ES2237326B1 - TELEOPERATED ROBOT FOR CLEANING AIR CONDITIONING DUCTS. - Google Patents
TELEOPERATED ROBOT FOR CLEANING AIR CONDITIONING DUCTS.Info
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Abstract
Robot teleoperador para limpieza de conductos de aire acondicionado. Integrado en el chasis (1) dispone de un módulo de aspiración (4) que comprende un aspirador accionado por un motor (14) contenido en una carcasa (5) que conforma un depósito para acumulación de la suciedad aspirada a través de un conducto flexible (6). Consta de un brazo portaherramientas (8) de dos grados de libertad que permite limpiar conductos de diferente geometría sin necesidad de cambiar la herramienta de limpieza, así como incorpora un sistema de tracción diferencial con propulsión independiente de unas ruedas traseras (2), y un eje delantero vertical (9) en el que se montan unas ruedas directrices (2'') accionado por un servomotor que determina el movimiento del eje vertical (9) y la rotación de las ruedas directrices (2'') en coordinación con el movimiento de las ruedas traseras (2) sin deslizamiento, evitando así causar daños en las paredes de los conductos.Teleoperator robot for cleaning air conditioning ducts. Integrated in the chassis (1) it has a suction module (4) comprising a vacuum cleaner driven by a motor (14) contained in a housing (5) that forms a reservoir for accumulation of the dirt sucked through a flexible duct (6). It consists of a tool holder arm (8) of two degrees of freedom that allows cleaning ducts of different geometry without changing the cleaning tool, as well as incorporating a differential traction system with independent propulsion of rear wheels (2), and a vertical front axle (9) on which steering wheels (2 '') are mounted driven by a servomotor that determines the movement of the vertical axle (9) and the rotation of the steering wheels (2 '') in coordination with the movement of the rear wheels (2) without sliding, thus avoiding causing damage to the walls of the ducts.
Description
Robot teleoperado para limpieza de conductos de aire acondicionado.Teleoperated robot for cleaning ducts air conditioning.
La presente invención se refiere a un robot teleoperado que está destinado a la limpieza de conductos de ventilación y aire acondicionado.The present invention relates to a robot teleoperated that is intended for cleaning ducts ventilation and air conditioning.
Es objeto de la invención que el robot incorpore un módulo de aspiración con depósito de acumulación de suciedad integrado dentro del mismo robot.It is the object of the invention that the robot incorporates a suction module with dirt accumulation tank integrated within the same robot.
Es asimismo objeto de la invención que el robot disponga de un único brazo porta herramienta dotado de dos grados de libertad que permita su acceso a conductos de diferente geometría sin necesidad de cambiar la herramienta de limpieza.It is also the object of the invention that the robot have a single tool holder arm with two degrees of freedom that allows access to different ducts geometry without changing the cleaning tool.
Constituye otro objeto de la invención que el robot incorpore un sistema motriz y directriz que facilite el giro de las ruedas directrices combinado con la propulsión independiente de las ruedas traseras al objeto de evitar deslizamientos en el giro de robot y por tanto la erosión de los conductos y/o de su capa aislante.It constitutes another object of the invention that the robot incorporates a driving system and guideline that facilitates the rotation of the steering wheels combined with independent propulsion of the rear wheels in order to avoid slipping on the robot rotation and therefore the erosion of the ducts and / or their insulating layer
Los problemas relacionados con la calidad del aire interior en edificios están generando un creciente interés y preocupación en nuestra sociedad, ya que una gran parte de los edificios de oficinas, hospitales y otros, disponen de conducciones de aire que se encuentran contaminadas por suciedad, bacterias y hongos que anidan en dichas conducciones ocasionando efectos agudos sobre la salud y bienestar de las personas.Problems related to the quality of indoor air in buildings are generating increasing interest and concern in our society, since a large part of the office buildings, hospitals and others, have conduits of air that are contaminated by dirt, bacteria and fungi that nest in these pipes causing acute effects about the health and well-being of people.
Un porcentaje importante de las bajas laborales y el descenso en la productividad se atribuyen a los efectos perniciosos que producen la falta de calidad de aire de las conducciones de aire, lo que conlleva una disminución de ingresos en las empresas.A significant percentage of sick leave and The decline in productivity is attributed to the effects pernicious that produce the lack of air quality of the air ducts, which leads to a decrease in revenue In the companies.
Con el paso del tiempo el polvo y la materia orgánica se acumulan en los conductos de ventilación originando un problema de contaminación, destacando entre otros productos contaminantes las esporas de hongos y polen, legionella, bacterias o biocidas, fibra de vidrio producto de la erosión de los aislantes, polvo, restos de alimentos y otros. Los filtros no retienen la totalidad de los contaminantes por lo que se depositan en los conductos de ventilación.With the passage of time dust and matter organic accumulate in the ventilation ducts causing a pollution problem, highlighting among other products pollutants fungal spores and pollen, legionella, bacteria or biocides, fiberglass product from the erosion of insulators, dust, food scraps and others. The filters do not retain the total contaminants so they are deposited in ventilation ducts.
