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专利号: 202011527224X
申请人: 中国计量大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种城市暗管长深度推进清淤机器人,包括底盘,其特征在于:所述底盘通过伸缩臂连接有铰刀头,所述底盘的顶面上设置有罐体,所述罐体的一侧通过进液管连接所述铰刀头,所述罐体的另一侧连接有出液管,所述罐体的顶部连接有气动泵体,所述气动泵体的顶端设置有端盖,所述气动泵体与所述端盖之间形成腔体,所述腔体内移动连接有T形块,所述T形块通过定位杆连接有浮球,所述浮球位于所述罐体内,所述气动泵体与所述端盖之间设置有磁铁,所述气动泵体的两侧分别设置有负压接口和正压接口,所述负压接口通过第一负压管和第二负压管连接负压罐,所述正压接口通过第一正压管分别连接第二正压管和第三正压管,所述第二正压管连接蓄能罐上的第一通气孔,所述蓄能罐的底部通过套管连接衔接管,所述衔接管连通所述出液管,所述负压罐内设置有第一阀门,所述第一阀门的底部设置有第一连杆,所述第一连杆的底端连接至所述蓄能罐的内部,所述第一连杆的底部连接柱形活塞,所述柱形活塞的底部连接有T形活塞,所述T形活塞上设置有通孔,所述套管内安装有带贯通孔的弹性片,所述弹性片通过橡胶球抵住所述T形活塞的底部,所述蓄能罐的侧面上设置有第二通气孔,所述第三正压管连接正压罐,所述正压罐的底部连接有气压混合罐,所述气压混合罐的右侧通过第一导气管连接所述第一阀门,所述气压混合罐的左侧连接有盖板,所述盖板内设置有通气腔,所述盖板通过第二导气管连接所述第二通气孔,所述盖板上设置有气动杆和第三单向阀,所述气动杆带动所述第三单向阀打开或关闭,所述正压罐内设置有第二阀门,所述第二阀门的底部连接有第二连杆,所述第二连杆竖直贯穿所述气压混合罐,且所述第二连杆的底端连接摆动杆,所述摆动杆的另一端铰接于箱体上,所述箱体固定连接所述底盘,所述第一连杆上设置有导向槽,所述摆动杆上设置有限位块,限位块沿导向槽移动。

2.根据权利要求1所述的一种城市暗管长深度推进清淤机器人,其特征在于:所述进液管上靠近所述罐体的一端设置有第一单向阀。

3.根据权利要求1所述的一种城市暗管长深度推进清淤机器人,其特征在于:所述出液管上靠近所述罐体的一端设置有第二单向阀。

4.根据权利要求1所述的一种城市暗管长深度推进清淤机器人,其特征在于:所述第一负压管、所述第二负压管、所述第一正压管、所述第二正压管和所述第三正压管均连接外部供气设备。

5.根据权利要求1所述的一种城市暗管长深度推进清淤机器人,其特征在于:所述蓄能罐的顶部设置有支架,所述第一连杆通过第一弹簧连接所述支架。

6.根据权利要求1所述的一种城市暗管长深度推进清淤机器人,其特征在于:所述第二连杆与所述气压混合罐的底部之间设置有第二弹簧。

7.如权利要求1~6中任一项所述的一种城市暗管长深度推进清淤机器人的清淤方法,其特征在于包括以下步骤:

1)底盘加工

a、首先根据设计要求加工相应的底盘,沿着底盘的底部两侧对称安装车轮,并在底盘上安装驱动机构和控制器,通过驱动机构控制车轮转动,实现机器人在暗管中移动;

b、然后根据设计要求制作相应的铰刀头,将铰刀头通过伸缩臂连接底盘,伸缩臂采用液压推动实现铰刀头的伸缩移动;

2)罐体安装

a、待底盘加工完毕后,根据底盘的尺寸及淤泥的处理量确定罐体的尺寸,加工相应的罐体,并对罐体的外侧面进行加固处理,沿着罐体的顶部开设安装孔,用于安装气动泵;

b、然后将加工好的罐体固定安装在底盘的顶面上,根据铰刀头的移动距离选择合适尺寸的进液管,将进液管的一端连接铰刀头,另一端通过第一单向阀固定安装在罐体的左侧上部,沿着罐体的右侧下部安装出液管,出液管上靠近罐体的一侧安装第二单向阀;

3)气动泵安装

a、首先根据安装孔的尺寸确定气动泵体和端盖的尺寸,加工相应的气动泵体和端盖,沿气动泵体的内部开设腔体,并对腔体进行打磨处理,腔体呈T形结构,再沿着气动泵体的左右两侧分别开设负压接口和正压接口,且负压接口位于正压接口的上方;

b、然后根据腔体的尺寸加工合适的T形块,使T形块与腔体相匹配,再根据设计要求制作相应的浮球,将浮球通过定位杆移动连接T形块;

c、接着将带有浮球的T形块插入气动泵体的腔体内,使浮球位于罐体内,气动泵体通过螺栓固定安装于罐体上,再沿着气动泵体的顶部安装端盖,在端盖与气动泵体之间安装磁铁,并将端盖、气动泵体与安装孔处进行密封处理;

