一种自调节管道清洁机器人

1.本实用新型涉及管道卫生安全技术领域，具体涉及一种自调节管道清洁机器人。


背景技术：

2.大型油烟机被广泛运用于餐厅、饭店、酒店、工厂、学校、医院、企事业食堂等，如果不定时清洗的话，将会在油烟机管道的表面以及烟道布满污垢，导致油烟处理效果不好，甚至还存在着安全隐患，容易发生火灾、滋生细菌及耗电量显著增加。而大型油烟机管道清洁又是近年来国家环保，消防强制检验的餐饮业厨房项目，所以在每个县城和城市有着长期而稳定的增长的刚需市场。但是多领域化的油烟机管道清洗设备却少之又少，整个大型油烟机管道清洗市场有着无可估量的爆发潜力。
3.随着空调通风系统在日常生活中发挥着越来越重要的作用，其管道使用寿命被不断延长，其积蓄的室内空气污染愈发显著，空调通风系统的清洁也随之备受关注。污染的空调通风管道是构成室内污染的主要因素，不洁的空调风管亦会引起空调效果的严重下降，从而造成大量的能源浪费。同时，通风管道若不及时清洗，风管内极易滋生并积聚大量有害物质。
4.无论是由于疫情下备受关注的室内安全问题，还是日趋严重的室内空气污染问题，从人们身心健康和节约能源的角度出发，中央空调、工厂排烟管、大型管道及油烟机管道定期的清洁与消毒都将成为当务之急。
5.综上所述，在通风管道清洁的过程中，如何设计一种清洁装置，用以提高装置在管道中行走的稳定性，适用于倾斜管路的清洁，进一步提升管道内壁的清洗效果，提高清洗效率，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于，为通风管道清洁的过程中，提供一种清洁装置，用以提高装置在管道中行走的稳定性，适用于倾斜管路的清洁，进一步提升管道内壁的清洗效果，提高清洗效率。
7.为实现上述目的，本实用新型采用如下方案：提出一种自调节管道清洁机器人，包括运动模块和清洁模块；
8.所述运动模块包括底盘、定位装置和带动底盘行走的履带永磁吸附结构，所述定位装置位于底盘的前端，所述履带永磁吸附结构包括动力装置、主导轮和从动轮，所述动力装置通过安装座与底盘相连，所述动力装置的输出轴与主导轮相连，所述主导轮和从动轮均通过车轴与底盘相连，所述主导轮通过链条与从动轮相连，所述链条的外侧设置有吸附块，所述底盘的顶部设置有供清洁模块安装的回转台；
9.所述清洁模块包括导轨组件、调整块、喷管机构和清扫刷，所述导轨组件包括底座和滑座，所述底座安装在回转台上，所述底座上设置有齿条，所述滑座通过齿条与底座相连，所述底座的侧壁上设置有供滑座导向的导杆，所述调整块通过转轴与滑座相连，所述转
轴的主动端连接有供调整块调节俯仰角度的转动电机，所述喷管机构和清扫刷均安装在调整块上，且随调整块的转动而转动。
10.作为优选，底盘的前端设置有辅助模块，辅助模块包括伸缩杆组件和支撑块，伸缩杆组件的固定端与底盘的顶部相连，伸缩杆组件包括驱动装置、直杆和套管，支撑块与套管的首端相连，支撑块的顶部设置有磁性吸附球，驱动装置的输出轴与直杆相连，直杆的侧壁上设置有滑轨，滑轨上嵌入有定位珠，定位珠通过弹簧与滑轨相连，直杆嵌套在套管内，套管的内壁上设置有滑块，滑块与定位珠形成锁止结构。
11.作为优选，底盘的底部设置有集油口，底盘的前端设置有车灯，底盘的后端设置有吸尘接口和接线口。如此设置，集油口用于方便抽吸管道内的污水，车灯用于在管道内补充光源，便于摄像头探测管道内的情况，吸尘口用于与外部的真空发生装置相连，进而实现对管道内漂浮灰尘的收集，接线口用于与外部电源相连，为自调节管道清洁机器人提供动力，进一步提高了续航能力。
