CN109797844B - 基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人。主要包括：前安装盘、后安装盘、曲柄多连杆折叠撑壁机构和下撑壁***，前安装盘和后安装盘通过气缸连接，曲柄多连杆折叠撑壁机构通过螺钉固定设置在前安装盘上，下撑壁***中的下撑壁缸固定安装在铝型材上，将铝型材通过螺钉安装在前安装盘上；全气动管道清淤机器人进入排水管道内部，压缩空气进入前安装盘和后安装盘上的各个气缸、曲柄多连杆折叠撑壁机构中的上撑壁缸和下撑壁***中的下撑壁缸，下撑壁***与曲柄多连杆折叠撑壁机构共同作用实现机器人在排水管道内的撑壁迈步行走及清淤作业。本发明的全气动管道清淤机器人可在不同直径管道内实现撑壁迈步行走及清淤作业。

Description

基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人

技术领域

本发明涉及排水管道清淤设备技术领域，尤其涉及一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人。

背景技术

排水管道是指汇集和排放污水、废水和雨水的管渠及其附属设施所组成的***，包括干管、支管以及通往处理厂的管道，无论修建在街道上或其它任何地方，只要是起排水作用的管道，都应作为排水管道统计。

管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化***。适应于国内城市排水管道的管道检测机器人都需要在干净通风的排水管道中进行检测，由于进行一次管道检测，需要对管道进行截流清理，费时费力，影响城市功能。

目前，现有技术中适用于国内城市排水管道的管道清淤机器人都需要从检查井进入排水管道，由于检查井尺寸有限，机器人不能大于井口尺寸，但排水管道尺寸各异，很多都大于井口尺寸，因此，开发一个可以有效地在不同直径管道内清淤作业的管道机器人是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人，以实现有效地在不同直径管道内进行撑壁迈步行走及清淤作业。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人，包括：

前安装盘、后安装盘、曲柄多连杆折叠撑壁机构和下撑壁***，所述前安装盘和所述后安装盘通过气缸连接，所述曲柄多连杆折叠撑壁机构通过螺钉固定设置在前安装盘上，所述下撑壁***中的下撑壁缸固定安装在铝型材上，将安装了下撑壁缸的铝型材通过螺钉安装在所述前安装盘上；

所述全气动管道清淤机器人进入排水管道内部，压缩空气进入所述前安装盘和后安装盘上的各个气缸、所述曲柄多连杆折叠撑壁机构中的上撑壁缸和所述下撑壁***中的下撑壁缸，所述下撑壁***与所述曲柄多连杆折叠撑壁机构共同作用实现所述全气动管道清淤机器人在排水管道内的撑壁迈步行走及清淤作业。

优选地，所述全气动管道清淤机器人还包括前配流闸阀，所述前配流闸阀包括：前闸阀阀体、闸门、闸门连接销、气缸连接块、气缸连接板、气缸和螺杆，所述前配流闸阀通过螺栓与所述后安装盘连接。

优选地，所述曲柄多连杆折叠撑壁机构包括上撑壁缸、上撑壁缸铰接销、上撑壁缸活塞杆、曲柄铰接销一、三角形曲柄、连杆、曲柄铰接销二、曲柄铰接销三、曲柄铰座、上撑壁缸铰座、撑壁杆、撑壁板、撑壁板铰销、撑壁板连接架、撑壁杆与曲柄铰座铰接销、连杆与撑壁杆铰接销；

所述下撑壁***包括下撑壁缸、撑壁缸连接块、铝型材、撑壁轮缸、轮及轮安装片。

优选地，所述前安装盘与所述后安装盘的下部中间安装清淤缸，所述清淤缸的前端设有开口，该开口与前安装盘下部中间部位所设的入泥口对齐，所述清淤缸通过螺栓与前配流闸阀、前安装盘固定连接；所述前安装盘尾部的清淤缸活塞杆与后安装盘固定连接，清淤缸活塞杆为空心钢管，兼做排污管道，并与后安装盘上所设的排污口同心；

所述后安装盘排污口的外侧固定安装排污单向阀；排污管与排污单向阀固定连接；清淤缸的两侧对称均匀布置两个伸缩缸，该两个伸缩缸的两端分别连接在前安装盘与后安装盘上。

优选地，机动换向阀一固定连接在前安装盘的内侧，与伸缩缸相对，当伸缩缸收缩到底时，伸缩缸缸体的头部会触碰到机动换向阀一的按钮，使机动换向阀一接通，从而改变机器人的气动控制逻辑；

机动换向阀二固定连接在前安装盘内侧、机动换向阀一的上方，机动换向阀二的按钮部位套有钢丝绳，钢丝绳的另一端套在钢丝绳固定螺栓上，该螺栓固定在伸缩缸2缸体头部的螺纹孔内，当伸缩缸伸出到底时，伸缩缸缸体与机动换向阀二所连接的钢丝绳被拉伸，从而拉动机动换向阀二的按钮，改变机器人的气动控制逻辑；

