烟囱内壁爬行及清洗机器人制造技术

本发明专利技术属于特种机器人技术领域，公开了一种烟囱内壁爬行及清灰机器人，包括上腿组、连接躯干、下腿组、高压水清洗系统组成。上腿组和下腿组结构相同，并通过连接躯干连为一体；高压水清洗系统的固定部分与下腿组固定连接，高压水清洗系统的活动部分可相对于下腿组运动。机器人通过腿开合液压缸控制上腿组和下腿组的开合运动，通过主液压缸实现连接躯干的伸缩运动，通过外套筒和内套筒实现对连接躯干伸缩运动的导向。高压水清洗系统通过涡轮蜗杆丝杆机构实现螺旋进给清洗运动。烟囱内壁爬行及清灰机器人可代替人工，对烟囱内壁进行清洗工作，进而提高烟囱内壁清洗作业的安全性，节省人力成本。

Crawling and cleaning robot for chimney inner wall

The invention belongs to the technical field of special robots, and discloses a chimney wall climbing and ash cleaning robot, which comprises an upper leg group, a connecting trunk, a lower leg group and a high-pressure water cleaning system. The upper leg group and the lower leg group have the same structure and are connected by connecting the trunk as a whole; the fixed part of the high-pressure water cleaning system is fixed and connected with the lower leg group; the movable part of the high-pressure water cleaning system can move relative to the lower leg group. The robot controls the opening and closing movement of the upper leg group and the lower leg group through the leg opening and closing hydraulic cylinder, realizes the extension and contraction movement of the trunk through the main hydraulic cylinder, and realizes the guidance of the extension and contraction movement of the trunk through the outer sleeve and the inner sleeve. High pressure water cleaning system realizes screw feed cleaning through turbine worm screw rod mechanism. Chimney inner wall climbing and ash removal robot can replace manual cleaning of chimney inner wall, thereby improving the safety of chimney inner wall cleaning operation and saving labor costs.

