一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人，涉及清扫机器人技术领域，主要由行走机构、清扫装置和控制装置组成。本发明专利技术的机器人管道适用能力强、清扫效果好。

A cleaning and sweeping robot for subway ventilation and fire smoke exhaust pipe

The invention discloses a subway ventilation and fire exhaust pipe detection and cleaning robot, which relates to the technical field of cleaning robot, mainly composed of walking mechanism, cleaning device and control device. The robot pipe of the invention has strong applicability and good cleaning effect.

【技术实现步骤摘要】
一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人
本专利技术涉及清扫机器人
，尤其涉及一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人。
技术介绍
地铁通风空调管道在长期使用中会积累许多灰尘、病菌及放射物等，这些有害物质在送风过程中便污染了空气，长期被人体吸入，就会危害大众的健康，风管内很容易就会滋生并积聚大量的有害颗粒和灰尘、尘螨、细菌、病毒及碳放射物等有害物质，空调开启后，风管内和黏附在滤尘网上的灰尘和病菌就会在送风的过程中被吹到室内，一旦接触到人体皮肤或被吸入体内后沉积在呼吸道中，就可能使人产生打喷嚏、皮肤骚痒、鼻塞、哮喘等不适，甚至会引发呼吸系统疾病，严重危害着人体健康。基于此，管道清扫机器人应运而生。国内在管道清扫机器人方面的应用起步较晚，技术尚不成熟；国内管道制作极不规范，管道规格多，而且经常有变径的情况，使得普通清扫机器人很难应用在国内管道清洗上。如何设计一种适用国内风管清洗的地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人是本专利技术所要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种适用国内风管清洗的地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人。本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人，包括控制装置、行走机构和清扫装置；所述的行走机构包括机架，所述的机架上安装有内仓，所述机架的下部安装有四个履带足，所述的四个履带足两两对称的设置于机架两侧；所述的四个履带足结构相同，所述的履带足包括驱动电机、主驱动轮和两个副驱动轮，所述的主驱动轮及两个副驱动轮之间连接有履带，所述的主驱动轮及两个副驱动轮之间还安装有外侧支持板，所述的外侧支持板位于履带足远离机架的一侧，所述的驱动电机的输出轴和主驱动轮连接；所述的机架包括中心杆、两个第一铰链、两个第二铰链、四个扁平连杆和两个长连杆，所述的两个第一铰链对称的安装在中心杆上，所述的两个长连杆对称的设置于中心杆的两侧，所述的长连杆的两端都通过摆腿安装有履带足，所述的两个第二铰链分别铰接在两个长连杆的中部，所述的两个第二铰链通过扁平连杆和第一铰链连接，且所述的扁平连杆和两个第一铰链及两个第二铰链的连接方式都为铰接；所述的清扫装置包括五轴机械臂、真空吸附装置和集尘器，所述的真空吸附装置和集尘器连接，所述的真空吸附装置和集尘器都设置在内仓后端，所述的五轴机械臂包括第一底座、第二底座、第三底座、第四底座和第五底座，所述的第二底座可转动的安装在第一底座上，所述的第二底座、第三底座、第四底座及第五底座之间依次铰接，所述的第一底座、第二底座、第三底座、第四底座和第五底座上分别安装有第一电机、第二电机、第三电机、第四电机和第五电机，所述第一电机的输出轴安装在第二底座上，驱动第二底座转动，所述的第二电机、第三电机、第四电机分别安装在第二底座和第三底座、第三底座和第四底座、第四底座和第五底座的铰接处，所述第五底座上安装有毛刷，所述的第五电机通过同步带轮及同步带和毛刷连接，所述的第一底座、第二底座、第三底座和第四底座上分别设置有第一撞针、第二撞针、第三撞针和第四撞针，所述的第二底座、第三底座、第四底座及第五底座上分别设置有第一限位开关、第二限位开关、第三限位开关和第四限位开关，所述的第一撞针、第二撞针、第三撞针及第四撞针分别和第一限位开关、第二限位开关、第三限位开关及第四限位开关一一对应设置；所述的控制装置包括感应模块，所述感应模块包括激光测距仪、超声波传感器和摄像头，所述激光测距仪设置于内仓前端，用以探测机器人前方障碍物，所述超声波传感器作为环境感知器，实现机器人对全局环境的认识能力和对障碍物的识别能力，摄像头作为辅助环境感知器，配合超声波传感器对机器人周围环境进行识别；信息融合决策模块，设置于内仓内，与所述感应模块连接，用于在接收感应模块采集的信息后对运动执行模块发送指令，控制机器人的动作；运动执行模块，所述运动执行模块包括移动控制卡、底盘驱动电机、机械臂控制电机、毛刷电机和真空泵，所述移动控制卡设置在内仓内，所述移动控制卡与信息融合决策模块连接，用于接收信息融合决策模块的指令，然后对底盘驱动电机、机械臂控制电机、毛刷电机和真空泵的动作进行控制，所述底盘驱动电机控制机器人行走动作，所述机械臂控制电机控制机器人清扫机械臂的动作，实现清扫位置的控制，所述毛刷电机控制清扫毛刷的转动，所述真空泵控制真空吸附装置工作，对灰尘进行吸附；无线中继模块，布设于管道内，实现机器人和远程控制终端的无线通讯；远程控制终端，设置于远程工作站，通过无线中继模块和信息融合决策模块进行无线通讯，对现场机器人进行发送命令，或者接收现场机器人的状态包；所述的第一底座安装在内仓上，所述的内仓上安装有升降杆，所述的内仓上还安装有电动推杆，所述的电动推杆的上端和升降杆的中部铰接，所述的升降杆的上端可转动的安装有摄像头模组，所述的摄像头模组上安装有超声波传感器、摄像头和LED灯；优选的，所述的一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人，所述的中心杆为螺杆，所述的中心杆上设置有两个限位螺母，所述的两个限位螺母分别位于两个第一铰链的上侧。