机动换向阀三固定连接在前配流闸阀上，使得当前安装盘上的撑壁杆回落到最低位置时，压到机动换向阀三的按钮，从而改变机器人的气动控制逻辑；

机动换向阀四固定连接在后安装盘的上撑壁缸上，当后安装盘上的撑壁杆回落到最低位置时，三角形曲柄压到机动换向阀四的按钮，从而改变机器人的气动控制逻辑。

优选地，所述上撑壁缸铰座是长方体块件，其背部设有两个螺纹孔，用于和前安装盘通过螺钉连接，其侧面靠近头部位置开有一通孔；所述上撑壁缸是个缸体侧面带有铰接孔的气缸，上撑壁缸通过上撑壁缸铰接销与上撑壁缸铰座的通孔相铰接，使得上撑壁缸能以上撑壁缸铰接销为轴相对上撑壁缸铰座转动；

所述曲柄铰座的上部分设有两个片状通孔：通孔a和通孔b，其中通孔a通过撑壁杆与曲柄铰座铰接销与撑壁杆的头部相铰接，使得撑壁杆能以撑壁杆与曲柄铰座铰接销为轴相对转动；两个三角形曲柄贴在曲柄铰座的两侧，并通过曲柄铰接销三将三角形曲柄的通孔铰接在曲柄铰座的通孔上，使三角形曲柄能相对转动；

撑壁缸活塞杆的头部通过曲柄铰接销一与两侧的两个三角形曲柄的另一端通孔相铰接；三角形曲柄剩下一端的通孔，其内侧通过曲柄铰接销二与两个连杆的一端相铰接，其中连杆是两头分别带有通孔的片体；连杆的另一端通过连杆与撑壁杆铰接销铰接在撑壁杆的两侧。

优选地，所述撑壁杆是长方体杆件，其头部侧面中心位置开有两个通孔，第一个通孔通过撑壁杆与曲柄铰座铰接销、曲柄铰座铰接，第二个通孔的两侧分别与撑壁杆铰接销、连杆连接；

所述撑壁板连接架是槽型板，槽宽与撑壁杆的宽度相匹配，所述撑壁板连接架扣在撑壁杆上，其两侧板位置开有通孔，其两侧的通孔通过撑壁板铰销与撑壁杆尾部相铰接，使撑壁板连接架能绕撑壁杆相对转动；

所述撑壁板是方形弧板，其弧面与管壁的曲率相匹配，用于在撑壁时与管道直接接触，所述撑壁板的中间两侧均匀分布4个孔，用于与撑壁板连接架的上板面贴合并通过螺纹连接。

优选地，所述前闸阀阀体26包括前后两个法兰，其中前法兰上的4个螺纹孔与前安装盘上对应的通孔固连，后法兰上的螺纹孔与清淤缸贴合并通过螺纹连接；

气缸连接板是长方形板件，其两侧各设有4个螺纹孔，4个螺纹孔中心设有通孔，使气缸的活塞杆能穿过该通孔，两个气缸的缸体通过螺钉连接固定在气缸连接板上；气缸连接板的中部设有4个通孔，用于与4个螺杆32通过螺母固定连接。

气缸连接块是一个长方体块，其两侧对称各设有1个通孔，通过螺钉与气缸中活塞杆内的螺纹固定连接；气缸连接块的中部设有通孔，通过螺栓连接到闸门连接销并与闸门连接。

优选地，所述撑壁缸连接块是长方块体，其侧面均匀设有4个通孔与4个螺纹孔；所述铝型材是截面为长方形的型材，有两个贯穿的螺纹孔；所述撑壁缸连接块与所述铝型材贴合并通过T型螺母连接；所述撑壁缸贴在所述撑壁缸连接块上，并通过螺栓固定在撑壁缸连接块的4个螺纹孔上；所述撑壁轮缸通过螺钉与铝型材头部的两个螺纹孔连接；铝型材尾部的两个螺纹孔与前安装盘贴合并通过螺钉连接。

优选地，所述全气动管道清淤机器人的全气动控制***部分包括五条气路：

第一条气路接到二位五通双气控阀一的进气口，二位五通双气控阀一的左出气口分为两路，其中一路连接到前安装盘的上撑壁缸与下撑壁缸的有杆腔以及撑壁缸轮组合体的无杆腔，其中另一路连接在后安装盘的上撑壁缸与下撑壁缸的无杆腔以及撑壁缸轮组合体的有杆腔；右出气口分为两路，其中一路连在前安装盘的上撑壁缸与下撑壁缸的无杆腔以及撑壁缸轮组合体的有杆腔其中另一路连在后安装盘的上撑壁缸与下撑壁缸的有杆腔撑壁缸轮组合体的无杆腔；