12.作为优选，喷管机构包括用于喷出水流的第一喷管组件以及喷出去污剂的第二喷管组件，第一喷管组件包括第一套筒结构，第一套筒结构的连接处设置有第一垫圈，第二喷管组件包括第二套筒结构，第二套筒结构的连接处设置有第二垫圈，第一套筒结构和第二套筒结构的输出端均设置有喷嘴。如此设置，第一喷管组件和第二喷管组件协同作用，有利于提升对管道内壁的清洁效果，进一步提高了清洁效率，喷管组件均采用套筒式结构，利用套筒预留活动空间解决机器人在小空间管道转弯时喷管触及管道内壁，致使机器人不能正常运作的缺陷，解决了空间狭小，底盘不能够旋转时机器人对于其正、侧面部分管壁的无法有效清洗现状。
13.作为优选，底盘上设置有消毒模块，消毒模块位于回转台与底盘之间。如此设置，便于在清洁管道的基础上，进一步对管道进行全方位、无死角的消毒，进而保证了室内的安全。
14.作为优选，底盘呈方形壳体状，方形壳体的接缝处设置有密封结构，一对履带永磁吸附结构分别位于底盘的两侧呈对称分布。如此设置，有利于增加吸附块与管道内壁的接触面积，进一步保证了底盘在行走过程中的稳定性。
15.作为优选，喷嘴包括第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴，第一喷嘴的内腔体呈第一圆锥台状，所述第二喷嘴的内腔体具有第二圆锥台状和第二圆柱段，第二圆锥台状的窄口与第二圆柱段相连，第三喷嘴的内腔体具有第三圆柱段和第三圆锥台状，第三圆柱段与第三圆锥台状的宽口相连，第三圆柱段的开口处设置有倒角。如此设置，根据实际情况需要，可选用相应的喷嘴，保证了水流对管道内壁的冲击力以及清洗效果。
16.作为优选，动力装置为步进电机，步进电机通过安装座与底盘相连，步进电机通过谐波减速器与主导轮相连。如此设置，有利于提高底盘的行走力矩，进一步提升了行走的稳定性，利用步进电机的控制精度，大大提高了底盘行走的位置精度，进而保证了对管道内壁的清洁效果。
17.作为优选，定位珠通过塔形弹簧与滑轨相连。如此设置，利用塔型弹簧在压缩的时候能够尽可能的完全压缩，增大了定位珠的伸缩幅度，塔型弹簧在压缩和复原的时候也不会因摩擦发出异响，实现了高效固定伸缩杆的同时，进一步降低了噪声。
18.作为优选，定位装置为超声波雷达。如此设置，利用超声波雷达探测管道内的障碍
物，提升了自调节管道清洁机器人的避障性能。
19.本实用新型提供的一种自调节管道清洁机器人与现有技术相比，具有如下实质性特点和进步：
20.1、该自调节管道清洁机器人通过调整滑座沿导杆的轴向进行滑动，并结合转动电机带动调整块调节俯仰角度，进而扩大了喷管机构和清扫刷的有效清扫面积，底盘上设置的回转台还可对整个清洁模块在水平面内实现360o旋转调整，进一步提升了对管道内壁的清洗效果，提高了清洗效率；
21.2、该自调节管道清洁机器人通过在底盘上设置辅助模块，有效的消除了机器人由水平管道进入竖直管道转弯段，履带永磁吸附结构靠近机器人最前端部分及末端部分与管道内壁接触不良使得机器人不能正常工作，甚至发生向后倒翻的隐患，同时，在竖直管道段伸缩杆组件可与履带永磁吸附结构协调配合，增强外部动力，保证了机器人稳健爬行，进而更好地完成竖直管壁清洁与消毒工作。
附图说明
22.图1是本实用新型实施例中一种自调节管道清洁机器人的立体结构示意图；
