一种管道清淤机器人的制作方法

本实用新型属于管道清淤设备领域，尤其是涉及一种管道清淤机器人。

背景技术：

下水管道是一种用于收集和排放城市废水的公共设施，但是在收集废水的过程中，不可避免的会有固体异物随废水进入管道内部。这些异物将在管道中堆积造成管道堵塞，使得下水管道无法正常执行废水的排放工作。因此需要按时对管道进行疏通，以确保废水排放过程的正常进行。

在现有技术中，工作人员通常会借助清淤设备对管道进行清理，但是现有设备无法将管道内的固体异物粉碎，因此固体异物会随着清淤设备的运动而在管道内部进行移动，从而导致清淤设备行进缓慢，严重影响管道清淤的效率。当固体异物的体积较大时，异物的阻碍还可能会导致清淤设备停滞或损坏，从而影响清淤工作的正常进行。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种管道清淤机器人，以实现提升管道清淤工作效率的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种管道清淤机器人，包括：机器人本体、动作机构和破碎单元；

所述机器人本体的左右两侧均设有行走机构，所述行走机构用于驱使机器人本体进行移动；

所述破碎单元用于粉碎固体异物，包括：破碎装置、弧形遮挡板和导流板；所述破碎装置设置在两行走机构之间，所述弧形遮挡板设置在破碎装置顶部，所述导流板设置在破碎装置的底部；所述弧形遮挡板的开口侧朝向破碎装置，所述导流板向弧形遮挡板的开口侧倾斜；

所述动作机构用于驱使破碎装置进入或离开作业区域，动作机构的一端与破碎装置相连，另一端与机器人本体相连。

进一步的，所述机器人包括喷淋枪，所述喷淋枪设置在机器人本体的顶部，相应的，在所述弧形遮挡板上设有喷淋口，所述喷淋枪与喷淋口相对正。

进一步的，所述机器人还包括摄像机构，所述摄像机构设置在机器人本体的顶部，且摄像机构拍摄范围的下边缘与弧形遮挡板的外壁相切。

进一步的，所述动作机构包括防水电缸和支撑臂，所述防水电缸的一端与机器人本体相铰接，另一端与破碎装置相铰接；所述支撑臂共有两个，且两个支撑臂分别设置在防水电缸的左右两侧，所述支撑臂的一端与机器人本体相固接，另一端与破碎装置相铰接。

进一步的，所述防水电缸与破碎装置的铰接点和两支撑臂与破碎装置的铰接点呈三角形布置。

进一步的，所述破碎装置包括：支撑架、驱动机构和破碎机构；

所述破碎机构包括刀轴，所述刀轴设置在支撑架内部，刀轴的一端与驱动机构相连，另一端与支撑架转动连接；在所述刀轴上沿轴向设有多个切割组件，所述切割组件包括刀座和刀具，所述刀具可拆卸的安装在刀座上；各切割组件的刀具长度由刀轴中部向刀轴两端逐渐变短，当刀轴进行转动时，所述破碎机构形成梭形切割外廓。

进一步的，所述刀具远离刀轴的端部设有弯折段。

进一步的，所述刀具包括第一刀组和第二刀组，所述第一刀组和第二刀组分别设置在刀座的两侧。

进一步的，所述第一刀组的弯折段与第二刀组的弯折段方向相反。

进一步的，所述第一刀组包括第一切割刀和第二切割刀，所述第一切割刀与第二切割刀相互平行；所述第二刀组包括第三切割刀和第四切割刀，所述第三切割刀与第四切割刀相平行。

进一步的，所述第一切割刀与第三切割刀相垂直。

进一步的，所述支撑架内部设有配重块，所述配重块设置在支撑架远离驱动机构的一侧。

进一步的，所述驱动机构包括：防水壳、驱动电机和变速箱，所述驱动电机和变速箱均置于防水壳内部，驱动电机的输出轴与变速箱的输入轴相连，变速箱的输出轴与所述刀轴相连。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种管道清淤机器人具有以下优势：

(1)本实用新型所述的一种管道清淤机器人，能通过破碎单元对管道中的固体异物进行粉碎，从而避免机器人清淤工作中受到阻碍，因此能够提升清淤工作的工作效率。其次，本装置在破碎单元上设有弧形遮挡板和导流板，通过遮挡板和导流板能够对破碎后的异物碎屑进行引导，避免其向环境中飞溅。此外，本装置还能通过动作机构对破碎单元的位置进行调整，在不需要进行破碎时抬起破碎单元，从而提升本装置对崎岖地面的适应能力。