第二条气路接到二位五通双气控阀二的进气口，其左出口接到两个伸缩缸的有杆腔，右出口接到伸缩缸的无杆腔；

第三条气路并联接到两个机动换向阀一、机动换向阀二后分别连接到二位五通单气控阀一的左右进气口与中间进气口；

第四条气路并联接到两个机动换向阀三、机动换向阀四后分别连接到二位五通单气控阀二的左右进气口与中间进气口；

第五条气路与前后换向开关连接后，并列连接到二位五通单气控阀一和二位五通单气控阀二的气控换向口，用于控制整个行动的前进与后退，二位五通单气控阀一的左出气口连接到二位五通双气控阀一的左气控换向口，右出气口连接到二位五通双气控阀一的右气控换向口；二位五通单气控阀二的左出气口连接到二位五通双气控阀二的左气控换向口，右出气口连接到二位五通双气控阀二的右气控换向口。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的基于撑壁连杆机构的全气动管道清淤机器人可在不同直径管道内实现撑壁迈步行走及清淤作业。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的整体结构示意图；

图2是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的侧视图；

图3是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的曲柄多连杆折叠撑壁机构的结构示意图；

图4是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的曲柄多连杆折叠撑壁机构的侧视剖面图；

图5是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的曲柄多连杆折叠撑壁机构的工作状态图；

图6是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的前配流闸阀的结构示意图；

图7是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的前配流闸阀的主视图；

图8是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的下撑壁缸的整体结构图；

图9是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的下撑壁缸工作状态图；

图10是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的全气动控制***原理图；

图11是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的曲柄铰座的结构示意图；

图中各标记如下：

清淤缸1；伸缩缸2；曲柄多连杆折叠撑壁机构3；前安装盘4；前配流闸阀5；上撑壁缸6；上撑壁缸铰接销7；上撑壁缸活塞杆8；曲柄铰接销一9；三角形曲柄10；连杆11；曲柄铰接销二12；曲柄铰接销三13；曲柄铰座14；上撑壁缸铰座15；撑壁杆16；撑壁板17；后安装盘18；撑壁板铰销19；撑壁板连接架20；管壁一21；管壁二22；管壁三23；撑壁杆与曲柄铰座铰接销24；连杆与撑壁杆铰接销25；前闸阀阀体26；闸门27；闸门连接销28；气缸连接块29；气缸连接板30；气缸31；螺杆32；下撑壁缸33；撑壁缸连接块34；铝型材35；撑壁轮缸36；轮37；轮安装片38；撑壁缸轮组合体39；机动换向阀一40；机动换向阀二41；机动换向阀三42；机动换向阀四43；行动开关44；前后换向开关45；二位五通单气控阀一46；二位五通双气控阀一47；二位五通双气控阀二48；二位五通单气控阀二49；气源50；清淤缸活塞杆51；钢丝绳52；钢丝绳固定螺栓53；排污单向阀54；排污管55；下撑壁***56。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例提供了一种基于撑壁连杆机构的全气动管道清淤机器人，进入管道后可以展开，在不同直径管道内实现撑壁迈步行走及清淤作业。

本发明实施例设计了一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动控制管道清淤机器人的整体结构图如图1所示，侧视图如图2所示。包含清淤缸1；伸缩缸2；曲柄多连杆折叠撑壁机构3；前安装盘4；前配流闸阀5；上撑壁缸6；上撑壁缸铰接销7；上撑壁缸活塞杆8；曲柄铰接销一9；三角形曲柄10；连杆11；曲柄铰接销二12；曲柄铰接销三13；曲柄铰座14；上撑壁缸铰座15；撑壁杆16；撑壁板17；后安装盘18；撑壁板铰销19；撑壁板连接架20；管壁一21；管壁二22；管壁三23；撑壁杆与曲柄铰座铰接销24；连杆与撑壁杆铰接销25；前闸阀阀体26；闸门27；闸门连接销28；气缸连接块29；气缸连接板30；气缸31；螺杆32；下撑壁缸33；撑壁缸连接块34；铝型材35；撑壁轮缸36；轮37；轮安装片38；撑壁缸轮组合体39；机动换向阀一40；机动换向阀二41；机动换向阀三42；机动换向阀四43；行动开关44；前后换向开关45；二位五通单气控阀一46；二位五通双气控阀一47；二位五通双气控阀二48；二位五通单气控阀二49；气源50；清淤缸活塞杆51；排污单向阀52；钢丝绳52；钢丝绳固定螺栓53；排污单向阀54；排污管55；下撑壁***56。

上述全气动控制管道清淤机器人主要包括：前安装盘、后安装盘、曲柄多连杆折叠撑壁机构和下撑壁***，所述前安装盘和所述后安装盘通过气缸连接，所述曲柄多连杆折叠撑壁机构通过螺钉固定设置在前安装盘上，所述下撑壁***中的下撑壁缸固定安装在铝型材上，将安装了下撑壁缸的铝型材通过螺钉安装在所述前安装盘上。

