一种小管径隧道排水盲管智能疏通机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种小管径隧道排水盲管智能疏通机器人，涉及隧道排水系统堵塞处理装备技术领域，采用螺旋轮式行走系统，采用压缩弹簧自适应机构使机器人能在隧道排水系统中盲管管径为50mm左右时进行无障碍作业，所述机器人前端搭载了圆形切削刀盘和小型喷嘴，可通过机械切削堵塞物和化学腐蚀堵塞物来疏通管道。主要目的是解决岩溶地区隧道排水系统中大多数管道的管径较小且作业环境恶劣的堵塞问题，控制病害的演化，从而延长隧道的使用寿命，保障运营期间的交通安全性。

A kind of intelligent dredging robot for blind drainage pipe of small diameter tunnel

【技术实现步骤摘要】
一种小管径隧道排水盲管智能疏通机器人
本专利技术涉及公路隧道排水系统堵塞处理装备
，尤其涉及一种岩溶地区小管径隧道排水盲管智能疏通机器人。
技术介绍
我国现有运营隧道存在严重的病害，尤其是渗漏水病害，受石灰岩岩溶特性影响，无论是公路隧道、铁路隧道、还是城市地铁，均存在严重的渗漏水问题。渗漏水不但影响隧道结构安全性与使用寿命，还会引起路面潮湿，影响行车的安全性，亟待解决。由于喀斯特地貌特殊的地下水渗流运动在隧道排水管中产生了沉淀结晶物，并且管道内的沉淀结晶物与泥沙及围岩碎石、围岩颗粒等共同作用堵塞隧道排水系统。排水系统堵塞是引起隧道渗漏水的首要原因，所以必须进入排水管道内部定期的对其进行检修，必要时进行疏通。然而由于管道内部作业环境恶劣，作业难度也相对较大，并且大多数排水管道为盲管，管径偏小，内部结晶沉淀物难以去除，给排水管道的检测和维修带来了很大的困难和阻力。现有的管道机器人，虽然可实现的功能多样，但是普遍存在在小管道内部行走不稳的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种小管径隧道排水盲管智能疏通机器人，用于排除由于地下渗漏水病害导致的排水盲管沉淀结晶物堵塞问题，主要解决机器人在小管径盲管内行走不稳的问题。为此，本专利技术采取如下技术方案：一种小管径隧道排水盲管智能疏通机器人，包括动力系统以及智能疏通系统；所述动力系统为机器人行走提供动力；所述智能疏通系统用于完成管道内部堵塞的疏通处置；该机器人还包括与动力系统连接的传动装置；所述传动装置用于将动力系统的动力转换成使机器人沿管道稳定行走的驱动力，包括第一驱动轮、主轴和多组第一伸缩机构，所述主轴与动力系统连接，所述第一伸缩机构均匀设置在主轴四周，所述第一驱动轮连接在第一伸缩机构上；所述第一伸缩机构包括第一导轨、第一滑块、第一连杆、第一弹性件和第一驱动轮连接件，当第一驱动轮受压时，第一连杆带动第一滑块沿第一导轨压缩第一弹性件；所述第一驱动轮连接件连接第一连杆和第一驱动轮，所述第一驱动轮连接件包括纵截面为直角梯形的连接部，该连接部的斜面朝上，并且该斜面与水平方向具有11°-14°的夹角；所述连接部与第一驱动轮连接。进一步，上述的第一驱动轮连接件还包括与所述连接部连接的底部，底部为长方体结构，宽与连接部的宽度相等，长为连接部长度的3倍，连接部高度为8-10mm；所述底部与第一连杆连接。进一步，所述传动装置还包括平台连接机构，其一端与第一连杆连接，另一端与第一导轨连接，第一导轨另一端与圆盘轴套连接，第一导轨上与圆盘连接的一端依次设置有滑块和第一弹性件；第一连杆之间采用圆柱销连接，通过第一驱动轮连接件与第一驱动轮连接。此外，本专利技术的机器人还包括支撑装置，用于管道具有倾斜角时为机器人提供转向能力。