一种履带式可变径排水管道清淤机器人及清淤方法

本发明涉及一种履带式可变径排水管道清淤机器人及清淤方法，属于疏浚设备。

背景技术：

1、排水管道是现代化城市基础设施中必不可少的地下管道之一，遍布城市的各个角落，承担着家庭，工业和商业废水的输送任务。它成为了现代化城市的一个重要组成部分，排水管道运转情况的好坏，直接影响着城市的稳定发展、人民的生命财产安全以及整个城市的正常秩序。随着城市与排水管道系统的不断发展，排水管道的问题逐渐凸显，排水管道时常出现堵塞现象，造成污水溢出，影响居民生活和工商业的正常生活生产。基于以上原因，定期对排水管道进行清淤就显得十分重要，但目前多数城市管道管径较小，较小管道尺寸使得人工清淤极为不便，限制了人工对排水管道进行进一步的勘察与维护，同时排水管道中还可能存在对人体有害的气体，极易伤害清理管道的工作人员。因此，依靠人工对排水管道进行清淤难度大，现有的清淤方法如高压水射流等方法工作效率较低，成本非常高。而目前存在的管道清淤机器人，普遍存在管道适应性差等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：一是通过用机器人代替人工与传统清淤方式进入管道内部完成清淤工作，一方面提高清淤的效率，另一方面大幅降低水资源的浪费；二是提供一种适应性更加广泛的管道清淤机器人。

2、为了达到以上目的，本发明提供了一种履带式可变径排水管道清淤机器人及清淤方法。

3、本发明的技术方案如下：

4、一种履带式可变径排水管道清淤机器人，包括行走装置、撑壁装置和清淤装置，所述清淤装置安装在所述行走装置前方，所述撑壁装置安装在所述行走装置上方。

5、优选地，上述行走装置包括机器人基体、履带变径机构、内置驱动式履带底盘；所述机器人基体为呈倒三角形状的三个铝合金块等间距放置，通过左、右安装盘以及上安装盘进行螺纹连接固定形成，前安装盘用于安装清淤装置；所述履带变径机构包括履带变径长连杆一、履带变径长连杆二、履带变径短连杆、滑轨一、滑块一、单耳底座一、防水电推杆一，履带变径长连杆一的一端与机器人基体前方的变径连杆支架通过销轴进行铰接，另一端安装在内置驱动式履带底盘的导向轮轴上，通过在导向轮轴上安装螺母防止履带变径长连杆一脱落；履带变径长连杆二的安装方式同履带变径长连杆一的安装方式相同，其一端与机器人基体后方的支架进行铰接，另一端与内置驱动式履带底盘的驱动轮轴连接，履带变径短连杆的一端与单耳底座一的一端通过销轴进行铰接，另一端与履带变径长连杆一中间的安装孔通过销轴铰接，滑轨一、滑块一与机器人基体的左、右安装盘通过螺纹连接进行固定，单耳底座一与滑块一通过螺纹连接进行固定；防水电推杆一的一端与单耳底座一进行铰接，另一端与机器人基体的推杆支架进行铰接；当防水电推杆一伸出时，内置驱动式履带底盘向外扩张，机器人能够适应更大管径的管道；当防水电推杆一收缩时，内置驱动式履带底盘向内收缩，机器人能够适应更小管径的管道；所述履带变径机构关于所述机器人基体左右对称，所述履带变径机构关于内置驱动式履带底盘的宽度方向对称。

6、优选地，上述撑壁装置包括撑壁连杆、撑壁连杆支撑组件；所述撑壁连杆包括撑壁单连杆和撑壁双连杆；所述撑壁连杆支撑组件包括滑块二、滑轨二、单耳底座二、防水电推杆二、支撑钢管一、支撑钢管二、钢管导轨、滚轮、顶盖；其中，撑壁双连杆的一端通过支架与机器人基体相铰接，另一端与支撑钢管二相连；撑壁单连杆穿过撑壁双连杆中间的间隙，一端与单耳底座二的一端相铰接，另一端与支撑钢管一相连，撑壁双连杆与撑壁单连杆通过杆件中间的孔相铰接；撑壁装置整体关于机器人基体左右对称，支撑钢管一的两端放在左右对称的两个钢管导轨前端，左右两端通过螺纹连接防止导轨脱落；支撑钢管二左右两端放在左右对称的两个钢管导轨的轨道中，左右两端通过螺纹连接防止导轨脱落；滑块二、滑轨二通过螺纹连接安装在机器人基体上方，单耳底座二通过螺纹连接安装在滑块上方；滚轮通过带有角度的连接件与钢管导轨连接；顶盖与左右对称的钢管导轨进行螺纹连接固定；防水电推杆二的一端通过支架安装在机器人基体上方，另一端与单耳底座二相铰接，当防水电推杆二伸出时，滚轮跟随撑壁连杆的移动而上升；防水电推杆二收缩时，滚轮跟随撑壁连杆的移动而下降；配合履带变径机构改变机器人的姿态来适应不同管径的管道。

