專利名稱：中央空調管道式通風系統清潔機器人的制作方法
技術領域：
本發明涉及清潔管道的裝置。尤其是涉及一種用于清掃中央空調通風管道的機器人。
背景技術：
近年來，隨著我國國民經濟及社會各項事業的不斷進步和發展，中央空調系統已被大規模使用，但是由于其不能得到及時清洗而引起的空氣污染已引起人們的高度重視，尤其是在2003年春季SARS疫情爆發之后，使人們更加意識到中央空調風管系統定期清洗的重要性。國家出臺了相應的國家標準《空調通風系統清洗規范》GB19210-2003，要求對中央空調通風系統必須進行定期清洗。本發計針對中央空調管道式通風線路進行清潔工作的自動工作系統。中央空調管道清理在中國才剛剛興起，由于國家和社會對環保問題的高度重視，各種國內外公司紛紛進入這一領域。目前的清洗機器人一貫采用的以四輪驅動車為毛刷載體的設計觀念，但是由于絕大多數公司都是初步涉及這一行業，所采用的設備往往都是國外進口設備，不僅價格昂貴，而且由于國內外中央空調管道的具體情況完全不同，在施工過程中往往遇到很多問題無法解決(1)難以清洗車頂部的管道。(2)不能清洗豎直管道。(3)不能清洗高度在300mm以下的管道。(4)清潔長寬比大于4∶1的管道比較困難。(5)清洗效率低。

發明內容
解決上述背景技術中存在的問題，突破目前的清洗機器人一貫采用的以四輪驅動車為毛刷載體的設計觀念，本發明的目的在于提供一種中央空調管道式通風系統清潔機器人，采用一種可伸縮框架式結構，以類似步行的方式向前行進，將行走與清洗的過程融為一體，一次性清洗矩形管道的兩壁、并能夠實現豎直管道的清洗。
本發明解決其技術問題采用的技術方案包括行走機構和清掃機構；其中1)行走機構第一導桿組穿過滑塊，第一導桿組的一端穿入第一磁鐵腳固定座固定，第一導桿組的另一端穿入第三磁鐵腳固定座固定，兩個電磁鐵腳固定座上分別安裝電磁鐵腳，在第一導桿組的第一磁鐵腳固定座朝向滑塊較近處安裝第一電機座，第一導桿組穿過第一電機座，第一電機座上安裝第一行走電機，第一電機座右側面安裝第一限位開關，第一限位開關與安裝在滑塊上的觸發螺母相對應；第一行走電機的輸出軸安裝第一曲柄，第一曲柄與第一連桿相連，第一連桿與穿過滑塊中心的轉軸相連，在第一導桿組的第三磁鐵腳固定座朝向滑塊較近處安裝第二限位開關座，第二限位開關座上兩導桿中間處裝有第三限位開關；由于本機構對稱，第二導桿組穿過滑塊，與第一導桿組成90°安裝，其相關部件的安裝與第一導桿組相同，第二行走電機與第一行走電機的安裝位置相反；2)清掃機構轉軸穿過滑塊中心，從滑塊向外的轉軸上依次固定大齒輪，與刷子架相連的棘輪，單向軸承和大帶輪，其中單向軸承外圈與刷子架上通孔過盈配合，以上部件由螺母在轉軸末端緊固；在刷子架兩端凹槽中間分別通過螺釘固定第一刷子架伸展臂和第二刷子架伸展臂，第一刷子架伸展臂末端固定第一小帶輪，第二刷子架伸展臂末端固定第二小帶輪，第一小帶輪中孔安裝第一刷子，第二小帶輪中孔安裝第二刷子，第一小帶輪通過第一同步帶與大帶輪相連，第二小帶輪通過第二同步帶與大帶輪相連；清掃電機安裝在滑塊頂端棱靠近第二限位開關和第三限位開關處，清掃電機軸安裝小齒輪，小齒輪與大齒輪嚙合；滑塊側面安裝棘爪支架，棘爪支架上端安裝棘爪，棘爪與棘輪接觸。