优选的，所述支撑装置包括第二驱动轮、主轴和多组第二伸缩机构，所述主轴与动力系统通过球铰链连接，所述第二伸缩机构均匀设置在主轴四周，所述第二驱动轮连接在第二伸缩机构上；所述第二伸缩机构包括第二导轨、第二滑块、第二连杆、第二弹性件和第二驱动轮连接件，当第二驱动轮受压时，第二连杆带动第一滑块沿第二导轨压缩第二弹性件；所述第二驱动轮连接件连接第二连杆和第二驱动轮。更优选的，所述支撑装置还包括平台连接机构，其一端与第二连杆连接，另一端与第二导轨连接，第二导轨另一端与圆盘轴套连接，第二导轨上与圆盘连接的一端依次设置有滑块和第二弹性件；第二连杆之间采用圆柱销连接，通过第二驱动轮连接件与第二驱动轮连接。优选的，所述第一驱动轮或第二驱动轮均包括对称双排驱动轮。优选的，所述第一伸缩机构或第二伸缩机构均包括三组，相互呈120°设置在主轴圆周上，均与圆盘轴套固定连接。具体的，所述动力系统包括电机，电机驱动轴通过联轴器与主轴相连。具体的，所述智能疏通系统包括切削刀盘和喷嘴，所述切削刀盘或喷嘴与主轴连接。与现有技术相比，本专利技术有益的效果是：(1)通过本专利技术的传动系统的结构，尤其是其中的具有倾斜角的第一驱动轮连接杆部件，可以解决因承载问题导致的行走不稳的问题。同时，本专利技术的机器人，行走机构为螺旋轮式机构，共同保证运行平稳。(2)本专利技术的机器人，通过支撑系统的设计，使机器人具有一定的弯道通过性，可以顺利通过T型接口、L型接口一类的管道拓扑结构，可以适应管道丰富复杂的结构，可以适应并通过具有一定倾斜角度的管道。(3)本专利技术的机器人，智能疏通系统采用切削刀盘和喷嘴喷洒化学药剂的结合，能够保证沉淀结晶物的有效去除，对于岩溶地区排水管内的堵塞问题，具有很好的清淤效果。(4)本专利技术机器人能够在清理过程中对管道不产生损伤，保证排水系统可以继续正常使用，提高疏通质量。(5)本专利技术的机器人，由于具有多组伸缩机构，能够适应不同管径管道疏通需要，尤其是进行小管径疏通作业，采用压缩弹簧自适应机构使机器人能在隧道排水系统中盲管管径为50mm左右时进行无障碍作业。(6)本专利技术的机器人，能够在正常运行交通条件下进行快速、安全排水管道清理作业，克服现有人工疏通需要封闭交通、效率低、安全风险高的缺陷。同时，所需能耗小，几乎无污染，经济环保。附图说明图1是本专利技术实施例作业状态时的正三轴侧视图；图2是本专利技术实施例作业状态时的正三轴侧视图；图3是本专利技术实施例作业状态时的主视图；图4是本专利技术实施例作业状态时的左视图；图5是本专利技术实施例作业状态时的俯视图；图6是本专利技术实施例的螺旋行走机构驱动轮俯视图；图7是本专利技术实施例的螺旋行走机构的驱动轮及连接件结构图；图8是本专利技术实施例的支撑行走机构的驱动轮及连接件结构图；图9是本专利技术实施例的L型接口弯道作业状态时的结构图；；图10是本专利技术实施例的T型接口弯道作业状态时的结构图；图11为第一驱动轮连接件的结构；图12为支撑系统部分示意图。图中，各个标号的含义为：1—切削刀盘；2—法兰盘；3—电机；4—压缩弹簧；5—第一滑块；6—第一驱动轮；7—第一连杆；8—连杆；9—第一驱动轮连接件(倾斜连接件，具有倾斜角)；10—主轴；11—第一导轨；12—平台连接机构；13—喷嘴；14—电机箱体；15—端盖；16—圆盘轴套；17—第二驱动轮连接件；18—联轴器；19—球铰链；20—管道；21—连接部，22—底部；23—第二驱动轮；24—第二导轨；25—第二滑块；26—第二连杆；27—第二弹性件。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。另，本专利技术的技术方案中，部件名称中所述的“第一驱动轮”“第二弹性件”等，其中的“第一”、“第二”并无绝对的先后顺序和其他物理意义，仅是为区分传动和支撑系统部分。