一種牽引式排水管道清淤機器人的制作方法

本發明屬于管道機器人技術領域，涉及一種排水管道清淤機器人，具體是一種牽引式排水管道清淤機器人。

背景技術：

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，嚴重時會打亂整個城市的正常生活節奏，因此必須對其及時進行清理和疏通。

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，而井下的工作環境非常惡劣，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。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種勞動強度低、自動化水平高的牽引式排水管道清淤機器人。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種牽引式排水管道清淤機器人，包括清淤裝置以及其控制系統，所述清淤裝置包括通過行走電機驅動的清淤小車，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；

所述清淤小車上有清淤斗，所述清淤斗通過電動缸驅動翻轉，通過舉升電機驅動舉升和落下；

所述控制系統包括圖像采集模塊、plc控制器、電動缸控制器、行走電機驅動器、舉升電機驅動器、無線收發模塊、上位機、顯示模塊、工業i/o模塊以及中間繼電器；

所述圖像采集模塊，實時采集排水管道內部工作狀況的圖像信息；

所述plc控制器，與上位機雙向通信，將圖像采集模塊采集的圖像信息以及各電機驅動器輸出的電機工作狀態信息輸出到上位機，同時接收上位機輸出的控制指令，控制各電機驅動器工作；

所述電動缸控制器，接收plc輸出的控制信號，完成對電動缸的動作控制，并實時反饋電動缸的工作狀態信息；

所述行走電機驅動器，接收plc輸出的控制信號，完成對行走電機的動作控制，并實時反饋行走電機的工作狀態信息；

所述舉升電機驅動器，接收plc輸出的控制信號，完成對舉升電機的動作控制，并實時反饋舉升電機的工作狀態信息；

所述無線收發模塊，分別設置在plc控制器和上位機上，實現plc控制器和上位機之間的無線數據通信；

所述上位機，與plc控制器雙向通信，接收plc控制器輸出的排水管道內部圖像信息以及各電機工作狀態信息，同時發布控制指令控制各電機工作；

所述顯示模塊，用于實時顯示排水管道內部圖像信息以及各電機工作狀態信息；

所述工業i/o模塊，提供i/o通信接口，連接上位機和中間繼電器，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之間，實現對牽引電機啟動、停止進行控制。

本發明的有益效果：本發明提供的牽引式排水管道清淤機器人，簡單可靠的機械結構保證了機器人在管道內部的自由行走，鋼絲繩牽引裝置的引用使得清淤機器人在有載清淤作業過程中具有足夠的動力，模塊化的控制系統設計，保證清淤機器人嚴格按照指定程序順序執行相應動作，監控系統適時監控管道內部清淤作業情況，并通過無線通訊設備傳輸數據，進而通過plc對行走電機、舉升電機以及電動缸進行控制完成清淤動作，大大提高了清淤作業的自動化水平，改善了傳統清淤作業的工作環境，減輕了工人的勞動強度，更高效地完成排水管道的清淤工作。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述。

圖1是本發明機器人結構示意圖。

圖2是本發明控制系統示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“開孔”、“上”、“下”、“厚度”、“頂”、“中”、“長度”、“內”、“四周”等指示方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，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，以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

如圖1所示，本發明提供了一種牽引式排水管道清淤機器人，包括清淤裝置以及其控制系統，清淤裝置包括清淤小車1，清淤小車1通過行走電機驅動，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2

清淤小車1上有清淤斗3，清淤斗3通過電動缸驅動翻轉，清淤斗3通過舉升電機驅動舉升和落下。

清淤作業開始前，清淤小車1在行走電機驅動下，帶動清淤斗3和牽引鋼絲繩一起向遠離窨井井口的方向運動至計劃清淤的位置；通過電動缸舉升電機驅動，調整清淤斗3的角度和高度，使清淤斗3開口位于和管道內壁相切的位置，以便清淤；通過牽引電機拉動牽引鋼絲繩，拖拽清淤小車1連同清淤斗3向靠近窨井井口的方向運動，在運動過程將淤泥收入清淤斗3內，完成清淤作業；清淤結束后，通過舉升電機和電動缸驅動，將清淤斗3舉升并翻轉，避免清淤斗3內的淤泥外泄。

