將粉碎后的阻塞物拖出管道外，因此，本發(fā)明的機(jī)器人集“檢測-疏通-排障”功能為一體，可以代替人工進(jìn)行地下管道的疏通，另外，行走機(jī)構(gòu)的行走輪可以沿管道徑向向外張開，使行走輪可靠的接觸在不同直徑的管道內(nèi)壁上，提高管道疏通機(jī)器人的適應(yīng)性，本發(fā)明適用于各種管徑的下水管道疏通工作，將帶來巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的切削機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖3為本發(fā)明的行走機(jī)構(gòu)的連接示意圖；

圖4為本發(fā)明的排障裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的排障裝置的俯視圖。

具體實(shí)施方式

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例的一種管道疏通機(jī)器人，包括由前向后依次設(shè)置的切削機(jī)構(gòu)1、行走機(jī)構(gòu)2和排障裝置3；其中，所述切削機(jī)構(gòu)1用于攪碎管道內(nèi)的阻塞物；所述行走機(jī)構(gòu)2包括可沿管道徑向張開至與管道內(nèi)壁接觸，并用于使所述機(jī)器人沿管道縱向移動(dòng)的行走輪；所述排障裝置3用于收集攪碎后的阻塞物并將其排出管道外；本發(fā)明的管道疏通機(jī)器人利用傳感器探測和感知管道內(nèi)的阻塞物種類、硬度和分布，利用行走機(jī)構(gòu)2使整個(gè)機(jī)器人能夠在管道內(nèi)壁沿縱向行走，利用切削機(jī)構(gòu)1將管道內(nèi)的阻塞物粉碎，在利用排障裝置3將粉碎后的阻塞物拖出管道外，因此，本發(fā)明的機(jī)器人集“檢測-疏通-排障”功能為一體，可以代替人工進(jìn)行地下管道的疏通，另外，行走機(jī)構(gòu)2的行走輪可以沿管道徑向向外張開，使行走輪可靠的接觸在不同直徑的管道內(nèi)壁上，提高管道疏通機(jī)器人的適應(yīng)性，本發(fā)明適用于各種管徑的下水管道疏通工作，將帶來巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

本實(shí)施例中，所述切削機(jī)構(gòu)1包括沿管道軸向設(shè)置的鉆頭5；所述鉆頭5以可沿管道徑向移動(dòng)，且可繞管道軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)置，鉆頭5通過沿管道徑向的移動(dòng)和繞管道軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)(也就是沿管道周向移動(dòng))使其可以移動(dòng)到管道的橫截面內(nèi)的任意一點(diǎn)，配合行走機(jī)構(gòu)2沿管道縱向的移動(dòng)，使鉆頭5可以移動(dòng)到管道內(nèi)部空間內(nèi)任意位置，使其能夠有效的粉碎阻塞于管道內(nèi)任意位置的阻塞物。

本實(shí)施例中，所述切削機(jī)構(gòu)1還包括電機(jī)I6、電機(jī)II4、電機(jī)III10和滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I；所述電機(jī)I6的輸出軸傳動(dòng)連接于所述鉆頭5用于驅(qū)動(dòng)鉆頭5自轉(zhuǎn)；所述滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I沿管道徑向設(shè)置，滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I的絲桿8通過所述電機(jī)II4驅(qū)動(dòng)自轉(zhuǎn)，滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I的螺母7與電機(jī)I6相互固定；所述電機(jī)III10沿管道軸向設(shè)置用于驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I繞管道軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，本機(jī)器人可通過電機(jī)I6驅(qū)動(dòng)鉆頭5自轉(zhuǎn)對管道內(nèi)的阻塞物進(jìn)行粉碎，電機(jī)I6與鉆頭5之間通過聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)連接，滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I沿管道徑向設(shè)置，滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I的絲桿通過聯(lián)軸器與電機(jī)II4的輸出軸傳動(dòng)連接，電機(jī)I6的支架固定在滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I的螺母7上，通過電機(jī)II4的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以使電機(jī)I6和鉆頭5整體沿管道徑向往復(fù)移動(dòng)，電機(jī)III10同軸設(shè)置在管道內(nèi)，電機(jī)III10的輸出軸通過聯(lián)軸器連接在滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I的絲桿支架9上，通過電機(jī)III10可以驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿機(jī)構(gòu)I、電機(jī)I6、電機(jī)II4和鉆頭5整體繞管道軸向(電機(jī)III10輸出軸的軸線)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，本實(shí)施例通過電機(jī)I6可以控制鉆頭5的自轉(zhuǎn)，通過電機(jī)II4控制鉆頭5沿管道徑向平移，通過電機(jī)III10控制鉆頭5在管道內(nèi)沿管道周向移動(dòng)，使鉆頭5能夠根據(jù)阻塞物的位置移動(dòng)到管道內(nèi)適合的位置。

