一种具有空气净化和灭火功能的管廊巡检机器人的制作方法

本发明涉及智慧管廊领域，特别涉及一种具有空气净化和灭火功能的管廊巡检机器人。

背景技术：

管廊巡检机器人是集多传感器融合技术、机器人运动控制、嵌入式综合处理器设计技术、导航及行为规划技术、机器人视觉、安防技术、海量信息存储及无限传输于一体的复杂系统。该机器人能够代替人工对管廊进行巡检，及时发现运行设备的异常，及时发出警告信号，以便及时处理。

管廊内由于空间较为密封，故空气质量较差，且管廊内由于管道较多，易发生有害气体泄漏等情况，同样降低了管廊内的空气质量，对工作人员的身体健康造成一定影响；其次，现有的巡检机器人大都仅能够发现火情，仍需要通过报警功能通知工作人员进行灭火，其自身不具备灭火功能，降低了巡检机器人的便捷性和实用性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有空气净化和灭火功能的管廊巡检机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有空气净化和灭火功能的管廊巡检机器人，包括行走小车、连接体和摄像头，还包括净化装置和灭火装置，所述净化装置设置在连接体上，所述灭火装置包括两个灭火机构，两个灭火机构均设置在行走小车上，两个灭火机构分别设置在行走小车的两侧，所述行走小车的顶部设有行走轮，所述行走轮与灭火机构传动连接；

所述净化装置包括旋转机构和净化机构，所述净化机构设置在旋转机构上，所述旋转机构与净化机构传动连接；

所述旋转机构包括固定环、移动块、移动轮和旋转块，所述固定环水平设置，所述固定环套设在连接体上，所述固定环与连接体固定连接，所述固定环的顶面设有导轨，所述导轨为圆环形，所述导轨与固定环同轴设置，所述移动块位于固定环的上方，所述移动轮设置在移动块上，所述移动轮位于导轨内，所述移动轮与导轨滚动连接，所述移动块上设有限位块，所述固定环的顶面设有限位槽，所述限位槽为圆环形，所述限位槽与固定环同轴设置，所述限位块位于限位槽内，所述限位块与限位槽匹配且滑动连接，所述旋转块设置在移动块的一侧，所述净化机构设置在旋转块的下方；

所述净化机构包括净化室、风机、过滤组件和杀菌组件，所述净化室的两侧分别设有进风口和出风口，所述风机有两个，两个风机分别设置在进风口和出风口内，所述过滤组件和杀菌组件均设置在净化室内，所述过滤组件位于杀菌组件的一侧；

所述过滤组件包括前置水洗过滤网、HEPA过滤网和活性炭过滤网，所述前置水洗过滤网、HEPA过滤网和活性炭过滤网由进风口向出风口的方向依次设置；

所述灭火机构包括动力组件和灭火组件，所述灭火组件位于动力组件的下方，所述动力组件设置在行走小车内；

所述动力组件包括第一转轴、第一锥齿轮、第二转轴和第二锥齿轮，所述第一转轴竖向设置，所述第一转轴与行走轮同轴设置，所述行走轮与第一转轴传动连接，所述第一锥齿轮套设在第一转轴上，所述第二转轴水平设置，所述第二转轴通过第一轴承与行走小车的内壁连接，所述第二锥齿轮套设在第二转轴上，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，所述第二锥齿轮上设有电磁铁，所述电磁铁位于第二锥齿轮的圆心的一侧；

所述灭火组件包括电机、摆动杆和喷头，所述电机竖向设置在行走小车内，所述摆动杆水平设置在电机的输出轴的一侧，所述摆动杆与电机的输出轴铰接，所述行走小车的一侧设有开口，所述摆动杆经开口伸出行走小车，所述喷头位于行走小车外，所述喷头设置在摆动杆的位于行走小车外的一端，所述摆动杆上设有铁块，所述铁块与电磁铁正对设置。

作为优选，为了增强净化效果，所述旋转块和净化室之间设有调节组件，所述调节组件包括固定块、滑动块、伸缩架、铰接块、调节板和气缸，所述固定块和滑动块均设置在旋转块的底面，所述固定块与旋转块的底面固定连接，所述滑动块与旋转块的底面滑动连接，所述伸缩架竖向设置，所述伸缩架的顶部的两端分别与固定块和滑动块铰接，所述铰接块有两个，所述伸缩架的底部的两端分别与两个铰接块铰接，所述调节板水平设置在铰接块的下方，两个铰接块均与调节板滑动连接，所述气缸水平设置在旋转块的底面，所述气缸的气杆与滑动块固定连接，所述净化室设置在调节板的下方。