如圖2所示，控制系統包括圖像采集模塊、plc控制器、電動缸控制器、行走電機驅動器、舉升電機驅動器、無線收發模塊、上位機、顯示模塊、工業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攝像頭，實時采集排水管道內部工作狀況的圖像信息。

plc控制器，與上位機雙向通信，將圖像采集模塊采集的圖像信息以及各電機驅動器輸出的電機工作狀態信息輸出到上位機，同時接收上位機輸出的控制指令，控制各電機驅動器工作。

電動缸控制器，接收plc輸出的控制信號，完成對電動缸的動作控制，控制清淤斗的翻轉，調節清淤斗的角度，并實時反饋電動缸的工作狀態信息。

行走電機驅動器，接收plc輸出的控制信號，完成對行走電機的動作控制，控制清淤小車的行駛和方向，并實時反饋行走電機的工作狀態信息。

舉升電機驅動器，接收plc輸出的控制信號，完成對舉升電機的動作控制，控制清淤斗舉起和落下，調節清淤斗高度，并實時反饋舉升電機的工作狀態信息。

無線收發模塊，分別設置在plc控制器和上位機上，實現plc控制器和上位機之間的無線數據通信。

上位機，與plc控制器雙向通信，接收plc控制器輸出的排水管道內部圖像信息以及各電機工作狀態信息，同時發布控制指令控制各電機工作。

顯示模塊，采用觸摸顯示屏，用于實時顯示排水管道內部圖像信息以及各電機工作狀態信息，操作人員根據顯示畫面實時進行操作。

工業i/o模塊，提供i/o通信接口，連接上位機和中間繼電器，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之間，實現對牽引電機啟動、停止進行控制。

具體工作過程為：當用升降機將清淤機器人吊送至排水管道的窨井井口后，啟動行走電機驅動器驅動行走電機正轉，當清淤小車運動至計劃清淤位置后，行走電機停止轉動；此時，啟動電動缸控制器控制電動缸伸縮桿伸長至極限位置，清淤斗翻轉至開口方向與管道平行，電動缸停止運動；隨后，啟動舉升電機驅動器驅動舉升電機正轉，將清淤斗放下，當清淤斗和管道內壁相切時，舉升電機停止轉動；接下來啟動牽引電機正轉，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動，在運動過程中，將清淤斗前方的淤泥收入斗內；淤泥收集結束后，牽引電機停轉，啟動舉升電機驅動器驅動舉升電機反轉，將清淤斗舉起一定高度，舉升電機停轉；電動缸控制器控制電動缸伸縮桿縮短至最短位置，清淤斗翻轉至開口朝上，避免斗內淤泥外泄；啟動牽引電機正轉繼續帶動牽引鋼絲繩運動，拖拽清淤小車連同清淤斗運動至窨井井口位置。

本發明提供的牽引式排水管道清淤機器人，簡單可靠的機械結構保證了機器人在管道內部的自由行走，鋼絲繩牽引裝置的引用使得清淤機器人在有載清淤作業過程中具有足夠的動力，模塊化的控制系統設計，保證清淤機器人嚴格按照指定程序順序執行相應動作，監控系統適時監控管道內部清淤作業情況，并通過無線通訊設備傳輸數據，進而通過plc對行走電機、舉升電機以及電動缸進行控制完成清淤動作，大大提高了清淤作業的自動化水平，改善了傳統清淤作業的工作環境，減輕了工人的勞動強度，更高效地完成排水管道的清淤工作。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“示例”、“具體示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

以上內容僅僅是對本發明結構所作的舉例和說明，所屬本技術領域的技術人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。