本實(shí)施例中，所述行走機(jī)構(gòu)2的行走輪沿管道周向均勻分布三組，行走機(jī)構(gòu)2還包括電機(jī)IV15以及用于將電機(jī)IV15的動(dòng)力傳遞至所述行走輪的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與電機(jī)IV15輸出軸傳動(dòng)連接的中心齒輪、與所述中心齒輪嚙合并沿中心齒輪周向分布的三個(gè)分動(dòng)齒輪13、與所述分動(dòng)齒輪13同軸固定的主動(dòng)錐齒輪、與主動(dòng)錐齒輪嚙合的從動(dòng)錐齒輪以及用于在從動(dòng)錐齒輪與行走輪之間傳遞動(dòng)力的傳動(dòng)帶18；本機(jī)器人設(shè)有至少三組沿管道周向均勻分布的行走輪，且每組行走輪都能緊密的壓在管道內(nèi)壁上，保證整個(gè)機(jī)器人能夠在管道內(nèi)可靠行走，本實(shí)施例中，電機(jī)III10和電機(jī)IV15同軸設(shè)置并同時(shí)固定在機(jī)身上，電機(jī)IV15的輸出軸通過聯(lián)軸器連接一中心齒輪，中心齒輪周向分布有三個(gè)分動(dòng)齒輪13(分動(dòng)齒輪13的數(shù)量與行走輪的組數(shù)相同)，電機(jī)IV15的動(dòng)力通過中心齒輪分配到三個(gè)分動(dòng)齒輪13上，每個(gè)分動(dòng)齒輪13通過錐齒輪副17將動(dòng)力傳遞至一主動(dòng)帶輪上，行走輪上同軸固定有一從動(dòng)帶輪，主動(dòng)帶輪的動(dòng)力通過傳動(dòng)皮帶傳遞至從動(dòng)帶輪并驅(qū)動(dòng)行走輪轉(zhuǎn)動(dòng)使機(jī)器人沿管道縱向行走。

本實(shí)施例中，所述行走機(jī)構(gòu)2還包括用于帶動(dòng)所述多個(gè)行走輪沿管道徑向同步移動(dòng)的管徑調(diào)節(jié)裝置；所述管徑調(diào)節(jié)裝置包括與行走輪一一對應(yīng)的三個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)以及用于帶動(dòng)所述四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作的滾珠絲桿機(jī)構(gòu)II21，所述行走輪包括前輪12和后輪16，所述前輪12與后輪16分別設(shè)置于四連桿機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)鉸接端，本實(shí)施例中，平面四連桿機(jī)構(gòu)位于管道的縱截面內(nèi)，其包括第一連桿14、第二連桿11和第三連桿20，第一連桿14內(nèi)端鉸接于機(jī)器人的機(jī)身上，第二連桿11鉸接在第一連桿14外端與第三連桿20外端之間、第三連桿20內(nèi)端鉸接在滾珠絲桿機(jī)構(gòu)II21的螺母上，滾珠絲桿機(jī)構(gòu)II21沿管道軸向設(shè)置，其絲桿通過電機(jī)V19驅(qū)動(dòng)，電機(jī)V19固定在機(jī)器人機(jī)體上，因此通過電機(jī)V19可以驅(qū)動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)第三連桿20內(nèi)端沿管道軸向往復(fù)移動(dòng)，使鉸接在第二連桿11兩端的前輪12和后輪16沿管道徑向移動(dòng)并抵靠在管道內(nèi)壁。

本實(shí)施例中，所述排障裝置3包括圓弧形的底座24和固定于底座24后端的擋板23；所述擋板23上分布有多個(gè)用于使污水透過的過孔22，阻塞物被鉆頭5粉碎后流向排障裝置3，并被排障裝置3的擋板23所阻擋，使阻塞物集聚在底座24上，弧形的底座24與管壁相適應(yīng)，擋板23上的過孔22可以減小排障裝置3移動(dòng)時(shí)的阻力，底座24上分布有三個(gè)掛孔25，通過拉桿與行走機(jī)構(gòu)2相連接，提高其移動(dòng)的穩(wěn)定性。

本實(shí)施例中，所述底座24由橡膠做成，從而具有一定的耐磨性，另外，橡膠的柔韌形能保證其適應(yīng)不同的管道內(nèi)徑。

本實(shí)施例的管道疏通機(jī)器人還包括用于控制切削機(jī)構(gòu)1和行走機(jī)構(gòu)2動(dòng)作的控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括：超聲波傳感器，設(shè)置在所述切削機(jī)構(gòu)1與行走機(jī)構(gòu)2的連接處，用于采集機(jī)器人與堵塞物之間的距離；紅外線傳感器，設(shè)置在所述切削機(jī)構(gòu)1與行走機(jī)構(gòu)2的連接處，用于采集機(jī)器人與堵塞物之間的距離；CCD攝像機(jī)，設(shè)置在所述切削機(jī)構(gòu)1與行走機(jī)構(gòu)2的連接處，用于識別堵塞物的分布和類型；電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，設(shè)置在所述電機(jī)I6上，用于采集所述鉆頭5的轉(zhuǎn)速；壓力傳感器：設(shè)置在所述排障裝置3底座24，用于采集排障裝置3所承載的堵塞物重量，控制器，用于接收超聲波傳感器、紅外線傳感器、CCD攝像機(jī)、電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和壓力傳感器的信號，并控制電機(jī)I6、電機(jī)II4、電機(jī)III10、電機(jī)IV15和電機(jī)V19工作，本實(shí)施例的聲波傳感器與紅外線傳感器配合使用，利用多傳感器數(shù)據(jù)融合理論綜合兩者優(yōu)點(diǎn)，獲取更加準(zhǔn)確的距離信息，紅外線傳感器與超聲波傳感器配合使用，獲取接近覺信息，CCD攝像機(jī)用于感知堵塞物的分布和堵塞物類型的識別，使本機(jī)器人具有觸覺(硬度)感知系統(tǒng)，視覺(分布)感知系統(tǒng)，接近覺(距離)感知系統(tǒng)對外界環(huán)境進(jìn)行多模態(tài)感知，根據(jù)外界環(huán)境調(diào)節(jié)自身行為，增強(qiáng)機(jī)器人使用可靠性，提高疏通效率。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。