23.图2是图1的仰视图；
24.图3是图1的后视图；
25.图4是图1的主视图；
26.图5是图1的左视图；
27.图6是图1的右视图；
28.图7是运动模块的动力系统示意图；
29.图8是履带永磁吸附结构的示意图；
30.图9是第一喷嘴和第二喷嘴的剖视图；
31.图10是第三喷嘴的剖视图；
32.图11是运动模块的控制系统示意图；
33.图12是清洁模块的控制系统示意图；
34.图13是导轨组件的结构示意图；
35.图14是双履带永磁吸附结构的立体结构示意图；
36.图15是辅助模块中锁定结构的示意图；
37.图16是第一套筒结构的示意图；
38.图17是图16中a-a处的剖视图；
39.图18是辅助模块的立体结构示意图；
40.图19是辅助模块在另一视角的立体结构示意图。
41.附图标记：运动模块1、消毒模块2、清洁模块3、辅助模块4、履带永磁吸附结构1-1、底盘1-2、主导轮1-1-1、链条1-1-2、吸附块1-1-3、连接挡板1-1-4、集油口1-2-1、接线口1-2-2、吸尘接口1-2-3、车灯1-2-4、超声波雷达1-2-5、谐波减速器1-2-6、步进电机1-2-7、回转台3-1、导轨组件3-2、齿条3-2-1、导杆3-2-2、滑座3-2-3、转轴3-3、电池3-4、调整块3-5、螺纹孔3-5-1、第一喷管组件3-6、第一套筒结构3-6-1、第一垫圈3-6-1-1、第一喷嘴3-6-2、第二喷嘴3-6-3、清扫刷3-7、第二喷管组件3-8、第二套筒结构3-8-1、第三喷嘴3-8-2、磁性
吸附球4-1、支撑块4-2、驱动装置4-3、长轴4-4、伸缩杆组件4-5、套管4-5-1、直杆4-5-2、滑块4-5-1-1、滑轨4-5-2-1、定位珠4-6、塔形弹簧4-7。
具体实施方式
42.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。
43.如图1-19所示的一种自调节管道清洁机器人，用以提高装置在管道中行走的稳定性，适用于倾斜管路的清洁，甚至适用于垂直管路的清洗工况。该自调节管道清洁机器人可灵活运用于方管、圆管等多种管道类型，操作者可根据自身及环境需求提前设置操作指令并执行。相较于其它机器人，该自调节管道清洁机器人稳定性强、有较好的抗震能力，可避免因工作振动引起的装置侧翻问题。同时，履带永磁吸附结构优化了底盘的行走机构，运动灵活，清洁过程中可以牢牢地附着于管壁上。利用导轨组件和调整块的结构，喷管机构可实现多方位调节，更适用于由变径管道组成的通风系统，进而进一步提升了管道内壁的清洗效果，提高了清洗效率。
44.如图1所示，一种自调节管道清洁机器人包括运动模块1、清洁模块3和辅助模块4。如图2结合图3所示，运动模块1包括底盘1-2、定位装置和带动底盘1-2行走的履带永磁吸附结构1-1。定位装置位于底盘1-2的前端。如图8所示，履带永磁吸附结构1-1包括动力装置、主导轮1-1-1和从动轮。动力装置通过安装座与底盘1-2相连。动力装置的输出轴与主导轮1-1-1相连。主导轮1-1-1和从动轮均通过车轴与底盘1-2相连。主导轮1-1-1通过链条1-1-2与从动轮相连。链条1-1-2的外侧设置有吸附块1-1-3。底盘1-2的顶部设置有供清洁模块3安装的回转台3-1。
