CN103981942A - 一种管道清淤方法及管道清淤机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管道清淤方法及管道清淤机器人，属于排水管路清理技术领域。技术方案是：包括清淤机器人车体（20）、钢丝绳牵引装置、前置清淤斗（11）、前置清淤斗举升翻转机构、后置清淤斗（1）、同步带传动装置。在清淤机器人往返清淤作业的行程中，清淤机器人车体带动前置清淤斗、后置清淤斗和牵引钢丝绳装置在空载状态下向远离窨井井口的方向运动至待清淤的位置，牵引钢丝绳拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗向靠近窨井井口的方向运动，在运动过程中由前置清淤斗、后置清淤斗完成清淤作业。前置清淤斗、后置清淤斗配合清淤作业，提高了清淤机器人的单次清淤量。本发明具有结构简单可靠、运行稳定、清淤效率高等优点。

Description

一种管道清淤方法及管道清淤机器人

技术领域

本发明涉及一种管道清淤方法及管道清淤机器人，主要适用于管径大于等于300mm的排水管道清淤工作，属于排水管路清理技术领域。

背景技术

城市每天排水道都排放大量的垃圾，经常使排水管道不畅，易淤积、堵塞，城区经常遭受洪涝灾害，损失十分严重。排水管道的清淤疏通问题已成为政府部门当前的棘手问题。目前，我国城市排水管道的清淤疏通工作还普遍处于人工作业的落后状态，劳动强度大，效率低；在清理排水管道过程中，如果采用机器人去疏通排水管道，将大大减小恶劣环境对工人的危害，将有利于提高城市排水管道的排污能力并推动建设环境卫生现代文明城的进程。

发明内容

本发明目的是提供一种管道清淤方法及管道清淤机器人，结构简单可靠，单次清淤量大，清淤效率高，能够适应不同直径的排水管道清理淤泥的任务，解决背景技术中存在的问题。

本发明的技术方案是：

一种管道清淤机器人，包含清淤机器人车体、钢丝绳牵引装置、后置清淤斗、前置清淤斗、前置清淤斗举升翻转机构和同步带传动装置；后置清淤斗与清淤机器人车体后部之间通过圆弧齿同步带和铝型材连接，前置清淤斗与清淤机器人车体前部之间通过连杆连接；

所述的清淤机器人车体，底部设有车轮，以自携的蓄电池作为动力源，采用电机驱动车轮的运动方式，带动前置清淤斗、后置清淤斗和钢丝绳牵引装置一起向远离窨井井口的方向运动；清淤机器人车体的前后分别设有前摄像头和后摄像头，前摄像头和后摄像头是装有配带雨刷的红外防水摄像头，监控管道内部的清淤作业情况；

所述的钢丝绳牵引装置，牵引钢丝绳的一端和清淤机器人车体连接，另一端通过牵引钢丝绳支架的过渡和安装于工程车里的牵引钢丝绳电机连接；用于拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗向靠近窨井井口的方向运动，在运动过程将淤泥收入前置清淤斗和后置清淤斗内，完成清淤作业；

所述的前置清淤斗，整体形状为横向放置的筒体，一端封闭为斗底，另一端为开口，开口的上半部为半圆形缺口，开口的下部为圆弧状坡口，前置清淤斗靠近管道内壁；前置清淤斗底部装有前置清淤斗轮，便于清淤作业时前置清淤斗在管道内部行走；

前置清淤斗上设有前置清淤斗举升翻转机构，通过清淤机器人车体上的电机B带动传动轴运动，进而带动连杆翻转（转过一定角度），传动轴通过轴承底座设置在清淤机器人车体上；电动缸两端分别和前置清淤斗、连杆铰接，通过电动缸伸缩杆的伸长和缩短使前置清淤斗进一步翻转；此机构的作用是清淤作业开始前，将前置清淤斗调整，使前置清淤斗开口位于和管道内壁相切的位置，以便清淤，清淤结束后将前置清淤斗举升并翻转，避免前置清淤斗内淤泥外泄；

所述的后置清淤斗，整体形状呈半圆柱体结构，半圆部分为斗底，柱体一端为开口，后置清淤斗和铝型材铰接安装，用于扒平淤泥和收集淤泥；后置清淤斗上设有从动带轮，通过圆弧齿同步带与清淤机器人车体上的主动带轮连接；

