污水管道穿行清淤机器人的制作方法

本发明涉及一种管道机器人，尤其涉及一种管道穿行清淤机器人。

背景技术：

城市污水管道运行一段时间后，淤泥越积越多，淤泥达到一定深度后，现有的机器设备容易陷入淤泥中，很难爬行通过，清淤与管道检修工作难以完成，目前污水管道的清淤工作主要通过人工完成，由于管道直径较小，环卫人员一般也只能将检修井中的淤泥挖出，很难进入污水管道清淤，检修井内环境恶劣，存在缺氧、中毒、瓦斯爆炸风险；也有少数清洗公司采用射流清淤的办法，这种方法需要先堵管、用吸淤车将污水吸走，再用高压射流喷头冲洗管壁，最后再用吸淤车将淤泥走，操作复杂，需要高压泵车、吸淤车大型设备，清淤成本高，施工车辆占地面积大，管道深处的淤泥难以吸走清除，更重要的是城市污水管道一般是布置在非机动车道上，大型设备进驻后阻碍交通，所以应用较少。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本发明提供了一种污水管道穿行清淤机器人。

其技术方案为：

一种污水管道穿行清淤机器人，包括舱体、前划桨装置、后划桨装置、牵引机构；

所述舱体是水密舱体；

所述前划桨装置包括前滑套、前划桨、前滑套驱动机构，所述前滑套可滑动套装在舱体的中前部，所述前划桨有多个，多个前划桨可转动安装在前滑套的外周，所述前滑套驱动机构驱动前滑套相对舱体前后往复运动，前滑套向前运动时，前划桨随前滑套向前运动并在泥水阻力作用下向后转动避让泥水阻力，前滑套向后运动时，前划桨随前滑套向后运动并向后划动泥水；

所述后划桨装置包括后滑套、后划桨、后滑套驱动机构，所述后滑套可滑动套装在舱体的中后部，所述后划桨有多个，多个后划桨可转动安装在后滑套的外周，所述后滑套驱动机构驱动后滑套相对舱体前后往复运动，后滑套向前运动时，后划桨随后滑套向前运动并在泥水阻力作用下向后转动避让泥水阻力，后滑套向后运动时，后划桨随后滑套向后运动并向后划动泥水；

所述前滑套的运动方向与后滑套的运动方向相反；

所述牵引机构设置在舱体的尾部，用于向后拖动本发明的机器人，优选有以下三种形式，一是在舱体内安装电池，机器人采用电池供电，牵引机构是安装在舱体尾部的牵引绳；二是机器人采用外部供电，通过供电电缆连接到舱体尾部并与舱体内电缆连通，牵引机构是供电电缆；三是为了减小供电电缆的受力，在舱体尾部安装牵引绳，牵引机构是牵引绳和供电电缆。

进一步的，所述前滑套的头部安装有螺旋钻，所述螺旋钻优选圆锥形螺旋钻。

所述前滑套和后滑套之间密封连接有波纹管，防止泥水进入滑套与舱体之间阻碍滑动。

所述后滑套与舱体尾部之间密封连接有波纹管，防止泥水进入后滑套与舱体之间阻碍滑动。

所述舱体内部还可安装有前后往复运动的配重块和配重块推动机构，前滑套向前运动时，配重块推动机构将配重块推向舱体的前部，前滑套向后运动时，配重块推动机构将配重块推向舱体的后部。

本发明的污水管道穿行清淤机器人是这样工作的，首先打开检查井盖，将机器人从检查井放入污水管道，启动前滑套驱动机构和后滑套驱动机构，在前滑套驱动机构和后滑套驱动机构的驱动下，前划桨和后划桨反向运动，前划桨避开淤泥阻力向前运动时，后划桨向后划动淤泥推动机器人前行，后划桨避开淤泥阻力向前运动时，前划桨向后划动淤泥推动机器人前行，机器人在前划桨装置和后划桨装置的交替推动实现机器人在污水管道内的穿行，每前进一段距离，通过牵引机构将污水管道穿行清淤机器人向后拉回到检查井，前划桨和后划桨将淤泥推至检查井内，通过淤泥打捞设备或人工即可将淤泥打捞出污水管道，完成污水管道的清淤；增加的螺旋钻将机器人前方的淤泥切削并向其后方的前划桨装置输送，为机器人清除前方障碍，同时前划桨和后划桨将螺旋钻切削的淤泥推向后方，有利于机器人的前行和清淤。