45.如图3所示，清洁模块3包括导轨组件3-2、调整块3-5、喷管机构和清扫刷3-7。结合图13所示，导轨组件3-2包括底座和滑座3-2-3。底座安装在回转台3-1上。底座上设置有齿条3-2-1。滑座3-2-3通过齿条3-2-1与底座相连。底座的侧壁上设置有供滑座3-2-3导向的导杆3-2-2。调整块3-5通过转轴3-3与滑座3-2-3相连。转轴3-3的主动端连接有供调整块3-5调节俯仰角度的转动电机。喷管机构和清扫刷3-7均安装在调整块3-5上，且随调整块3-5的转动而转动。清扫刷3-7位于调整块3-5的前端。调整块3-5的后端设置有供电池3-4放置的电池3-4仓。
46.如图5结合图18所示，辅助模块4包括伸缩杆组件4-5和支撑块4-2。伸缩杆组件4-5的固定端与底盘1-2的顶部相连。伸缩杆组件4-5包括驱动装置4-3、直杆4-5-2和套管4-5-1。支撑块4-2与套管4-5-1的首端相连。支撑块4-2的顶部设置有磁性吸附球4-1。驱动装置4-3的输出轴与直杆4-5-2相连。直杆4-5-2的侧壁上设置有滑轨4-5-2-1。滑轨4-5-2-1上嵌入有定位珠4-6。如图15所示，定位珠4-6通过弹簧与滑轨4-5-2-1相连。直杆4-5-2嵌套在套管4-5-1内。如图19所示，套管4-5-1的内壁上设置有滑块4-5-1-1。滑块4-5-1-1与定位珠4-6形成锁止结构。
47.当管道的内径变大时，套管4-5-1在磁性吸附球4-1磁力的作用下，拉伸了伸缩杆组件4-5的长度，用以保持底盘1-2平稳行走；当管道的内径变小时，管道的内壁向套管4-5-4施加轴向压力，压缩了伸缩杆组件4-5的长度，用以保证底盘1-2在管道内的通过性。如此一来，有效的消除了机器人由水平管道进入竖直管道转弯段，履带永磁吸附结构靠近机器人最前端部分及末端部分与管道内壁接触不良使得机器人不能正常工作，甚至发生向后倒
翻的隐患，同时，在竖直管道段伸缩杆组件可与履带永磁吸附结构协调配合，增强外部动力，保证了机器人稳健爬行，进而更好地完成竖直管壁清洁与消毒工作。
48.其中，定位装置为超声波雷达1-2-5。如此设置，利用超声波雷达1-2-5探测管道内的障碍物，提升了自调节管道清洁机器人的避障性能。清扫刷3-7的刷头宜采用圆状尼龙材料毛刷。如此一来，刷头不易损坏管壁且能达到预期清理效果。如图4所示，清扫刷3-7的刷杆可与设置在调整块3-5上的螺纹孔3-5-1相连。
49.该自调节管道清洁机器人相比性能单一或应用区域受限的传统管道清洁机器人，其具有作用范围广泛、可拆卸化程度高、清洁消毒效果显著等特点，满足不同应用场合和不同功能性需要，既可以作用于中央空调管道及大型管道实现自主的基础式清洁维护目的、实现深度清洁消毒杀菌的效果，又可作用于油烟机管道实现堆积污垢清洗、减少细菌传播及预防疾病，极大程度上避免因管道灰尘及油垢堆积、病毒滋生所致的风管系统能耗增加与呼吸道疾病的传播。
50.如图1所示，底盘1-2上设置有消毒模块2。消毒模块2位于回转台3-1与底盘1-2之间。如此设置，便于在清洁管道的基础上，进一步对管道进行全方位、无死角的消毒，进而保证了室内的安全。
51.如图14所示，底盘1-2呈方形壳体状，方形壳体的接缝处设置有密封结构，一对履带永磁吸附结构1-1分别位于底盘1-2的两侧呈对称分布。如此设置，有利于增加吸附块1-1-3与管道内壁的接触面积，进一步保证了底盘1-2在行走过程中的稳定性。为了进一步提高履带永磁吸附结构的刚度，在其外侧设置有连接挡板1-1-4。