所述的電磁鐵腳以安裝在第一磁鐵腳固定座的電磁鐵腳為例第一推力電磁鐵固定在磁鐵腳外殼小端內，磁鐵腳外殼大端內部底面固定有拉簧，拉簧與磁鐵腳外殼大端內的第一吸附電磁鐵相連，磁鐵腳外殼小端固定在第一磁鐵腳固定座上。
本發明具有的有益效果是(1)電磁鐵的吸附作用可以使機器吸附在管道側壁行走，由兩對曲柄連桿機構帶動滑塊延導軌進行的兩向45°運動可以合成為沿水平或者豎直方向的運動，從而實現行走橫管、豎管和躲避障礙的功能。
(2)可清洗豎直管道。
(3)可清洗高度在300mm以下的管道。
(4)創新刷子機構設計，可一次性完成清洗的功能適用于具有不同長寬比的各種矩形管道的兩個壁面。
(5)在走過管道的同時，一次性清洗矩形管道兩個壁面或者圓管內表面。
本發明結構非常簡單，節省材料、動力源，清洗效率高。


圖1是本發明整體結構示意圖。
圖2是本發明行走機構示意圖。
圖3是本發明行走機構電磁鐵腳示意圖。
圖4是本發明清掃機構示意圖。
圖5是本發明轉軸部分機構剖視圖。
圖中1、第一電機座，2、第一導桿組，3、第一行走電機，4、第一曲柄，5、第一連桿，6、第一限位開關，7、第一限位開關座，8、第二限位開關，9、第二限位開關座，10、第三限位開關，11、第二連桿，12、第二曲柄，13、第二電機座，14、第二行走電機，15、第二導桿組，16、第四限位開關，17、滑塊，18、第一觸發螺母，19、第一吸附電磁鐵，20、第一推力電磁鐵，21、第一磁鐵腳固定座，22、第二觸發螺母，23、第二吸附電磁鐵，24、第二推力電磁鐵，25、第二磁鐵腳固定座，26、第三吸附電磁鐵，27、第三推力電磁鐵，28、第三磁鐵腳同定座，29、第四推力電磁鐵，30、第四磁鐵腳固定座，31、第四吸附電磁鐵，32、緊固螺釘，33、拉簧，34、磁鐵腳外殼，35、第一小帶輪，36、第一刷子，37、第一同步帶，38、第一刷子架伸展臂，39、刷子架，40、第一螺釘組，41、螺釘，42、大帶輪，43、轉軸，44、螺釘，45、第二螺釘組，46、第二刷子架伸展臂，47、第二同步帶，48、第二小帶輪，49、第二刷子，50、小齒輪，51、清掃電機，52、棘輪，53、大齒輪，54、棘爪支架，55、棘爪，56、第一直線軸承，57、深溝球軸承，58、墊片，59、螺母，60、深溝球軸承，61、第二直線軸承，62、單向軸承，63、墊片，64、墊片，65、螺母，66、墊片，67、深溝球軸承，68、墊片，69、深溝球軸承。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施對本發明作進一步說明。
如圖1、圖2和圖3所示，其中圖3為電磁鐵腳的剖視圖，這種中央空調管道式通風系統清潔機器人的行走機構第一導桿組2穿過滑塊17，第一導桿組2的一端穿入第一磁鐵腳固定座21，將其固定，第一導桿組2的另一端穿入第三磁鐵腳固定座28，將其固定，兩個電磁鐵腳固定座上分別安裝電磁鐵腳，在第一導桿組2的第一磁鐵腳固定座21朝向滑塊17較近處安裝第一電機座1，第一導桿組2穿過第一電機座1，第一電機座1上安裝第一行走電機3，第一電機座1右側面安裝第一限位開關6，第一限位開關6與安裝在滑塊17上的觸發螺母22相對應；第一行走電機3的輸出軸安裝第一曲柄4，第一曲柄4與第一連桿5相連，第一連桿5與穿過滑塊17中心的轉軸43相連，在第一導桿組2的第三磁鐵腳固定座28朝向滑塊17較近處安裝第二限位開關座9，第二限位開關座9上兩導桿中間處裝有第三限位開關10。