7、优选地，上述清淤装置包括变外径绞龙、吸料斗、高压喷嘴、泵吸管路、泥沙输送管；变外径绞龙由对称的左右两部分组成，其外侧直径小，内侧直径大能够适应管道，变外径绞龙的左右两端与内嵌轴承式的轴承座进行过渡配合连接，变外径绞龙的内侧通过三轴换向器的左右两轴进行连接，其中，轴承座与吸料斗通过螺纹连接进行固定，三轴换向器的第三轴与吸料斗上方的绞龙驱动电机通过刚性法兰联轴器进行连接，进而，绞龙驱动电机通过三轴换向器带动变外径绞龙旋转；吸料斗上端呈方形，便于安装其他辅助清淤零部件，下端呈包络状，一方面能够更好适应管道，另一方面能够配合变外径绞龙，将淤泥向吸料斗中间聚拢，然后通过中间的泵吸管路排出；高压喷嘴安装在吸料斗上方的喷嘴台上，用于冲击淤泥从而完成辅助清淤的工作；泵吸管路通过螺纹连接固定在吸料斗后方并与泥沙输送管相连，泥沙输送管穿过机器人基体预留的空间连接到岸上的泵站；所述清淤装置总体安装在机器人基体前方，吸料斗通过四个前臂连杆与机器人基体相连，前臂连杆关于吸料斗左右对称，左侧两个前臂连杆中间通过销轴进行连接，右侧与左侧相同，吸料斗在完成清淤工作的过程中需要调整位姿，在左侧两个前臂连杆间安有绞龙位置推杆一，右侧两个前臂连杆建安有绞龙位置推杆二，绞龙位置推杆的一端与销轴连接，另一端与机器人基体前方支架相连，当绞龙位置推杆一和绞龙位置推杆二收缩时，吸料斗连带变外径绞龙抬升，当绞龙位置推杆一、绞龙位置推杆二伸出时，吸料斗连带变外径绞龙下降；在两个绞龙位置推杆的中间，有一个绞龙姿态推杆，用来调整吸料斗的姿态，绞龙姿态推杆的一端直接与吸料斗相铰接，另一端与机器人基体前方支架相连。

8、一种基于履带式可变径排水管道清淤机器人的清淤方法，利用优选地，上述的装置，包括以下步骤：

9、步骤一：启动绞龙位置推杆，将变外径绞龙以及吸料斗抬升至最高位置，将机器人放入管道内，启动防水电推杆一、防水电推杆二将机器人调整到适合该管道直径的姿态，完成清淤前的准备工作；

10、步骤二：通过内置驱动式履带底盘行走到指定清淤地点，启动绞龙位置推杆，根据淤泥在管道内堆积的高度，将变外径绞龙调整至合适高度，启动绞龙姿态推杆，将变外径绞龙调整至合适的姿态，启动绞龙驱动电机与高压喷嘴进行联合清淤，同时启动岸上的自吸泵，当泵吸管路有泥沙吸入后，至此机器人就位；

11、步骤三：堆积在管道上层的淤泥被清理完毕后，通过绞龙位置推杆以及绞龙姿态推杆的不断调整，变外径绞龙继续清理堆积在管道底层的淤泥，清理完毕后，通过绞龙位置推杆以及绞龙姿态推杆再次将变外径绞龙抬升至最高，至此完成一次清淤动作，内置驱动式履带底盘向前进给，进行下一次清淤动作，重复此步骤过程，直至本次清淤过程结束；

12、步骤四：清淤过程结束后，将通过绞龙位置推杆以及绞龙姿态推杆将变外径绞龙抬升至最高处，启动内置驱动式履带底盘回收清淤机器人。

13、本发明的有益效果是：

14、1.本发明通过用机器人代替人工与传统清淤方式进入管道内部完成清淤工作，一方面能够提高清淤的效率，另一方面能够大幅降低水资源的浪费；

15、2.本发明的履带变径机构以及撑壁装置大大提高了机器人的适应性，是机器人能够适应不同管径的管道。