一种排水管网清淤机器人及其清淤方法技术

本发明专利技术公开了一种排水管网清淤机器人及其清淤方法，包括清淤执行组件、淤泥输送组件、行进组件、地面控制箱、控制电缆、电控箱、信号反馈组件；所述清淤执行组件将污泥搅散输送至淤泥输送组件，经过淤泥输送组件增压处理输送至路面；所述地面控制箱通过控制电缆控制行进组件，通过行进组件机器人进行前进、后退以及转向等动作；所述电控箱接收来自地面控制箱的控制指令，并执行指令控制机器人的启停、清淤、清障等动作。本发明专利技术能够实现带水作业，不影响下水管网的正常排水，智能化、自动化程度及其作业效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种排水管网清淤机器人及其清淤方法
本专利技术涉及一种排水管网清淤装置，具体涉及一种排水管网清淤机器人及其清淤方法。
技术介绍
每年汛期，由于排水管网污泥淤积影响排水畅通，天下暴雨后，越来越多的城市都会出现因城市排水管网污泥淤积所致的路面严重积水，严重的甚至导致该路段的交通中断，严重的影响了人民的生活、生产。地下排水管网的定期清理，常规圆形排水管道有专用维护设备，箱涵的清淤则普遍采用人工清淤的方式进行清淤，然而人工清淤需要截流、排水、排气，同时效率低下，最主要的是不安全。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种排水管网清淤机器人及其清淤方法，能够在水下进行清淤工作，只要将机器人放入管道内进行污泥清理，操作人员在地面进行清淤操作，取代人工下井，提高作业效率。本专利技术的技术方案如下：一种排水管网清淤机器人，包括清淤执行组件、淤泥输送组件、行进组件、地面控制箱、控制电缆、电控箱、信号反馈组件，清淤执行组件将搅散的淤泥通过软管挤送至淤泥输送组件的污泥泵中，污泥泵将淤泥增压输送至地面，清淤执行组件、淤泥输送组件均安装在腔体内，行进组件通过螺栓安装在腔体下部，腔体内部还安装有电控箱，电控箱通过控制电缆与地面控制箱连接以及通讯，信号反馈组件对机器人工作环境进行视频监控，采用安装在清淤执行组件、淤泥输送组件、行进组件内部的传感器和摄像头了解清淤机器人的状况以及工作环境。清淤执行组件包括搅拌执行机构、搅拌调整机构、搅拌动力端；其中，搅拌执行机构包括搅拌马达、搅拌轴、铲斗、铲斗油缸，搅拌马达输出端装有第一链轮，搅拌轴的右端装有第二链轮，搅拌马达通过链条与搅拌轴连接，搅拌马达转动，带动搅拌轴转动，由于在水下作业，第一链轮、第二链轮、链条安装有保护罩，防止异物卡死链条、链轮；搅拌轴左半轴固定安装有左旋搅拌叶片，搅拌轴右半轴固定安装有右旋搅拌叶片，左旋搅拌叶片和右旋搅拌叶片与铲斗贴合但留有一定的间隙；搅拌轴安装在铲斗内，在铲斗两端装有轴承，铲斗两端还安装有铲斗油缸，铲斗油缸对铲斗起限定作用，确保搅拌轴旋转时铲斗保持不动，搅拌马达驱动搅拌轴，搅拌轴将污泥搅散，通过铲斗输送至污泥管内。其中，搅拌调整机构包括摆臂、摆臂油缸；摆臂末端通过销轴安装在腔体上且可绕销轴转动，摆臂前端通过铲斗油缸与铲斗连接，摆臂下部安装有摆臂油缸，摆臂油缸通过销轴安装在腔体上，摆臂油缸伸出使摆臂上升，摆臂油缸缩回使摆臂下降，通过摆臂的上升、下降来调整铲斗的位置：油缸伸出，铲斗向上摆动；油缸缩回，铲斗向下摆动。