所述全气动管道清淤机器人进入排水管道内部，压缩空气进入所述前安装盘和后安装盘上的各个气缸、所述曲柄多连杆折叠撑壁机构中的上撑壁缸和所述下撑壁***中的下撑壁缸，所述下撑壁***与所述曲柄多连杆折叠撑壁机构共同作用实现所述全气动管道清淤机器人在排水管道内的撑壁迈步行走及清淤作业。

上述曲柄多连杆折叠撑壁机构3的结构示意图如图3所示，侧视剖面图如图4所示，工作状态图如图5所示。曲柄多连杆折叠撑壁机构3包括上撑壁缸6、上撑壁缸铰接销7、上撑壁缸活塞杆8、曲柄铰接销一9、三角形曲柄10、连杆11、曲柄铰接销二12、曲柄铰接销三13、曲柄铰座14、上撑壁缸铰座15、撑壁杆16、撑壁板17、撑壁板铰销19、撑壁板连接架20、撑壁杆与曲柄铰座铰接销24，以及连杆与撑壁杆铰接销25。

由前闸阀阀体26、闸门27、闸门连接销28、气缸连接块29、气缸连接板30、气缸31及螺杆32组成前配流闸阀5。

由下撑壁缸33、撑壁缸连接块34、铝型材35、撑壁轮缸36、轮37及轮安装片共同组成下撑壁***56。下撑壁***56与曲柄多连杆折叠撑壁机构3共同作用一起达到撑壁效果。

参见图1、图2，基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动控制管道清淤机器人由前安装盘4、后安装盘18及其安装盘上的机构以及固连在两盘之间连接的气缸组成；前安装盘4是一个上窄下宽的呈扇面形盘体，其较窄的上部分设有5个圆孔，曲柄多连杆折叠撑壁机构3的整体通过螺钉固定连接在前安装盘4的这些圆孔上；下撑壁缸33固定在铝型材35的侧边，撑壁缸轮组合体39固定安装在铝型材35的头部，将安装好缸体的铝型材的尾部通过螺钉对称安装在前安装盘4的下部的两侧。

后安装盘18与前安装盘4形状相同，其外侧所安装的零部件与前安装盘4上的类似；前安装盘4与后安装盘18下部中间安装清淤缸1，清淤缸1的前端设有开口，该开口与前安装盘4下部中间部位所设的入泥口对齐，所述前安装盘通过螺栓与前配流闸阀5、前安装盘4固定连接；所述前安装盘尾部的清淤缸活塞杆51与后安装盘18固定连接，并与后安装盘18上所设的排污口同心；后安装盘18排污口的外侧固定安装排污单向阀52；排污管53与排污单向阀52固定连接；清淤缸1的两侧对称均匀布置两个伸缩缸2，其两端分别连接在前安装盘4与后安装盘18上。

机动换向阀一40固定连接在前安装盘4内侧，与伸缩缸2相对。当伸缩缸2收缩到底时，伸缩缸2缸体的头部会触碰到机动换向阀一40的按钮，使机动换向阀一40接通，从而改变机器人的气动控制逻辑。

机动换向阀二41固定连接在前安装盘4内侧，机动换向阀一40的上方。机动换向阀二41的按钮部位套有钢丝绳52，钢丝绳52的另一端通过钢丝绳固定螺栓53，固定在伸缩缸2缸体头部的螺纹孔内。当伸缩缸2伸出到底时，伸缩缸2缸体与机动换向阀二41所连接的钢丝绳53会被拉伸从而拉动机动换向阀二41的按钮，改变机器人的气动控制逻辑。

机动换向阀三42固定连接在前配流闸阀5上，使得当前安装盘4上的撑壁杆16回落到最低位置时，可以恰好压到机动换向阀三42的按钮，从而改变机器人的气动控制逻辑。

机动换向阀四43固定连接在后安装盘18的上撑壁缸6上，当撑壁杆16回落到最低位置时，三角形曲柄10可以恰好压到机动换向阀四43的按钮，从而改变机器人的气动控制逻辑。

参见图3、图4、图5

上撑壁缸铰座15是一个长方体块件，其背部设有两个螺纹孔，用于和前安装盘4通过螺钉连接，其侧面靠近头部位置开有一通孔；上撑壁缸6是一个缸体侧面带有铰接孔的气缸，上撑壁缸6通过上撑壁缸铰接销7与上撑壁缸铰座15的通孔相铰接，使得上撑壁缸6能以上撑壁缸铰接销7为轴相对上撑壁缸铰座15转动。

图11是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的曲柄铰座14的结构示意图。曲柄铰座14共有两部分组成，下部是一个凹字型块体，其底部设有三个螺纹孔，用于和前安装盘4通过螺钉连接；其上部分设有两个片状通孔：通孔a和通孔b，其中通孔a通过撑壁杆与曲柄铰座铰接销24与撑壁杆16的头部相铰接，使得撑壁杆16能以撑壁杆与曲柄铰座铰接销24为轴相对转动；两个三角形曲柄10贴在曲柄铰座14的两侧，并通过曲柄铰接销三13将三角形曲柄10的通孔铰接在曲柄铰座14的通孔b上，使三角形曲柄能相对转动。其中三角形曲柄10是在三个角处分别开有通孔的片体。

