一种管道清淤机器人制造技术

一种管道清淤机器人，包括行走机构、识别机构、供电机构和清淤机构，行走机构环绕机身周围设置履带轮用于行走，缓冲带与转向执行机构实现转向功能。识别机构包括居中控制系统、刀盘控制系统、压力控制系统和红外测距控制系统，实现整体控制。供电机构提供多种形式的供电电能，能够输出可调节的直流电和交流电，满足多种负载的要求。清淤机构包括刀盘切割机构，储淤过滤机构，旋转传动机构和识别传感机构，能适应不同管径的排水管道清淤，适用性强、作业效率高。本机器人综合了行走、识别、供电、清淤四大方面的技术，能够有效应对管道清淤工作中的各种情况。

【技术实现步骤摘要】
一种管道清淤机器人
本专利技术涉及机械
，尤其是一种管道清淤机器人。
技术介绍
作为公共道路和各类输送管道的重要连接通道，隧道工程在社会发展中扮演了极其重要的角色。我国隧道及地下工程事业自20世纪80年代以来，特别是进入21世纪以来，发展迅猛。随着经济的持续发展，综合国力的不断提升及高新技术的不断应用，目前，我们已成为了世界上隧道工程数量最多、规模最大的国家。近年来，在已经建成运营的隧道中，排水管和排水盲沟等排水设施常出现堵塞现象。受自然条件以及设计、施工、运营和管理等诸多环节中各种不利因素及隧道工程隐蔽性等影响，隧道的排水系统易出现排水不畅、局部管道堵塞等问题，隧道排水管道堵塞且不及时清理、疏通机的清理方法不合理而没有采取相应的修整措施而导致结构安全事故频发，给社会产生了巨大的影响。因此，如何快速及时和准确处理隧道管道堵塞问题，确保隧道结构服役期的安全，设计一种全新的、自动化式“隧道管道清肠者”来解决隧道排水系统的管道疏通问题，是目前亟待的一项专利技术。目前清淤技术主要有人工疏通清掏技术、高压水射流清淤泥疏通技术和切削式排水管道疏通技术等多种方式，但我国目前仍以人工疏通为主，工作强度高，效率低，且存在安全隐患。供电机构，中国专利CN210201522U公布了一种电池供电电路和中国专利CN206422596U公布了一种动态路径控制的机器人供电电路，识别机构，中国专利CN209821378U公布了一种红外线测距装置、中国专利CN209140503U公布了一种小型电子走刀器的控制系统和中国专利CN206178729U公布了一种用于人机交互系统的压力传感器，行走机构，借鉴THES系列管道爬行机器人和“月球车”并联机器人等管道智能行走机器人，采用管道内履带行走的暗访时，设计能运用到管径较小的管道上的智能行走机器人。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种管道清淤机器人，能够应付人力劳动无法处理的管道等情况，比人工操作更加安全高效。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种管道清淤机器人，组成机构包括行走机构、识别机构、供电机构和清淤机构，组成机构的具体结构和连接关系是：所述行走机构的组成构件包括履带、轮毂电机、支架、支座、支撑机构、主动轮、从动轮、辅助从动轮、传动轴、液压杆、金属舵盘以及舵机，所述履带一端与主动轮连接，另一端与从动轮连接，主动轮通过螺钉与轮毂电机相连，轮毂电机内置于主动轮，传动装置和制动装置整合在轮毂中，轮毂电机通过平头柳钉安装在支撑机构上，从动轮通过传动轴安装在支撑机构上，支架通过平头柳钉安装在支撑机构上，支架通过柳钉安装在支座上，液压杆一端通过平头柳钉与支撑机构连接，另一端通过金属舵盘与舵机连接，金属舵盘通过防松螺栓与液压杆连接，辅助从动轮通过传动轴安装在支撑机构中间；所述识别机构的组成构件包括红外测距控制系统、压力控制系统、刀盘控制系统以及居中控制系统，所述的红外测距控制系统是将红外线发射与接收单元均匀的分布在前端圆盘型传感器上，红外测距传感器实时检测距离，处理器实