4)蓄能机构安装

a、首先根据蓄能机构的设计尺寸加工相应的箱体,并确定负压罐、正压罐气压混合罐和蓄能罐的尺寸,制作相应的负压罐、正压罐、气压混合罐和蓄能罐,将气压混合罐固定安装于正压罐的底部,蓄能罐位于负压罐的正下方,同时将负压罐、正压罐、气压混合罐和蓄能罐安装于箱体内,并将箱体与底盘进行固定连接;

b、然后根据负压罐的尺寸加工相应的第一阀门,将第一阀门通过第一连杆安装于负压罐的内侧底部,第一连杆上开设有导向槽,负压罐的侧面连接有第二负压管,第二负压管通过第一负压管连接气动泵体一侧的负压接口上,第一阀门的出气口通过第一导气管连通气压混合罐;

c、再将第一连杆的底端竖直插入至蓄能罐的内部,沿第一连杆的底端安装柱形活塞和T形活塞,使T形活塞倒置于柱形活塞的下方,且柱形活塞和T形活塞均位于蓄能罐内,T形活塞上均匀开设有通孔,蓄能罐的底部通过套管连接衔接管,衔接管的底端连通出液管,并在套管内安装带有贯通孔的弹性片,弹性片通过橡胶球抵住T形活塞的底部,蓄能罐的顶部安装有用于限位第一连杆的支架,第一连杆通过第一弹簧连接支架,蓄能罐顶部侧面上第一通气孔通过第二正压管连接第一正压管,第一正压管连接至气动泵体上的正压接口;

d、接着将正压罐的侧面通过第三正压管连接第一正压管,沿气压混合罐的一侧安装盖板,盖板内开设有通气腔,将通气腔通过第二导气管连接至蓄能罐侧面上的第二通气孔,同时在盖板上安装气动杆和第三单向阀;

e、最后在正压罐的内侧底部安装第二阀门,沿第二阀门的底部竖直安装第二连杆,第二连杆竖直向下贯穿气压混合罐,第二连杆裸露在气压混合罐外部的一段上设有第二弹簧,第二连杆的底部连接摆动杆的一端,摆动杆的另一端铰接在箱体上,摆动杆上安装有限位块,限位块沿导向槽上下滑动;

5)暗管清淤

a、首先将机器人放入暗管内,将蓄能机构通过4~6m长的波纹管硬管连接在机器人的后方,再将蓄能机构上的第一负压管、第二负压管、第一正压管、第二正压管和第三正压管连接外部供气设备,通过外部供气设备向蓄能机构供气;

b、然后启动机器人,使机器人沿着暗管前进,并启动铰刀头,对暗管内的淤泥进行搅拌,铰刀头通过液压推动实现伸缩臂带动铰刀头可以向前伸出2~4m,进液管上的第一单向阀打开,使管道内的淤泥吸入到罐体内,出液管上的第二单向阀关闭,随着罐体内液位的上升带动浮球上升,直至浮球触碰T形块,再随着罐体内液位的上升,带动T形块向上移动,通过T形块将负压接口关闭,同时正压接口打开;

c、接着通过正压接口向罐体内输入正压气体,此时进液管上的第一单向阀关闭,出液管上的第二单向阀打开,使罐体内的淤泥通过出液管排出,浮球随着罐体内液位的下降而向下移动,使其与T形块脱离,T形块在磁铁的作用下位于腔体的上部,且对负压接口进行封闭,浮球继续向下移动,通过定位杆带动T形块向下移动,直至将正压接口关闭,此时负压接口打开,第一单向阀打开,第二单向阀关闭;

d、当第二单向阀关闭的瞬间,出液管内距离罐体5m的位置压力会瞬间增加,产生冲击波,此时橡胶球在冲击波的作用下向上移动,并推动T形活塞和柱形活塞向上移动,由于第二正压管连接第一正压管,其内部具有正压力,压力泄掉一点后马上将柱形活塞和T形活塞顶回去,当第一连杆向上移动时,将第一阀门顶开,使负压罐内的负压气体经第一导气管进入气压混合罐内,此时摆动杆不运动;而冲击波由衔接管进入套管内,套管内的气体经T形活塞上的通孔由蓄能罐上的第二通气孔进入第二导气管,同时冲击波推动弹性片向上移动,进而推动T形活塞和柱形活塞向上移动,第二导气管将气体输入盖板,并经气动杆将第三单向阀打开,使气体进入气压混合罐内,随着T形活塞和柱形活塞继续上移,带动摆动杆转动,摆动杆经第一连杆将正压罐内的第二阀门打开,正压罐内的正压气体进入气压混合罐内,使橡胶球处的压力得以释放,第二阀门处的压力顶回来,通过第二导气管反馈至蓄能罐内,通过T形活塞将橡胶球向下顶回去,橡胶球处的压力释放掉一部分,此时管道内仍存在一定的压力,循环上述步骤,将冲击波消除;

e、待出液管内的压力释放后,机器人继续前进,继续对暗管内的淤泥进行清理,直至暗管内的淤泥清理完毕,将输送正压气体的输气管和输送负压气体的输气管进行反向链接,便于将机器人退出暗管。