撑壁缸活塞杆8的头部通过曲柄铰接销一9与两侧的两个三角形曲柄10的另一端通孔相铰接；三角形曲柄10剩下一端的通孔，其内侧通过曲柄铰接销二12与两个连杆11的一端相铰接，其中连杆11是两头分别带有通孔的片体；连杆11的另一端通过连杆与撑壁杆铰接销25铰接在撑壁杆16的两侧。

撑壁杆16是一个截面为正方形的长方体杆件。其头部侧面中心位置开有两个通孔，第一个通孔通过撑壁杆与曲柄铰座铰接销24与曲柄铰座14铰接，第二个通孔通过撑壁杆铰接销25分别与两侧的连杆11相铰接。

撑壁板连接架20是一个槽型板，槽宽与撑壁杆16的宽度相匹配，撑壁板连接架20扣在撑壁杆16上，其两侧板位置开有通孔，其两侧的通孔通过撑壁板铰销19与撑壁杆16尾部相铰接，使撑壁板连接架20能绕撑壁杆16相对转动。撑壁板连接架20上板面设有4个螺纹孔。

撑壁板17是一个方形弧板，其弧面与管壁的曲率相匹配，用于在撑壁时与管道直接接触。其中间两侧均匀分布4个孔，用于与撑壁板连接架20的上板面贴合并通过螺纹连接。

图6是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的前配流闸阀26的结构示意图，图7是前配流闸阀26的主视图。参见图6、图7。前闸阀阀体26分为前后两个法兰，其中前法兰上的4个螺纹孔与前安装盘4上对应的通孔固连，后法兰上的螺纹孔与清淤缸1贴合并通过螺纹连接。4个螺杆32通过螺母固定在前闸阀阀体26上。

气缸连接板30是一个长方形板件，其两侧各设有4个螺纹孔，4个螺纹孔中心设有通孔，使气缸31的活塞杆能穿过该通孔，两个气缸31的缸体通过螺钉连接固定在气缸连接板30上；气缸连接板30的中部设有4个通孔，用于与4个螺杆32通过螺母固定连接。

气缸连接块29是一个长方体块，其两侧对称各设有1个通孔，通过螺钉与气缸31活塞杆内的螺纹固定连接；其中部设有通孔，通过螺栓连接到闸门连接销28并与闸门27连接。

图8是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的下撑壁缸***56的整体结构图，图9是下撑壁缸***56的工作状态图。参见图8、图9。撑壁缸连接块34是一个长方块体，其侧面均匀设有4个通孔与4个螺纹孔；铝型材35是截面为长方形的型材，有两个贯穿的螺纹孔；撑壁缸连接块34与铝型材35贴合并通过T型螺母连接；下撑壁缸33贴在撑壁缸连接块34上并通过螺栓固定在撑壁缸连接块34的4个螺纹孔上；撑壁轮缸36通过螺钉与铝型材35头部的两个螺纹孔连接；铝型材35尾部的两个螺纹孔与前安装盘4贴合并通过螺钉连接。

轮安装片38是一个直角型薄片，其两个面的中心位置分别设有一个通孔。其上部的通孔通过螺栓与撑壁轮缸36的活塞杆内的螺纹进行连接。其侧面的通孔通过螺栓与轮37连接。这样轮37通过轮安装片38安装在撑壁轮缸36的活塞杆上，组合成为撑壁缸轮组合体39。

图10是本发明实施例一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的全气动控制***原理图。参见图10，气源50连接行动总开关44只之后，分为五条气路，第一条气路接到二位五通双气控阀一47的进气口，二位五通双气控阀一47的左出气口分为两路，其中一路连接到前安装盘4的上撑壁缸6与下撑壁缸33的有杆腔以及撑壁缸轮组合体39的无杆腔，其中另一路连接在后安装盘18的上撑壁缸6与下撑壁缸33的无杆腔以及撑壁缸轮组合体39的有杆腔。右出气口分为两路，其中一路连在前安装盘4的上撑壁缸6与下撑壁缸33的无杆腔以及撑壁缸轮组合体39的有杆腔，其中另一路连在后安装盘18的上撑壁缸9与下撑壁缸7的有杆腔撑壁缸轮组合体39的无杆腔。