时对高精度红外测距传感器所接收到的数据进行实时比较，当距离小于1m时，将会发送相关信号给所述的红外测距系统，同时设置有人工反馈系统，能够能识别前方状况是堵塞还是拐弯，所述压力控制系统是将压力传感器安装在轮子中心压力轴处，压力传感电阻实时测量轮子受到管道内壁的压力，所述刀盘控制系统是将转速传感器读取刀盘速度来判断刀盘是否已经接触到堵塞物，接触到堵塞物之后，进行PID控制，使得刀盘能够匀速的切割物体，同时设置有保护电路，当刀盘电机在遇到强阻力时，电路中的电流将会过载，保护电阻将会熔断，确保电机不会烧坏，所述居中控制系统为检测管道清淤机器人在管道中是否处于居中的位置，当每个轮子上的红外测距仪所检测到的距离不一样时，将会启动居中控制系统，随后，数据处理的控制信号发送给压力控制系统，使得整个机器能够处于管道中间；所述供电机构的组成构件包括刀盘供电模块电路、驱动供电模块电路、刹车供电模块电路以及小功率元器件供电模块电路，所述刀盘供电模块电路、驱动供电模块电路、刹车供电模块电路以及小功率元器件供电模块电路并联连接于直流电源上；所述刀盘供电模块电路由直流电源、三相电压桥式逆变电路、三相自耦变压器、温度报警器和熔断器构成，其中直流电源与三相电压桥式逆变电路、三相自耦变压器和熔断器串联连接，与温度报警器并联连接；所述驱动供电模块电路分为检测驱动供电模块电路和清淤驱动供电模块电路，包含三相电压桥式逆变电路、直流电源、三相自耦变压器、单项相全桥逆变电路、单项自耦变压器、电压关断器、限制开关和可远程操控的单刀双掷开关，检测驱动供电模块电路主体由直流电源串联连接单项相全桥逆变电路和单项自耦变压器，清淤驱动供电模块电路主体由直流电源与三相电压桥式逆变电路、三相自耦变压器串联连接构成，可远程操控的单刀双掷开关连接于检测驱动供电模块电路和清淤驱动供电模块电路之间，所述刹车供电模块电路包含直流电源、升降压斩波电路、电压关断器和限制开关，直流电源串联连接升降压斩波电路，电压关断器、限制开关连接于驱动供电模块电路和刹车供电模块电路之间，所述小功率元器件供电模块电路由降压斩波电路构成；所述清淤机构的组成构件包括刀盘切割机构，储淤过滤机构，旋转传动机构以及识别传感机构，所述刀盘切割机构包括滚刀、喷水孔、刀盘、刮刀、传动轴、输水孔、滑动杆以及连接直槽，所述滚刀外接在刀盘上，刮刀固定在刀盘的刀槽中，在刀盘中央置有喷水孔，刀盘内侧布有输水孔，刀盘通过滑动杆与连接直槽内切，连接直槽固定在传动轴上；所述储淤过滤机构包括过滤外板、滚动球、滚动球座以及过滤缓冲带，所述过滤外板与过滤缓冲带相互连接，滚动球座固定在过滤外板上，滚动球内嵌在滚动球座上；所述旋转传动机构包括滑动杆、电机、主动齿轮、从动齿轮、曲槽卡盘、卡盘套、传动仓以及电机固定板，所述滑动杆与曲槽卡盘内切并与所述刀盘连接，电机固定在电机固定板上并与主动齿轮相连，主动齿轮和从动齿轮相配合，从动齿轮固定在传动轴上，卡盘套与曲槽卡盘相固定，卡盘套与传动轴同轴配合，曲槽卡盘与卡盘套共同构成卡盘组，传动仓将曲槽卡盘、卡盘套保护在内并与传动轴同轴配合，电机固定板与电机外壳板之间通过电机缓冲带相连，电机外壳板与过滤外板固定；所述识别传感机构包括传感器、输水管、分流管以及连接直槽，传感器安装在输水管头部且相互独立，分流管与输水管相连，输水管套在所述传动轴内部，连接直槽固定在传动轴上；所述刮刀包括刮刀刀粒、刮刀刀刃、刮刀座以及刮刀刃座，刮刀座固定在刀槽中，刮刀刃座与刮刀座配合，刮刀刀粒和刮刀刀刃嵌在刮刀刃座上。行走机构、识别机构、供电机构和清淤机构四个机构相互联系，形成整体。履带轮内置有供电机构和识别机构，并配有清淤装置，完成管道清理工作。储淤仓一周密集布有直径1mm小孔，用于过滤存储在头部的淤泥中的水及细小颗粒。本专利技术的突出优点在于：一、整体机构1.