所述的同步带传动装置，通过清淤机器人车体上的电机A带动减速器A、主动带轮转动，通过圆弧齿同步带带动从动带轮同步运动，进而带动后置清淤斗根据清淤需要做角度转动。

 一种管道清淤方法，具体步骤如下：

①通过上述管道清淤机器人进行，工作开始前，先把窨井井口附近的淤泥清理干净，由工程车把专用管道清淤机器人通过窨井吊送至城市排水管道内；前置清淤斗、后置清淤斗初始状态为斗口向上抬起，保证前置清淤斗、后置清淤斗不碰触到淤泥；

②扒平淤泥：工作开始，驱动清淤机器人车体底部的车轮转动，向远离窨井井口的方向运动，前置清淤斗、后置清淤斗和钢丝绳牵引装置在清淤机器人车体的带动下一同运动，运动到计划进行清淤作业的位置后，清淤机器人车体停止运动；电机A开始工作，通过圆弧齿同步带带动后置清淤斗旋转，将管道内淤积的比较厚的淤泥清至后置清淤斗内；牵引钢丝绳动作，拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗向靠近窨井井口的方向运动，运动距离超过一个清淤机器人车体长度后停止，电机A驱动后置清淤斗继续旋转使斗口朝下，将淤泥卸下，扒平淤泥；随后，清淤机器人车体带动前置清淤斗、后置清淤斗和钢丝绳牵引装置向远离窨井井口的方向运动至存有淤泥的位置，后置清淤斗重复上述扒平淤泥动作，直至清淤机器人车体可以在管道内部自由行走；

③钢丝绳牵引清淤作业：管道内淤泥被扒平之后，清淤机器人车体运动在淤泥上方，在电机B和电动缸的共同作用下，将前置清淤斗放下，当前置清淤斗的斗口和管道内壁相切时，电机B和电动缸停止动作；此时，电机A也带动后置清淤斗旋转至斗口和管道走向方向垂直的位置，电机A停止动作，准备清淤作业；然后，牵引钢丝绳动作，拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗一起向靠近窨井井口的方向运动，在运动过程中将淤泥收入前置清淤斗和后置清淤斗内；当前置清淤斗装满淤泥后，和前置清淤斗相连的连杆在电机B的带动下反向运动将前置清淤斗举起，随后和前置清淤斗相连的电动缸动作将前置清淤斗翻转，使前置清淤斗斗口朝上，避免前置清淤斗内的淤泥外泄；当后置清淤斗也装满淤泥后，在电机A的带动下使后置清淤斗旋转至斗口朝上的位置，防止后置清淤斗内淤泥回流至管道内部；最后，牵引钢丝绳动作拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗向靠近窨井井口的方向运动，直至运动至窨井井口处，前置清淤斗内的淤泥由窨井井口上方的淤泥提升装置清走，后置清淤斗内的淤泥通过后置清淤斗自身旋转卸下，至此清淤动作完成。

本发明的关键点为在清淤机器人往返清淤作业的行程中，清淤机器人车体带动前置清淤斗、后置清淤斗和牵引钢丝绳装置在空载状态下向远离窨井井口的方向运动至待清淤的位置，牵引钢丝绳拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗向靠近窨井井口的方向运动，在运动过程中由前置清淤斗、后置清淤斗完成清淤作业。前置清淤斗、后置清淤斗配合清淤作业，提高了清淤机器人的单次清淤量，钢丝绳牵引装置的引用提高了有载清淤的牵引动力。本发明具有结构简单可靠、运行稳定、清淤效率高等优点。

本发明的有益效果是：（1）本发明的清淤机器人车体带动前置清淤斗、后置清淤斗空载运动时以自携蓄电池为动力源，避免了穿缆作业，使得清淤过程安全性更高；（2）本发明的钢丝绳牵引装置为拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗有载清淤作业提供牵引力，保证了清淤作业所需的足够动力；（3）本发明采用电动缸、前置清淤斗和钢丝绳牵引装置组成简单可靠的清淤举升翻转装置，有效避免了清淤结束后清淤斗内淤泥的外泄；（4）本发明前置清淤斗特殊的圆弧形斗口，有助于将管道内部的淤泥清理干净，斗轮的安装方便了前置清淤斗在管道内部的移动清淤作业；（5）本发明的清淤机器人车体采用同步带传动装置和后置清淤斗组成后置清淤装置，通过同步带装置带动后置清淤斗转动，根据作业需要完成扒平和收集淤泥，机构简单，安全可靠；（6）本发明清淤过程中，由前置清淤斗、后置清淤斗配合共同完成清淤作业，单次清淤量大，提高了清淤作业效率。