第二条气路接到二位五通双气控阀二48的进气口，其左出口接到两个伸缩缸2的有杆腔，右出口接到伸缩缸2的无杆腔。

第三条气路并联接到两个机动换向阀一40、机动换向阀二41后分别连接到二位五通单气控阀一46的左右进气口与中间进气口。

第四条气路并联接到两个机动换向阀三42、机动换向阀四43后分别连接到二位五通单气控阀二49的左右进气口与中间进气口。

第五条气路与前后换向开关45连接后，并列连接到二位五通单气控阀一46和二位五通单气控阀二49的气控换向口，用于控制整个行动的前进与后退。二位五通单气控阀一46的左出气口连接到二位五通双气控阀一47的左气控换向口，右出气口连接到二位五通双气控阀一47的右气控换向口；二位五通单气控阀二49的左出气口连接到二位五通双气控阀二48的左气控换向口，右出气口连接到二位五通双气控阀二48的右气控换向口。

本发明实施例提供的一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人的整体工作过程简述：

当气源50产生足够压力压缩气后打开行动开关44后，压缩气体经过二位五通双气控阀一47后从其左出气口出分成两路。第一路到达前安装盘4上的各个气缸：此时上撑壁缸6的无杆腔充气伸出，上撑壁缸活塞杆8通过曲柄铰接销一9带动三角形曲柄10绕曲柄铰接销三13做顺时针转动，三角形曲柄10的转动通过曲柄铰接销二12带动连杆11，连杆11通过连杆与撑壁杆铰接销25，使撑壁杆16绕撑壁杆与曲柄铰座铰接销24做顺时针转动下降，使整个撑壁杆16与撑壁板17降到最低，不与管壁接触；下撑壁缸33无杆腔充气收缩，脱离管道不再支撑；撑壁缸轮组合体39有杆腔充气伸出，轮子与管道接触起作用；前配流闸阀5上的气缸31的有杆腔充气收缩，使闸门27打开，清淤缸与淤泥相连通。第二路到达后安装盘18上的各个气缸：此时上撑壁缸5的有杆腔充气使气缸收缩，上撑壁缸活塞杆8通过曲柄铰接销一9带动三角形曲柄10绕曲柄铰接销三13做逆时针转动，三角形曲柄10的转动通过曲柄铰接销二12带动连杆11，连杆11通过连杆与撑壁杆铰接销25与撑壁杆铰接在一起，从而带动撑壁杆16绕撑壁杆与曲柄铰座铰接销24做逆时针转动上升，撑壁板17和撑壁板连接架20绕撑壁板铰销19转动，可以紧密压紧到管壁一21；下撑壁缸33有杆腔充气伸出，撑壁缸轮组合体39无杆腔充气缩回，轮子不再与管道接触。

经过上述过程达到前安装盘4上的曲柄多连杆折叠撑壁机构3与下撑壁缸33收回状态，以及后安装盘18上的曲柄多连杆折叠撑壁机构3与下撑壁缸33伸出撑壁的状态。在前安装盘4上的撑壁杆16回落到最低时会触碰到机动换向阀三42，此时机动换向阀三42接通，气路达到二位五通双气控阀二48的左气控换向口，总进气会通过二位五通双气控阀二48的左出气口达到两个伸缩缸2的有杆腔使伸缩缸2伸出，带动整个机器人前半部分向前运动，淤泥会从打开的闸门27被吸入到清淤缸1内。当伸缩缸2伸出到底时会触碰到机动换向阀二41，此时机动换向阀二41接通，气路通过机动换向阀二41达到二位五通双气控阀一47的右气控换向口，使二位五通双气控阀一47的出气口换向。这时总进气会从二位五通双气控阀一47右出气口流出，使前后盘上的各气缸的逻辑相反：前安装盘4上的曲柄多连杆折叠撑壁机构3与下撑壁缸33伸出达到撑壁状态；前配流闸阀5上的气缸31的无杆腔充气伸出，使闸门27关闭，使清淤缸密闭；后安装盘18上的曲柄多连杆折叠撑壁机构3与下撑壁缸33收缩不再撑壁。在后安装盘18上的撑壁杆16回落到最低时，会触碰到机动换向阀四43，此时机动换向阀四43接通，气路达到二位五通双气控阀二48的右气控换向口，总进气会通过二位五通双气控阀二48右出气口达到两个伸缩缸2的无杆腔，使伸缩缸2收缩，带动整个后机器人的后半部分向前运动。与此同时密闭的清淤缸1缸体受到压缩使缸体内的淤泥受到压力打开排污单向阀54，并将淤泥排入到排污管55内，并通过排污管55使机器人能将地下管道内的淤泥泵送至地面上。如此往复完成了机器人整个机身的行进以及淤泥的吸入与排出。当打开前后换向开关45，机器人以上的整个行动逻辑会相反，使机器人能够在管道内后退。

当上撑壁缸6的有杆腔充气使气缸收缩带动撑壁杆16压紧到管壁一21，即可以在较小直径的管道内完成撑壁动作，进而实现机器人的行走与清淤；若管道管径加大，撑壁杆16继续上升，会接触到管壁二22而顶紧，就可以在直径较大的管道内工作；上升到高处，接触到管壁三23而顶紧，就可以在直径更大的管道内工作。这样这种基于气缸驱动的曲柄多连杆撑壁机构的全气动管道清淤机器人即可以适应于不同直径的管道。

