[发明专利]一种仿生蚯蚓的智能管道清理机器人及其工作方法

说明书

本发明公开了一种仿生蚯蚓的智能管道清理机器人及其工作方法，仿造蚯蚓纵、环肌的交互舒缩以及体表的刚毛配合进行运动，搭载切割机构可以实现清除管道内残留固体沉淀物。其特征在于，包括行走支撑装置、齿轮传动结构、清洗装置、筒体结构、动力系统和控制系统；所述的行走支撑装置包括三角凸轮机构、支撑腿和半球碗，共有两组；所述的齿轮传动结构包括齿轮和齿条；清洗装置包括转轴、轴承、圆盘型切割毛刷，共有两组；所述筒体结构包括上下筒体和前后筒体；所述的动力系统包括电机和电机控制系统；所述的控制系统包括方向控制系统、运动控制系统、转盘；前后筒体均配有三条支撑腿以及一部可拆卸红外摄像机；本发明能在管道内稳定运行，不会发生侧滑、卡住等情况。

技术领域

本发明涉及仿生机械用于管道清理，特别涉及一种仿生蚯蚓的智能管道清理机器人及其工作方法。

背景技术

由于我国工业技术日益发达，化学化工管道成为运输工业化学品最常见的容器，但大多数化学品易被空气氧化为固体沉淀物附着在管壁上，从而影响了管道的运输效率，更严重的则会导致一些重大事故的发生。

蚯蚓之所以能在狭长的土缝中运动，是因为其具有特殊的身体结构，将狭长的管道类比为狭长的土缝、支撑腿类比刚毛部分，为其仿造其身体构造、运动方式可以制作出一种机械装置，用于清理化工管道内因氧化而残余的固体沉淀。切割刀片距管壁0.5mm，防止刀片误触管壁，导致管壁损坏，更严重则会导致有毒化学气体的泄漏。

针对化学化工管道的固体沉淀的清理，到目前为止有两种方案：第一种是通过高压清洗剂清洗，即通过高压水射流在强冲击力作用下，清除管道内表面的污垢。但其局限于短距离管道，且对管道尺寸大小要求过高、成本高。第二种是通过管道机器人清洗，但经查阅资料，发现目前的管道机器人基本上是使用轮式或履带式驱动（如专利号202080001663.2 以及 201610511231.0），对于倾斜角较大的管道，轮式或履带式驱动的清洗机器人很难保持平衡，容易出现侧翻、打滑等现象，因此这类机器人只能局限于水平管道的清洗，实用性大打折扣。因此，创新一种能耗低，成本低，并且还能实现对化学化工管道的清洗，尤为重要，且还要创新在竖直管道内运行的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明参考蚯蚓的运动方式以及身体结构，提供一种既实现低成本、方便拆装、有效清理化工管道内沉淀物，也能在竖直化工管道平稳运行的仿生蚯蚓管道清理机器人。一种仿生蚯蚓的智能管道清理机器人及其工作方法，仿造蚯蚓纵、环肌的交互舒缩以及体表的刚毛配合进行运动，搭载切割机构可以实现清除化工管道内残留固体沉淀物，包括行走支撑装置、齿轮传动结构、清洗装置、筒体结构、动力系统和控制系统；所述的行走支撑装置包括三角凸轮机构、支撑腿和半球碗，共有两组；所述的齿轮传动结构包括齿轮和齿条，实现运动控制及方向控制；清洗装置包括转轴、轴承、圆盘型切割毛刷，共有两组；所述筒体结构包括上下筒体和前后筒体；所述的动力系统包括电机和电机控制系统；所述的控制系统包括方向控制系统、运动控制系统、转盘；前后筒体均配有三条支撑腿以及一部可拆卸红外摄像机；本发明能在管道内稳定运行，不会发生侧滑、卡住等情况。

所述前后筒体均设有三个支撑腿，支撑腿与凸轮进行配合，外端安装半球碗；上下筒体通过螺纹孔连接，且均装有空心圆筒，内部装饰螺纹线，用于与清洗装置连接，齿轮传动结构中的齿条与前后筒体连接，电机控制系统与蓄电池相连，连接电机以及上下筒体的清洗装置。所述三角凸轮机构中支撑腿与凸轮进行配合，分别安装在前、后筒体，根据凸轮的旋转控制支撑腿的伸缩；所述清洗装置安装在上下筒体；

上述的一种仿生蚯蚓的智能管道清理机器人及其工作方法中，所述前后筒体均匀设有三个支撑腿，并与齿轮传动结构中的齿条连接。

上述的一种仿生蚯蚓的智能管道清理机器人及其工作方法中，所述三角凸轮机构中支撑腿与凸轮进行配合，分别安装在前、后筒体，根据凸轮的旋转控制支撑腿的伸缩。

上述的一种仿生蚯蚓的智能管道清理机器人及其工作方法中，所述齿轮传动结构包括齿轮和齿条，齿条与前/后筒体相连，依靠齿轮的转动来控制前/后筒体的伸缩，齿轮正反转控制齿条前后运动。