一种用于受限空间除尘作业的自适应风道机器人的制作方法

1.本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种用于受限空间除尘作业的自适应风道机器人。


背景技术：

2.新风系统广泛地应用于各类建筑和载运工具，能够极大程度提升室内环境舒适性，运行经济性以及控制效率。然而，新风系统仍面临一些关键挑战，其中，系统在长时间或恶劣环境中运行过程中风道内产生的积灰问题严重影响着新风系统的运行质量。如果附着在风道表面的灰尘没有得到及时清理，轻则会造成送风系统通风质量的下降，影响新风系统下人员的身体健康，重则会导致滤网结构堵塞，提高空调系统的运行负担，引发系统火灾隐患。
3.目前，已有部分相关发明对于新风系统风道的清洁设计了除尘机器人，但是上述机器人只能应用于截面较为宽敞的风道结构，其风道的内径一般大于100mm。上述已有发明主要适合在大型建筑的新风系统中的主风道进行清洁作业，比如cn106345765a所公开的“管道内壁清洁机器人”和cn202110306370.8所公开的“一种清理风道机器人”。然而，新风系统一般包括主风道和支风道系统，尤其是以高速列车为代表的运载工具的风道系统的支风道具有较小的截面尺寸。现有的发明专利中所属设备很难做到对支风道的受限空间内灰尘的清理。此外，以高速列车、飞机为代表的具有不同尺寸的风道结构的新风系统检修成本极高，其风道系统一般嵌入在载运工具的内装结构中，在普通维护周期内，将风道结构拆卸下来进行全面清理的时间成本和经济成本极高。然而，已经有大量测试和敏感乘客的投诉表明，附着在风道结构表面的污染物经送风系统流至室内环境时会降低客室空气质量，并且引起敏感乘客的生理不适。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种用于受限空间除尘作业的自适应风道机器人，从而解决上述问题。
5.为实现上述目的，本发明公开了一种用于受限空间除尘作业的自适应风道机器人，包括机器人本体，所述机器人本体上设置有用于将受限空间侧壁上的灰尘吹离的正压喷气装置、用于将吹离的灰尘吸附输出的负压回收装置和用于驱动机器人本体行走的履带行走装置，所述履带行走装置的两侧安装可伸出以抵靠所述受限空间侧壁的履带轮组件。
6.进一步的，所述正压喷气装置包括相互连接的正压接口和高速射流口，所述高速射流口环向设置在所述机器人本体前进方向的前端，所述正压接口设置在所述机器人本体前进方向的后端。
7.进一步的，所述负压回收装置包括相互连接的负压接口和进气口，所述进气口环向设置在所述机器人本体前进方向的后端，所述负压接口设置在所述机器人本体前进方向的后端。
8.进一步的，所述机器人本体的前端和后端均设置有光源和摄像头。
9.进一步的，所述机器人本体的后端设置有用于机器人本体姿态调整和辅助回收的拖曳连接结构。
10.进一步的，所述履带轮组件包括履带轮和履带，所述履带套接在所述履带轮上，所述履带轮通过同轴安装的电机驱动。
11.进一步的，所述履带行走装置还包括伸缩驱动装置，所述伸缩驱动装置包括气缸、驱动杆和连杆，所述气缸的固定端与所述机器人本体铰接，伸缩端与所述驱动杆铰接，所述驱动杆的一端与所述履带轮铰接，另一端与所述机器人本体铰接，所述连杆与多个所述履带轮铰接。
12.进一步的，所述机器人本体的两侧设置有可容纳所述履带行走装置的履带行走装置收纳槽，所述履带轮通过所述伸缩驱动装置驱动而调节伸出高度以使机器人在受限空间内至少完成直线运动、转弯和爬坡动作。
13.进一步的，所述机器人本体的一侧设置有一组履带行走装置，另一侧设置有两组履带行走装置以形成三角支撑行走结构。
14.进一步的，所述机器人本体内还设置有控制主板和电磁阀组件，所述正压接口和高速射流口、所述正压接口和气缸之间连接的管路上、所述负压接口和所述进气口之间的连接管路上设置有所述电磁阀组件，所述控制主板与所述电磁阀组件和电机连接，且所述机器人本体上设置有与所述控制主板连接的电路接口。
15.与现有技术相比，本发明的优点在于：
16.本发明能够大幅提升小型风道结构内部的除尘效率，并且能够灵活应用于各类受限的风道结构。通过正压喷气装置外接高压管路进行高速空气射流除尘，相比于大多现有机构的毛刷清洁极大简化了结构复杂度，降低了结构尺寸，实现对轻质灰尘结构的高效清理；而负压回收装置通过对风道内部扬尘的回收，能够大幅降低风道清洁过程中扬尘对风道内部造成的二次污染。通过履带行走装置可增强机器人本体在不同截面尺寸风道结构内部的附着力和坡道通过能力，甚至允许机器人本体在垂直方向进行行进和清洁工作。对于大型公共交通载运装备、家用新风系统、特种建筑和特种装备的新风系统的除尘具有极大的应用前景。
17.下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
18.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
19.图1为本发明实施例公开的用于受限空间除尘作业的自适应风道机器人的第一轴测示意图(履带行走装置收缩)；
20.图2为本发明实施例公开的用于受限空间除尘作业的自适应风道机器人的前架的第二轴测示意图(履带行走装置收缩)；
21.图3为本发明实施例公开的用于受限空间除尘作业的自适应风道机器人的第三轴测示意图(履带行走装置伸出)；