优选的，所述的一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人，所述履带的两侧都安装有管壁检测传感器。优选的，所述的一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人，所述的摄像头包括红外摄像头和RGB摄像头。优选的，所述的一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人，所述的第四底座上设置有支撑架，所述的支撑架上安装有红外摄像头。优选的，所述的一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人，所述控制装置还包括电源模块，设置于机器人内仓内，用于对整个控制系统进行供电。优选的，所述的一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人，所述控制装置还包括中继模块收放器，设置于机器人内仓内，用于控制无线中继模块的布设。优选的，所述的一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人，所述的毛刷包括毛刷转轴和刷毛，所述的刷毛布设于毛刷转轴周围，所述的毛刷转轴通过同步带轮及同步带和第五电机连接。本专利技术的优点在于：①行走机构无复杂的传动机构，行走机构采用低置式摆动支撑四履带结构，这种结构形式的履带轮没有复杂的变位控制机构，越障时履带能自主变位攀爬比履带轮径高数倍的台阶障碍；履带与地面能保持更多的接触面积，使载荷均布，能获得最大的牵引力，在相同荷载条件下可采用较小的行走机构尺寸；同时，实现了机器人矩形管道和圆形管道的通用性，管道清洗机器人采用四个独立驱动的低置摆轴式履带足行走机构，每只履带两侧装有管壁检测传感器，机器入可根据管道截面形状自动调节履带足横向摆开角度，有利于增加履带与壁面的附着力和越障能力；②整个机械臂位置调整灵活，使得清扫无死角，有助于提高清扫效率和清扫质量，进一步，真空吸附装置将风管中打落的粉尘吸出，集尘器将粉尘颗粒进行收集，避免粉尘飞扬；③控制系统对全局环境的认识能力和对障碍物的识别能力强，数据检测准确，可在黑暗环境下正常工作，不需要利用线缆进行数据传输，适合复杂的管道环境。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术行走机构的结构示意图。图3为本专利技术清扫装置的结构示意图。图4为本专利技术控制装置的结构框图。图5为本专利技术内仓内部结构示意图。图6为本专利技术第五底座处的结构示意图。图7为本专利技术履带足的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人，其特征在于：包括控制装置、行走机构和清扫装置；所述的行走机构包括机架，所述的机架上安装有内仓，所述机架的下部安装有四个履带足，所述的四个履带足两两对称的设置于机架两侧；所述的四个履带足结构相同，所述的履带足包括驱动电机、主驱动轮和两个副驱动轮，所述的主驱动轮及两个副驱动轮之间连接有履带，所述的主驱动轮及两个副驱动轮之间还安装有外侧支持板，所述的外侧支持板位于履带足远离机架的一侧，所述的驱动电机的输出轴和主驱动轮连接；所述的机架包括中心杆、两个第一铰链、两个第二铰链、四个扁平连杆和两个长连杆，所述的两个第一铰链对称的安装在中心杆上，所述的两个长连杆对称的设置于中心杆的两侧，所述的长连杆的两端都通过摆腿安装有履带足，所述的两个第二铰链分别铰接在两个长连杆的中部，所述的两个第二铰链通过扁平连杆和第一铰链连接，且所述的扁平连杆和两个第一铰链及两个第二铰链的连接方式都为铰接；所述的清扫装置包括五轴机械臂、真空吸附装置和集尘器，所述的真空吸附装置和集尘器连接，所述的真空吸附装置和集尘器都设置在内仓后端，所述的五轴机械臂包括第一底座、第二底座、第三底座、第四底座和第五底座，所述的第二底座可转动的安装在第一底座上，所述的第二底座、第三底座、第四底座及第五底座之间依次铰接，所述的第一底座、第二底座、第三底座、第四底座和第五底座上分别安装有第一电机、第二电机、第三电机、第四电机和第五电机，所述第一电机的输出轴安装在第二底座上，驱动第二底座转动，所述的第二电机、第三电机、第四电机分别安装在第二底座和第三底座、第三底座和第四底座、第四底座和第五底座的铰接处，所述第五底座上安装有毛刷，所述的第五电机通过同步带轮及同步带和毛刷连接，所述的第一底座、第二底座、第三底座和第四底座上分别设置有第一撞针、第二撞针、第三撞针和第四撞针，所述的第二底座、第三底座、第四底座及第五底座上分别设置有第一限位开关、第二限位开关、第三限位开关和第四限位开关，所述的第一撞针、第二撞针、第三撞针及第四撞针分别和第一限位开关、第二限位开关、第三限位开关及第四限位开关一一对应设置；所述的控制装置包括感应模块，所述感应模块包括激光测距仪、超声波传感器和摄像头，所述激光测距仪设置于内仓前端，用以探测机器人前方障碍物，所述超声波传感器作为环境感知器，实现机器人对全局环境的认识能力和对障碍物的识别能力，摄像头作为辅助环境感知器，配合超声波传感器对机器人周围环境进行识别；信息融合决策模块，设置于内仓内，与所述感应模块连接，用于在接收感应模块采集的信息后对运动执行模块发送指令，控制机器人的动作；运动执行模块，所述运动执行模块包括移动控制卡、底盘驱动电机、机械臂控制电机、毛刷电机和真空泵，所述移动控制卡设置在内仓内，所述移动控制卡与信息融合决策模块连接，用于接收信息融合决策模块的指令，然后对底盘驱动电机、机械臂控制电机、毛刷电机和真空泵的动作进行控制，所述底盘驱动电机控制机器人行走动作，所述机械臂控制电机控制机器人清扫机械臂的动作，实现清扫位置的控制，所述毛刷电机控制清扫毛刷的转动，所述真空泵控制真空吸附装置工作，对灰尘进行吸附；无线中继模块，布设于管道内，实现机器人和远程控制终端的无线通讯；远程控制终端，设置于远程工作站，通过无线中继模块和信息融合决策模块进行无线通讯，对现场机器人进行发送命令，或者接收现场机器人的状态包。...