综上所述，本发明实施例提供的基于撑壁连杆机构的全气动管道清淤机器人可在不同直径管道内实现撑壁迈步行走及清淤作业。

本发明提供的基于撑壁连杆机构的全气动管道清淤机器人在机构收缩状态体积小，可以通过路面的井盖进入排水管道。而进入管道后机器人可以在气压驱动下前进或后退，撑臂机构摆动可以适应不同的管道直径支撑壁面，从而配合机器人的行进将排水管道内的淤泥从检查井的井口排到地面上，可靠地在管道内完成清淤作业。这个技术方案实现了一种机器人可以在不同直径的管道内工作。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人，其特征在于，包括：

前安装盘、后安装盘、曲柄多连杆折叠撑壁机构和下撑壁***，所述前安装盘和所述后安装盘通过气缸连接，所述曲柄多连杆折叠撑壁机构通过螺钉固定设置在前安装盘上，所述下撑壁***中的下撑壁缸固定安装在铝型材上，将安装了下撑壁缸的铝型材通过螺钉安装在所述前安装盘上；

所述全气动管道清淤机器人进入排水管道内部，压缩空气进入所述前安装盘和后安装盘上的各个气缸，所述下撑壁***与所述曲柄多连杆折叠撑壁机构共同作用实现所述全气动管道清淤机器人在排水管道内的撑壁迈步行走及清淤作业；

所述全气动管道清淤机器人还包括前配流闸阀，所述前配流闸阀包括：前闸阀阀体、闸门、闸门连接销、气缸连接块、气缸连接板、气缸和螺杆，所述前配流闸阀通过螺栓与所述前安装盘连接；

所述曲柄多连杆折叠撑壁机构包括上撑壁缸、上撑壁缸铰接销、上撑壁缸活塞杆、曲柄铰接销一、三角形曲柄、连杆、曲柄铰接销二、曲柄铰接销三、曲柄铰座、上撑壁缸铰座、撑壁杆、撑壁板、撑壁板铰销、撑壁板连接架、撑壁杆与曲柄铰座铰接销、连杆与撑壁杆铰接销；

所述下撑壁***包括下撑壁缸、撑壁缸连接块、铝型材、撑壁轮缸、轮及轮安装片。

2.根据权利要求1所述的基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人，其特征在于，所述前安装盘与所述后安装盘的下部中间安装清淤缸，所述清淤缸的前端设有开口，该开口与前安装盘下部中间部位所设的入泥口对齐，所述清淤缸通过螺栓与前配流闸阀、前安装盘固定连接；所述前安装盘尾部的清淤缸活塞杆与后安装盘固定连接，清淤缸活塞杆为空心钢管，兼做排污管道，并与后安装盘上所设的排污口同心；

所述后安装盘排污口的外侧固定安装排污单向阀；排污管与排污单向阀固定连接；清淤缸的两侧对称均匀布置两个伸缩缸，该两个伸缩缸的两端分别连接在前安装盘与后安装盘上。

3.根据权利要求1所述的基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人，其特征在于，机动换向阀一固定连接在前安装盘的内侧，与伸缩缸相对，当伸缩缸收缩到底时，伸缩缸缸体的头部会触碰到机动换向阀一的按钮，使机动换向阀一接通，从而改变机器人的气动控制逻辑；

机动换向阀二固定连接在前安装盘内侧、机动换向阀一的上方，机动换向阀二的按钮部位套有钢丝绳，钢丝绳的另一端套在钢丝绳固定螺栓上，该螺栓固定在伸缩缸缸体头部的螺纹孔内，当伸缩缸伸出到底时，伸缩缸缸体与机动换向阀二所连接的钢丝绳被拉伸，从而拉动机动换向阀二的按钮，改变机器人的气动控制逻辑；

机动换向阀三固定连接在前配流闸阀上，使得当前安装盘上的撑壁杆回落到最低位置时，压到机动换向阀三的按钮，从而改变机器人的气动控制逻辑；

机动换向阀四固定连接在后安装盘的上撑壁缸上，当后安装盘上的撑壁杆回落到最低位置时，三角形曲柄压到机动换向阀四的按钮，从而改变机器人的气动控制逻辑。

4.根据权利要求1所述的基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人，其特征在于，所述上撑壁缸铰座是长方体块件，其背部设有两个螺纹孔，用于和前安装盘通过螺钉连接，其侧面靠近头部位置开有一通孔；所述上撑壁缸是个缸体侧面带有铰接孔的气缸，上撑壁缸通过上撑壁缸铰接销与上撑壁缸铰座的通孔相铰接，使得上撑壁缸能以上撑壁缸铰接销为轴相对上撑壁缸铰座转动；