由于本機構對稱，第二導桿組15穿過滑塊17，與第一導桿組2成90°安裝，其相關部件第二電機座13，第二磁鐵腳固定座25，第四磁鐵腳固定座30的安裝與第一導桿組2相同，第二行走電機14與第一行走電機3的安裝位置相反。對于前文中所述的電磁鐵腳，以安裝在第一磁鐵腳固定座21的電磁鐵腳為例第一推力電磁鐵20被緊固螺釘32固定在磁鐵腳外殼34小端內，磁鐵腳外殼34大端內部底面固定有拉簧33，拉簧33與磁鐵腳外殼34大端內的第一吸附電磁鐵19相連，磁鐵腳外殼34小端固定在第一磁鐵腳固定座21上。當機器吸附在管道側壁在管道內向前行進時，第一行走電機3帶動第一曲柄4，第一曲柄4帶動第一連桿5使滑塊17沿第一導桿組2朝向第二限位開關座9運動，第二行走電機14帶動第二曲柄12，第二曲柄12帶動第二連桿11使滑塊17沿第二導桿組15朝向第一限位開關座7運動，此時第二吸附電磁鐵23和第四吸附電磁鐵31不通電，具有磁性，吸附在管道側壁上，使得第二導桿組15與其上的部件相對壁面靜止。第一吸附電磁鐵19和第三吸附電磁鐵26通電，不具有磁性，脫離壁面，使得第一導桿組2與其上部件相對壁面運動，由于是兩個導桿組的運動相對垂直，機器總體的運動方向為圖2中所示的A方向。當滑塊17碰觸第三限位開關10，第一行走電機3將停止轉動，當滑塊碰觸第二限位開關8，第二行走電機14將停止轉動，此時如圖2所示，第一推力電磁鐵20和第三推力電磁鐵27通電，將第一吸附電磁鐵19和第三吸附電磁鐵26推出，壓在管道壁面上，同時第一吸附電磁鐵19和第三吸附電磁鐵26將斷電，具有磁性，吸附在管道壁上，使得第一導桿組2與其上的部件相對管道壁面靜止，0.3s后第二推力電磁鐵24和第四推力電磁鐵29斷電，不再推出第二吸附電磁鐵23和第四吸附電磁鐵31，第二吸附電磁鐵23和第四吸附電磁鐵31通電失去磁性，同時被與安裝在磁鐵腳外殼34內部的拉簧33類似的拉簧拉進電磁鐵腳外殼內，同時第一行走電機3和第二行走電機14開始旋轉。同理，當第二觸發螺母22和第一觸發螺母18分別碰觸第一限位開關6和第四限位開關16時，第一行走電機3將停止轉動，第二行走電機14將分別停止轉動，此時，第二推力電磁鐵24和第四推力電磁鐵29通電，將第二吸附電磁鐵23和第四吸附電磁鐵31推出，壓在管道壁面上，同時第二吸附電磁鐵23和第四吸附電磁鐵31斷電，具有磁性，吸附在管道壁上，使得第二導桿組15與其上的部件相對管道壁面靜止，0.3s后第一推力電磁鐵20和第三推力電磁鐵27斷電，不再推出第一吸附電磁鐵19和第三吸附電磁鐵26，第一吸附電磁鐵20和第三吸附電磁鐵26通電失去磁性，同時被與安裝在磁鐵腳外殼34內部的拉簧33類似的拉簧拉進電磁鐵腳外殼內，同時第一行走電機3和第二行走電機14開始旋轉。行走電機和電磁鐵交替重復上述動作，如此呈周期往復，機器將沿A方向運動。以上的時間控制將由電路控制完成。