一種可變結構的通風管道清掃機器人制造技術

本發明專利技術涉及一種可變結構的通風管道清掃機器人，包括車體、行走驅動裝置、管徑自適應調整裝置、清掃裝置、檢測裝置、助行裝置、主控盒，主控盒與行走驅動裝置、管徑自適應調整裝置、清掃裝置、檢測裝置和助行裝置均線路連接并控制其運動。本發明專利技術的有益效果是：多自由度的清掃臂增加了清潔范圍；云臺有利于攝像頭的轉動，增加了視角范圍；麥克納姆輪均獨立驅動，可實現任意方向的移動，提高了機器人的靈活性和避障能力；自適應調整機構的設置，提高了機器人適應管徑變化的能力，而且配合安裝在車體之上的助行裝置，更有效的保證了行進的穩定性；通過視覺傳感器和測距傳感器引導機器人完成檢測和清掃任務，智能化程度較高。

Ventilation pipe cleaning robot with variable structure

The invention relates to a structure variable ventilation pipe cleaning robot, which comprises a vehicle body, a driving device, adaptive adjusting pipe diameter device, cleaning device, detection device, auxiliary device, main control box, main control box and a driving device, adaptive adjusting pipe diameter device, cleaning device, detection device and auxiliary device were line connecting and controlling the movement. The invention has the advantages that the multi degree of freedom cleaning arm increased the cleaning range; turn to PTZ camera, increase scope; Mecanum wheel independent drive movement can achieve arbitrary direction, improve the flexibility of the robot and obstacle avoidance ability; self adjustment mechanism, improve the ability of robot to adapt to the variation of pipe diameter, and with the device installed on the top of the body for help, the more effective guarantee on the stability; through the visual sensor and sensor detection and ranging guide robot to complete the task of cleaning, high degree of intelligence.