附图说明

图1是本发明实施例使用状态示意图；

图2是本发明实施例主视图； 

图3是本发明俯视图；

图中：1、后置清淤斗；2、从动带轮；3、圆弧齿同步带；4、铝型材；5、主动带轮；6、减速器A；7、电机A；8、电机B；9、减速器B；10、传动轴；11、前置清淤斗；12、牵引钢丝绳；13、电动缸；14、连杆；15、轴承底座；16、车轮；17、前置清淤斗轮；18、牵引钢丝绳支架；19、后摄像头；20、清淤机器人车体；21、前摄像头；22、牵引钢丝绳电机；23、工程车；24、城市排水管道；25、半圆形缺口；26、圆弧状坡口；27、半圆部分；28、柱体。

具体实施方式

以下结合附图，通过实例对本发明作进一步说明。

在实施例中，一种管道清淤机器人，包含清淤机器人车体20、钢丝绳牵引装置、后置清淤斗1、前置清淤斗11、前置清淤斗举升翻转机构和同步带传动装置；后置清淤斗与清淤机器人车体后部之间通过圆弧齿同步带3和铝型材4连接，前置清淤斗与清淤机器人车体前部之间通过连杆14连接。

所述的清淤机器人车体，底部设有车轮16，以自携的蓄电池作为动力源，采用电机驱动车轮16的运动方式，带动前置清淤斗、后置清淤斗和钢丝绳牵引装置一起向远离窨井井口的方向运动；清淤机器人车体的前后分别设有前摄像头21和后摄像头19，前摄像头和后摄像头是装有配带雨刷的红外防水摄像头，监控管道内部的清淤作业情况。

所述的钢丝绳牵引装置，牵引钢丝绳12的一端和清淤机器人车体连接，另一端通过牵引钢丝绳支架18的过渡和安装于工程车23里的牵引钢丝绳电机22连接；用于拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗向靠近窨井井口的方向运动，在运动过程将淤泥收入前置清淤斗和后置清淤斗内，完成清淤作业。

所述的前置清淤斗，整体形状为横向放置的筒体，一端封闭为斗底，另一端为开口，开口的上半部为半圆形缺口25，开口的下部为圆弧状坡口26，前置清淤斗靠近管道内壁；前置清淤斗底部装有前置清淤斗轮17，便于清淤作业时前置清淤斗在管道内部行走。

前置清淤斗上设有前置清淤斗举升翻转机构，通过清淤机器人车体上的电机B8带动传动轴10运动，进而带动连杆14翻转（转过一定角度），传动轴通过轴承底座15设置在清淤机器人车体上；电动缸13两端分别和前置清淤斗11、连杆14铰接，通过电动缸伸缩杆的伸长和缩短使前置清淤斗进一步翻转；此机构的作用是清淤作业开始前，将前置清淤斗调整，使前置清淤斗开口位于和管道内壁相切的位置，以便清淤，清淤结束后将前置清淤斗举升并翻转，避免前置清淤斗内淤泥外泄。

所述的后置清淤斗1，整体形状呈半圆柱体结构，半圆部分27为斗底，柱体28一端为开口，后置清淤斗和铝型材4铰接安装，用于扒平淤泥和收集淤泥；后置清淤斗上设有从动带轮2，通过圆弧齿同步带3与清淤机器人车体上的主动带轮5连接。

所述的同步带传动装置，通过清淤机器人车体上的电机A7带动减速器A6、主动带轮5转动，通过圆弧齿同步带3带动从动带轮2同步运动，进而带动后置清淤斗根据清淤需要做角度转动。