所述曲柄铰座的上部分设有两个片状通孔：通孔a和通孔b，其中通孔a通过撑壁杆与曲柄铰座铰接销与撑壁杆的头部相铰接，使得撑壁杆能以撑壁杆与曲柄铰座铰接销为轴相对转动；两个三角形曲柄贴在曲柄铰座的两侧，并通过曲柄铰接销三将三角形曲柄的通孔铰接在曲柄铰座的通孔上，使三角形曲柄能相对转动；

撑壁缸活塞杆的头部通过曲柄铰接销一与两侧的两个三角形曲柄的另一端通孔相铰接；三角形曲柄剩下一端的通孔，其内侧通过曲柄铰接销二与两个连杆的一端相铰接，其中连杆是两头分别带有通孔的片体；连杆的另一端通过连杆与撑壁杆铰接销铰接在撑壁杆的两侧。

5.根据权利要求4所述的基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人，其特征在于，所述撑壁杆是长方体杆件，其头部侧面中心位置开有两个通孔，第一个通孔通过撑壁杆与曲柄铰座铰接销、曲柄铰座铰接，第二个通孔的两侧分别与连杆与撑壁杆铰接销、连杆连接；

所述撑壁板连接架是槽型板，槽宽与撑壁杆的宽度相匹配，所述撑壁板连接架扣在撑壁杆上，其两侧板位置开有通孔，其两侧的通孔通过撑壁板铰销与撑壁杆尾部相铰接，使撑壁板连接架能绕撑壁杆相对转动；

所述撑壁板是方形弧板，其弧面与管壁的曲率相匹配，用于在撑壁时与管道直接接触，所述撑壁板的中间两侧均匀分布4个孔，用于与撑壁板连接架的上板面贴合并通过螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人，其特征在于，所述前闸阀阀体包括前后两个法兰，其中前法兰上的4个螺纹孔与前安装盘上对应的通孔固连，后法兰上的螺纹孔与清淤缸贴合并通过螺纹连接；

气缸连接板是长方形板件，其两侧各设有4个螺纹孔，4个螺纹孔中心设有通孔，使气缸的活塞杆能穿过该通孔，两个气缸的缸体通过螺钉连接固定在气缸连接板上；气缸连接板的中部设有4个通孔，用于与4个螺杆通过螺母固定连接；

气缸连接块是一个长方体块，其两侧对称各设有1个通孔，通过螺钉与气缸中活塞杆内的螺纹固定连接；气缸连接块的中部设有通孔，通过螺栓连接到闸门连接销并与闸门连接。

7.根据权利要求6所述的基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人，其特征在于，所述撑壁缸连接块是长方块体，其侧面均匀设有4个通孔与4个螺纹孔；所述铝型材是截面为长方形的型材，有两个贯穿的螺纹孔；所述撑壁缸连接块与所述铝型材贴合并通过T型螺母连接；所述撑壁缸贴在所述撑壁缸连接块上，并通过螺栓固定在撑壁缸连接块的4个螺纹孔上；所述撑壁轮缸通过螺钉与铝型材头部的两个螺纹孔连接；铝型材尾部的两个螺纹孔与前安装盘贴合并通过螺钉连接。

8.根据权利要求7所述的基于曲柄多连杆折叠撑壁机构的全气动管道清淤机器人，其特征在于，所述全气动管道清淤机器人的全气动控制***部分包括五条气路：

第一条气路接到二位五通双气控阀一的进气口，二位五通双气控阀一的左出气口分为两路，其中一路连接到前安装盘的上撑壁缸与下撑壁缸的有杆腔以及撑壁缸轮组合体的无杆腔，其中另一路连接在后安装盘的上撑壁缸与下撑壁缸的无杆腔以及撑壁缸轮组合体的有杆腔；右出气口分为两路，其中一路连在前安装盘的上撑壁缸与下撑壁缸的无杆腔以及撑壁缸轮组合体的有杆腔其中另一路连在后安装盘的上撑壁缸与下撑壁缸的有杆腔撑壁缸轮组合体的无杆腔；

第二条气路接到二位五通双气控阀二的进气口，其左出口接到两个伸缩缸的有杆腔，右出口接到伸缩缸的无杆腔；

第三条气路并联接到两个机动换向阀一、机动换向阀二后分别连接到二位五通单气控阀一的左右进气口与中间进气口；

第四条气路并联接到两个机动换向阀三、机动换向阀四后分别连接到二位五通单气控阀二的左右进气口与中间进气口；

第五条气路与前后换向开关连接后，并列连接到二位五通单气控阀一和二位五通单气控阀二的气控换向口，用于控制整个行动的前进与后退，二位五通单气控阀一的左出气口连接到二位五通双气控阀一的左气控换向口，右出气口连接到二位五通双气控阀一的右气控换向口；二位五通单气控阀二的左出气口连接到二位五通双气控阀二的左气控换向口，右出气口连接到二位五通双气控阀二的右气控换向口。

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