作为优选，为了增强杀菌效果，所述杀菌组件包括固定轴、桨叶、转动轴、转盘和紫外线灯，所述净化室内设有固定杆，所述固定杆的两端分别与净化室的顶面和底面连接，所述固定轴水平设置，所述固定轴的一端与固定杆连接，所述桨叶通过第二轴承与固定轴的另一端连接，所述桨叶沿着第二轴承的中心自转，所述转动轴与固定轴同轴设置，所述转动轴沿着自身的轴线自转，所述转动轴与桨叶传动连接，所述转盘与转动轴垂直，所述转盘的中心固定在转动轴的远离桨叶的一侧，所述转盘设置在转动轴和紫外线灯之间，所述紫外线灯水平设置在转盘的边缘处。

作为优选，为了提高排出空气的质量，所述净化室上设有监控机构，所述监控机构包括空气质量传感器和回流管，所述空气质量传感器设置在出风口内，所述回流管设置在出风口和净化室之间，所述出风口通过回流管与净化室的内部连通。

作为优选，为了便于紫外线灯的维修、更换，所述紫外线灯与转盘螺纹连接。

作为优选，为了自动提示更换配件，所述净化室上设有扬声器，所述连接体内设有PLC，所述空气质量传感器和扬声器均与PLC电连接。

作为优选，为了便于控制，所述电磁铁的制作材料为硅钢。

作为优选，为了提高滑动块和铰接块移动的稳定性，所述滑动块和铰接块上均设有卡块，所述旋转块和调节板上均设有卡槽，所述卡块位于卡槽内，所述卡块与卡槽匹配且滑动连接。

作为优选，为了进一步提高滑动块和铰接块移动的稳定性，所述卡槽为燕尾槽。

作为优选，为了实现灭火机构的自动工作，所述行走小车上设有烟雾传感器，所述烟雾传感器和电磁铁、电机均与PLC电连接。

本发明的有益效果是，该具有空气净化和灭火功能的管廊巡检机器人，在行走的过程中，通过净化装置，对管廊内的空气进行净化，提高管廊内的空气质量，避免对工作人员的身体健康造成影响；其次，当巡检机器人发现火情后，能够通过灭火装置对火情进行初步控制，避免火势蔓延，或将火灾扑灭在初期阶段，避免造成较大的经济损失和重大事故，提高了机器人的便捷性和实用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的一种具有空气净化和灭火功能的管廊巡检机器人的结构示意图。

图2是本发明的一种具有空气净化和灭火功能的管廊巡检机器人的旋转机构与调节组件的连接结构示意图。

图3是本发明的一种具有空气净化和灭火功能的管廊巡检机器人的净化机构的结构示意图。

图4是本发明的一种具有空气净化和灭火功能的管廊巡检机器人的灭火机构的结构示意图。

图中：1.行走小车，2.连接体，3.摄像头，4.固定环，5.移动块，6.移动轮，7.旋转块，8.净化室，9.风机，10.前置水洗过滤网，11.HEPA过滤网，12.活性炭过滤网，13.行走轮，14.第一转轴，15.第一锥齿轮，16.第二转轴，17.第二锥齿轮，18.电磁铁，19.电机，20.摆动杆，21.喷头，22.铁块，23.固定块，24.滑动块，25.伸缩架，26.铰接块，27.调节板，28.气缸，29.固定轴，30.桨叶，31.转动轴，32.转盘，33.紫外线灯，34.空气质量传感器，35.回流管。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，一种具有空气净化和灭火功能的管廊巡检机器人，包括行走小车1、连接体2和摄像头3，还包括净化装置和灭火装置，所述净化装置设置在连接体2上，所述灭火装置包括两个灭火机构，两个灭火机构均设置在行走小车1上，两个灭火机构分别设置在行走小车1的两侧，所述行走小车1的顶部设有行走轮13，所述行走轮13与灭火机构传动连接；

在行走的过程中，通过净化装置，对管廊内的空气进行净化，提高管廊内的空气质量，避免对工作人员的身体健康造成影响；其次，当巡检机器人发现火情后，能够通过灭火装置对火情进行初步控制，避免火势蔓延，或将火灾扑灭在初期阶段，避免造成较大的经济损失和重大事故，提高了机器人的便捷性和实用性。

所述净化装置包括旋转机构和净化机构，所述净化机构设置在旋转机构上，所述旋转机构与净化机构传动连接；

如图2所示，所述旋转机构包括固定环4、移动块5、移动轮6和旋转块7，所述固定环4水平设置，所述固定环4套设在连接体2上，所述固定环4与连接体2固定连接，所述固定环4的顶面设有导轨，所述导轨为圆环形，所述导轨与固定环4同轴设置，所述移动块5位于固定环4的上方，所述移动轮6设置在移动块5上，所述移动轮6位于导轨内，所述移动轮6与导轨滚动连接，所述移动块5上设有限位块，所述固定环4的顶面设有限位槽，所述限位槽为圆环形，所述限位槽与固定环4同轴设置，所述限位块位于限位槽内，所述限位块与限位槽匹配且滑动连接，所述旋转块7设置在移动块5的一侧，所述净化机构设置在旋转块7的下方；