本发明的污水管道穿行清淤机器人，包括舱体、前划桨装置、后划桨装置，通过前、后划桨装置的滑套反向往复运动带动安装在滑套上的前、后划桨交替划动，有效实现机器人在淤泥中穿行，解决了现有机器人难以在淤泥中穿越污水管道的问题；通过牵引机构将污水管道穿行清淤机器人向后拉回到检查井，前划桨和后划桨将淤泥推至检查井内，通过淤泥打捞设备或人工即可将淤泥打捞出污水管道，解决了污水管道尤其是小口径管道的清淤难题；增加的螺旋钻将机器人前方的淤泥切削并向其后方的前划桨装置输送，为机器人清除前方障碍，同时前划桨和后划桨将螺旋钻切削的淤泥推向后方，有利于机器人的前行和清淤；增加的配重块调整机器人的重心位置，实现更有效的运动。

附图说明

图1为本发明污水管道穿行清淤机器人第一实施例的主视图。

图2为图1的左视图。

图3为图2中沿a－a线的剖视图。

图4是图3中沿b－b线的剖视图。

图5是图3中沿c－c线的剖视图。

图6是图3中头部的放大图。

图7是图3中尾部的放大图。

图8为本发明污水管道穿行清淤机器人第二实施例的主视图。

图9为图8的左视图。

图10为图9中沿d－d线的剖视图。

图11是图10中沿e－e线的剖视图。

图12是图10中沿f－f线的剖视图。

图13是图12中推块与挡块脱开时的状态图。

图14是图10中沿h－h线的剖视图。

图15是图14中推块与挡块脱开时的状态图。

图16为本发明污水管道穿行清淤机器人第三实施例的结构图。

图中附图标记为：1、螺旋钻，2、波纹管，3、后划桨装置，4、波纹管，5、前划桨装置，6、后滑套，7、舱体，8、后划桨，9、齿轮ⅰ，10、齿轮ⅱ，11、链传动机构ⅰ，12、后驱动轴，13、配重块ⅰ，14、前驱动轴，15、减速机，16、齿轮ⅲ，17、齿条ⅰ，18、齿轮ⅳ，19、齿条ⅱ，20、前滑套，21、前划桨，22、限位面，23、齿条ⅲ，24、齿条ⅳ，32、链传动机构ⅱ，33、链传动机构ⅲ，34、配重块ⅱ，36、链传动机构ⅳ，37、链传动机构ⅴ，38、推块ⅰ，39、挡块ⅰ，40、挡块ⅱ，41、推块ⅱ，42、挡块ⅲ，43、挡块ⅳ，101、电机，102、螺旋钻头；103、供电电缆，104、水密电连接器，105、舱体内电缆，106、牵引绳，107、电池组。

具体实施方式

如图1至图7示出了本发明污水管道穿行清淤机器人第一实施例，包括舱体7、螺旋钻1、前划桨装置5、后划桨装置3；牵引机构；

舱体7是圆筒形水密舱体；

参见图3和图5，前划桨装置包括前滑套20、前划桨21、前滑套驱动机构，前滑套20可滑动套装在舱体7的中前部，前滑套20的头部是圆锥形结构且罩住舱体7的头部，前划桨21有16个，16个前划桨均通过销轴可转动安装在前滑套20的外周，所述前滑套驱动机构包括安装在舱体7内的减速机15、由减速机15驱动的前驱动轴14，前驱动轴14两端穿过舱体壁并通过密封圈与舱体壁密封，前驱动轴14的上端安装有齿轮ⅲ16，前驱动轴14的下端安装有齿轮ⅳ18，齿轮ⅲ16与安装在前滑套20内壁的齿条ⅰ17啮合实现齿轮齿条传动，齿轮ⅳ18与安装在前滑套20内壁的齿条ⅱ19啮合实现齿轮齿条传动，前驱动轴14驱动齿轮ⅲ16和齿轮ⅳ18转动，进而驱动齿条ⅰ17和齿条ⅱ19直线运动，与齿条固定安装的前滑套20跟随齿条运动，从上往下看，减速机15顺时针运动时，前滑套20向舱体前方运动，减速机15逆时针转动时，前滑套20向舱体后方运动，通过改变减速机15的转动方向，实现前滑套的20前后往复运动，前滑套20向前运动时，前划桨21随前滑套20向前运动并在泥水阻力作用下向后转动避让泥水阻力，前滑套21向后运动时，前划桨21随前滑套20向后运动,在泥水阻力作用下转动至与前滑套20运动方向垂直位置限位，限位面22设置在前滑套20上，限位后前划桨21高效向后划动泥水。