【技术特征摘要】
1.一种地铁通风及消防排烟管道检测清扫机器人，其特征在于：包括控制装置、行走机构和清扫装置；所述的行走机构包括机架，所述的机架上安装有内仓，所述机架的下部安装有四个履带足，所述的四个履带足两两对称的设置于机架两侧；所述的四个履带足结构相同，所述的履带足包括驱动电机、主驱动轮和两个副驱动轮，所述的主驱动轮及两个副驱动轮之间连接有履带，所述的主驱动轮及两个副驱动轮之间还安装有外侧支持板，所述的外侧支持板位于履带足远离机架的一侧，所述的驱动电机的输出轴和主驱动轮连接；所述的机架包括中心杆、两个第一铰链、两个第二铰链、四个扁平连杆和两个长连杆，所述的两个第一铰链对称的安装在中心杆上，所述的两个长连杆对称的设置于中心杆的两侧，所述的长连杆的两端都通过摆腿安装有履带足，所述的两个第二铰链分别铰接在两个长连杆的中部，所述的两个第二铰链通过扁平连杆和第一铰链连接，且所述的扁平连杆和两个第一铰链及两个第二铰链的连接方式都为铰接；所述的清扫装置包括五轴机械臂、真空吸附装置和集尘器，所述的真空吸附装置和集尘器连接，所述的真空吸附装置和集尘器都设置在内仓后端，所述的五轴机械臂包括第一底座、第二底座、第三底座、第四底座和第五底座，所述的第二底座可转动的安装在第一底座上，所述的第二底座、第三底座、第四底座及第五底座之间依次铰接，所述的第一底座、第二底座、第三底座、第四底座和第五底座上分别安装有第一电机、第二电机、第三电机、第四电机和第五电机，所述第一电机的输出轴安装在第二底座上，驱动第二底座转动，所述的第二电机、第三电机、第四电机分别安装在第二底座和第三底座、第三底座和第四底座、第四底座和第五底座的铰接处，所述第五底座上安装有毛刷，所述的第五电机通过同步带轮及同步带和毛刷连接，所述的第一底座、第二底座、第三底座和第四底座上分别设置有第一撞针、第二撞针、第三撞针和第四撞针，所述的第二底座、第三底座、第四底座及第五底座上分别设置有第一限位开关、第二限位开关、第三限位开关和第四限位开关，所述的第一撞针、第二撞针、第三撞针及第四撞针分别和第一限位开关、第二限位开关、第三限位开关及第四限位开关一一对应设置；所述的控制装置包括感应模块，所述感应模块包括激光测距仪、超声波传感器和摄像头，所述激光测距仪设置于内仓前端，用以探测机器人前方障碍物，所述超声波传感器作为环境感知器，实现机器人对全局环境的认识能力和对障碍物的识别能力，摄像头作为辅助环境感知器，配合超声波传感器对机...

【专利技术属性】
技术研发人员：史聪灵，胡鹄，车洪磊，王文伟，李建，胥旋，
申请(专利权)人：中国安全生产科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11