52.如图2所示，底盘1-2的底部设置有集油口1-2-1。如图5结合图6所示，底盘1-2的前端设置有车灯1-2-4。底盘1-2的后端设置有吸尘接口1-2-3和接线口1-2-2。如此设置，集油口1-2-1用于方便抽吸管道内的污水。车灯1-2-4用于在管道内补充光源，便于摄像头探测管道内的情况。吸尘口用于与外部的真空发生装置相连，进而实现对管道内漂浮灰尘的收集。接线口1-2-2用于与外部电源相连，为自调节管道清洁机器人提供动力，进一步提高了续航能力。
53.如图3所示，喷管机构包括用于喷出水流的第一喷管组件3-6以及喷出去污剂的第二喷管组件3-8。结合图16和图17所示，第一喷管组件3-6包括第一套筒结构3-6-1。第一套筒结构3-6-1的连接处设置有第一垫圈3-6-1-1。如图4所示，第二喷管组件3-8包括第二套筒结构3-8-1。第二套筒结构3-8-1的连接处设置有第二垫圈。第一套筒结构3-6-1和第二套筒结构3-8-1的输出端均设置有喷嘴。如此设置，第一喷管组件3-6和第二喷管组件3-8协同作用，有利于提升对管道内壁的清洁效果，进一步提高了清洁效率。
54.其中，喷嘴包括第一喷嘴3-6-2、第二喷嘴3-6-3和第三喷嘴3-8-2。如图9所示，第一喷嘴3-6-2的内腔体呈第一圆锥台状。第二喷嘴3-6-3的内腔体具有第二圆锥台状和第二圆柱段。第二圆锥台状的窄口与第二圆柱段相连。如图10所示，第三喷嘴3-8-2的内腔体具有第三圆柱段和第三圆锥台状。第三圆柱段与第三圆锥台状的宽口相连。第三圆柱段的开口处设置有倒角。如此设置，根据实际情况需要，可选用相应的喷嘴，保证了水流对管道内壁的冲击力以及清洗效果。
55.如图7所示，动力装置为步进电机1-2-7。步进电机1-2-7通过安装座与底盘1-2相连。步进电机1-2-7通过谐波减速器1-2-6与主导轮1-1-1相连。如此设置，有利于提高底盘
1-2的行走力矩，进一步提升了行走的稳定性，利用步进电机1-2-7的控制精度，大大提高了底盘1-2行走的位置精度，进而保证了对管道内壁的清洁效果。
56.如图11所示，步进电机1-2-7的驱动芯片可选择l298n双h桥。单片机cpu1的型号可选为stm32f103 c8t6。底盘行走的测速电路由华芯霍尔传感器hg1和hg2组成。霍尔传感器型号可选择hx6278。霍尔传感器hg1用于测量一侧主导轮1-1-1的速度，霍尔元件hg2用于测量另一侧主导轮1-1-1的速度。
57.如图15 所示，定位珠4-6通过塔形弹簧4-7与滑轨4-5-2-1相连。如此设置，利用塔型弹簧在压缩的时候能够尽可能的完全压缩，增大了定位珠4-6的伸缩幅度。塔型弹簧在压缩和复原的时候也不会因摩擦发出异响，实现了高效固定伸缩杆的同时，进一步降低了噪声。
58.本实用新型实施例中提出的一种自调节管道清洁机器人使用时，包括如下步骤：
59.步骤一、将自调节管道清洁机器人放置在待清洁的管道入口，启动动力装置，动力装置驱动带有吸附块的链条转动，进而带动底盘沿着管道的内壁行走；
60.步骤二、根据管道的内部结构，调整滑座在底座上的位置，以及调节调整块相对于管道平面的俯仰角度，调整伸缩杆组件中支撑块的高度，使得磁性吸附球吸附在管道的内壁上，喷管机构向管道内喷射水流及去污剂，清扫刷随着底盘的行走对管道的内壁实施清扫；
61.步骤三、当管道的内径变大时，套管在磁性吸附球磁力的作用下，拉伸了伸缩杆组件的长度，用以保持底盘平稳行走；当管道的内径变小时，管道的内壁向套管施加轴向压力，压缩了伸缩杆组件的长度，用以保证底盘在管道内的通过性。