La solución a estos problemas pasa por evitar la acumulación de la suciedad en los conductos limpiando la instalación antes de su uso para eliminar la suciedad acumulada en el desarrollo de las obras y durante el período de funcionamiento cada 5 o 15 años.The solution to these problems is to avoid accumulation of dirt in the ducts cleaning the installation before use to remove dirt accumulated in the development of the works and during the period of operation each 5 or 15 years
Los métodos más empleados para la limpieza de los conductos con aislamiento interior son:The most used methods for cleaning Internally insulated ducts are:
- Aspiración por contacto- Contact aspiration
- Limpieza por aire a presión- Pressure air cleaning
- Limpieza por aire a presión con cepillado- Pressurized air cleaning with brushing
La limpieza convencional por aspiración de la superficie interior de los conductos se efectúa con equipos de aspiración. En el caso de que la descarga de aire se efectúe en el interior de espacios ocupados los equipos deben ser de alta eficiencia para la recuperación de partículas extremadamente finas que de otra manera serían liberadas a la atmósfera. La aspiración directa requiere aberturas de acceso más grandes que las requeridas por los otros métodos para permitir que los equipos de limpieza alcancen hasta el último rincón del conducto.Conventional vacuum cleaning of the inner surface of the ducts is made with equipment aspiration. In the event that the air discharge takes place in the inside occupied spaces the equipment must be high efficiency for the recovery of extremely fine particles that otherwise would be released into the atmosphere. Suctioning Direct requires access openings larger than required by the other methods to allow cleaning equipment reach to the last corner of the duct.
El método de limpieza por aire a presión requiere de la participación de un dispositivo colector de polvo por aspiración y una manguera para introducción de aire comprimido que arrastra los residuos corriente abajo y son extraídos del mismo por la acción del equipo de aspiración de polvo.The pressurized air cleaning method requires of the participation of a dust collecting device by suction and a hose for introduction of compressed air that drag the waste downstream and are extracted from it by The action of dust extraction equipment.
Para efectuar la limpieza del conducto por aire a presión con cepillado se requiere igualmente un dispositivo de aspiración de polvo y de un sistema de impulsión de aire comprimido, empleándose complementariamente un cepillo con cerdas no demasiado rígidas que se aplica sobre la superficie interior del conducto.To clean the duct by air a brushing pressure is also required a device dust extraction and a compressed air supply system, using a brush with bristles not too much rigid that is applied on the inner surface of the conduit.
Estos tres métodos descritos presentan el problema de la dificultades de acceso de la herramientas de limpieza a todos los rincones del conducto, por lo que el trabajo resulta tedioso y agotador y los aislantes interiores pueden resultar dañados, por lo que se están desarrollando nuevos métodos de limpieza basados en pequeños robots móviles teleoperados provistos de luces y cámaras que se introducen en los conductos de aire acondicionado para realizar las funciones de inspección y cepillado.These three methods described present the problem of access difficulties of the tools cleaning to all corners of the duct, so work It is tedious and exhausting and interior insulators can be damaged, so new methods are being developed cleaning based on small teleoperated mobile robots provided with lights and cameras that are introduced into the ducts of air conditioning to perform inspection functions and brushed.
Los robots de limpieza incorporan asociado un monitor de televisión en el cuadro de mandos para poder guiar el robot y comprobar el estado de las paredes interiores de los conductos, así como disponen de un sistema de fijación para herramientas de limpieza, normalmente cepillos giratorios y complementariamente herramientas de aire comprimido o rociadores para desinfección de conductos. Un sistema de aspiración colocado aguas abajo de la zona de operación del robot recoge la suciedad y el polvo desprendido.The cleaning robots incorporate an associated TV monitor in the dashboard to guide the robot and check the condition of the interior walls of the ducts, as well as have a fixing system for cleaning tools, usually rotating brushes and in addition to compressed air tools or sprinklers for disinfection of ducts. A suction system placed downstream of the robot's operation zone collects dirt and the dust released.
Los robots comerciales hasta el momento no ofrecen una solución totalmente satisfactoria al problema de limpieza de conductos.Commercial robots so far no they offer a totally satisfactory solution to the problem of duct cleaning.
