一种自动适应管道内径的清洁机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种自动适应管道内径的清洁机器人，包括中心架体、超声波装置、打扫装置、控制装置、多个沿着管道内壁滚动的滚轮装置；多个滚轮装置沿着圆周方向均匀设置在中心架体上，超声波装置安装在中心架体的前端，打扫装置安装在中心架体的后端；超声波装置、打扫装置、滚轮装置均与控制装置信号连接。本发明专利技术能自动适应管道内径的变化并能实现拐弯的功能，属于清洁机器人的技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种自动适应管道内径的清洁机器人
本专利技术涉及清洁机器人的
，尤其涉及一种自动适应管道内径的清洁机器人。
技术介绍
现有国内外的管道清洁机器人能完成圆形管道过渡到矩形管道的直通管道的清洗任务，大多数机器人还不具备智能适应管径和三向差速定向转弯能力，在清洗过程中对不同管径的管道需要频繁地改变机器人的入口地方，这样增加了许多复杂拆装辅助工作时间，降低了工作效率。而且机器人体积较大，具有一定的质量，能进入的圆形管道大多在200mm以上,对于小口径管道必须要人工手动清理，清洁效率低，工作量大，不易实现快速清理。空调通风管道作为一种特殊的管道，管道设置交错复杂，截面形状为圆形。空调通风管道的清洁需要机器人进入通风管道有条不紊地将管道中的垃圾清除。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种自动适应管道内径的清洁机器人，能自动适应管道内径的变化并能实现拐弯的功能。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种自动适应管道内径的清洁机器人，包括中心架体、超声波装置、打扫装置、控制装置、多个沿着管道内壁滚动的滚轮装置；多个滚轮装置沿着圆周方向均匀设置在中心架体上，超声波装置安装在中心架体的前端，打扫装置安装在中心架体的后端；超声波装置、打扫装置、滚轮装置均与控制装置信号连接。进一步的是：滚轮装置包括固定架、前滚轮、后滚轮、空间平行四连杆机构、弹簧；空间平行四连杆机构包括相互平行的第一倾斜杆A和第一倾斜杆B、相互平行的第二连杆A和第二连杆B、相互平行的第三倾斜杆A和第三倾斜杆B、前轮轴、后轮轴；第二连杆A的一端与第一倾斜杆A转动式相接，第二连杆A的另一端与第三倾斜杆A转动式相接，第二连杆B的一端与第一倾斜杆B转动式相接，第二连杆B的另一端与第三倾斜杆B转动式相接；第一倾斜杆A和第一倾斜杆B均转动式地安装在固定架上，第三倾斜杆A和第三倾斜杆B均转动式地安装在固定架上；前轮轴的一端穿过第一倾斜杆A和第二连杆A的相接处，前轮轴的另一端穿过第一倾斜杆B和第二连杆B的相接处；后轮轴的一端穿过第三倾斜杆A和第二连杆A的相接处，后轮轴的另一端穿过第三倾斜杆B和第二连杆B的相接处；前滚轮套装在前轮轴上，后滚轮套装在后轮轴上；固定架上设有倾斜设置的弹簧芯轴，第三倾斜杆A和第三倾斜杆B之间设有相对弹簧芯轴滑动的滑块，处于压缩状态的弹簧套在弹簧芯轴上。进一步的是：滚轮装置的数量为3个。3个滚轮装置能更好地在管道的内壁上滚动。进一步的是：固定架包括相互平行的第一架杆A和第一架杆B，第一架杆A的前后两端均设有夹块，第一架杆B的前后两端均设有夹块；第一架杆A和第一架杆B之间设有穿过第一倾斜杆A和第一倾斜杆B的前架轴，第一架杆A和第一架杆B之间还设有穿过第三倾斜杆A和第三倾斜杆B的后架轴，第一架杆A和第一架杆B之间还设有弹簧支杆，弹簧芯轴设置在弹簧支杆上；从前往后，前架轴、后架轴、弹簧支杆依次设置在固定架上。