本申请专利技术人研究发现，行走机构在管道内的力学特性，受到驱动电机的输出转矩和管道内壁施加在驱动轮上的最大静本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小管径隧道排水盲管智能疏通机器人，包括动力系统以及智能疏通系统；所述动力系统为机器人行走提供动力；所述智能疏通系统用于完成管道内部堵塞的疏通处置；/n其特征在于：该机器人还包括与动力系统连接的传动装置；所述传动装置用于将动力系统的动力转换成使机器人沿管道稳定行走的驱动力，包括第一驱动轮(6)、主轴(10)和多组第一伸缩机构，所述主轴(10)与动力系统连接，所述第一伸缩机构均匀设置在主轴(10)四周，所述第一驱动轮(6)连接在第一伸缩机构上；/n所述第一伸缩机构包括第一导轨(11)、第一滑块(5)、第一连杆(7)、第一弹性件和第一驱动轮连接件(9)，当第一驱动轮(6)受压时，第一连杆(7)带动第一滑块(5)沿第一导轨(11)压缩第一弹性件；/n所述第一驱动轮连接件(9)连接第一连杆(7)和第一驱动轮(6)，所述第一驱动轮连接件(9)包括纵截面为直角梯形的连接部(21)，该连接部(21)的斜面朝上，并且该斜面与水平方向具有11°-14°的夹角；所述连接部(21)与第一驱动轮(6)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种小管径隧道排水盲管智能疏通机器人，包括动力系统以及智能疏通系统；所述动力系统为机器人行走提供动力；所述智能疏通系统用于完成管道内部堵塞的疏通处置；
其特征在于：该机器人还包括与动力系统连接的传动装置；所述传动装置用于将动力系统的动力转换成使机器人沿管道稳定行走的驱动力，包括第一驱动轮(6)、主轴(10)和多组第一伸缩机构，所述主轴(10)与动力系统连接，所述第一伸缩机构均匀设置在主轴(10)四周，所述第一驱动轮(6)连接在第一伸缩机构上；
所述第一伸缩机构包括第一导轨(11)、第一滑块(5)、第一连杆(7)、第一弹性件和第一驱动轮连接件(9)，当第一驱动轮(6)受压时，第一连杆(7)带动第一滑块(5)沿第一导轨(11)压缩第一弹性件；
所述第一驱动轮连接件(9)连接第一连杆(7)和第一驱动轮(6)，所述第一驱动轮连接件(9)包括纵截面为直角梯形的连接部(21)，该连接部(21)的斜面朝上，并且该斜面与水平方向具有11°-14°的夹角；所述连接部(21)与第一驱动轮(6)连接。


2.如权利要求1所述小管径隧道排水盲管智能疏通机器人，其特征在于：所述第一驱动轮连接件(9)还包括与所述连接部(21)连接的底部(22)，底部(22)为长方体结构，宽与连接部(21)的宽度相等，长为连接部(21)长度的3倍，连接部(21)高度为8-10mm；所述底部(22)与第一连杆(7)连接。


3.如权利要求1所述小管径隧道排水盲管智能疏通机器人，其特征在于：所述传动装置还包括平台连接机构(12)，其一端与第一连杆(7)连接，另一端与第一导轨(11)连接，第一导轨(11)另一端与圆盘轴套(16)连接，第一导轨(11)上与圆盘轴套(16)连接的一端依次设置有第一滑块(5)和第一弹性件；第一连杆(7)之间采用圆柱销连接，通过第一驱动轮连接件(9)与第一驱动轮(6)连接。


4.如权利要求1所述小管径隧道排水盲管智能疏通机器人，其特征在于：所述机器人还包括支撑装置，用于管道具有倾...

【专利技术属性】
技术研发人员：董忠红，郑家伟，李泽凯，刘晓明，李明辉，兰恒星，晏长根，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61