CN111395466A - 一种自来水管道清洁机器人 - Google Patents

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梁艳阳
余翠琳
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Abstract

本发明公开了一种自来水管道清洁机器人，包括：躯干部、清洁部、行进部和储能部，储能部包括蓄电池、微型发电机和发电螺旋桨；当蓄电池的电量需要充电，多条清洁臂向外扩张压住自来水管道的内壁以将机器人固定，电动阀门打开，发电螺旋桨在第一伸缩杆的作用下向外伸出，自来水管道的水流驱动发电螺旋桨转动以使微型发电机向蓄电池充电。将流动的自来水的水能转化为电能，能持续为清洁部和行进部进行供电，避免电量耗尽而被困自来水管道内。

Description

一种自来水管道清洁机器人
技术领域
本发明涉及自动化机器人领域，特别是一种自来水管道清洁机器人。
背景技术
管道清洁机器人是将智能的自动化机器人应用到管道清洗的领域。对于家庭自来水管道，其直径是较小的，因此自来水管道清洁机器人的体积也需要做得较小，从而机器人的蓄电池只能采用体积很小的电池。但电池蓄能技术发展缓慢，对于小体积的电池很难存储更多的电量，导致自来水管道清洁机器人经常未工作完或从管道走出充电就将电量用完，但自来水管道小，人们无法直接进入而将清洁机器人取出。此时就会造成清洁机器人被困自来水管内的困境。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种自来水管道清洁机器人，能利用自来水管道内的水流进行充电。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
一种自来水管道清洁机器人，包括：
躯干部，所述躯干部内设有控制器；
清洁部，所述清洁部用于清洁自来水管道的内壁，所述清洁部设有多条能向内外方向往复运动的清洁臂；
行进部，所述行进部用于使该自来水管道清洁机器人行进；
储能部，所述储能部包括蓄电池、微型发电机和发电螺旋桨，所述发电螺旋桨安装在所述躯干部的侧面，所述躯干部对应所述发电螺旋桨的位置设有电动闸门，所述发电螺旋桨通过第一伸缩杆与所述微型发电机连接，所述微型发电机与所述蓄电池连接；
当蓄电池的电量需要充电，多条所述清洁臂向外扩张压住自来水管道的内壁以将该自来水管道清洁机器人固定，所述电动阀门打开，所述发电螺旋桨在第一伸缩杆的作用下向外伸出，自来水管道的水流驱动所述发电螺旋桨转动以使所述微型发电机向所述蓄电池充电。
上述自来水管道清洁机器人至少具有以下的有益效果：当蓄电池的电量低于阈值或者到达充电时间，自来水管道清洁机器人能固定在自来水管道内，当人们打开水龙头，自来水管道内的水流动，水流冲击发电螺旋桨为蓄电池充电，这样蓄电池就能持续为清洁部和行进部进行供电，避免电量耗尽而被困自来水管道内。
进一步，所述控制器包括计时模块，用于确定时间。
进一步，所述控制器还包括设定模块，所述设定模块用于设定工作时间段和充电时间段；在工作时间段，该自来水管道清洁机器人通过所述行进部在自来水管道内行进并通过所述清洁部对自来水管道的内壁进行清洁；在充电时间段，该自来水管道清洁机器人固定在自来水管道内通过所述储能部进行充电。
进一步，所述清洁部连接在所述躯干部的前端；所述清洁部绕自身的横向中心轴旋转。
进一步，所述清洁部包括清洁主体，所述清洁臂包括依次铰接的主动杆、清洁杆和从动杆，所述主动杆、所述清洁杆、所述从动杆与所述清洁主体组成平行四边形机构；所述清洁杆的外侧设有由柔性材料制成的齿状清洁块。
进一步，所述清洁杆设置有压力传感器；在工作时间段，所述压力传感器检测到所述齿状清洁块压向自来水管道的内壁的压力达到第一阈值，清洁臂停止向外运动；在充电时间段，所述压力传感器检测到所述齿状清洁块压向自来水管道的内壁的压力达到第二阈值，清洁臂停止向外运动；所述第二阈值大于所述第一阈值。