(2)本实用新型所述的一种管道清淤机器人，在机器人本体的顶部设有摄像机构，通过摄像机构能够方便工作人员观察管道内部情况，及时对机器人的动作进行调整。此外，在机器人本体顶部还设有喷淋枪，通过设置喷淋枪能够在破碎的过程中向破碎单元内部喷射清洁液体，利用清洁液体能够清除破碎单元中的异物碎渣，并降低破碎单元的工作温度。

(3)本实用新型所述的一种管道清淤机器人，其破碎机构的切割外廓为梭形，因此当破碎机构与固体异物发生接触时，梭形外廓的中部会先与异物发生接触并对异物施加作用力。与现有技术相比，本破碎机构能够在接触点产生更大的作用效果，更容易使异物破碎，因此具有更高的破碎效率。

(4)本实用新型所述的一种管道清淤机器人，其刀具端部设有弯折部，通过设置弯折部能够提升单个刀具的工作范围，因此能够降低破碎机构内的刀具密度。通过降低刀具密度不仅能够降低破碎装置的制造成本，还能防止异物碎屑卡在两相邻刀具之间，降低工作人员的清洁难度。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的机器人的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的机器人的结构示意图(隐去行走机构、摄像机构和喷淋枪)；

图3为本实用新型实施例所述的破碎装置的结构示意图(隐去弧形遮挡板和导流板)；

图4为本实用新型实施例所述切割组件的结构示意图。

附图标记说明：

1-机器人本体；11-喷淋枪；12-摄像机构；2-行走机构；3-动作机构；31-防水电缸；32-支撑臂；41-弧形遮挡板；411-喷淋口；42-导流板；43-支撑架；431-配重块；44-驱动机构；45-刀轴；46-刀座；47-第一刀组；471-第一切割刀；472-第二切割刀；48-第二刀组；481-第三切割刀；482-第四切割刀；49-弯折段。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种管道清淤机器人，其结构可由图1进行示意，如图所示，清淤机器人包括：机器人本体1、动作机构3和破碎单元。

所述机器人本体1的内部设有控制单元和电池，通过控制单元能够接收上级控制设备的控制信息，并控制本机器人中的其余设备进行动作，通过电池能够为本装置中的其他部件提供工作电能，满足其工作消耗。在所述机器人本体1的左右两侧均设有行走机构2，所述行走机构2用于驱使机器人本体1进行移动。

可选的，两个所述行走机构2均为具有独立运动能力的履带式行走机构，通过调整两行走机构2的转动方向，即可驱使本机器人向不同方向进行运动。示例性的，当两行走机构2转动方向相同时，本机器人将在管道内部向前或向后进行直线运动，当行走机构2的转动方向不同时，本机器人将在管道内部进行向左或向右的转弯运动。

所述破碎单元用于粉碎固体异物，包括：破碎装置、弧形遮挡板41和导流板42。所述破碎装置设置在两行走机构2之间，当管道中出现固体异物时，破碎装置将会对固体异物施加剪切作用力，从而实现粉碎异物的目的。所述弧形遮挡板41和导流板42用于引导破碎后的异物残渣，避免其相外界飞溅。具体的，所述弧形遮挡板41设置在破碎装置顶部，且弧形遮挡板41的开口侧朝向破碎装置，所述导流板42设置在破碎装置的底部，且导流板42向弧形遮挡板41的开口侧倾斜。

在进行工作时，破碎装置将固体异物粉碎，此时粉碎产生的碎屑将会以破碎装置为原点而向外飞溅。通过设置弧形遮挡板41能对向上飞溅的碎屑进行拦截，使其停留在破碎装置所在的区域内，避免其损伤本机器人上的其他部件。被阻拦的碎屑将会因重力作用而向下掉落，并沿倾斜设置的导流板42落到管道底部。

可选的，为及时对残留在破碎装置上的碎屑进行清理，在所述机器人本体1的顶部还设有喷淋枪11，相应的，在所述弧形遮挡板41上设有喷淋口411，所述喷淋枪11与喷淋口411相对正。具体的，在所述机器人本体1内部设有水箱和水泵，通过水泵能将水箱内部的清洁液体通过喷淋枪11喷向破碎装置。由于清洁液体的冲刷作用，残留在破碎装置中的碎屑将会与破碎装置分离，因此能够降低工作人员在清淤工作后的清洗难度。此外，由于破碎装置在粉碎异物的过程中会与异物发生摩擦，喷淋清洁液体还能够降低破碎装置的工作温度，延长破碎装置的使用寿命。