参见图3和图4，后划桨装置包括后滑套6、后划桨8、后滑套驱动机构，后滑套6可滑动套装在舱体7的中后部，后划桨8有12个，12个后划桨均通过销轴可转动安装在后滑套6的外周，所述后滑套驱动机构包括安装在舱体7内的减速机15、由减速机15驱动的链传动机构ⅰ11、由链传动机构ⅰ11驱动的后驱动轴12，后驱动轴12两端穿过舱体壁并通过密封圈与舱体壁密封，后驱动轴12的上端安装有齿轮ⅱ10，后驱动轴12的下端安装有齿轮ⅰ9，齿轮ⅱ10与安装在后滑套6内壁的齿条ⅲ23啮合实现齿轮齿条传动，齿轮ⅰ9与安装在前滑套6内壁的齿条ⅳ24啮合实现齿轮齿条传动，后驱动轴12驱动齿轮ⅰ9和齿轮ⅱ10转动，进而驱动齿条ⅳ24和齿条ⅲ23直线运动，与齿条固定安装的后滑套6跟随齿条运动，从污水管道穿行机器人尾部向前看，后滑套驱动装置的齿条位于齿轮的右侧，前滑套驱动装置的齿条位于齿轮的左侧，所以后滑套6与前滑套20的运动方向相反，后滑套6向前运动时，后划桨8随后滑套6向前运动并在泥水阻力作用下向后转动避让泥水阻力，后滑套6向后运动时，后划桨8随后滑套6向后运动,在泥水阻力作用下转动至与后滑套6运动方向垂直位置限位，限位面设置在后滑套6上，限位后，后划桨8高效向后划动泥水。

参见图1和图3，前滑套20和后滑套6之间密封连接有波纹管4，防止泥水进入滑套与舱体之间阻碍滑动。

参见图1和图3，后滑套6与舱体7尾部之间密封连接有波纹管2，防止泥水进入后滑套与舱体之间阻碍滑动。

参见图3，舱体7内部还安装有前后往复运动的配重块ⅰ13和配重块推动机构，配重块推动机构是链传动机构ⅰ11的传动链，配重块ⅰ13安装传动链上，前滑套20向前运动时，传动链将配重块ⅰ13推向舱体7的前部，前滑套20向后运动时，传动链将配重块ⅰ13推向舱体7的后部。

参见图6，螺旋钻安装在前滑套20的头部，螺旋钻包括圆锥形螺旋钻头102和驱动钻头旋转的电机101。

参见图7，本实施例的机器人采用外电源通过供电电缆103对机器人供电，供电电缆103与水密电连接器104的插头电连接，水密电连接器104的插座部分固定在舱体7的尾部，舱体内电缆105与水密电连接器104的插座电连接，供电电缆同时作为牵引机构，用于向后拖动本发明的机器人。