进一步，所述行进部包括多条安装在所述躯干部的侧面的移动支脚；所述移动支脚包括支脚主杆和第二伸缩杆；所述支脚主杆的一端与所述躯干部铰接，所述支脚主杆的另一端设有轮子，所述支脚主杆设有导向槽；所述第二伸缩杆的一端与所述躯干部固定连接，所述第二伸缩杆的另一端通过支杆穿过所述导向槽。
进一步，所述行进部还包括安装在所述躯干部的后端的螺旋桨。
进一步，所述控制器还包括定位模块和路径标记模块；所述定位模块用于确定该自来水管道清洁机器人在自来水管道图的位置；所述路径标记模块用于在自来水管道图上标记已清洗管道。
进一步，所述控制器还包括最优路径规划模块，用于根据自来水管道图规划从一个区域移动至另一个区域的最优路径。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分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
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例一种自来水管道清洁机器人的结构图；
图2是储能部的结构图；
图3是控制器的模块结构图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1和图2，本发明实施例，提供了一种自来水管道清洁机器人，包括：
躯干部100，躯干部100内设有控制器10；
清洁部200，清洁部200用于清洁自来水管道的内壁，清洁部200设有多条能向内外方向往复运动的清洁臂220；
行进部300，行进部300用于使该自来水管道清洁机器人行进；
储能部400，储能部400包括蓄电池430、微型发电机420和发电螺旋桨410，发电螺旋桨410安装在躯干部100的侧面，躯干部100对应发电螺旋桨410的位置设有电动闸门120，发电螺旋桨410通过第一伸缩杆440与微型发电机420连接，微型发电机420与蓄电池430连接；
当蓄电池430的电量需要充电，多条清洁臂220向外扩张压住自来水管道的内壁以将该自来水管道清洁机器人固定，电动闸门120打开，发电螺旋桨410在第一伸缩杆440的作用下向外伸出，自来水管道的水流驱动发电螺旋桨410转动以使微型发电机420向蓄电池430充电。
在该实施例中，躯干部100的侧面设有多个用于藏纳发电螺旋桨410的半封闭的腔体110。腔体110开有一个开口，开口位于躯干部100的外表面上，电动闸门120用于打开和关闭该开口。第一伸缩杆440穿过腔体110的底部。
当蓄电池430的电量低于阈值或者到达充电时间，自来水管道清洁机器人通过清洁臂220向外运动并压迫自来水管道的内壁，从而使其固定在自来水管道内。当人们打开水龙头，自来水管道内的水流动。电动闸门120打开，第一伸缩杆440伸出，发电螺旋桨410在第一伸缩杆440的作用下从躯干部100内向外伸出至整体凸出于躯干部100的位置。水流冲击发电螺旋桨410，发电螺旋桨410转动，带动微型发电机420发电并为蓄电池430充电，这样蓄电池430就能持续为清洁部200和行进部300进行供电，避免电量耗尽而被困自来水管道内。当充电完成，第一伸缩杆440向内收缩，发电螺旋桨410在第一伸缩杆440的作用下复位，电动闸门120关闭。
蓄电池430为清洁部200和行进部300提供电能。进入自来水管道前，该自来水管道清洁机器人将清洁臂220往回缩至最内侧的位置。进入自来水管道后，将清洁臂220向外伸出，直至清洁臂220抵触到自来水管道的内壁；启动行进部300，行进部300驱动该自来水管道清洁机器人行进，使清洁部200对自来水管道的内壁进行清洁。另外，清洁臂220能向内外方向往复运动，可以适应不同尺寸大小的管道，提高该管道清洁机器人的适用性。