其中，搅拌动力端包括电机、液压泵、液压油箱，电机通过联轴器与液压泵连接，在电机作用下液压泵产生压力油驱动搅拌马达、摆臂油缸、铲斗油缸、污泥泵进行工作。淤泥输送组件包括污泥泵、污泥管、软管、管接头，污泥泵通过液压泵提供的压力油驱动，铲斗后下部安装有管接头，且管接头与铲斗内部连通，污泥泵通过软管与铲斗管接头连接，搅拌轴转动将污泥搅动输送至管接头处，再通过软管输送至污泥泵，污泥在污泥泵的增压作用下，通过污泥泵输出端的两条污泥管输出至地面。行进组件包括履带、履带底盘、履带马达；履带、履带马达各有两个，履带的行走通过履带马达控制：履带马达同时正转，机器人前进；履带马达同时反转，机器人后退；履带马达一个正转一个反转，机器人转向；其中，履带底盘通过螺栓与机器人腔体连接。信号反馈组件包括液压传感障碍预警、油缸伸缩量位移反馈、视频监控、机器人倾斜角度反馈；其中，液压传感障碍预警主要通过安装在铲斗油缸、摆臂油缸、搅拌马达、履带马达以及污泥泵的油管油路上的压力传感器实时采集管路压力油压力值，机器人在清淤过程中遇到障碍物，首先搅拌马达转速下降，油管油路中压力油的压力升高，压力传感器将采集到的压力信号通过通讯电缆传送至地面控制箱，地面控制箱接收到数据并进行处理，在显示屏显示管路压力值；其中，油缸伸缩量位移反馈主要通过安装在铲斗油缸、摆臂油缸内部的位移传感器，铲斗油缸、摆臂油缸伸出或缩进，位移传感器采集伸出或缩进位移量，通过通讯电缆传送至地面控制箱进行处理并将伸缩量显示在显示屏上；其中，视频监控主要是通过在机器人顶部安装摄像头，通过通讯电缆将视频信号实时传送至地面控制箱处理并将视频显示在显示屏上；其中，机器人倾斜角度反馈主要是通过安装在机器人腔体上的双轴倾角传感器，当机器人倾斜或者爬坡时，实时显示角度变化。地面控制箱包括操纵控制部分、显示屏、信号处理单元；其中，操纵控制部分包括履带马达手柄、液压阀组手柄、机器人启、停控制键；履带马达手柄用于控制行进组件中履带马达，履带马达手柄有两个，一个履带马达手柄控制一个马达；液压阀组手柄主要用于控制铲斗油缸、摆臂油缸、搅拌马达动作的快慢以及方向；其中，显示屏用于显示油管管路压力值、机器人实时作业监控视频、机器人倾斜角度值；其中，信号处理单元一方面用于将操纵人员的操作命令进行处理，并通过控制电缆传送至机器人电控箱实现相应的操作指令；信号处理单元另一方面用于对机器人采集到的压力传感器、双轴倾角传感器数字信号、油缸伸缩量信号以及摄像头的视频信号进行处理，信号处理单元将处理后的数据、信号传送至显示屏进行显示。通过地面控制箱操作人员可以对机器人进行控制并实时了解设备的运行状况，以便做出判断进行下一步操作。电控箱安装在腔体内，主要用于接收来自地面控制箱的控制信号，并执行地面控制箱的控制命令。进一步地，腔体通过螺栓与履带底盘连接，腔体内安装有电机、液压泵、液压阀、液压油箱、污泥泵以及电控箱，腔体上安装有摆臂、摆臂油缸。进一步地，液压阀组安装在液压泵压力油输送管路上，压力油通过液压阀组分配到各个组件。进一步地，电机电源通过外接电缆对电机以及电控箱的供电。