管道清淤机器人作为特种机器人的分支，灵巧的体型使其能在复杂的排水管道系统中自由活动，能够应付大多数人力劳动无法处理的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道清淤机器人，组成机构包括行走机构、识别机构、供电机构和清淤机构，其特征在于，组成机构的具体结构和连接关系是：/n所述行走机构的组成构件包括履带、轮毂电机、支架、支座、支撑机构、主动轮、从动轮、辅助从动轮、传动轴、液压杆、金属舵盘以及舵机，所述履带一端与主动轮连接，另一端与从动轮连接，主动轮通过螺钉与轮毂电机相连，轮毂电机内置于主动轮，传动装置和制动装置整合在轮毂中，轮毂电机通过平头柳钉安装在支撑机构上，从动轮通过传动轴安装在支撑机构上，支架通过平头柳钉安装在支撑机构上，支架通过柳钉安装在支座上，液压杆一端通过平头柳钉与支撑机构连接，另一端通过金属舵盘与舵机连接，金属舵盘通过防松螺栓与液压杆连接，辅助从动轮通过传动轴安装在支撑机构中间；/n所述识别机构的组成构件包括红外测距控制系统、压力控制系统、刀盘控制系统以及居中控制系统，所述的红外测距控制系统是将红外线发射与接收单元均匀的分布在前端圆盘型传感器上，红外测距传感器实时检测距离，处理器实时对高精度红外测距传感器所接收到的数据进行实时比较，当距离小于1m时，将会发送相关信号给所述的红外测距系统，同时设置有人工反馈系统，能够能识别前方状况是堵塞还是拐弯，所述压力控制系统是将压力传感器安装在轮子中心压力轴处，压力传感电阻实时测量轮子受到管道内壁的压力，所述刀盘控制系统是将转速传感器读取刀盘速度来判断刀盘是否已经接触到堵塞物，接触到堵塞物之后，进行PID控制，使得刀盘能够匀速的切割物体，同时设置有保护电路，当刀盘电机在遇到强阻力时，电路中的电流将会过载，保护电阻将会熔断，确保电机不会烧坏，所述居中控制系统为检测管道清淤机器人在管道中是否处于居中的位置，当每个轮子上的红外测距仪所检测到的距离不一样时，将会启动居中控制系统，随后，数据处理的控制信号发送给压力控制系统，使得整个机器能够处于管道中间；/n所述供电机构的组成构件包括刀盘供电模块电路、驱动供电模块电路、刹车供电模块电路以及小功率元器件供电模块电路，所述刀盘供电模块电路、驱动供电模块电路、刹车供电模块电路以及小功率元器件供电模块电路并联连接于直流电源上；所述刀盘供电模块电路由直流电源、三相电压桥式逆变电路、三相自耦变压器、温度报警器和熔断器构成，其中直流电源与三相电压桥式逆变电路、三相自耦变压器和熔断器串联连接，与温度报警器并联连接；所述驱动供电模块电路分为检测驱动供电模块电路和清淤驱动供电模块电路，包含三相电压桥式逆变电路、直流电源、三相自耦变压器、单项相全桥逆变电路、单项自耦变压器、电压关断器、限制开关和可远程操控的单刀双掷开关，检测驱动供电模块电路主体由直流电源串联连接单项相全桥逆变电路和单项自耦变压器，清淤驱动供电模块电路主体由直流电源与三相电压桥式逆变电路、三相自耦变压器串联连接构成，可远程操控的单刀双掷开关连接于检测驱动供电模块电路和清淤驱动供电模块电路之间，所述刹车供电模块电路包含直流电源、升降压斩波电路、电压关断器和限制开关，直流电源串联连接升降压斩波电路，电压关断器、限制开关连接于驱动供电模块电路和刹车供电模块电路之间，所述小功率元器件供电模块电路由降压斩波电路构成；/n所述清淤机构的组成构件包括刀盘切割机构，储淤过滤机构，旋转传动机构以及识别传感机构，所述刀盘切割机构包括滚刀、喷水孔、刀盘、刮刀、传动轴、输水孔、滑动杆以及连接直槽，所述滚刀外接在刀盘上，刮刀固定在刀盘的刀槽中，在刀盘中央置有喷水孔，刀盘内侧布有输水孔，刀盘通过滑动杆与连接直槽内切，连接直槽固定在传动轴上；所述储淤过滤机构包括过滤外板、滚动球、滚动球座以及过滤缓冲带，所述过滤外板与过滤缓冲带相互连接，滚动球座固定