Por sí mismos no son capaces de realizar la limpieza del conducto puesto que no están provistos de sistema de aspiración. Se limitan a portar un cepillo giratorio, o una boquilla de aire a presión, que arranca la suciedad y el polvo de las paredes del conducto, y la aspiración se realiza aguas abajo por una abertura del conducto.By themselves they are not able to perform the duct cleaning since they are not provided with aspiration. They simply carry a rotating brush, or a nozzle Pressurized air, which removes dirt and dust from duct walls, and the aspiration is done downstream by a duct opening
La utilización de un aspirador aparte conlleva serias molestias para las personas que se encuentran trabajando debido al ruido, así como al volumen del aparato. Asimismo este sistema puede originar contaminación cruzada, ya que zonas previamente limpias pueden contaminarse a causa de una limpieza deficiente. Las partículas que se mueven durante el cepillado normalmente vagan por el conducto y el sistema de aspiración normalmente no es capaz de aspirar todas las partículas desprendidas provocando que estas se distribuyan por el sistema de ventilación después de la limpieza.The use of a separate vacuum cleaner entails serious inconvenience to people who are working due to noise, as well as the volume of the device. Also this system can cause cross contamination, since areas previously cleaned can become contaminated due to cleaning deficient. The particles that move during brushing normally roam the duct and the suction system normally not able to aspirate all particles detached causing them to be distributed by the system of ventilation after cleaning.
Asimismo este tipo de robots disponen de cepillos que giran generalmente sobre un eje fijo, horizontal y transversal al conducto, que guarda una buena orientación para limpiar las paredes inferior y superior del conducto pero no tiene la misma capacidad de limpieza de las paredes laterales. Al no existir posibilidad de orientación, las herramientas para limpiar conductos de sección circular y las herramientas para limpiar conductos de sección rectangular son diferentes, con lo que hay que sumar un juego de cepillos.Also these types of robots have brushes which generally rotate on a fixed, horizontal and transverse axis to the duct, which keeps a good orientation to clean the lower and upper duct walls but does not have the same cleaning capacity of the side walls. Not existing possibility of orientation, tools for cleaning ducts of circular section and the tools for cleaning ducts Rectangular section are different, so you have to add a set of brushes
Todos los robots presentan sistemas de locomoción diferencial, bien por medio de orugas o con un motor en cada rueda. Este sistema de tracción provoca fricción entre las orugas o ruedas y la superficie interior del conducto, haciéndose máxima esta fricción cuando el robot gira sobre sí mismo. En el caso de conductos de fibra de vidrio se puede desgastar el aislante y levantar partículas perniciosas para la salud.All robots have locomotion systems differential, either by tracks or with a motor on each wheel. This traction system causes friction between tracks or wheels and the inner surface of the duct, making maximum this friction when the robot rotates on itself. In the case of fiberglass ducts can wear out the insulator and lift harmful particles for health.
La optimización de las condiciones operativas de los robots y la resolución de los problemas descritos hacen factible la invención que a continuación se describe.The optimization of the operating conditions of the robots and the resolution of the problems described do feasible the invention described below.
El robot teleoperado para limpieza de conductos de aire acondicionado que constituye el objeto de esta invención permite llevar a cabo la inspección y limpieza de conductos de aire acondicionado y ventilación diferenciándose con otros robots en los siguientes aspectos fundamentales:The teleoperated robot for duct cleaning of air conditioning constituting the object of this invention allows inspection and cleaning of air ducts conditioning and ventilation differentiating with other robots in the following fundamental aspects:
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- Permite llevar a cabo la limpieza de todas las superficies del conducto por medio de un mecanismo orientable de un brazo porta herramienta que puede limpiar conductos de diferente geometría sin necesidad de cambiar la herramienta de limpieza.It allows to carry out the cleaning of all duct surfaces by means of a mechanism adjustable of a tool holder arm that can clean ducts of different geometry without changing the tool cleaning.
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- Dispone de un sistema de aspiración incorporado en el propio robot que opera conjuntamente con el mecanismo del brazo porta herramienta para conseguir una limpieza profunda del conducto.It has a suction system incorporated into the robot itself that operates in conjunction with the tool holder arm mechanism for cleaning deep duct.
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- El robot incorpora un sistema de tracción diferencial con control independiente de la dirección que no daña la pared de los conductos al realizar giros, evitando de esta forma el desprendimiento del aislante.He robot incorporates a differential traction system with control independent of the direction that does not damage the wall of the ducts when making turns, thus avoiding the detachment of the insulating.
Complementariamente es de destacar que el robot incorpora tres cámaras para la inspección: una cámara delantera de navegación, una cámara trasera de navegación y una cámara de limpieza para visionado de la herramienta. Asimismo dispone la posibilidad de montar una cámara adicional.Complementarily it is noteworthy that the robot incorporates three cameras for inspection: a front camera navigation, a rear navigation camera and a camera cleaning for tool viewing. It also provides the possibility of mounting an additional camera.