一种排水管网清淤机器人清淤方法，具体步骤如下：污泥初步清理步骤：先将排水管网清淤机器人放入箱涵中，操纵地面控制箱启动电机，操作液压阀组手柄使摆臂油缸缩进，摆臂向下摆动；操作液压阀组手柄使铲斗油缸缩进，使得铲斗调整到搅拌轴上部，而搅拌轴朝下；操作液压阀组手柄使得搅拌马达开始工作，搅拌马达带动第一链轮，第一链轮带动第二链轮使得搅拌轴开始转动，固定安装在搅拌轴上的左旋、右旋叶片转动，叶片搅散污泥至铲斗下部的管接头，污泥通过管接头再经过软管挤送至污泥泵，污泥泵将污泥增压并通过污泥管输送至路面。污泥深度清理步骤：完成污泥初步清理步骤后，污泥逐渐被清理直至搅拌轴的叶片贴近箱涵底部进行污泥深度清理步骤，查看地面控制箱上显示屏履带倾斜角度，当履带倾斜角接近零度，履带行驶至箱涵底部，进一步缩进摆臂油缸以及铲斗油缸，使搅拌轴的叶片进一步贴近箱涵底部，同时搅拌轴面向前方污泥进行清淤作业，进行深层次的污泥的清理，减少箱涵底部污泥的残留；过厚污泥清理步骤：由视频监控判断出污泥厚度过厚时，在完成污泥初步清理步骤后，操作地面控制箱，使摆臂油缸伸出，摆臂向上摆动，结合视频监控摆臂摆动使得搅拌轴到合适的高度进行污泥清理；完成上部污泥清理后，由上往下调整搅拌轴的高度逐步进行污泥清理，循环上述过程直至全部污泥清理完成。大块石头或障碍物的清理步骤：通过视频监控发现大块石头或障碍物时，操作地面控制箱上的液压阀组手柄，使摆臂油缸缩进，铲斗油缸伸出，使铲斗接近大块石头或障碍物的底部，进一步使摆臂油缸伸出，将大块石头或障碍物铲至铲斗内，再操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种排水管网清淤机器人，其特征在于，包括清淤执行组件、淤泥输送组件、行进组件、地面控制箱、控制电缆、电控箱、信号反馈组件，清淤执行组件将搅散的淤泥通过软管挤送至淤泥输送组件的污泥泵中，污泥泵将淤泥增压输送至地面，清淤执行组件、淤泥输送组件均安装在腔体内，行进组件通过螺栓安装在腔体下部，腔体内安装有电机、液压泵、液压阀、液压邮箱、污泥泵以及电控箱，腔体上安装有摆臂、摆臂油缸，电控箱通过控制电缆与地面控制箱连接以及通讯，信号反馈组件对机器人工作环境进行视频监控，采用安装在清淤执行组件、淤泥输送组件、行进组件内部的传感器和摄像头了解清淤机器人的状况以及工作环境。

【技术特征摘要】
1.一种排水管网清淤机器人，其特征在于，包括清淤执行组件、淤泥输送组件、行进组件、地面控制箱、控制电缆、电控箱、信号反馈组件，清淤执行组件将搅散的淤泥通过软管挤送至淤泥输送组件的污泥泵中，污泥泵将淤泥增压输送至地面，清淤执行组件、淤泥输送组件均安装在腔体内，行进组件通过螺栓安装在腔体下部，腔体内安装有电机、液压泵、液压阀组、液压油箱、污泥泵以及电控箱，腔体上安装有摆臂、摆臂油缸，电控箱通过控制电缆与地面控制箱连接以及通讯，信号反馈组件对机器人工作环境进行视频监控，采用安装在清淤执行组件、淤泥输送组件、行进组件内部的传感器和摄像头了解清淤机器人的状况以及工作环境；所述清淤执行组件包括搅拌执行机构、搅拌调整机构、搅拌动力端，搅拌执行机构与搅拌调整机构连接，且两者分别通过油管与搅拌动力端中的液压阀组连接，所述液压阀组安装在液压泵压力油输送管路上，压力油通过液压阀组分配到各个组件，所述地面控制箱通过控制液压泵、液压阀组操作搅拌执行机构、搅拌调整机构。