实际上，在移动块5上，还设有驱动机构，驱动移动轮6转动，使得移动轮6沿着导轨滚动，从而使移动块5带动旋转块7转动，使得旋转块7绕着连接体2转动。

如图3所示，所述净化机构包括净化室8、风机9、过滤组件和杀菌组件，所述净化室8的两侧分别设有进风口和出风口，所述风机9有两个，两个风机9分别设置在进风口和出风口内，所述过滤组件和杀菌组件均设置在净化室8内，所述过滤组件位于杀菌组件的一侧；

所述过滤组件包括前置水洗过滤网10、HEPA过滤网11和活性炭过滤网12，所述前置水洗过滤网10、HEPA过滤网11和活性炭过滤网12由进风口向出风口的方向依次设置；

当风机9工作时，设置在进风口内的风机9将有害气体抽进净化室8内，气体先通过前置水洗过滤网10，由前置水洗过滤网10将大颗粒的粉尘过滤掉，再通过HEPA过滤网11，由于HEPA过滤网11对直径为0.3微米以上的微粒去除效率可达到99.7％以上，故能将小颗粒的粉尘进行过滤，最后再通过活性炭过滤网12，由于活性炭过滤网12采用通孔结构的铝蜂窝、塑料蜂窝、纸蜂窝为载体，具有高效的吸附性能，故能将气体中的有害成分进行吸附，之后，经过滤后的气体再通过杀菌组件进行杀菌处理，再排入大气中。

如图4所示，所述灭火机构包括动力组件和灭火组件，所述灭火组件位于动力组件的下方，所述动力组件设置在行走小车1内；

所述动力组件包括第一转轴14、第一锥齿轮15、第二转轴16和第二锥齿轮17，所述第一转轴14竖向设置，所述第一转轴14与行走轮13同轴设置，所述行走轮13与第一转轴14传动连接，所述第一锥齿轮15套设在第一转轴14上，所述第二转轴16水平设置，所述第二转轴16通过第一轴承与行走小车1的内壁连接，所述第二锥齿轮17套设在第二转轴16上，所述第一锥齿轮15与第二锥齿轮17啮合，所述第二锥齿轮17上设有电磁铁18，所述电磁铁18位于第二锥齿轮17的圆心的一侧；

所述灭火组件包括电机19、摆动杆20和喷头21，所述电机19竖向设置在行走小车1内，所述摆动杆20水平设置在电机19的输出轴的一侧，所述摆动杆20与电机19的输出轴铰接，所述行走小车1的一侧设有开口，所述摆动杆20经开口伸出行走小车1，所述喷头21位于行走小车1外，所述喷头21设置在摆动杆20的位于行走小车1外的一端，所述摆动杆20上设有铁块22，所述铁块22与电磁铁18正对设置。

当行走轮13转动时，行走轮13驱动第一转轴14转动，带动第一锥齿轮15转动，第一锥齿轮15驱动第二锥齿轮17转动，实际上，喷头21上还设有水管，喷头21通过水管与外部水源连通，当发现火情时，喷头21喷水，同时，电磁铁18通电，第二锥齿轮17带动电磁铁18上下移动，带动铁块22上下移动，使得摆动杆20沿着电机19的输出轴转动，从而使喷头21在喷水的同时上下摆动，同时，当电机19工作时，还能通过摆动杆20带动喷头21左右摆动，从而扩大喷水范围，增强灭火效果。

如图2所示，所述旋转块7和净化室8之间设有调节组件，所述调节组件包括固定块23、滑动块24、伸缩架25、铰接块26、调节板27和气缸28，所述固定块23和滑动块24均设置在旋转块7的底面，所述固定块23与旋转块7的底面固定连接，所述滑动块24与旋转块7的底面滑动连接，所述伸缩架25竖向设置，所述伸缩架25的顶部的两端分别与固定块23和滑动块24铰接，所述铰接块26有两个，所述伸缩架25的底部的两端分别与两个铰接块26铰接，所述调节板27水平设置在铰接块26的下方，两个铰接块26均与调节板27滑动连接，所述气缸28水平设置在旋转块7的底面，所述气缸28的气杆与滑动块24固定连接，所述净化室8设置在调节板27的下方。