夹块可以夹住中心架体的夹板，从而将整个滚轮装置固定在中心架体上，固定架的结构简单、制作成本低。进一步的是：第一倾斜杆A和第二连杆A的相接处设有挡板A，挡板A上设有挡环A，第二连杆A和第一倾斜杆A依次先后套在挡环A的圆周侧面上；第一倾斜杆B和第二连杆B的相接处设有挡板B，挡板B上设有挡环B，第二连杆B和第一倾斜杆B依次先后套在挡环B的圆周侧面上；第一倾斜杆A、第二连杆A、挡板A依次先后套在前轮轴的一端，第一倾斜杆B、第二连杆B、挡板B依次先后套在前轮轴的另一端；第三倾斜杆A和第二连杆A的相接处设有挡板C，挡板C上设有挡环C，第二连杆A和第三倾斜杆A依次先后套在挡环C的圆周侧面上；第三倾斜杆B和第二连杆B的相接处设有挡板D，挡板D上设有挡环D，第二连杆B和第三倾斜杆B依次先后套在挡环D的圆周侧面上；第三倾斜杆A、第二连杆A、挡板C依次先后套在后轮轴的一端，第三倾斜杆B、第二连杆B、挡板D依次先后套在后轮轴的另一端；挡板A、挡板B、挡板C、挡板D均通过螺丝分别固定在第一倾斜杆A、第一倾斜杆B、第三倾斜杆A、第三倾斜杆B上。空间平行四连杆机构之间的连接方式简单，制作成本低、稳定性好。进一步的是：滚轮装置还包括驱动机构，驱动机构包括马达支座、驱动马达、带传动组件；马达支座安装在第一倾斜杆A和第一倾斜杆B上，驱动马达安装在马达支座上，驱动马达的输出端与带传动组件的主动轮相接，带传动组件的被动轮套装在前轮轴上。驱动马达通过带传动组件带动前滚轮转动，从而使得整个装置向前滚动。进一步的是：马达支座的两端设有卡槽，马达支座两端的卡槽分别卡在第一倾斜杆A和第一倾斜杆B上，马达支座通过螺丝固定在第一倾斜杆A和第一倾斜杆B上。马达支座固定的方式简单，马达支座位于空间平行四连杆机构的前部，使得整个空间平行四连杆机构的稳定性更好。进一步的是：中心架体包括中空的中心体、设置在中心体两端的夹板。电池等电源设备放在中心体的内部，网孔和中空的中心体，可方便散热。进一步的是：打扫装置包括固定基座、扫把电机、扫把固定轴、扫把头、扫把十字架；固定基座固定在中心架体的后端，扫把电机安装在固定基座上，扫把电机的输出端与扫把固定轴相接，扫把十字架安装在扫把固定轴上，扫把头安装在扫把十字架上。扫把电机工作，带动扫把固定轴转动，从而带动扫把头转动，进而对管道内进行打扫。进一步的是：超声波装置包括五个超声波传感器和支撑架，其中四个超声波传感器沿着支撑架侧壁的四周均匀分布，剩余一个超声波传感器设置在支撑架的前端。超声波传感器可采集弯道的方向并探测管道内上下左右前五个方位的距离信息，超声波传感器将探测到的信息传递给Arduino电路板，Arduino电路板接收超声波传感器的信息并处理，Arduino电路板根据超声波传感器传递过来的信息，控制3个滚轮装置的驱动马达的运转，从而实现清洁机器人在管道内的转向。总的说来，本专利技术具有如下优点：本专利技术能打扫粘在管道内壁上面的灰尘，且能够自动检测出管道内壁弯道的方向，并控制滚轮的速度来实现差速入弯，具有体积小，成本低等优势。该机器人不仅具备自主水平检测和调节能力，自动适应管径、全方位转向能力，适用于各种圆形通风和除尘管道的检测、清洗等。附图说明图1是本专利技术的主视图。图2是本专利技术的左视图。图3是本专利技术的立体图。图4是滚轮装置的立体结构示意图。图5是滚轮装置的立体结构示意图，省略驱动机构和前后滚轮。图6是驱动机构安装在第一倾斜杆A和第一倾斜杆B上的结构示意图。图7是第三倾斜杆A和第三倾斜杆B安装在固定架上的结构示意图。图8是第一倾斜杆A、第一倾斜杆B和马达支座的爆炸图。