【技术实现步骤摘要】
烟囱内壁爬行及清洗机器人
本专利技术涉及一种烟囱内壁爬行及清洗机器人，属于机械设计领域。
技术介绍
烟囱是一种为锅炉通风和排出废气的结构。运用于火力发电、金属冶炼等工业生产方面。实际应用中，烟囱长期处于大量烟雾、灰尘和不完全燃烧颗粒的环境中，烟囱内壁逐渐出现污垢和烟尘堆积现象，若得不到及时处理，将会堵塞烟道，影响燃料的充分燃烧。同时，不完全燃烧颗粒大量沉积会导致烟囱火灾。目前烟囱的清理大多采用人工清理形式，人工清理必须等到烟囱温度降为常温后，工人穿戴工作服、防毒面具，携带除尘工具进入烟囱进行清扫。清洗过程中，工作的条件非常恶劣，严重危害清洗除垢工人的身体健康，而且清洗效果有限。本专利技术针对大多数烟囱结构特点，开发一种可在烟囱内壁中，上下直通部分空间自动爬行的机器人，并搭载360°旋转高压喷水设备，实现烟囱内壁的清洗功能。机器人应用于烟囱内壁污垢的清洗，可提高相关作业的安全性，节省人力。
技术实现思路
本专利技术开发一种可在烟囱内壁爬行及自动清洗的机器人。机器人可适应烟囱内恶劣工作环境的限制进行上下运动，并完成对烟囱内壁的清洗工作。为实现上述目标，本专利技术采用以下技术方案：机器人整体由上腿组（A）、连接躯干（B）、下腿组（C）、高压水清洗系统（D）组成。上腿组（A）和下腿组（C）结构相同，并通过连接躯干（B）连为一体；高压水清洗系统（D）的固定部分与下腿组固定连接，高压水清洗系统（D）的活动部分可相对于下腿组（C）运动。机器人通过腿开合液压缸（1）控制上腿组（A）和下腿组（C）的开合运动，通过主液压缸（27）实现连接躯干（B）的伸缩运动，通过外套筒（9）和内套筒（11）实现对连接躯干（B）伸缩运动的导向。高压水清洗系统（D）通过涡轮蜗杆丝杆机构实现螺旋进给清洗运动。机器人上腿组（A）与下腿组（C）的结构完全相同，由腿开合液压缸（1）、底板（2）、开合缸铰接座（3）、腿-座轴销（4）、腿杆（5）、橡胶脚垫（6）、开合缸轴销（7）、开合缸铰接头（8）、腿中横梁（20）、腿下横梁（24）构成。上腿组（A）与下腿组（C）均包含两组左右对称的腿框架机构（E）。在腿框架机构（E）中，两根腿杆（5）的一端通过腿-座轴销（4）铰接于底板（2）的两侧，两根腿杆（5）的中部由腿中横梁（20）固定连接，腿中横梁（20）的下方中间部位通过螺栓固定一个开合缸铰接座（3），两根腿杆（5）的另一端，由腿下横梁（24）固定连接，在腿下横梁（24）上固定安装有橡胶脚垫（6）。两组腿开合液压缸（1）底部分别通过开合缸铰接座（3）及开合缸轴销（7）与底板（2）相连。开合缸铰接头（8）通过螺纹固定于腿开合液压缸（1）活塞杆的末端。腿开合液压缸（1）的伸出端通过开合缸铰接头（8）及开合缸轴销（7）与腿框架机构（E）铰接。连接躯干（B）由外套筒（9）、内套筒（11）、主液压缸铰接座（25）、主缸铰接轴（26）、主液压缸（27）、主缸铰接头（28）构成。外套筒（9）通过底部的法兰固定于上腿组（A）底板（2）下方中间部位。内套筒（11）通过底部的法兰固定于下腿组（C）底板（2）上方中间部位。内套筒（11）空套于外套筒（9）的内部。两个主液压缸铰接座（25）分别通过螺栓固定于上腿组（A）底板（2）下方的中间部位和下腿组（C）底板（2）上方的中间部位。主缸铰接头（28）通过螺纹连接固定于主液压缸（27）活塞杆的末端。主液压缸（27）的底部通过主缸铰接轴（26）与上腿组（A）的主液压缸铰接座（25）铰接，主液压缸（27）的伸出端通过主缸铰接头（28）及主缸铰接轴（26）与下腿组（C）的主液压缸铰接座（25）铰接。高压水清洗系统（D）由丝杠（10）、“L”形支架（12）、联轴器（13）、高压水枪（14）、旋转接头（15）、进水管（16）、钢管（17）、涡轮蜗杆丝杆机构箱（18）、电机（19）、导轨（21）、滑块座（22）、滑块（23）构成。丝杠（10）与涡轮蜗杆丝杆机构箱（18）内部的传动机构相连，丝杠（10）的下端通过联轴器（13）与高压水枪（14）的连接轴相连。高压水枪（14）通过钢管（17）与旋转接头（15）的回转接口相连，旋转接头（15）的固定接口通过进水管（16）与外部的高压水系统相连。旋转接头（15）的底部通过螺栓固定在“L”形支架（12）水平部分的末端。“L”形支架（12）水平部分的底部有加强筋，“L”形支架（12）竖直部分的外侧通过螺栓固定安装一根导轨（21）。导轨（21）与滑块（23）滑动配合，且滑块（23）通过螺钉与滑块座（22）固定，滑块座（22）通过螺栓固定在下腿组（C）的底板（2）上。涡轮蜗杆丝杆机构箱（18）通过螺栓固定在下腿组（C）的底板（2）的下方。电机（19）通过法兰与涡轮蜗杆丝杆机构箱（18）相连，电机（19）的轴通过联轴器与涡轮蜗杆丝杆机构箱（18）内部传动机构的输入轴相连。与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点：1、机器人由腿部的开合运动配合躯干的伸缩运动实现机器人在烟囱内部爬行，系统结构简单。2、腿部采用斜角式支撑，将自身重力分解为水平和垂直的分力，增加了机器人与壁面的依附力，机器人在壁面的依附更稳固。3、通过液压系统可对腿部张紧力进行调节，适用范围广。4、喷枪在丝杠带动下，可实现螺旋进给式清洗。360°无死角清理烟囱内壁污垢，且使用高压水清理烟囱内壁污垢，不会出现扬尘。附图说明图1机器人整体装配主视图图2机器人整体装配左视图图3机器人整体装配俯视图图4机器人整体装配左视图（不含躯干导向套筒）图5外套筒主视图图6外套筒俯视图图7“L”形支架主视图图8“L”形支架左视图图9“L”形支架俯视图图10滑块座主视图图11滑块座左视图图12滑块座俯视图图13底板主视图图14底板俯视图图中：1、腿开合液压缸，2、底板，3、开合缸铰接座，4、腿-座轴销，5、腿杆，6、橡胶脚垫，7、开合缸轴销，8、开合缸铰接头，9、外套筒，10、丝杠，11、内套筒，12、“L”形支架，13、联轴器，14、高压水枪，15、旋转接头，16、进水管，17、连接钢管，18、涡轮蜗杆丝杆机构箱，19、电机，20、腿中横梁，21、导轨，22、滑块座，23、滑块，24、腿下横梁，25、主液压缸铰接座，26、主缸铰接轴，27、主液压缸，28、主缸铰接头，A、上腿组，B、连接躯干，C下腿组、，D、高压水清洗系统，E、腿框架机构。具体实施方式本专利技术开发一种可在烟囱内壁爬行及自动清洗的机器人。机器人可适应烟囱内恶劣工作环境的限制进行上下运动，并完成对烟囱内壁的清洗工作。为能进一步了解本专利技术的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并详细说明如下：机器人整体由上腿组（A）、连接躯干（B）、下腿组（C）、高压水清洗系统（D）组成。上腿组（A）和下腿组（C）结构相同，并通过连接躯干（B）连为一体；高压水清洗系统（D）的固定部分与下腿组固定连接，高压水清洗系统（D）的活动部分可相对于下腿组（C）运动。机器人通过腿开合液压缸（1）控制上腿组（A）和下腿组（C）的开合运动，通过主液压缸（27）实现连接躯干（B）的伸缩运动，通过外套筒（9）和内套筒（11）实现对连接躯干（B）伸缩运动的导向。高压水清洗系统（D）通过涡轮蜗杆丝杆机构实现螺旋进给清洗运动。所述的机器人上腿组（A）与下腿组（C）的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.烟囱内壁爬行及清灰机器人，其特征在于，机器人整体由上腿组、连接躯干、下腿组、高压水清洗系统组成；上腿组和下腿组结构相同，并通过连接躯干连为一体；高压水清洗系统的固定部分与下腿组固定连接，高压水清洗系统的活动部分可相对于下腿组运动；机器人通过腿开合液压缸控制上腿组和下腿组的开合运动，通过主液压缸实现连接躯干的伸缩运动，通过外套筒和内套筒实现对连接躯干伸缩运动的导向；高压水清洗系统通过涡轮蜗杆丝杆机构实现螺旋进给清洗运动。