参照图3，进一步，控制器10包括计时模块11，用于确定时间。控制器10还包括设定模块12，设定模块12用于设定工作时间段和充电时间段；在工作时间段，该自来水管道清洁机器人通过行进部300在自来水管道内行进并通过清洁部200对自来水管道的内壁进行清洁；在充电时间段，该自来水管道清洁机器人固定在自来水管道内通过储能部400进行充电。
一般地，晚上十二点至早上六点，用户用水量少，可以通过设定模块12设置该段时间为工作时间段。其余时间用户正常用水，设置此段时间为充电时间段。也可以根据用户的生活用水习惯，通过设定模块12设置工作时间段和充电时间段。
进一步，清洁部200连接在躯干部100的前端；清洁部200在旋转电机的驱动下绕自身的横向中心轴旋转。旋转电机安装在躯干部100内，旋转电机的输出轴***至清洁部200的横向中心轴位置。需要说明的是，清洁部200为类圆柱体的形状，清洁部200的横向中心轴为圆心轴。旋转的清洁模块能使清洁臂220对自来水管道的内壁进行全面的清洁，有效提高清洁效率。
进一步，清洁部200还包括清洁主体210。四条清洁臂220周向地设置在清洁主体210的侧面。清洁臂220包括依次铰接的主动杆221、清洁杆222和从动杆223，主动杆221、清洁杆222、从动杆223与清洁主体210组成平行四边形机构；清洁杆222的外侧设有由柔性材料制成的齿状清洁块224。每个清洁臂220均设有微型电机，微型电机驱动主动杆221向内外方向往复运动，从而带动整条清洁臂220运动。平行四边形机构的清洁臂220具有灵活的特点。平行四边形机构使清洁杆222始终保持齿状清洁块224对着管道内壁的状态，增大齿状清洁块224与管道内壁的接触面积，进一步提高清洁效率。另外，柔性材料的刚度介于管道材料和污垢材料的刚度间；同样地，柔性材料的硬度均介于管道材料和污垢材料的硬度间。这使齿状清洁块224起到清理污垢作用且不会对管道内壁造成伤害。
进一步，清洁杆222设置有压力传感器225；在工作时间段，压力传感器225检测到齿状清洁块224压向自来水管道的内壁的压力达到第一阈值，清洁臂220停止向外运动。在充电时间段，压力传感器225检测到齿状清洁块224压向自来水管道的内壁的压力达到第二阈值，清洁臂220停止向外运动。第二阈值大于第一阈值。
工作时间段，齿状清洁块224只为通过旋转运动将自来水管道的内壁的污垢清除，只需齿状清洁块224与自来水管道的内壁抵触，因此第一阈值较小。充电时间段，需要通过齿状清洁块224紧紧压向自来水管道的内壁将该自来水搞到清洁机器人固定，避免其被流动的自来水冲走，因此第二阈值较大。
进一步，行进部300包括多条安装在躯干部100的侧面的移动支脚310；移动支脚310包括支脚主杆310和第二伸缩杆320；支脚主杆310的一端与躯干部100铰接，支脚主杆310的另一端设有轮子330，支脚主杆310设有导向槽311；第二伸缩杆320的一端与躯干部100固定连接，第二伸缩杆320的另一端通过支杆穿过导向槽311。第二伸缩杆320内设有用于驱动其伸缩运动的微型电机，使第二伸缩杆320能进行伸缩运动。伸缩杆进行伸缩运动，支杆沿导向槽311运动，推动支脚主杆310绕其与躯干部100的铰接处旋转运动。
进一步，行进部300还包括安装在躯干部100的后端的螺旋桨342。启动螺旋桨342，螺旋桨342推动该自来水管道清洁机器人前进；移动支脚310用于辅助该自来水管道清洁机器人前进，轮子330贴附于自来水管道，防止躯干部100偏侧。
参照图3，进一步，控制器10还包括定位模块13和路径标记模块14；定位模块13用于确定该自来水管道清洁机器人在自来水管道图的位置；路径标记模块14用于在一个任务周期内，在自来水管道图上对已清洗管道标记。对已清洗管道，自来水管道清洁机器人在重复经过时，不再启动清洁部200进行管道清洁。