2.根据权利要求1所述的一种排水管网清淤机器人，其特征在于，所述搅拌执行机构包括搅拌马达、搅拌轴、铲斗、铲斗油缸；所述搅拌马达输出端装有第一链轮，搅拌轴的右端装有第二链轮，搅拌马达通过链条与搅拌轴连接，搅拌马达转动，带动搅拌轴转动，第一链轮、第二链轮、链条安装有保护罩；所述搅拌轴左半轴固定安装有左旋搅拌叶片，搅拌轴右半轴固定安装有右旋搅拌叶片，左旋搅拌叶片和右旋搅拌叶片与铲斗贴合但留有一定的间隙，搅拌轴安装在铲斗内，在铲斗两端装有轴承，铲斗两端还安装有铲斗油缸，铲斗油缸限定铲斗在搅拌轴旋转过程中保持不动；所述搅拌调整机构包括摆臂、摆臂油缸；所述摆臂末端通过销轴安装在腔体上且可绕销轴转动，摆臂前端通过铲斗油缸与铲斗连接，摆臂下部安装有摆臂油缸，摆臂油缸通过销轴安装在腔体上，摆臂油缸伸出使摆臂上升同时摆臂上的铲斗上升，摆臂油缸缩回使摆臂下降同时摆臂上的铲斗下降；所述搅拌动力端包括电机、液压泵、液压油箱，电机通过联轴器与液压泵连接，电机的电源通过外接电缆对电机以及电控箱供电，电机驱动液压泵产生压力油，压力油通过液压阀组以及油管驱动搅拌马达、摆臂油缸、铲斗油缸、污泥泵工作。3.根据权利要求2所述的一种排水管网清淤机器人，其特征在于，所述淤泥输送组件包括污泥泵、污泥管、软管、管接头；所述污泥泵由液压泵提供的压力油驱动，污泥泵通过软管与安装在铲斗后下部的管接头连接，且管接头与铲斗内部连通，搅拌轴转动将污泥搅动输送至管接头处，再通过软管输送至污泥泵，污泥在污泥泵的增压作用下，通过污泥泵输出端的两条污泥管输出至地面。4.根据权利要求3所述的一种排水管网清淤机器人，其特征在于，所述行进组件包括履带、履带底盘、履带马达；所述履带以及所述履带马达各有两个，履带的行走通过履带马达控制；履带马达同时正转，机器人前进；履带马达同时反转，机器人后退；履带马达一个正转一个反转，机器人转向；所述履带底盘通过螺栓与机器人腔体连接。5.根据权利要求4所述的一种排水管网清淤机器人，其特征在于，所述信号反馈组件包括液压传感障碍预警、油缸伸缩量位移反馈、视频监控、机器人倾斜角度反馈；所述液压传感障碍预警由安装在铲斗油缸、摆臂油缸、搅拌马达、履带马达以及污泥泵的油管油路上的压力传感器实时采集管路压力油压力信号，压力传感器将采集到的压力信号通过通讯电缆传送至地面控制箱，地面控制箱接收到数据并进行处理，在显示屏显示管路压力值；所述油缸伸缩量位移反馈由安装在铲斗油缸、摆臂油缸内部的位移传感器实时采集铲斗油缸、摆臂油缸的伸出或缩进位移量，并通过通讯电缆传送至地面控制箱进行处理，然后将伸缩量显示在显示屏上；所述视频监控是在机器人顶部安装摄像头，摄像头通过通讯电缆将视频信号实时传送至地面控制箱处理并将视频显示在显示屏上；所述机器人倾斜角度反馈是由安装在机器人腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑波，邬昭平，李游，吴雪华，
申请(专利权)人：长沙智汛通环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43