【技术特征摘要】
1.烟囱内壁爬行及清灰机器人，其特征在于，机器人整体由上腿组、连接躯干、下腿组、高压水清洗系统组成；上腿组和下腿组结构相同，并通过连接躯干连为一体；高压水清洗系统的固定部分与下腿组固定连接，高压水清洗系统的活动部分可相对于下腿组运动；机器人通过腿开合液压缸控制上腿组和下腿组的开合运动，通过主液压缸实现连接躯干的伸缩运动，通过外套筒和内套筒实现对连接躯干伸缩运动的导向；高压水清洗系统通过涡轮蜗杆丝杆机构实现螺旋进给清洗运动。2.根据权利要求1所述的烟囱内壁爬行及清灰机器人，其特征在于，所述的上腿组与下腿组的结构完全相同，由腿开合液压缸、底板、开合缸铰接座、腿-座轴销、腿杆、橡胶脚垫、开合缸轴销、开合缸铰接头、腿中横梁、腿下横梁构成；上腿组与下腿组均包含两组左右对称的腿框架机构；在腿框架机构的结构中，两根腿杆的一端通过腿-座轴销铰接于底板的两侧，两根腿杆的中部由腿中横梁固定连接，腿中横梁的下方中间部位通过螺栓固定一个开合缸铰接座，两根腿杆的另一端，由腿下横梁固定连接，在腿下横梁上固定安装有橡胶脚垫；两组腿开合液压缸底部分别通过开合缸铰接座及开合缸轴销与底板相连；开合缸铰接头通过螺纹固定于腿开合液压缸活塞杆的末端；腿开合液压缸的伸出端通过开合缸铰接头及开合缸轴销与腿框架机构铰接。3.根据权利要求1所述的烟囱内壁爬行及清灰机器人，其特征在于，所述的连接躯干由外套筒、内套筒、主液压缸铰接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仕海，孙志伦，王惠，王燕霜，张子淼，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学，
类型：发明
国别省市：天津,12