El robot monta también un sistema de iluminación con lámparas orientables y de intensidad regulable que se adaptan a las condiciones de iluminación del conducto.The robot also assembles a lighting system with adjustable and dimmable lamps that adapt to duct lighting conditions.
Los movimientos del robot están determinados por las señales que le llegan de un panel de mandos. El operario puede observar la marcha del robot en un monitor y actuar sobre el panel de mandos que consta de los siguientes elementos:Robot movements are determined by the signals that arrive from a control panel. The operator can observe the progress of the robot on a monitor and act on the panel of controls consisting of the following elements:
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- Interruptor de alimentación. Abre o cierra la alimentación del sistema.Power switch Open or Close the system power.
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- Palanca de tracción. Controla la velocidad, el giro y el sentido de marcha del robot.Traction lever Control the speed, rotation and direction of travel of the robot.
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- Palanca del brazo portaherramientas. Controla la posición del brazo para la limpieza.Tool arm lever. Check the position of the arm for cleaning.
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- Conmutador de cámaras. Activa una de las tres cámaras que lleva a bordo el robot.Camera switch Activate one of the three cameras that the robot carries on board.
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- Regulador de intensidad de luces. Se trata de un potenciómetro que regula la intensidad de las luces del robot.Dimmer of lights. Be it is a potentiometer that regulates the intensity of the lights of the robot.
El robot presenta una estructura de triciclo con tracción independiente en las ruedas traseras mediante motores de tracción de corriente continua con reductor planetario. La rueda delantera se posiciona mediante un servomotor con intermediación de una polea y correas de temporización.The robot has a tricycle structure with independent rear wheel drive by means of DC traction with planetary reducer. The wheel front is positioned by a servomotor with intermediation of a pulley and timing belts.
El chasis incorpora a nivel inferior la caja de motores con las etapas de potencia de los motores y un filtro de radiofrecuencia del robot, a un nivel intermedio el chasis dispone de la electrónica de control del motor y a un nivel superior se aloja el módulo de aspiración y la iluminación.The chassis incorporates at the lower level the box of engines with the power stages of the engines and a filter of radio frequency of the robot, at an intermediate level the chassis has of the engine control electronics and at a higher level it it houses the suction module and the lighting.
El módulo de aspiración comprende un motor contenido en una carcasa que conforma un depósito para acumulación de la suciedad aspirada a través de un conducto flexible finalizado en la herramienta.The suction module comprises a motor contained in a housing that forms a storage tank of the dirt sucked through a finished flexible duct in the tool
El brazo portaherramientas dispone de dos grados de libertad asociados a los movimientos de dos motores con reductor planetario y codificador incremental incorporado. Estos motores se encuentran integrados en el chasis del robot y se conectan con el brazo portaherramientas por correspondientes mecanismos de transmisión.The tool holder arm has two degrees of freedom associated with the movements of two motors with reducer Planetary and incremental encoder incorporated. These engines are they are integrated in the robot chassis and connect with the tool arm by corresponding mechanisms transmission.
El hecho de que dichos motores no estén montados sobre el propio brazo portaherramientas determina que éste sea independiente de los motores y puedan montarse en su lugar otros elementos accesorios u otro tipo de brazo portaherramientas.The fact that these engines are not mounted on the toolholder arm itself determines that it is independent of the engines and others can be mounted instead accessory elements or other type of tool arm.
El sistema de transmisión entre los motores y el brazo está compuesto por dos ejes concéntricos que pueden girar independientemente uno del otro y atraviesan longitudinalmente toda la estructura del robot. Uno de los ejes determina el movimiento giratorio del brazo en torno al eje longitudinal del robot y el otro eje determina el movimiento de extensión o retracción del brazo para adaptarlo a diferentes tamaños de sección del conducto.The transmission system between the engines and the arm is composed of two concentric axes that can rotate independently of each other and cross longitudinally all The structure of the robot. One of the axes determines the movement swivel of the arm around the longitudinal axis of the robot and the another axis determines the movement of extension or retraction of the arm to adapt it to different duct section sizes.
Las herramientas de limpieza acopladas al brazo porta herramientas pueden ser:Cleaning tools attached to the arm Tool holders can be:
- \bullet?
- Herramientas de aspiración.- Van conectadas al motor de aspiración y se utilizan para aspirar la suciedad del conducto. Suction tools .- They are connected to the suction motor and are used to vacuum dirt from the duct.
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- Herramientas de cepillado y aspiración.- Incorporan un pequeño motor que hace girar uno o varios cepillos y se utiliza para remover la suciedad del conducto que es asimismo aspirado. Brushing and suction tools .- They incorporate a small motor that spins one or several brushes and is used to remove dirt from the duct that is also aspirated.
- \bullet?