在过滤外板上，滚动球内嵌在滚动球座上；所述旋转传动机构包括滑动杆、电机、主动齿轮、从动齿轮、曲槽卡盘、卡盘套、传动仓以及电机固定板，所述滑动杆与曲槽卡盘内切并与所述刀盘连接，电机固定在电机固定板上并与主动齿轮相连，主动齿轮和从动齿轮相配合，从动齿轮固定在传动轴上，卡盘套与曲槽卡盘相固定，卡盘套与传动轴同轴配合，曲槽卡盘与卡盘套共同构成卡盘组，传动仓将曲槽卡盘、卡盘套保护在内并与传动轴同轴配合，电机固定板与电机外壳板之间通过电机缓冲带相连，电机外壳板与过滤外板固定；所述识别传感机构包括传感器、输水管、分流管以及连接直槽，传感器安装在输水管头部且相互独立，分流管与输水管相连，输水管套在所述传动轴内部，连接直槽固定在传动轴上；所述刮刀包括刮刀刀粒、刮刀刀刃、刮刀座以及刮刀刃座，刮刀座固定在刀槽中，刮刀刃座与刮刀座配合，刮刀刀粒和刮刀刀刃嵌在刮刀刃座上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种管道清淤机器人，组成机构包括行走机构、识别机构、供电机构和清淤机构，其特征在于，组成机构的具体结构和连接关系是：
所述行走机构的组成构件包括履带、轮毂电机、支架、支座、支撑机构、主动轮、从动轮、辅助从动轮、传动轴、液压杆、金属舵盘以及舵机，所述履带一端与主动轮连接，另一端与从动轮连接，主动轮通过螺钉与轮毂电机相连，轮毂电机内置于主动轮，传动装置和制动装置整合在轮毂中，轮毂电机通过平头柳钉安装在支撑机构上，从动轮通过传动轴安装在支撑机构上，支架通过平头柳钉安装在支撑机构上，支架通过柳钉安装在支座上，液压杆一端通过平头柳钉与支撑机构连接，另一端通过金属舵盘与舵机连接，金属舵盘通过防松螺栓与液压杆连接，辅助从动轮通过传动轴安装在支撑机构中间；
所述识别机构的组成构件包括红外测距控制系统、压力控制系统、刀盘控制系统以及居中控制系统，所述的红外测距控制系统是将红外线发射与接收单元均匀的分布在前端圆盘型传感器上，红外测距传感器实时检测距离，处理器实时对高精度红外测距传感器所接收到的数据进行实时比较，当距离小于1m时，将会发送相关信号给所述的红外测距系统，同时设置有人工反馈系统，能够能识别前方状况是堵塞还是拐弯，所述压力控制系统是将压力传感器安装在轮子中心压力轴处，压力传感电阻实时测量轮子受到管道内壁的压力，所述刀盘控制系统是将转速传感器读取刀盘速度来判断刀盘是否已经接触到堵塞物，接触到堵塞物之后，进行PID控制，使得刀盘能够匀速的切割物体，同时设置有保护电路，当刀盘电机在遇到强阻力时，电路中的电流将会过载，保护电阻将会熔断，确保电机不会烧坏，所述居中控制系统为检测管道清淤机器人在管道中是否处于居中的位置，当每个轮子上的红外测距仪所检测到的距离不一样时，将会启动居中控制系统，随后，数据处理的控制信号发送给压力控制系统，使得整个机器能够处于管道中间；
所述供电机构的组成构件包括刀盘供电模块电路、驱动供电模块电路、刹车供电模块电路以及小功率元器件供电模块电路，所述刀盘供电模块电路、驱动供电模块电路、刹车供电模块电路以及小功率元器件供电模块电路并联连接于直流电源上；所述刀盘供电模块电路由直流电源、三相电压桥式逆变电路、三相自耦变压器、温度报警器和熔断器构成，其中直流电源与三相电压桥式逆变电路、三相自耦变压器和熔断器串联连接，与温度报警器并联连接；所述驱动供电模块电路分为检测驱动供电模块电路和清淤驱动供电模块电路，包含三相电压桥式逆变电路、直流电源、三相自耦变压器、单...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄震，陈怡淼，岑小乂，王佳伟，宋凯瑄，金铭，余萌荃，张薇，张陈龙，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45