如图2所示，所述动作机构用于驱使破碎装置进入或离开作业区域，动作机构3的一端与破碎装置相连，另一端与机器人本体1相连。具体的，所述动作机构包括防水电缸31和支撑臂32，所述防水电缸31的一端与机器人本体1相铰接，另一端与破碎装置相铰接，所述支撑臂32共有两个，且两个支撑臂32分别设置在防水电缸31的左右两侧，所述支撑臂32的一端与机器人本体1相固接，另一端与破碎装置相铰接。

可选的，所述防水电缸31与破碎装置的铰接点和两支撑臂32与破碎装置的铰接点呈三角形布置。

在进行工作时，支撑臂32将为破碎装置提供转动支点，而防水电缸31将为破碎装置的运动提供动力。示例性的，如图2所示结构，当防水电缸31伸长时，所述破碎装置将以支撑臂32的铰接点为轴向下转动，此时破碎装置将进入工作区域，对异物进行粉碎；当防水电缸31缩短时，所述破碎装置将以支撑臂32的铰接点为轴向上转动，此时破碎装置将会离开工作区域，以使得本装置前端的仰角增大，因此能使本装置适应崎岖路面的行进工作。

此外，为方便工作人员对本装置的工作状态进行调整，所述机器人还包括摄像机构12，所述摄像机构12用于观测管道内部的图像。具体的，所述摄像机构12设置在机器人本体1的顶部，且摄像机构12拍摄范围的下边缘与弧形遮挡板41的外壁相切。在进行工作时，由于摄像机构12的拍摄范围高于弧形遮挡板41的外壁，因此摄像机构12能够清楚完整的观察到本装置前方的图像，工作人员可根据前方图像对动作机构3和行进机构2进行调整，以使得本装置进入示意的工作状态。

由于下水管道中的固体异物大多为石块、板结物或因塌方而脱落的混凝土块等硬度较高的衣物，常规的破碎装置无法高效的完成破碎任务，因此会导致管道清淤工作的效率低下，为提升破碎装置的破碎效率，所述破碎装置可选用附图3所示的结构。

如图3所示，支撑架43、驱动机构44和破碎机构。所述破碎机构包括刀轴45，所述刀轴45设置在支撑架43内部，刀轴45的一端与驱动机构44相连，另一端与支撑架43转动连接。在刀轴45上沿轴向设有多个切割组件，所述切割组件包括刀座46和刀具，所述刀具可拆卸的安装在刀座46上。位于刀轴45上的各切割组件的上刀具的长度由刀轴45中部向刀轴45两端逐渐变短，当刀轴45开始转动时，所述破碎机构将形成梭形的切割外廓，以便对管道中的异物进行破碎。

在进行管道清淤工作时，异物的存在会阻碍清淤设备的行进，严重影响清淤工作的效率，因此需要借助破碎装置对异物进行破碎。现有的破碎装置在启动后会形成圆柱形的切割外廓，当破碎装置与异物相接触时，圆柱形外廓的侧壁将以面接触的形式对异物施加作用力。但是，管道中的异物硬度较高，面接触的形式无法在接触部位产生足够的作用效果，因此其破碎速度较慢。

在本实施例中，所述破碎机构的切割外形为梭形，当破碎机构与固体异物发生接触时，梭形外廓的中部会先与异物发生接触，因此破碎机构将以线接触的形式对异物施加作用力。与面接触形式相比，线接触形式在破碎过程中的接触面积更小，因此在接触部位所产生的作用效果就更强，当切割外廓与异物相接触时，破碎机构对异物的击打将会集中在一个较小的区域上，因此能够快速使异物分散，从而提升破碎工作的工作效率。

此外，由于梭形切割外廓与异物的接触面积更小，因此本装置还能在破碎过程中降低驱动机构44的瞬时功率波动，避免驱动机构44发生损坏。具体的，在破碎机构与管道内异物发生接触瞬间，驱动机构44所产生的动能将转化为作用力施加在刀具上，驱使刀具进行运动，而与刀具相接触的异物将会对刀具施加反作用力，阻碍刀具进行运动。由于圆柱形切割外廓的接触区域较大，因此刀具承受的反作用力也相对较大，当反作用力大于作用力时，破碎机构将无法进行转动，此时会导致驱动机构44的瞬时功率增大，使驱动机构44存在烧毁的风险。在本实施例中，梭形切割外廓能够降低破碎机构与异物的接触面积，因此能使破碎机构承受较小的反作用力，当待处理的异物相同时，本装置中的破碎机构可以维持运动状态，避免驱动机构44出现过大的瞬时功率波动，从而避免驱动机构44发生损坏。