- Herramientas de soplado y aspiración.- Están asociadas a un conducto conectado a la salida del aire del aspirador para remover la suciedad del conducto al mismo tiempo que la aspiran por medio de esta herramienta. Blow and suction tools .- They are associated with a duct connected to the air outlet of the vacuum cleaner to remove dirt from the duct at the same time that they are sucked through this tool.
El sistema de control del robot incorpora microcontroladores capaces de leer múltiples entradas digitales y analógicas, incorpora un puerto de comunicación en serie síncrono y dispone de un módulo capaz de generar señales PWM vía hardware que se emplea en el control de la velocidad de motores y de la intensidad de la luz.The robot control system incorporates microcontrollers capable of reading multiple digital inputs and analog, incorporates a synchronous serial communication port and It has a module capable of generating PWM signals via hardware that It is used to control engine speed and light intensity
El sistema de control dispone de tres módulos que se comunican entre sí, cada uno de los cuales está gobernado por un microcontrolador.The control system has three modules that they communicate with each other, each of which is governed by a microcontroller
- \bullet?
- Módulo de control.- Se encuentra en el panel de mandos y es el encargado de leer las señales que le llegan del operario y enviarlas al microcontrolador del módulo de tracción. Control module .- It is located on the control panel and is responsible for reading the signals that arrive from the operator and send them to the microcontroller of the traction module.
- \bullet?
- Módulo de tracción.- Se encuentra en el robot, recibe las órdenes del módulo de control, actúa sobre las etapas de potencia de los motores de tracción, sobre el servomotor de la rueda delantera, sobre el conmutador de las cámaras y transmite señales del módulo de control al módulo de herramienta. Traction module .- It is located in the robot, receives orders from the control module, acts on the power stages of traction motors, on the servo motor of the front wheel, on the camera switch and transmits signals from the module of control to the tool module.
- \bullet?
- Módulo herramienta.- Actúa sobre los motores del brazo porta herramientas, sobre el motor del útil de limpieza en el caso de incorporar el mismo y sobre la intensidad de luz. Tool module .- It acts on the motors of the tool holder arm, on the engine of the cleaning tool in the case of incorporating it and on the intensity of light.
Para facilitar el intercambio de señales entre microcontroladores se ha optado por un sistema de radiofrecuencia, ya que por el mismo cable coaxial que comunica el panel de control y el robot viajan señales de vídeo/audio, señales digitales y de alimentación de diferentes frecuencias fácilmente separables mediante filtros. De esta manera se disminuye el peso del sistema y al mismo tiempo se simplifica el conexionado y el mantenimiento. Existe un filtro en el panel de mandos y otro en el robot cuya misión consiste en mezclar/separar las señales que viajan por el cable.To facilitate the exchange of signals between microcontrollers have opted for a radio frequency system, since by the same coaxial cable that communicates the control panel and the robot travel video / audio signals, digital signals and power supply of different frequencies easily separable through filters This reduces the weight of the system and at the same time the connection and maintenance is simplified. There is a filter in the control panel and another in the robot whose mission is to mix / separate the signals that travel through the cable.
El robot incorpora una cámara situada en la rueda delantera, otra en la parte posterior y una tercera cámara en el brazo portaherramienta.The robot incorporates a camera located on the wheel front, another in the back and a third camera in the tool arm.
Los motores de tracción se controlan en lazo abierto, y la variable a controlar es la velocidad mediante una señal tipo PWM, cuya anchura de pulso es proporcional a la posición de la palanca de tracción.Traction motors are controlled in loop open, and the variable to control is the speed through a PWM type signal, whose pulse width is proportional to the position of the traction lever.
Los motores del brazo portaherramientas se controlan en lazo cerrado e incorporan codificadores incrementales que son leídos por circuitos integrados que generan la señal de control necesaria para controlar la posición de los motores.The tool arm motors are they control in closed loop and incorporate incremental encoders which are read by integrated circuits that generate the signal from necessary control to control the position of the motors.
Los microcontroladores se han programado en ensamblador, y ejecutan una tarea de comunicación y una tarea de control. Para la tarea de comunicación se utiliza un software específico y para la tarea de control incorpora un sistema maestro-esclavo por medio del cual el microcontrolador esclavo realiza la acción que comanda el microcontrolador maestro, éste último se utiliza en el control de la conmutación de cámaras y motores de tracción. Para el control del brazo y de la iluminación se ha desarrollado un software orientado a la programación del circuito integrado de control de los motores del brazo portaherramientas.The microcontrollers have been programmed in assembler, and execute a communication task and a task of control. For the communication task a software is used specific and for the control task it incorporates a system master-slave through which the slave microcontroller performs the action commanded by the master microcontroller, the latter is used in the control of the switching of chambers and traction motors. For the control of arm and lighting has developed a software oriented to the programming of the motor control integrated circuit of the tool holder arm.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to an example preferred practical implementation of it, is accompanied as integral part of that description, a set of drawings where with an illustrative and non-limiting nature, what has been represented next:
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de la parte anterior del robot autopropulsado para limpieza de conductos.Figure 1.- Shows a perspective view of the front of the self-propelled robot for cleaning ducts
Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva de la parte posterior del robot.Figure 2.- Shows a perspective view of the rear of the robot.