 一种管道清淤方法，具体步骤如下：

①通过上述管道清淤机器人进行，工作开始前，先把窨井井口附近的淤泥清理干净，由工程车23把专用管道清淤机器人通过窨井吊送至城市排水管道24内；前置清淤斗、后置清淤斗初始状态为斗口向上抬起，保证前置清淤斗、后置清淤斗不碰触到淤泥；

②扒平淤泥：工作开始，驱动清淤机器人车体底部的车轮16转动，向远离窨井井口的方向运动，前置清淤斗、后置清淤斗和钢丝绳牵引装置在清淤机器人车体的带动下一同运动，运动到计划进行清淤作业的位置后，清淤机器人车体停止运动；电机A开始工作，通过圆弧齿同步带3带动后置清淤斗1旋转，将管道内淤积的比较厚的淤泥清至后置清淤斗内；牵引钢丝绳12动作，拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗向靠近窨井井口的方向运动，运动距离超过一个清淤机器人车体长度后停止，电机A驱动后置清淤斗继续旋转使斗口朝下，将淤泥卸下，扒平淤泥；随后，清淤机器人车体带动前置清淤斗、后置清淤斗和钢丝绳牵引装置向远离窨井井口的方向运动至存有淤泥的位置，后置清淤斗重复上述扒平淤泥动作，直至清淤机器人车体可以在管道内部自由行走；

③钢丝绳牵引清淤作业：管道内淤泥被扒平之后，清淤机器人车体运动在淤泥上方，在电机B和电动缸13的共同作用下，将前置清淤斗11放下，当前置清淤斗的斗口和管道内壁相切时，电机B和电动缸停止动作；此时，电机A也带动后置清淤斗1旋转至斗口和管道走向方向垂直的位置，电机A停止动作，准备清淤作业；然后，牵引钢丝绳12动作，拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗一起向靠近窨井井口的方向运动，在运动过程中将淤泥收入前置清淤斗和后置清淤斗内；当前置清淤斗装满淤泥后，和前置清淤斗相连的连杆14在电机B的带动下反向运动将前置清淤斗举起，随后和前置清淤斗相连的电动缸13动作将前置清淤斗翻转，使前置清淤斗斗口朝上，避免前置清淤斗内的淤泥外泄；当后置清淤斗也装满淤泥后，在电机A的带动下使后置清淤斗旋转至斗口朝上的位置，防止后置清淤斗内淤泥回流至管道内部；最后，牵引钢丝绳动作拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗向靠近窨井井口的方向运动，直至运动至窨井井口处，前置清淤斗内的淤泥由窨井井口上方的淤泥提升装置清走，后置清淤斗内的淤泥通过后置清淤斗自身旋转卸下，至此清淤动作完成。

Claims (2)

1.一种管道清淤机器人，其特征在于：包含清淤机器人车体（20）、钢丝绳牵引装置、后置清淤斗（1）、前置清淤斗（11）、前置清淤斗举升翻转机构和同步带传动装置；后置清淤斗与清淤机器人车体后部之间通过圆弧齿同步带（3）和铝型材（4）连接，前置清淤斗与清淤机器人车体前部之间通过连杆（14）连接；

所述的清淤机器人车体，底部设有车轮（16），以自携的蓄电池作为动力源，采用电机驱动车轮（16）的运动方式，带动前置清淤斗、后置清淤斗和钢丝绳牵引装置一起向远离窨井井口的方向运动；清淤机器人车体的前后分别设有前摄像头（21）和后摄像头（19），前摄像头和后摄像头是装有配带雨刷的红外防水摄像头，监控管道内部的清淤作业情况；

所述的钢丝绳牵引装置，牵引钢丝绳（12）的一端和清淤机器人车体连接，另一端通过牵引钢丝绳支架（18）的过渡和安装于工程车（23）里的牵引钢丝绳电机（22）连接；用于拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗向靠近窨井井口的方向运动，在运动过程将淤泥收入前置清淤斗和后置清淤斗内，完成清淤作业；

所述的前置清淤斗，整体形状为横向放置的筒体，一端封闭为斗底，另一端为开口，开口的上半部为半圆形缺口（25），开口的下部为圆弧状坡口（26），前置清淤斗靠近管道内壁；前置清淤斗底部装有前置清淤斗轮（17），便于清淤作业时前置清淤斗在管道内部行走；

