本發(fā)明屬于管道機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種排水管道清淤機(jī)器人，具體是一種牽引式排水管道清淤機(jī)器人。

背景技術(shù)：

在我國，城市排水管道大多埋于地下，由于居民生活垃圾、工廠廢物、基建工地泥漿等在排水管道中發(fā)生沉淀，淤積過多造成了管道堵塞，污水溢流，小則影響居民日常生活，嚴(yán)重時(shí)會(huì)打亂整個(gè)城市的正常生活節(jié)奏，因此必須對其及時(shí)進(jìn)行清理和疏通。

目前，城市排水管道清淤主要采用的方法是：絞車清潔淤、高壓水清淤、沖刷清淤、清淤球清淤和通溝機(jī)清淤等。其中絞車清淤和高壓水清淤在我國最為常用，高壓水清淤需用飲用水質(zhì)的干凈水，所以成本很高，而且這種清淤方法對于管徑還有一定的限制；絞車清淤相對于高壓水清淤來說成本低，對于管徑無特定限制，但是需要人工來完成穿纜作業(yè)，而井下的工作環(huán)境非常惡劣，給工人工作帶來極大不便，危害工人的健康，甚至危及工人的生命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種勞動(dòng)強(qiáng)度低、自動(dòng)化水平高的牽引式排水管道清淤機(jī)器人。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種牽引式排水管道清淤機(jī)器人，包括清淤裝置以及其控制系統(tǒng)，所述清淤裝置包括通過行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)的清淤小車，所述清淤小車一端通過牽引鋼絲繩連接安裝在地面上的牽引電機(jī)；

所述清淤小車上有清淤斗，所述清淤斗通過電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)，通過舉升電機(jī)驅(qū)動(dòng)舉升和落下；

所述控制系統(tǒng)包括圖像采集模塊、plc控制器、電動(dòng)缸控制器、行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、舉升電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、無線收發(fā)模塊、上位機(jī)、顯示模塊、工業(yè)i/o模塊以及中間繼電器；

所述圖像采集模塊，實(shí)時(shí)采集排水管道內(nèi)部工作狀況的圖像信息；

所述plc控制器，與上位機(jī)雙向通信，將圖像采集模塊采集的圖像信息以及各電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出的電機(jī)工作狀態(tài)信息輸出到上位機(jī)，同時(shí)接收上位機(jī)輸出的控制指令，控制各電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作；

所述電動(dòng)缸控制器，接收plc輸出的控制信號(hào)，完成對電動(dòng)缸的動(dòng)作控制，并實(shí)時(shí)反饋電動(dòng)缸的工作狀態(tài)信息；

所述行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，接收plc輸出的控制信號(hào)，完成對行走電機(jī)的動(dòng)作控制，并實(shí)時(shí)反饋行走電機(jī)的工作狀態(tài)信息；

所述舉升電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，接收plc輸出的控制信號(hào)，完成對舉升電機(jī)的動(dòng)作控制，并實(shí)時(shí)反饋舉升電機(jī)的工作狀態(tài)信息；

所述無線收發(fā)模塊，分別設(shè)置在plc控制器和上位機(jī)上，實(shí)現(xiàn)plc控制器和上位機(jī)之間的無線數(shù)據(jù)通信；

所述上位機(jī)，與plc控制器雙向通信，接收plc控制器輸出的排水管道內(nèi)部圖像信息以及各電機(jī)工作狀態(tài)信息，同時(shí)發(fā)布控制指令控制各電機(jī)工作；

所述顯示模塊，用于實(shí)時(shí)顯示排水管道內(nèi)部圖像信息以及各電機(jī)工作狀態(tài)信息；

所述工業(yè)i/o模塊，提供i/o通信接口，連接上位機(jī)和中間繼電器，控制中間繼電器的通斷；

所述中間繼電器，連接在交流電源和牽引電機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)對牽引電機(jī)啟動(dòng)、停止進(jìn)行控制。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的牽引式排水管道清淤機(jī)器人，簡單可靠的機(jī)械結(jié)構(gòu)保證了機(jī)器人在管道內(nèi)部的自由行走，鋼絲繩牽引裝置的引用使得清淤機(jī)器人在有載清淤作業(yè)過程中具有足夠的動(dòng)力，模塊化的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證清淤機(jī)器人嚴(yán)格按照指定程序順序執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，監(jiān)控系統(tǒng)適時(shí)監(jiān)控管道內(nèi)部清淤作業(yè)情況，并通過無線通訊設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過plc對行走電機(jī)、舉升電機(jī)以及電動(dòng)缸進(jìn)行控制完成清淤動(dòng)作，大大提高了清淤作業(yè)的自動(dòng)化水平，改善了傳統(tǒng)清淤作業(yè)的工作環(huán)境，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，更高效地完成排水管道的清淤工作。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1是本發(fā)明機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“開孔”、“上”、“下”、“厚度”、“頂”、“中”、“長度”、“內(nèi)”、“四周”等指示方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的組件或元件必須具有特定的方位，以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種牽引式排水管道清淤機(jī)器人，包括清淤裝置以及其控制系統(tǒng)，清淤裝置包括清淤小車1，清淤小車1通過行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)，沿管道行走。清淤小車1一端通過牽引鋼絲繩連接安裝在地面上的牽引電機(jī)2

清淤小車1上有清淤斗3，清淤斗3通過電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)，清淤斗3通過舉升電機(jī)驅(qū)動(dòng)舉升和落下。