Figura 3.- Muestra una vista en perspectiva del sistema de locomoción del robot.Figure 3.- Shows a perspective view of the robot locomotion system.
Figura 4.- Muestra una vista en perspectiva del brazo portaherramientas.Figure 4.- Shows a perspective view of the tool arm.
Figura 5.- Muestra una vista en perspectiva del mecanismo de movimiento del brazo porta herramientas.Figure 5.- Shows a perspective view of the movement mechanism of the tool holder arm.
Figura 6.- Muestra una vista en perspectiva de una herramienta de aspiración montada sobre el brazo porta herramientas.Figure 6.- Shows a perspective view of a suction tool mounted on the carrier arm tools
Figura 7.- Muestra una vista en perspectiva de una herramienta de cepillado y aspiración.Figure 7.- Shows a perspective view of a brushing and vacuuming tool.
Figura 8.- Muestra una vista en perspectiva de una herramienta de soplado y aspiración.Figure 8.- Shows a perspective view of a blow and suction tool.
Figura 9.- Muestra un diagrama de bloques del sistema de control del robot.Figure 9.- Shows a block diagram of the robot control system
El robot teleoperado para limpieza de conductos que constituye el objeto de esta invención consta de un chasis (1) montado sobre unas ruedas (2-2'), se desplaza autopropulsado y dirigido a distancia desde un panel de control (3) en el interior de las paredes de conductos de ventilación y aire acondicionado que disponen o no de aislante y destaca fundamentalmente porque en el chasis (1) se encuentra integrado un módulo de aspiración (4) que comprende un aspirador accionado por un motor (14) contenido en una carcasa (5) que conforma un depósito para acumulación de la suciedad aspirada a través de un conducto flexible (6), el cual finaliza en la herramienta de limpieza, la cual se encuentra montada sobre un brazo portaherramientas (8) de dos grados de libertad que permite limpiar conductos de diferente geometría sin necesidad de cambiar la herramienta de limpieza, así como incorpora un sistema de tracción diferencial con propulsión independiente de unas ruedas traseras (2), y un eje delantero vertical (9) en el que se montan unas ruedas directrices (2') accionado por un servomotor (10) con intermediación de poleas y correas de temporización (11) que determina el movimiento del eje vertical (9) y la rotación de las ruedas directrices (2') en coordinación con el movimiento de las ruedas traseras (2) sin deslizamiento, evitando así causar daños en las paredes de los conductos.The teleoperated robot for duct cleaning constituting the object of this invention consists of a chassis (1) mounted on wheels (2-2 '), moves self-propelled and remotely directed from a control panel (3) inside the walls of ventilation and air ducts conditioning with or without insulation and highlights mainly because the chassis (1) is integrated a suction module (4) comprising a vacuum powered by a engine (14) contained in a housing (5) that forms a reservoir for accumulation of dirt sucked through a duct flexible (6), which ends in the cleaning tool, the which is mounted on a tool holder arm (8) of two degrees of freedom that allows cleaning ducts of different geometry without changing the cleaning tool as well as it incorporates a system of differential traction with propulsion independent of rear wheels (2), and a front axle vertical (9) on which steering wheels (2 ') are mounted driven by a servomotor (10) with pulley intermediation and timing belts (11) that determines the movement of the axis vertical (9) and the rotation of the steering wheels (2 ') in coordination with the movement of the rear wheels (2) without sliding, thus preventing damage to the walls of the ducts
Tal y como se aprecia en las figuras 4 y 5 el brazo portaherramientas (8) dispone asociado un cuerpo tubular (12) giratorio accionado por un primer motor (13), integrado en el chasis (1), con la intermediación de un primer mecanismo de transmisión, vinculándose el cuerpo tubular (12) a un cabezal (15) al que transmite el movimiento de rotación y respecto al que articula una horquilla (16) accionada por un segundo motor (18), asimismo integrado en el chasis (1), con la intermediación de un segundo mecanismo de transmisión que proporciona la basculación de la horquilla (16) determinando el descenso y retracción de la herramienta de limpieza o su elevación y extensión, estando previsto que de la horquilla (16) partan unos brazos laterales (17) que finalizan en una plataforma horizontal (20) que articula respecto a éstos, en la que se disponen medios de vinculación con la herramienta de limpieza, plataforma horizontal (20) que mantiene su horizontalidad durante la basculación de los brazos laterales (17) debido al efecto tensor de un brazo rigidizador (21) vinculado por un extremo a dicha plataforma horizontal (20) y por su otro extremo al cabezal (15).As can be seen in figures 4 and 5, the tool holder arm (8) has a tubular body (12) associated swivel driven by a first motor (13), integrated in the chassis (1), with the intermediation of a first transmission mechanism, linking the tubular body (12) to a head (15) to which transmits the rotation movement and with respect to which articulates a fork (16) driven by a second motor (18), likewise integrated into the chassis (1), with the intermediation of a second transmission mechanism that provides the tilting of the fork (16) determining the descent and retraction of the cleaning tool or its elevation and extension, being provided from the fork (16) split lateral arms (17) that end on a horizontal platform (20) that articulates with respect to these, in which means of connection with the cleaning tool, horizontal platform (20) that maintains its horizontality during tilting of the lateral arms (17) due to the tensioning effect of a stiffening arm (21) linked by one end to said horizontal platform (20) and at its other end to the head (15).