前置清淤斗上设有前置清淤斗举升翻转机构，通过清淤机器人车体上的电机B（8）带动传动轴（10）运动，进而带动连杆（14）翻转（转过一定角度），传动轴通过轴承底座（15）设置在清淤机器人车体上；电动缸（13）两端分别和前置清淤斗（11）、连杆（14）铰接，通过电动缸伸缩杆的伸长和缩短使前置清淤斗进一步翻转；此机构的作用是清淤作业开始前，将前置清淤斗调整，使前置清淤斗开口位于和管道内壁相切的位置，以便清淤，清淤结束后将前置清淤斗举升并翻转，避免前置清淤斗内淤泥外泄；

所述的后置清淤斗（1），整体形状呈半圆柱体结构，半圆部分（27）为斗底，柱体（28）一端为开口，后置清淤斗和铝型材（4）铰接安装，用于扒平淤泥和收集淤泥；后置清淤斗上设有从动带轮（2），通过圆弧齿同步带（3）与清淤机器人车体上的主动带轮（5）连接；

所述的同步带传动装置，通过清淤机器人车体上的电机A（7）带动减速器A（6）、主动带轮（5）转动，通过圆弧齿同步带（3）带动从动带轮（2）同步运动，进而带动后置清淤斗根据清淤需要做角度转动。

2.一种管道清淤方法，具体步骤如下：

①通过权利要求1限定的管道清淤机器人进行，工作开始前，先把窨井井口附近的淤泥清理干净，由工程车（23）把专用管道清淤机器人通过窨井吊送至城市排水管道（24）内；前置清淤斗、后置清淤斗初始状态为斗口向上抬起，保证前置清淤斗、后置清淤斗不碰触到淤泥；

②扒平淤泥：工作开始，驱动清淤机器人车体底部的车轮（16）转动，向远离窨井井口的方向运动，前置清淤斗、后置清淤斗和钢丝绳牵引装置在清淤机器人车体的带动下一同运动，运动到计划进行清淤作业的位置后，清淤机器人车体停止运动；电机A开始工作，通过圆弧齿同步带（3）带动后置清淤斗（1）旋转，将管道内淤积的比较厚的淤泥清至后置清淤斗内；牵引钢丝绳（12）动作，拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗向靠近窨井井口的方向运动，运动距离超过一个清淤机器人车体长度后停止，电机A驱动后置清淤斗继续旋转使斗口朝下，将淤泥卸下，扒平淤泥；随后，清淤机器人车体带动前置清淤斗、后置清淤斗和钢丝绳牵引装置向远离窨井井口的方向运动至存有淤泥的位置，后置清淤斗重复上述扒平淤泥动作，直至清淤机器人车体可以在管道内部自由行走；

③钢丝绳牵引清淤作业：管道内淤泥被扒平之后，清淤机器人车体运动在淤泥上方，在电机B和电动缸（13）的共同作用下，将前置清淤斗（11）放下，当前置清淤斗的斗口和管道内壁相切时，电机B和电动缸停止动作；此时，电机A也带动后置清淤斗（1）旋转至斗口和管道走向方向垂直的位置，电机A停止动作，准备清淤作业；然后，牵引钢丝绳（12）动作，拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗一起向靠近窨井井口的方向运动，在运动过程中将淤泥收入前置清淤斗和后置清淤斗内；当前置清淤斗装满淤泥后，和前置清淤斗相连的连杆（14）在电机B的带动下反向运动将前置清淤斗举起，随后和前置清淤斗相连的电动缸（13）动作将前置清淤斗翻转，使前置清淤斗斗口朝上，避免前置清淤斗内的淤泥外泄；当后置清淤斗也装满淤泥后，在电机A的带动下使后置清淤斗旋转至斗口朝上的位置，防止后置清淤斗内淤泥回流至管道内部；最后，牵引钢丝绳动作拖拽清淤机器人车体连同前置清淤斗、后置清淤斗向靠近窨井井口的方向运动，直至运动至窨井井口处，前置清淤斗内的淤泥由窨井井口上方的淤泥提升装置清走，后置清淤斗内的淤泥通过后置清淤斗自身旋转卸下，至此清淤动作完成。