22.图4为本发明实施例公开的履带行走装置的结构示意图；
23.图5为本发明实施例公开的用于受限空间除尘作业的自适应风道机器人的控制逻辑示意图。
24.图例说明：
25.1、机器人本体；11、履带行走装置收纳槽；12、控制主板；13、电磁阀组件；2、正压喷气装置；21、正压接口；22、高速射流口；3、负压回收装置；31、负压接口；32、进气口；4、履带行走装置；41、履带轮组件；411、履带轮；412、履带；42、伸缩驱动装置；421、气缸；422、驱动杆；423、连杆；5、光源；6、摄像头；7、电路接口。
具体实施方式
26.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
27.如图1-5所示，本发明公开了一种用于受限空间除尘作业的自适应风道机器人，包括机器人本体1，机器人本体1横向和垂向最小尺寸分别为55mm和35mm，远小于现有风道清洁机器人的尺寸，能够在众多中小截面的旁风道和支风道中进行清洁作业。机器人本体1上设置有用于将受限空间侧壁上的灰尘吹离的正压喷气装置2、用于将吹离的灰尘吸附输出的负压回收装置3和用于驱动机器人本体1行走的履带行走装置4，通过正压喷气装置2外接高压管路进行高速空气射流除尘，相比于大多现有机构的毛刷清洁极大简化了结构复杂度，降低了结构尺寸，实现对轻质灰尘结构的高效清理；而负压回收装置3通过对风道内部扬尘的回收，能够大幅降低风道清洁过程中扬尘对风道内部造成的二次污染。并且相比传统的风道清洁机器人，不需要增设灰尘收集和过滤系统，进一步为装置的小型化提供了空间。通过履带行走装置4中的伸缩驱动装置42，提高履带行走装置4与风道结构内壁的附着力。同时，通过上述方式，增强机器人本体1在不同截面尺寸风道结构内部的附着力和坡道通过能力，甚至允许机器人本体1在垂直方向进行行进和清洁工作。
28.具体的，履带行走装置4的两侧安装可通过伸缩驱动装置42伸出以适应不同内径风道的履带轮组件41，履带轮组件41包括履带轮411和履带412，履带轮411为前后两个，履带412套接在履带轮411上，履带轮411通过同轴安装的电机413驱动，电机413采用微型直流电机；伸缩驱动装置42包括气缸421、驱动杆422和连杆423，气缸421的固定端与机器人本体1铰接，伸缩端与驱动杆422铰接，驱动杆422的一端与履带轮411铰接，另一端与机器人本体1铰接，连杆423与多个履带轮411铰接，其中，驱动杆422和连杆423形成类似平行四杆机构，从而控制两个履带轮411的同步升降。
29.在本实施例中，正压喷气装置2包括通过机器人本体1内管路相互连接的正压接口21和高速射流口22，高速射流口22环向设置在机器人本体1前进方向的前端，相对于现有大多只针对风道底面除尘，高速射流口22环向设置可以实现受限空间的360度无死角清理灰尘，正压接口21设置在机器人本体1前进方向的后端，用于通过管路与外部的正压气源连接。负压回收装置3包括通过机器人本体1内管路相互连接的负压接口31和进气口32，进气口32环向设置在机器人本体1前进方向的后端，从而完成先清理后吸附的过程，负压接口31设置在机器人本体1前进方向的后端。
30.在本实施例中，机器人本体1的前端和后端均设置有光源5和摄像头6，光源5采用led光源，摄像头6采用微型高清摄像头，为装置控制人员提供风道内部污染物附着情况和
清理效果的实时状态，便于从外部对其精确控制。
31.在本实施例中，机器人本体1的后端设置有用于机器人本体1姿态调整和辅助回收的拖曳连接结构，比如挂钩、铰链等。从而使机器人本体1的调整更为灵活，也可以避免紧急情况对机器人本体1的损害。
32.在本实施例中，机器人本体1的两侧设置有可容纳履带行走装置4的履带行走装置收纳槽11，履带轮411通过伸缩驱动装置42驱动调节伸出的高度，从而，进一步缩小了机器人本体1的最小体积和行走时的扫略截面，另一方面也对履带轮组件41进行较好的保护作用。进一步的，机器人本体1的一侧设置有一组履带行走装置4，另一侧设置有两组履带行走装置4，一侧的履带行走装置4位于另一侧的履带行走装置4的两侧，通过三组履带行走装置4可以形成稳定的三角支撑结构，从而机器人本体1在受限空间内行走更加稳定，同时，不仅可以直线行走，也可以转弯、爬坡等，其通过性能显著提升。
33.在本实施例中，机器人本体1内还设置有控制主板12和电磁阀组件13，正压接口21和高速射流口22、正压接口21和气缸421之间连接的管路上、负压接口31和进气口32之间的连接管路上设置有电磁阀组件13。电磁阀组件13包括电磁阀开关和多个具体控制各个执行部件的阀。控制主板12与电磁阀组件13和电机413连接，从而，控制电磁阀组件13的各个接口的通断，以及控制电机413的启停。且机器人本体1上设置有与控制主板12连接的电路接口7，电路接口7通过线缆与外部的控制系统连接，也通过外部供电。具体的，气缸421的动力来源由正压接口21和负压接口31引出的歧管提供，动作指令来源由外部有线连接信号系统输入机器人中央控制系统，再由对中央控制系统下达指令二者管路上的电磁阀(集成在电磁阀组件13内)进行控制。
34.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。