El primer mecanismo de transmisión comprende unos piñones (7) con su correspondiente cadena asociados al primer motor (13) y a un eje de transmisión externo (22) soportado mediante apoyos (26) sobre el chasis (1) que atraviesa longitudinalmente el robot y se vincula por su otro extremo al cuerpo tubular (12), y el segundo mecanismo de transmisión comprende unos piñones (23) y su correspondiente cadena asociados al segundo motor (18) y a un eje de transmisión interno (25) concéntrico al eje de transmisión externo (22) que sobresale respecto del cuerpo tubular (12) penetrando en el cabezal (15) donde se encuentra vinculado a un tornillo sinfín (27) sobre el que engrana una corona (28) a la que atraviesa un eje transversal (29) que apoya por sus extremos en el cabezal (15) y respecto al que bascula la horquilla (16).The first transmission mechanism comprises some sprockets (7) with their corresponding chain associated with the first motor (13) and to an external drive shaft (22) supported by supports (26) on the chassis (1) that longitudinally crosses the robot and is linked at its other end to the tubular body (12), and the second transmission mechanism comprises pinions (23) and its corresponding chain associated to the second motor (18) and to an axis of internal transmission (25) concentric to the external transmission axis (22) protruding from the tubular body (12) penetrating into the head (15) where it is linked to an auger (27) on which a crown (28) meshes which an axis crosses transverse (29) that supports at its ends in the head (15) and with respect to which the fork tilts (16).
El sistema de tracción diferencial de las ruedas traseras (2) comprende un motor con reductor planetario (30) en cada una de dichas ruedas traseras (2) con intermediación de correspondientes cajas de reenvío (31) que incluyen engranajes cónicos.The wheel differential drive system rear (2) comprises a motor with planetary reducer (30) in each of said rear wheels (2) with intermediation of corresponding forwarding boxes (31) that include gears conical
La herramienta de limpieza puede consistir en una herramienta de aspiración (33) representada en la figura 6 y los medios de vinculación a la plataforma horizontal (20) consisten en una horquilla (34) que atornilla sobre la plataforma horizontal (20) y en cuyas extremidades desplaza un tope (35) sometido a presión por la acción de sendos resortes (36) situados en cada una de dichas extremidades que lo empujan incidiendo contra unos medios de anclaje (37) de la herramienta de aspiración (33) que encajan en el tope (35) y en la horquilla (34) en la que queda alojada dicha herramienta de aspiración (33).The cleaning tool may consist of a suction tool (33) represented in figure 6 and the means of linking to the horizontal platform (20) consist of a fork (34) that bolts on the horizontal platform (20) and on whose extremities it displaces a stop (35) subjected to pressure by the action of two springs (36) located in each of said limbs that push it against some means anchor (37) of the suction tool (33) that fit in the stop (35) and the fork (34) in which said housing is housed suction tool (33).
La herramienta de limpieza puede consistir en una herramienta de cepillado y aspiración (38) que incorpora un cepillo giratorio (39) y un motor de accionamiento (40) de éste, tal y como se observa en la figura 7.The cleaning tool may consist of a brushing and suction tool (38) incorporating a brush swivel (39) and a drive motor (40) thereof, as It can be seen in figure 7.
Asimismo la herramienta de limpieza puede consistir, ver figura 8, en una herramienta de soplado y aspiración (41) que dispone en su interior de un compartimento de soplado (42) que se conecta a la salida de aire del módulo de aspiración (4) para remover la suciedad depositada sobre la superficie del conducto y un compartimento de aspiración (43) a través del cual se aspira la suciedad.Also the cleaning tool can consist, see figure 8, in a blow and suction tool (41) which has a blow compartment inside (42) which is connected to the air outlet of the suction module (4) to remove dirt deposited on the surface of the duct and a suction compartment (43) through which the dirt.