清淤作業(yè)開始前，清淤小車1在行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)清淤斗3和牽引鋼絲繩一起向遠(yuǎn)離窨井井口的方向運(yùn)動(dòng)至計(jì)劃清淤的位置；通過電動(dòng)缸舉升電機(jī)驅(qū)動(dòng)，調(diào)整清淤斗3的角度和高度，使清淤斗3開口位于和管道內(nèi)壁相切的位置，以便清淤；通過牽引電機(jī)拉動(dòng)牽引鋼絲繩，拖拽清淤小車1連同清淤斗3向靠近窨井井口的方向運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程將淤泥收入清淤斗3內(nèi)，完成清淤作業(yè)；清淤結(jié)束后，通過舉升電機(jī)和電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，將清淤斗3舉升并翻轉(zhuǎn)，避免清淤斗3內(nèi)的淤泥外泄。

如圖2所示，控制系統(tǒng)包括圖像采集模塊、plc控制器、電動(dòng)缸控制器、行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、舉升電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、無線收發(fā)模塊、上位機(jī)、顯示模塊、工業(yè)i/o模塊以及中間繼電器。

圖像采集模塊，安裝在清淤小車上，采用配帶雨刷的紅外防水?dāng)z像頭，實(shí)時(shí)采集排水管道內(nèi)部工作狀況的圖像信息。

plc控制器，與上位機(jī)雙向通信，將圖像采集模塊采集的圖像信息以及各電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出的電機(jī)工作狀態(tài)信息輸出到上位機(jī)，同時(shí)接收上位機(jī)輸出的控制指令，控制各電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作。

電動(dòng)缸控制器，接收plc輸出的控制信號(hào)，完成對電動(dòng)缸的動(dòng)作控制，控制清淤斗的翻轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)清淤斗的角度，并實(shí)時(shí)反饋電動(dòng)缸的工作狀態(tài)信息。

行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，接收plc輸出的控制信號(hào)，完成對行走電機(jī)的動(dòng)作控制，控制清淤小車的行駛和方向，并實(shí)時(shí)反饋行走電機(jī)的工作狀態(tài)信息。

舉升電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，接收plc輸出的控制信號(hào)，完成對舉升電機(jī)的動(dòng)作控制，控制清淤斗舉起和落下，調(diào)節(jié)清淤斗高度，并實(shí)時(shí)反饋舉升電機(jī)的工作狀態(tài)信息。

無線收發(fā)模塊，分別設(shè)置在plc控制器和上位機(jī)上，實(shí)現(xiàn)plc控制器和上位機(jī)之間的無線數(shù)據(jù)通信。

上位機(jī)，與plc控制器雙向通信，接收plc控制器輸出的排水管道內(nèi)部圖像信息以及各電機(jī)工作狀態(tài)信息，同時(shí)發(fā)布控制指令控制各電機(jī)工作。

顯示模塊，采用觸摸顯示屏，用于實(shí)時(shí)顯示排水管道內(nèi)部圖像信息以及各電機(jī)工作狀態(tài)信息，操作人員根據(jù)顯示畫面實(shí)時(shí)進(jìn)行操作。

工業(yè)i/o模塊，提供i/o通信接口，連接上位機(jī)和中間繼電器，控制中間繼電器的通斷。

中間繼電器，連接在交流電源和牽引電機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)對牽引電機(jī)啟動(dòng)、停止進(jìn)行控制。

具體工作過程為：當(dāng)用升降機(jī)將清淤機(jī)器人吊送至排水管道的窨井井口后，啟動(dòng)行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)行走電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)清淤小車運(yùn)動(dòng)至計(jì)劃清淤位置后，行走電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；此時(shí)，啟動(dòng)電動(dòng)缸控制器控制電動(dòng)缸伸縮桿伸長至極限位置，清淤斗翻轉(zhuǎn)至開口方向與管道平行，電動(dòng)缸停止運(yùn)動(dòng)；隨后，啟動(dòng)舉升電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)舉升電機(jī)正轉(zhuǎn)，將清淤斗放下，當(dāng)清淤斗和管道內(nèi)壁相切時(shí)，舉升電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；接下來啟動(dòng)牽引電機(jī)正轉(zhuǎn)，收縮牽引鋼絲繩，拖拽清淤小車連同清淤斗向靠近窨井井口方向運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中，將清淤斗前方的淤泥收入斗內(nèi)；淤泥收集結(jié)束后，牽引電機(jī)停轉(zhuǎn)，啟動(dòng)舉升電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)舉升電機(jī)反轉(zhuǎn)，將清淤斗舉起一定高度，舉升電機(jī)停轉(zhuǎn)；電動(dòng)缸控制器控制電動(dòng)缸伸縮桿縮短至最短位置，清淤斗翻轉(zhuǎn)至開口朝上，避免斗內(nèi)淤泥外泄；啟動(dòng)牽引電機(jī)正轉(zhuǎn)繼續(xù)帶動(dòng)牽引鋼絲繩運(yùn)動(dòng)，拖拽清淤小車連同清淤斗運(yùn)動(dòng)至窨井井口位置。

本發(fā)明提供的牽引式排水管道清淤機(jī)器人，簡單可靠的機(jī)械結(jié)構(gòu)保證了機(jī)器人在管道內(nèi)部的自由行走，鋼絲繩牽引裝置的引用使得清淤機(jī)器人在有載清淤作業(yè)過程中具有足夠的動(dòng)力，模塊化的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證清淤機(jī)器人嚴(yán)格按照指定程序順序執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，監(jiān)控系統(tǒng)適時(shí)監(jiān)控管道內(nèi)部清淤作業(yè)情況，并通過無線通訊設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過plc對行走電機(jī)、舉升電機(jī)以及電動(dòng)缸進(jìn)行控制完成清淤動(dòng)作，大大提高了清淤作業(yè)的自動(dòng)化水平，改善了傳統(tǒng)清淤作業(yè)的工作環(huán)境，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，更高效地完成排水管道的清淤工作。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。