如图8至图15示出了本发明污水管道穿行清淤机器人第二实施例，与第一实施例的区别仅在于前滑套驱动装置、后滑套驱动装置、配重块、牵引机构不同。

参见图10、图14、图15，前滑套驱动装置由第一实施例的齿轮齿条传动变化为链推动机构，具体为：包括安装在舱体7内的减速机15、由减速机15驱动的前驱动轴14，在舱体7的上方位于舱体7与前滑套20之间由前驱动轴14驱动的链传动机构ⅳ36，在舱体7的下方位于舱体7与前滑套20之间由前驱动轴14驱动的链传动机构ⅴ37，参见图13，链传动机构ⅳ36的链板上安装有推块ⅱ41，前滑套20的内上壁设置有挡块ⅲ42和挡块ⅳ43，链传动机构ⅳ36的传动链设置为顺时针转动，推块ⅱ41在两链轮上方随链板直线运动时，推块ⅱ41推动挡块ⅲ42向右运动，驱动前滑套20向前运动，推块ⅱ41随链板绕右侧链轮圆弧运动时，推块ⅱ41与挡块ⅲ42脱开，脱开时的状态见图14，前滑套20静止，推块ⅱ41随链板绕过链轮在两链轮的下侧直线运动时，推块ⅱ41推动挡块ⅳ43向左运动，驱动前滑套20向后运动，推块ⅱ41随链板绕左侧链轮圆弧运动时，推块ⅱ41与挡块ⅳ43脱开，前滑套20静止，推块ⅱ41随链板绕过链轮在两链轮的上侧直线运动时，推块ⅱ41推动挡块ⅲ42向右运动，驱动前滑套20向前运动，依此推动前滑套20前后往复运动；链传动机构ⅴ37在舱体7的下方，与链传动机构ⅳ36相同的方式同步推动前滑套20前后往复运动。

参见图10、图12、图13，后滑套驱动装置也是由第一实施例的齿轮齿条传动变化为链推动机构，具体为：包括安装在舱体7内的减速机15、由减速机15驱动的链传动机构ⅰ11、由链传动机构ⅰ11驱动的后驱动轴12，在舱体7的上方位于舱体7与后滑套6之间由后驱动轴12驱动的链传动机构ⅱ32，在舱体7的下方位于舱体7与后滑套6之间由后驱动轴12驱动的链传动机构ⅲ33，参见图11，链传动机构ⅱ32的链板上安装有推块ⅰ38，后滑套6的内上壁设置有挡块ⅰ39和挡块ⅱ40，推块ⅱ41随链传动机构ⅳ36的链板运行一周时，推块ⅰ38也随链传动机构ⅱ32的链板运行一周，推块ⅰ38的运动方向与推块ⅱ41的运动方向相反，链传动机构ⅱ32的传动链设置为顺时针转动，推块ⅰ38在两链轮下方随链板直线运动时，推块ⅰ38推动挡块ⅰ39向左运动，驱动后滑套6向后运动，推块ⅰ38随链板绕左侧链轮圆弧运动时，推块ⅰ38与挡块ⅰ39脱开，脱开时的状态见图12，后滑套6静止，推块ⅰ38随链板绕过链轮在两链轮的上侧直线运动时，推块ⅰ38推动挡块ⅱ40向右运动，驱动后滑套6向前运动，推块38随链板绕右侧链轮圆弧运动时，推块ⅰ38与挡块ⅱ40脱开，后滑套6静止，推块ⅰ38随链板绕过链轮在两链轮的下侧直线运动时，推块ⅰ38推动挡块ⅰ39向左运动，驱动后滑套6向后运动，依此推动后滑套6前后往复运动；链传动机构ⅲ33在舱体7的下方，与链传动机构ⅱ32相同的方式同步推动后滑套6前后往复运动。

见图10，第二实施例的配重块是安装在链传动机构ⅰ11的链板上的配重块ⅱ34，配重块ⅱ34随链传动机构ⅰ11的链板运行一周，推块ⅱ41也随链传动机构ⅳ36的链板运行一周，前滑套20向前运动时，配重块ⅱ34随链传动机构ⅰ11的链板向舱体7的头部运动，前滑套20向后运动时，配重块ⅱ34随链传动机构ⅰ11的链板向舱体7的后部运动。

见图10的左端，本实施例的牵引机构除了供电电缆103外，还包括安装在舱体7尾部的牵引绳106。

图16示出了本发明污水管道穿行清淤机器人的第三实施例，该实时例与第二实施例的区别仅在于舱体7内安装有电池组107并省去了供电电缆103和水密电连接器104，机器人由电池组107供电。