El robot dispone de un sistema de control que integra tres módulos, un módulo de control (44), que se encuentra en el panel de mandos (3), que dispone de un primer microcontrolador (46) encargado de leer las señales que le llegan del operario y enviarlas a un segundo microcontrolador (47) de un módulo de tracción (48) que recibe las órdenes del módulo de control (44) y actúa sobre, unas etapas de potencia (49) de los motores de tracción (30), sobre el servomotor (10) del eje vertical (9) de las ruedas directrices (2'), sobre un conmutador de unas cámaras de televisión (58-59-60) que captan imágenes del conducto, así como transmite señales del módulo de control (44) a un tercer microcontrolador (53) de un módulo de herramienta (52) que actúa sobre el primer motor (13) y segundo motor (18) del brazo porta herramientas (8), sobre la intensidad de luz (54) y opcionalmente a través de una etapa de potencia (63) sobre el motor de accionamiento (40) de la herramienta de cepillado y aspiración (38).The robot has a control system that integrates three modules, a control module (44), which is located on the control panel (3), which has a first microcontroller (46) responsible for reading the signals that arrive of the operator and send them to a second microcontroller (47) of a traction module (48) that receives the orders from the control module (44) and acts on, power stages (49) of the motors of traction (30), on the servomotor (10) of the vertical axis (9) of the steering wheels (2 '), on a switch of some cameras television (58-59-60) that capture duct images as well as transmits signals from the module control (44) to a third microcontroller (53) of a module tool (52) that acts on the first motor (13) and second motor (18) of the tool holder arm (8), on the intensity of light (54) and optionally through a power stage (63) on the drive motor (40) of the brushing tool and aspiration (38).
El intercambio de señales entre el primer microcontrolador (46) y el segundo microcontrolador (47) se efectúa por un sistema de radiofrecuencia que comprende un modulador/demodulador (19) y un primer filtro (55) situado en el módulo de control (44), un cable coaxial (56) que comunica el módulo de control (44) y el robot, por el que viajan señales de vídeo/audio, señales digitales y de alimentación de diferentes frecuencias fácilmente separables mediante un segundo filtro (57) al que se encuentra asociado un modulador/demodulador (24) dispuesto previamente al segundo microcontrolador (47) del módulo de tracción (48) del robot.The exchange of signals between the first microcontroller (46) and the second microcontroller (47) is performed by a radiofrequency system comprising a modulator / demodulator (19) and a first filter (55) located in the control module (44), a coaxial cable (56) that communicates the control module (44) and the robot, through which signals from video / audio, digital and power signals of different frequencies easily separable by a second filter (57) at which is associated with a modulator / demodulator (24) arranged prior to the second microcontroller (47) of the traction module (48) of the robot.
Al segundo filtro (57) le llegan señales del módulo de control (44) para control de la alimentación del robot (51) y de accionamiento del motor del aspirador (14). Asimismo desde el módulo de control (44) parten señales hacia una televisión y/o vídeo (43) para visualización y/o grabación de las imágenes captadas por el robot.The second filter (57) receives signals from the control module (44) for robot power control (51) and vacuum motor drive (14). Likewise from the control module (44) signals are output to a television and / or video (43) for viewing and / or recording images caught by the robot.
Conectados al modulador/demodulador (24) se encuentran unos micrófonos (45) que se instalan en el conducto para captar los sonidos interiores y comprobar el correcto funcionamiento de los motores, detectando cuando se producen atascos.Connected to the modulator / demodulator (24) it they find microphones (45) that are installed in the conduit to capture the inner sounds and check the correct one engine operation, detecting when they occur traffic jams
La televisión/vídeo (43), el primer microcontrolador (46) y el primer filtro (55) se encuentran conectados a una fuente de alimentación (32).Television / video (43), the first microcontroller (46) and the first filter (55) are located connected to a power supply (32).
El robot incorpora una cámara delantera (58) de navegación situada entre las ruedas directrices (2'), una cámara trasera de navegación (59) y una cámara de visionado (60) de la herramienta de limpieza.The robot incorporates a front camera (58) of navigation located between the steering wheels (2 '), a camera rear navigation (59) and a viewing camera (60) of the cleaning tool
El primer y segundo motor (13-18) del brazo portaherramientas (8) se controlan en lazo cerrado e incorporan codificadores incrementales (61) que son leídos por un circuito integrado (62) situado en el módulo de herramienta (52) que generan la señal de control necesaria a través de etapas de potencia (50) para controlar la posición de dichos primer y segundo motor (13-18).The first and second engines (13-18) of the toolholder arm (8) are controlled in closed loop and incorporate incremental encoders (61) that are read by a integrated circuit (62) located in the tool module (52) that generate the necessary control signal through stages of power (50) to control the position of said first and second engine (13-18).
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