图9是第一倾斜杆A、第三倾斜杆A、第二连杆A、挡环A和挡环C的爆炸图。图10是打扫装置的爆炸图。图11是超声波装置的结构示意图。图12是中心架体的结构示意图。图13是本专利技术装置转弯时的结构示意图。其中，1为滚轮装置，2为打扫装置，3为超声波装置，4为中心架体；1-1为第一倾斜杆A，1-2为第一倾斜杆B，1-3为第二连杆A，1-4为第二连杆B，1-5为第三倾斜杆A，1-6为第三倾斜杆B，1-7为第一架杆A，1-8为第一架杆B，1-9为前轮轴，1-10为后轮轴，1-11为前滚轮，1-12为后滚轮，1-13为前架轴，1-14为后架轴，1-15为弹簧支杆，1-16为弹簧，1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动适应管道内径的清洁机器人，其特征在于：包括中心架体、超声波装置、打扫装置、控制装置、多个沿着管道内壁滚动的滚轮装置；多个滚轮装置沿着圆周方向均匀设置在中心架体上，超声波装置安装在中心架体的前端，打扫装置安装在中心架体的后端；超声波装置、打扫装置、滚轮装置均与控制装置信号连接。

【技术特征摘要】
1.一种自动适应管道内径的清洁机器人，其特征在于：包括中心架体、超声波装置、打扫装置、控制装置、多个沿着管道内壁滚动的滚轮装置；多个滚轮装置沿着圆周方向均匀设置在中心架体上，超声波装置安装在中心架体的前端，打扫装置安装在中心架体的后端；超声波装置、打扫装置、滚轮装置均与控制装置信号连接。2.按照权利要求1所述的一种自动适应管道内径的清洁机器人，其特征在于：滚轮装置包括固定架、前滚轮、后滚轮、空间平行四连杆机构、弹簧；空间平行四连杆机构包括相互平行的第一倾斜杆A和第一倾斜杆B、相互平行的第二连杆A和第二连杆B、相互平行的第三倾斜杆A和第三倾斜杆B、前轮轴、后轮轴；第二连杆A的一端与第一倾斜杆A转动式相接，第二连杆A的另一端与第三倾斜杆A转动式相接，第二连杆B的一端与第一倾斜杆B转动式相接，第二连杆B的另一端与第三倾斜杆B转动式相接；第一倾斜杆A和第一倾斜杆B均转动式地安装在固定架上，第三倾斜杆A和第三倾斜杆B均转动式地安装在固定架上；前轮轴的一端穿过第一倾斜杆A和第二连杆A的相接处，前轮轴的另一端穿过第一倾斜杆B和第二连杆B的相接处；后轮轴的一端穿过第三倾斜杆A和第二连杆A的相接处，后轮轴的另一端穿过第三倾斜杆B和第二连杆B的相接处；前滚轮套装在前轮轴上，后滚轮套装在后轮轴上；固定架上设有倾斜设置的弹簧芯轴，第三倾斜杆A和第三倾斜杆B之间设有相对弹簧芯轴滑动的滑块，处于压缩状态的弹簧套在弹簧芯轴上。3.按照权利要求1所述的一种自动适应管道内径的清洁机器人，其特征在于：滚轮装置的数量为3个。4.按照权利要求2所述的一种自动适应管道内径的清洁机器人，其特征在于：固定架包括相互平行的第一架杆A和第一架杆B，第一架杆A的前后两端均设有夹块，第一架杆B的前后两端均设有夹块；第一架杆A和第一架杆B之间设有穿过第一倾斜杆A和第一倾斜杆B的前架轴，第一架杆A和第一架杆B之间还设有穿过第三倾斜杆A和第三倾斜杆B的后架轴，第一架杆A和第一架杆B之间还设有弹簧支杆，弹簧芯轴设置在弹簧支杆上；从前往后，前架轴、后架轴、弹簧支杆依次设置在固定架上。5.按照权利要求2所述的一种自动适应管道内径的清洁机器人，其特征在于：第一倾斜杆A和第二连杆A的相接处设有挡板A，挡...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东炜，李树，林坤祥，古鹏飞，陈俐珠，李伯泉，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44