进一步，控制器10还包括最优路径规划模块15，用于根据自来水管道图规划从一个区域移动至另一个区域的最优路径。当该自来水管道清洁机器人完成一个区域的管道的清洗，通过最优路径规划模块15计算从结束点位置到目标区域的最优路径，通常为最短路径。在本实施例中，采用A*算法计算最优路径。
进一步，控制器10还包括自检模块16，用于对清洁部200和行进部300进行检测，判断其功能是否能正常使用。自检模块16会将检测的信息发送到用户端上，方便在用户得知其状况，使用户可以控制部分损坏的该自来水管道清洁机器人及时走出自来水管道进行维修。
以上，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自来水管道清洁机器人，其特征在于，包括：
躯干部，所述躯干部内设有控制器；
清洁部，所述清洁部用于清洁自来水管道的内壁，所述清洁部设有多条能向内外方向往复运动的清洁臂；
行进部，所述行进部用于使该自来水管道清洁机器人行进；
储能部，所述储能部包括蓄电池、微型发电机和发电螺旋桨，所述发电螺旋桨安装在所述躯干部的侧面，所述躯干部对应所述发电螺旋桨的位置设有电动闸门，所述发电螺旋桨通过第一伸缩杆与所述微型发电机连接，所述微型发电机与所述蓄电池连接；
当蓄电池的电量需要充电，多条所述清洁臂向外扩张压住自来水管道的内壁以将该自来水管道清洁机器人固定，所述电动阀门打开，所述发电螺旋桨在第一伸缩杆的作用下向外伸出，自来水管道的水流驱动所述发电螺旋桨转动以使所述微型发电机向所述蓄电池充电。
2.根据权利要求1所述的一种自来水管道清洁机器人，其特征在于，所述控制器包括计时模块，用于确定时间。
3.根据权利要求2所述的一种自来水管道清洁机器人，其特征在于，所述控制器还包括设定模块，所述设定模块用于设定工作时间段和充电时间段；在工作时间段，该自来水管道清洁机器人通过所述行进部在自来水管道内行进并通过所述清洁部对自来水管道的内壁进行清洁；在充电时间段，该自来水管道清洁机器人固定在自来水管道内通过所述储能部进行充电。
4.根据权利要求3所述的一种自来水管道清洁机器人，其特征在于，所述清洁部连接在所述躯干部的前端；所述清洁部绕自身的横向中心轴旋转。
5.根据权利要求4所述的一种自来水管道清洁机器人，其特征在于，所述清洁部包括清洁主体，所述清洁臂包括依次铰接的主动杆、清洁杆和从动杆，所述主动杆、所述清洁杆、所述从动杆与所述清洁主体组成平行四边形机构；所述清洁杆的外侧设有由柔性材料制成的齿状清洁块。
6.根据权利要求5所述的一种自来水管道清洁机器人，其特征在于，所述清洁杆设置有压力传感器；在工作时间段，所述压力传感器检测到所述齿状清洁块压向自来水管道的内壁的压力达到第一阈值，清洁臂停止向外运动；在充电时间段，所述压力传感器检测到所述齿状清洁块压向自来水管道的内壁的压力达到第二阈值，清洁臂停止向外运动；所述第二阈值大于所述第一阈值。
7.根据权利要求1所述的一种自来水管道清洁机器人，其特征在于，所述行进部包括多条安装在所述躯干部的侧面的移动支脚；所述移动支脚包括支脚主杆和第二伸缩杆；所述支脚主杆的一端与所述躯干部铰接，所述支脚主杆的另一端设有轮子，所述支脚主杆设有导向槽；所述第二伸缩杆的一端与所述躯干部固定连接，所述第二伸缩杆的另一端通过支杆穿过所述导向槽。
8.根据权利要求7所述的一种自来水管道清洁机器人，其特征在于，所述行进部还包括安装在所述躯干部的后端的螺旋桨。
9.根据权利要求1所述的一种自来水管道清洁机器人，其特征在于，所述控制器还包括定位模块和路径标记模块；所述定位模块用于确定该自来水管道清洁机器人在自来水管道图的位置；所述路径标记模块用于在自来水管道图上标记已清洗管道。
10.根据权利要求9所述的一种自来水管道清洁机器人，其特征在于，所述控制器还包括最优路径规划模块，用于根据自来水管道图规划从一个区域移动至另一个区域的最优路径。
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