【技術實現步驟摘要】
一種可變結構的通風管道清掃機器人
本專利技術涉及一種可變結構的通風管道清掃機器人。
技術介紹
密布在大型商場、地鐵、樓宇等大量通風、空調管道，經過長年使用，聚集了大量的細菌、塵土、纖維等污染物，長期下來會對室內人員造成嚴重的身體危害。由于管道的尺寸限制，人工清掃需要對管道進行拆卸，不僅效率低，而且也會造成嚴重污染，重者損害人身健康。隨著經濟的發展和科技的進步，管道清掃機器人作為一種特殊的服務性移動機器人已進入人們的視線，得到了越來越多的重視和應用。目前，大多數管道清掃機器人只能在特定管徑的直管中使用，而現實中除了直管，還有T形管，彎管等管徑不一的管道。因此大多數管道機器人存在以下問題：1.管徑適應性較差；2.針對T型管，彎管等復雜的管道，機器人避障能力較差，靈活性不突出；3.行進不平穩，容易發生翻車。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：基于上述問題，本專利技術提供一種可變結構的通風管道清掃機器人。本專利技術解決其技術問題所采用的一個技術方案是：一種可變結構的通風管道清掃機器人，包括車體、用于行走的行走驅動裝置、管徑自適應調整裝置、清掃裝置、檢測裝置、助行裝置、主控盒，行走驅動裝置安裝于車體下方，管徑自適應調整裝置安裝于車體和行走驅動裝置之間，清掃裝置安裝于車體前進方向的前端上，檢測裝置安裝于車體前進方向的前端上和車體四周，助行裝置安裝于車體前進方向的后端上，主控盒與行走驅動裝置、管徑自適應調整裝置、清掃裝置、檢測裝置和助行裝置均線路連接并控制其運動。進一步地，行走驅動裝置包括行走輪、行走輪驅動電機，各個行走輪由行走輪驅動電機獨立驅動以實現轉向，行走輪為麥克納姆輪，四個行走輪分布于車體下方的四個角。進一步地，管徑自適應調整裝置包括滑動絲桿、滑塊、第一連桿和第二連桿，滑動絲桿安裝于車體的底表面，滑動絲桿兩端與車體下方兩端的擋板固定，滑動絲桿表面對稱設置有螺旋方向相反的第一螺紋段和第二螺紋段，第一螺紋段和第二螺紋段上分別安裝有一個滑塊，行走輪與相鄰滑塊通過第一連桿鉸接，第二連桿位于第一連桿的外側，第二連桿的上下端分別與擋板、第一連桿中部鉸接，滑動絲桿的端部設有調距電機，滑動絲桿與調距電機傳動連接，轉動滑動絲桿能使左右兩個滑塊相互靠近或者遠離，從而帶動車體上升或者下降。進一步地，清掃裝置包括設于車體上的支撐座、端部鉸接于支撐座上的清掃臂、安裝于清掃臂頂部的柔性清掃毛刷，清掃臂的頂端設有驅動柔性清掃毛刷轉動的雙軸驅動電機，清掃臂的下方設有支撐組件，支撐組件包括絲桿、螺母和支撐桿，絲桿平行設置于清掃臂的下方，螺母套設于絲桿上，支撐桿的上下端分別鉸接于螺母外側和支撐座下側面，絲桿的兩端分別設有連接于清掃臂下表面兩端的升降電機和軸承。進一步地，檢測裝置包括設于車體前進方向前端的云臺、安裝在云臺上的攝像頭、設于攝像頭兩側的照明燈以及安裝于車體四周的紅外線傳感器和超聲波傳感器。進一步地，助行裝置包括固定座、安裝于固定座上表面的電動推桿、固定在電動推桿頂端的支座、均勻固定在支座上表面的四根豎直的滑軌、活動套設于滑軌頂端的支座滑塊、安裝在支座滑塊頂部的萬向輪，固定座安裝在車體前進方向的后端上，支座滑塊底表面開設有四個供滑軌頂端穿進的通孔，支座滑塊與支座之間的滑軌外表面套設有彈簧，彈簧的上下端部分別抵接支座滑塊下表面和支座上表面。進一步地，主控盒包括內置的傳感器控制板、運動控制板、清掃臂位姿控制板，主控盒有線或無線連接有遠程監控裝置，傳感器控制板能夠采集攝像頭提供的視覺信息及紅外/超聲波傳感器提供的測距信息，并處理后發送至遠程監控裝置，清掃臂位姿控制板能對清掃臂的位姿進行控制，傳感器控制板、運動控制板和清掃臂位姿控制板通過CAN總線相連接。本專利技術的有益效果是：多自由度的清掃臂增加了清潔范圍；云臺的設置有利于攝像頭的轉動，增加了視角范圍；車體四角的麥克納姆輪均獨立驅動，通過轉速和轉向的相互配合可實現任意方向的移動，提高了機器人的靈活性和避障能力；自適應調整機構的設置，提高了機器人適應管徑變化的能力，而且配合安裝在車體之上的助行裝置，更有效的保證了行進的穩定性；另外，通過視覺傳感器和測距傳感器引導機器人完成檢測和清掃任務，智能化程度較高。附圖說明下面結合附圖對本專利技術進一步說明。圖1是機器人的結構示意圖一；圖2是機器人的結構示意圖二；圖3是機器人的結構示意圖三；圖4是助行裝置結構示意圖；圖5是車輪的結構示意圖；圖6是車輪的運動狀態圖；圖7是機器人控制系統結構圖；圖8是機器人避障系統控制流程圖；圖9是機器人運動方向判斷流程圖；其中：1.車體，2.行走輪，4.支撐座，5.清掃臂，6.柔性清掃毛刷，7.云臺，8.攝像頭，9.照明燈，10.滑動絲桿，11.第一連桿，12.第二連桿，13.滑塊，14.調距電機，15.行走輪驅動電機，17.絲桿，18.螺母，19.支撐桿，21.棍子，22.中心連接件，31.固定座，32.電動推桿，33.支座，34.滑軌，35.彈簧，36.支座滑塊，37.萬向輪。具體實施方式現在結合具體實施例對本專利技術作進一步說明，以下實施例旨在說明本專利技術而不是對本專利技術的進一步限定。如圖1-3所示的一種可變結構的通風管道清掃機器人，包括車體1、用于行走的行走驅動裝置、管徑自適應調整裝置、清掃裝置、檢測裝置、助行裝置、主控盒，行走驅動裝置安裝于車體1下方，管徑自適應調整裝置安裝于車體1和行走驅動裝置之間，清掃裝置安裝于車體1前進方向的前端上，檢測裝置安裝于車體1前進方向的前端上和車體1四周，助行裝置安裝于車體1前進方向的后端上，主控盒與行走驅動裝置、管徑自適應調整裝置、清掃裝置、檢測裝置和助行裝置均線路連接并控制其運動。行走驅動裝置包括行走輪2、行走輪驅動電機15，各個行走輪2由行走輪驅動電機15獨立驅動以實現轉向，行走輪2為麥克納姆輪，四個行走輪2分布于車體1下方的四個角。每個麥克納姆輪均包括中心連接件22、多個棍子21。利用行走輪之間轉速和轉向的相互配合就可實現車體在前行、橫移、斜行、旋轉等多方向上的運動，如圖5示。棍子材料采用橡膠，不僅能增加與管壁的摩擦力，而且還能保證行走輪與管道充分接觸，提升運動平穩性和控制精度。管徑自適應調整裝置包括滑動絲桿10、滑塊13、第一連桿11和第二連桿12，滑動絲桿10安裝于車體1的底表面，滑動絲桿10兩端與車體1下方兩端的擋板固定，滑動絲桿10表面對稱設置有螺旋方向相反的第一螺紋段和第二螺紋段，第一螺紋段和第二螺紋段上分別安裝有一個滑塊13，行走輪2與相鄰滑塊13通過第一連桿11鉸接，第二連桿12位于第一連桿11的外側，第二連桿12的上下端分別與擋板、第一連桿11中部鉸接，滑動絲桿10的端部設有調距電機14，滑動絲桿10與調距電機14傳動連接，轉動滑動絲桿10能使左右兩個滑塊13相互靠近或者遠離，從而帶動車體上升或者下降。滑動絲桿上的螺紋段分別與滑塊配合，轉動滑動絲桿能使左右兩個滑塊相互靠近或者遠離，從而帶動車體上升或者下降。當管道的內徑變大時，調距電機帶動滑動絲桿轉動，左右兩個滑塊相互遠離而帶動車體上升。當管道的內徑變小時，調距電機帶動滑動絲桿轉動，左右兩個滑塊相互靠近而帶動車體下降。由此，管徑自適應調整裝置能夠很好的適應管道內徑的變化。清掃裝置包括設于車體1上的支撐座4、端部鉸接于支撐本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可變結構的通風管道清掃機器人，其特征是：包括車體、用于行走的行走驅動裝置、管徑自適應調整裝置、清掃裝置、檢測裝置、助行裝置、主控盒，行走驅動裝置安裝于車體下方，管徑自適應調整裝置安裝于車體和行走驅動裝置之間，清掃裝置安裝于車體前進方向的前端上，檢測裝置安裝于車體前進方向的前端上和車體四周，助行裝置安裝于車體前進方向的后端上，主控盒與行走驅動裝置、管徑自適應調整裝置、清掃裝置、檢測裝置和助行裝置均線路連接并控制其運動。

