[發明專利]一種管道清淤機器人

有效

• 申請號: 202110036707.8
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112871904B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 黃震;陳怡淼;岑小乂;王佳偉;宋凱瑄;金銘;余萌荃;張薇;張陳龍
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: B08B9/049
• 分類號: B08B9/049;B08B9/051
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司 45104
• 代理人: 黃永校

1.一種管道清淤機器人，組成機構包括行走機構、識別機構、供電機構和清淤機構，其特征在于，組成機構的具體結構和連接關系是：機器人主體設計為多面柱體的“蛇形”結構，環繞機身周圍每間隔 120°設置一個履帶輪用于行走，整體機構的緩沖帶與轉向執行機構使機器人實現了轉向功能，

所述行走機構的組成構件包括履帶、輪轂電機、支架、支座、支撐機構、主動輪、從動輪、輔助從動輪、傳動軸、液壓桿、金屬舵盤以及舵機，所述履帶一端與主動輪連接，另一端與從動輪連接，主動輪通過螺釘與輪轂電機相連，輪轂電機內置于主動輪，傳動裝置和制動裝置整合在輪轂中，輪轂電機通過平頭柳釘安裝在支撐機構上，從動輪通過傳動軸安裝在支撐機構上，支架通過平頭柳釘安裝在支撐機構上，支架通過柳釘安裝在支座上，液壓桿一端通過平頭柳釘與支撐機構連接，另一端通過金屬舵盤與舵機連接，金屬舵盤通過防松螺栓與液壓桿連接，輔助從動輪通過傳動軸安裝在支撐機構中間；

所述識別機構的組成構件包括紅外測距控制系統、壓力控制系統、刀盤控制系統以及居中控制系統，所述的紅外測距控制系統是將紅外線發射與接收單元均勻的分布在前端圓盤型傳感器上，紅外測距傳感器實時檢測距離，處理器實時對高精度紅外測距傳感器所接收到的數據進行實時比較，當距離小于1m時，將會發送相關信號給所述的紅外測距系統，同時設置有人工反饋系統，能夠能識別前方狀況是堵塞還是拐彎，所述壓力控制系統是將壓力傳感器安裝在輪子中心壓力軸處，壓力傳感電阻實時測量輪子受到管道內壁的壓力，所述刀盤控制系統是將轉速傳感器讀取刀盤速度來判斷刀盤是否已經接觸到堵塞物，接觸到堵塞物之后，進行PID控制，使得刀盤能夠勻速的切割物體，同時設置有保護電路，當刀盤電機在遇到強阻力時，電路中的電流將會過載，保護電阻將會熔斷，確保電機不會燒壞，所述居中控制系統為檢測管道清淤機器人在管道中是否處于居中的位置，當每個輪子上的紅外測距儀所檢測到的距離不一樣時，將會啟動居中控制系統，隨后，數據處理的控制信號發送給壓力控制系統，使得整個機器能夠處于管道中間；

所述供電機構的組成構件包括刀盤供電模塊電路、驅動供電模塊電路、剎車供電模塊電路以及小功率元器件供電模塊電路，所述刀盤供電模塊電路、驅動供電模塊電路、剎車供電模塊電路以及小功率元器件供電模塊電路并聯連接于直流電源上；所述刀盤供電模塊電路由直流電源、三相電壓橋式逆變電路、三相自耦變壓器、溫度報警器和熔斷器構成，其中直流電源與三相電壓橋式逆變電路、三相自耦變壓器和熔斷器串聯連接，與溫度報警器并聯連接；所述驅動供電模塊電路分為檢測驅動供電模塊電路和清淤驅動供電模塊電路，包含三相電壓橋式逆變電路、直流電源、三相自耦變壓器、單項相全橋逆變電路、單項自耦變壓器、電壓關斷器、限制開關和可遠程操控的單刀雙擲開關，檢測驅動供電模塊電路主體由直流電源串聯連接單項相全橋逆變電路和單項自耦變壓器，清淤驅動供電模塊電路主體由直流電源與三相電壓橋式逆變電路、三相自耦變壓器串聯連接構成，可遠程操控的單刀雙擲開關連接于檢測驅動供電模塊電路和清淤驅動供電模塊電路之間，所述剎車供電模塊電路包含直流電源、升降壓斬波電路、電壓關斷器和限制開關，直流電源串聯連接升降壓斬波電路，電壓關斷器、限制開關連接于驅動供電模塊電路和剎車供電模塊電路之間，所述小功率元器件供電模塊電路由降壓斬波電路構成；

所述清淤機構的組成構件包括刀盤切割機構，儲淤過濾機構，旋轉傳動機構以及識別傳感機構，所述刀盤切割機構包括滾刀、噴水孔、刀盤、刮刀、傳動軸、輸水孔、滑動桿以及連接直槽，所述滾刀外接在刀盤上，刮刀固定在刀盤的刀槽中，在刀盤中央置有噴水孔，刀盤內側布有輸水孔，刀盤后接一個圓柱體儲淤倉,用來存放清理后的淤泥及其他障礙物，刀盤通過滑動桿與連接直槽內切，連接直槽固定在傳動軸上；所述儲淤過濾機構包括過濾外板、滾動球、滾動球座以及過濾緩沖帶，所述過濾外板與過濾緩沖帶相互連接，滾動球座固定在過濾外板上，滾動球內嵌在滾動球座上；所述旋轉傳動機構包括滑動桿、電機、主動齒輪、從動齒輪、曲槽卡盤、卡盤套、傳動倉以及電機固定板，所述滑動桿與曲槽卡盤內切并與所述刀盤連接，電機固定在電機固定板上并與主動齒輪相連，主動齒輪和從動齒輪相配合，從動齒輪固定在傳動軸上，卡盤套與曲槽卡盤相固定，卡盤套與傳動軸同軸配合，曲槽卡盤與卡盤套共同構成卡盤組，傳動倉將曲槽卡盤、卡盤套保護在內并與傳動軸同軸配合，電機固定板與電機外殼板之間通過電機緩沖帶相連，電機外殼板與過濾外板固定；所述識別傳感機構包括傳感器、輸水管、分流管以及連接直槽，傳感器安裝在輸水管頭部且相互獨立，分流管與輸水管相連，輸水管套在所述傳動軸內部，連接直槽固定在傳動軸上；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，刮刀刃座與刮刀座配合，刮刀刀粒和刮刀刀刃嵌在刮刀刃座上，

所述清淤機構的連接軸與行走機構的主動輪前端支座連接、識別機構的連接軸與清淤機構的連接孔連接，供電機構的外殼體與行走機構主動輪的內殼連接，行走機構、識別機構、供電機構、清淤機構四個機構相互聯系，形成整體。