可选的，为进一步保护驱动机构44，为避免其因渗水而发生短路，所述驱动机构44可包括：防水壳、驱动电机和变速箱，所述驱动电机和变速箱均置于防水壳内部，驱动电机的输出轴与变速箱的输入轴相连，变速箱的输出轴与所述刀轴45相连。所述驱动电机和变速箱的外壳与防水壳内壁之间的接触处设有聚四氟垫片，防水壳的轴用出口处设有油封，电缆线出口处设有聚四氟外套。

由于驱动机构44的存在会使破碎装置的重心发生偏移，因此破碎装置可能会在破碎的过程中出现异常抖动，从而影响其使用寿命。为消除这一影响，在所述支撑架43内部设有配重块431，所述配重块431设置在支撑架43远离驱动机构44的一侧。通过设置配重块431能够将破碎装置的重心平衡至几何中心处，从而提升破碎装置的稳定性。

在实际工作过程中，管道内的异物可能具有较高的硬度，而高硬度的异物无法被破碎装置直接打碎，破碎装置在与异物接触后只能在异物的表面形成创伤区域，利用创伤区域破坏异物的结构稳定性，最终打碎异物。由于现有破碎装置的切割外廓为圆柱形，在切割破碎过程中只能在异物表面形成矩形的创伤区域，这一矩形区域各部位的切割深度相同，因此无法有效的破坏异物的结构稳定性。

在本实施例中，由于刀轴45上的各切割组件的上刀具的长度由刀轴45中部向刀轴45两端逐渐变短，因此位于中部的切割组件会先在异物表面形成创伤区域。这一创伤区域将会降低异物表面的结构强度，当位于刀轴45两侧的切割组件与异物发生接触时，两侧切割组件所承受的阻力就会下降，因此能够降低破碎机构形成创伤区域的难度。此外，由于刀轴45中部切割组件的刀具长度较大，因此本装置最终将会形成中部深两端浅的三角形创伤区域，与矩形创伤区域相比，三角形创伤区域对异物结构强度的破坏程度更高，更容易导致异物破碎。

可选的，为提升刀座46的空间利用率，提升本装置参与切割的刀具数量，所述刀具包括第一刀组47和第二刀组48，且第一刀组47和第二刀组48分别设置在刀座46的两侧。

为方便对打碎后的衣物进行清理，本实施例在所述刀具远离刀轴45的端部还设有弯折段49，通过设置弯折段49能够提升刀具的工作范围，提升本装置对异物的破碎程度。具体的，当异物被打散后，设有弯折段49的刀具能够进一步对异物进行粉碎，以使得异物变为颗粒度很小的碎屑，从而方便后续设备对管道进行清洗。

可选的，为进一步提升异物的粉碎效率，提升弯折段49的影响范围，所述第一刀组47的弯折段49与第二刀组48的弯折段49方向相反。

此外，由于破碎机构将以旋转的姿态与异物发生接触，为确保刀座46的各个角度均存在切割刀具，所述第一刀组47包括第一切割刀471和第二切割刀472，所述第一切割刀471与第二切割刀472相互平行。所述第二刀组48包括第三切割刀481和第四切割刀482，所述第三切割刀481与第四切割刀482相平行。所述第一切割刀471应与第三切割刀481相垂直。

由于切割刀具在进行工作时可能发生磨损，为方便对刀具进行替换，所述刀具与刀座46之间可采用螺纹连接的方式进行可拆卸连接。具体的，在所述刀座46和刀具上均设有螺纹孔，在进行安装时，工作人员可通过螺钉将刀具安装在刀座46上，因此当某一刀具发生损坏时，工作人员可及时对这一刀具进行替换。

下面对上述方案的效果进行说明：

本实施例提供了一种管道清淤机器人，能通过破碎单元对管道中的固体异物进行粉碎，从而避免机器人清淤工作中受到阻碍，因此能够提升清淤工作的工作效率。其次，本装置中破碎机构的切割外廓为梭形，因此具有更高的破碎效率，能够高效的完成异物的粉碎工作。在破碎机构的刀具端部还设有弯折部，通过设置弯折部能够提升单个刀具的工作范围，降低破碎机构内的刀具密度。此外，本机器人还设有摄像机构和喷淋枪，通过摄像机构能够方便工作人员观察管道内部情况，及时对机器人的动作进行调整，通过喷淋枪能够在破碎的过程中向破碎单元内部喷射清洁液体，利用清洁液体能够清除破碎单元中的异物碎渣。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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