【技術特征摘要】
1.一種可變結構的通風管道清掃機器人，其特征是：包括車體、用于行走的行走驅動裝置、管徑自適應調整裝置、清掃裝置、檢測裝置、助行裝置、主控盒，行走驅動裝置安裝于車體下方，管徑自適應調整裝置安裝于車體和行走驅動裝置之間，清掃裝置安裝于車體前進方向的前端上，檢測裝置安裝于車體前進方向的前端上和車體四周，助行裝置安裝于車體前進方向的后端上，主控盒與行走驅動裝置、管徑自適應調整裝置、清掃裝置、檢測裝置和助行裝置均線路連接并控制其運動。2.根據權利要求1所述的一種可變結構的通風管道清掃機器人，其特征是：所述的行走驅動裝置包括行走輪、行走輪驅動電機，各個行走輪由行走輪驅動電機獨立驅動以實現轉向，行走輪為麥克納姆輪，四個行走輪分布于車體下方的四個角。3.根據權利要求1所述的一種可變結構的通風管道清掃機器人，其特征是：所述的管徑自適應調整裝置包括滑動絲桿、滑塊、第一連桿和第二連桿，滑動絲桿安裝于車體的底表面，滑動絲桿兩端與車體下方兩端的擋板固定，滑動絲桿表面對稱設置有螺旋方向相反的第一螺紋段和第二螺紋段，第一螺紋段和第二螺紋段上分別安裝有一個滑塊，行走輪與相鄰滑塊通過第一連桿鉸接，第二連桿位于第一連桿的外側，第二連桿的上下端分別與擋板、第一連桿中部鉸接，滑動絲桿的端部設有調距電機，滑動絲桿與調距電機傳動連接，轉動滑動絲桿能使左右兩個滑塊相互靠近或者遠離，從而帶動車體上升或者下降。4.根據權利要求1所述的一種可變結構的通風管道清掃機器人，其特征是：所述的清掃裝置包括設于車體上的支撐座、端部鉸接于支撐座上的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：段鎖林，劉虎，李大偉，陳宗強，
申請(專利權)人：常州大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32