62.例如，该自调节管道清洁机器人在中央空调、工厂排烟管、大型管道及油烟机管道正常运行过程中。计算机要求底盘前进时，单片机cpu1按照驱动芯片l298n双h桥工作逻辑要求向步进电机1-2-7的驱动芯片ic2、ic3发送信号使电机gb1、gb2同时正转；计算机要求底盘后退时，单片机cpu1按照驱动芯片l298n双h桥工作逻辑要求向步进电机1-2-7的驱动芯片ic2、ic3发送信号使电机gb1、gb2同时反转；计算机要求底盘向左转时，单片机cpu1按照驱动芯片l298n双h桥工作逻辑要求向步进电机1-2-7的驱动芯片ic2发送信号，使电机gb1反转，单片机cpu1按照驱动芯片l298n双h桥工作逻辑要求向步进电机1-2-7的驱动芯片ic3发送信号，使电机gb2正转；计算机要求底盘向右转时，单片机cpu1按照驱动芯片l298n双h桥工作逻辑要求向步进电机1-2-7的驱动芯片ic2发送信号，使电机gb1正转；单片机cpu1按照驱动芯片l298n双h桥工作逻辑要求向步进电机1-2-7的驱动芯片ic3发送信号，使电机gb2反转。
63.若机器人前方有障碍物，位于底盘前端的超声波雷达1-2-5接收探头r接收到雷达设备发射探头t的超声波信号遇障碍物反射的回波信号，经雷达接收电路处理后向单片机cpu1送入指令，经计算机运行发出指令让电机gb1、gb2反转或停止，使机器人绕过障得物继续行走或停止运动。当安装在步进电机1-2-7上的磁钢靠近霍尔传感器时就产生一个脉冲，信号通过传输到单片机cpu1中，单片机通过信号计数外部脉冲在一秒钟内产生的脉冲数，从而计算出小车两侧车轮的转速；单片机根据车体运动控制的需要向机器人行走驱动系统发送指令信号，调整机器人行走的速度及转向。
64.如图12所示，在自调节管道清洁机器人对中央空调、工厂排烟管、大型管道及油烟
机管道清洁过程中，电机gb3和驱动芯片ic4及周围元件组成调整块3-5的升降驱转动电路。全集驱动芯片ic4选l298n双h桥。当单片机cpu1按照驱动芯片l298n双h桥工作逻辑要求向驱动芯片ic4发送信号使电机gb3正转，进而喷管组件的开口向上倾斜；当单片机cpu1按照驱动芯片l298n双h桥工作逻辑要求向驱动芯片ic4发送信号使电机gb3电机反转，进而喷管组件的开口向下倾斜。当喷管组件的俯仰角度升到最大位置，限位开关s1将检测信号送入单片机cpu1中，单片机cpu1向调整块3-5的升降驱动电路发送指令使降电机gb3停止运动；当高喷管组件的开口降到最低位置，限位开关s2将检测信号送入单片机cpu1中，单片机cpu1 向调整块3-5的升降驱动电路发送指令使升降电机gb3停止运动。
65.当管道的内径变大时，套管4-5-1在磁性吸附球4-1磁力的作用下，拉伸了伸缩杆组件4-5的长度，用以保持底盘1-2平稳行走；当管道的内径变小时，管道的内壁向套管4-5-4施加轴向压力，压缩了伸缩杆组件4-5的长度，用以保证底盘1-2在管道内的通过性。
66.本实用新型不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，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、改进等形成的技术方案，均应包含在本实用新型的保护范围之内。