当气缸28工作时，气缸28驱动滑动块24向固定块23滑动，使得伸缩架25伸长，伸缩架25通过铰接块26驱动调节板27向下移动，反之，当气缸28的气杆收回时，调节板27向上移动，故使得净化室8上下移动，扩大净化范围，实现动态净化，从而增强净化效果。

如图3所示，所述杀菌组件包括固定轴29、桨叶30、转动轴31、转盘32和紫外线灯33，所述净化室8内设有固定杆，所述固定杆的两端分别与净化室8的顶面和底面连接，所述固定轴29水平设置，所述固定轴29的一端与固定杆连接，所述桨叶30通过第二轴承与固定轴29的另一端连接，所述桨叶30沿着第二轴承的中心自转，所述转动轴31与固定轴29同轴设置，所述转动轴31沿着自身的轴线自转，所述转动轴31与桨叶30传动连接，所述转盘32与转动轴31垂直，所述转盘32的中心固定在转动轴31的远离桨叶30的一侧，所述转盘32设置在转动轴31和紫外线灯33之间，所述紫外线灯33水平设置在转盘32的边缘处。

当气体流经桨叶30时，驱动桨叶30转动，桨叶30驱动转动轴31旋转，使得转盘32旋转，转盘32驱动紫外线灯33旋转，对空气形成扰动，延长紫外线灯33的辐射面与空气的接触时间，进而对空气进行充分的杀菌和消毒，从而增强杀菌效果。

作为优选，为了提高排出空气的质量，所述净化室8上设有监控机构，所述监控机构包括空气质量传感器34和回流管35，所述空气质量传感器34设置在出风口内，所述回流管35设置在出风口和净化室8之间，所述出风口通过回流管35与净化室8的内部连通。

当空气质量传感器34检测到排出的空气质量不达标时，可通过回流管35使不达标的空气回流到净化室8内部，重新进行净化，从而提高排出空气的质量。

作为优选，为了便于紫外线灯33的维修、更换，所述紫外线灯33与转盘32螺纹连接。

因而可将紫外线灯33从转盘32上拧下来，从而便于紫外线灯33的维修、更换。

作为优选，为了自动提示更换配件，所述净化室8上设有扬声器，所述连接体2内设有PLC，所述空气质量传感器34和扬声器均与PLC电连接。

当空气质量传感器34检测到排出的空气质量不达标时，将信号传给PLC，PLC控制扬声器工作，当扬声器连续多次发出提示音时，说明净化室8内的过滤配件需要更换，从而实现了自动提示。

作为优选，为了便于控制，所述电磁铁18的制作材料为硅钢。

由于硅钢制成的电磁铁18在通电时有磁性，断电后磁性立刻消失，故能便于控制摆动杆20的摆动情况。

作为优选，为了提高滑动块24和铰接块26移动的稳定性，所述滑动块24和铰接块26上均设有卡块，所述旋转块7和调节板27上均设有卡槽，所述卡块位于卡槽内，所述卡块与卡槽匹配且滑动连接。

卡槽能够通过卡块将滑动块24和铰接块26的运动轨迹进行限定，从而提高了滑动块24和铰接块26滑动的稳定性。

作为优选，为了进一步提高滑动块24和铰接块26移动的稳定性，所述卡槽为燕尾槽。

作为优选，为了实现灭火机构的自动工作，所述行走小车1上设有烟雾传感器，所述烟雾传感器和电磁铁18、电机19均与PLC电连接。

当烟雾传感器检测到烟雾信号时，将信号传给PLC，PLC控制电磁铁18通电或控制电机19工作，从而实现灭火机构的自动工作。

在行走的过程中，同时启动净化机构和旋转机构，使得净化机构在净化空气的同时绕着连接体2转动，扩大净化范围，增强净化效果，故能够对管廊内的空气进行净化，提高管廊内的空气质量，避免对工作人员的身体健康造成影响；其次，当巡检机器人发现火情后，能够通过灭火机构对火情进行初步控制，避免火势蔓延，或将火灾扑灭在初期阶段，避免造成较大的经济损失和重大事故，提高了机器人的便捷性和实用性。

与现有技术相比，该具有空气净化和灭火功能的管廊巡检机器人，在行走的过程中，通过净化装置，对管廊内的空气进行净化，提高管廊内的空气质量，避免对工作人员的身体健康造成影响，相比于现有的净化装置，该净化装置实现了动态净化，增强了净化效果；其次，当巡检机器人发现火情后，能够通过灭火装置对火情进行初步控制，避免火势蔓延，或将火灾扑灭在初期阶段，避免造成较大的经济损失和重大事故，提高了机器人的便捷性和实用性，相比于现有的灭火装置，该灭火装置能够通过行走轮13进行驱动，节约了动力成本。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。