當要爬行豎直管道時，只需第一行走電機3和第二行走電機14轉角相差180°即可，此動作可以在當機器處于橫管道與豎直管道的拐角處時，第一行走電機3停轉，第二行走電機14繼續旋轉，直到滑塊17碰觸第二限位開關8，第二行走電機14停轉，然后兩個電機同時啟動，即可爬行豎直管道；當爬行豎直管道時，與爬行橫管不同的是，在爬行橫管時，第一限位開關6與第三限位開關10被視為同一組的控制開關控制分別控制兩個行走電機的通電與斷電，第二限位開關8與第四限位開關16被視為同一組的控制開關控制分別控制兩個行走電機的通電與斷電，當爬行豎直管道時，第一限位開關6與第二限位開關8被視為同一組的控制開關控制分別控制兩個行走電機的通電與斷電，第三限位開關10與第四限位開關16被視為同一組的控制開關控制分別控制兩個行走電機的通電與斷電，其控制電機和電磁鐵的功能及實現過程與機器在爬行橫管時相同。為保證滑塊17沿導桿運動順暢，如圖5所示，在滑塊17內用卡簧緊固安裝第一直線軸承56和第二直線軸承61，使導桿在直線軸承內滑動。
如圖4和圖5所示，清掃機構轉軸43穿過滑塊17中心，由滑塊17起，在轉軸上依次固定大齒輪53，與刷子架39通過螺釘41和螺釘44相連的棘輪52，單向軸承62，墊片63和大帶輪42，其中單向軸承62外圈與刷子架39上通孔過盈配合，以上部件由螺母65在轉軸43末端加墊片64緊固；在轉軸上由大齒輪起向右依次固定深溝球軸承67，墊片68，深溝球軸承69，深溝球軸承60，深溝球軸承57，墊片58末端由螺母59固定，其中深溝球軸承57和深溝球軸承67的外圈分別與第一連桿5和第二連桿11過盈配合；由在刷子架39兩端凹槽中間分別通過螺釘組40和螺釘組45固定第一刷子架伸展臂38和第二刷子架伸展臂46，第一刷子架伸展臂38末端固定第一小帶輪35，第二刷子架伸展臂46末端固定第二小帶輪48，第一小帶輪35中孔安裝第一刷子36，第二小帶輪48中孔安裝第二刷子49，第一小帶輪35通過第一同步帶37與大帶輪42相連，第二小帶輪48通過第二同步帶47與大帶輪42相連；清掃電機51安裝在滑塊頂端棱靠近第二限位開關8和第三限位開關10處，清掃電機51軸安裝小齒輪50，小齒輪50與大齒輪53嚙合；滑塊17側面安裝棘爪支架54，棘爪支架54上端安裝棘爪55，棘爪55與棘輪52接觸。當開始清掃工作時，清掃電機51按順時針方向旋轉，清掃電機51帶動小齒輪50旋轉，通過小齒輪50與大齒輪53的傳動作用帶動轉軸43旋轉，由于順時針方向是單向軸承所限制的旋轉方向，在此旋轉方向時，相當于刷子架39與轉軸43過盈配合，此時由于單向軸承62的單向限制旋轉作用，刷子架39和棘輪將隨轉軸43旋轉，以此來調整刷子架39的角度，使刷子架39兩端的第一刷子36和第二刷子49能夠分別緊貼管道上下壁；第一刷子架伸展臂38和第二刷子架伸展臂46分別被第一螺釘組40和第二螺釘組45固定在刷子架39兩端，刷子架39和刷子架伸展臂上都有連續的螺釘孔，通過不同孔之間的配合，可以調節刷子的工作適應范圍，以適應不同尺寸的管道。當刷子架39被調整到合適角度時，清掃電機51反轉，此時棘爪55將限制棘輪52的運動，由于棘輪52和刷子架39固定，刷子架39的空間位置將固定，此時轉軸43帶動大帶輪42旋轉，大帶輪42通過第一同步帶37和第二同步帶47帶動第一小帶輪35和第二小帶輪48旋轉，第一小帶輪35帶動第一刷子36旋轉，第二小帶輪48帶動第二刷子49旋轉，開始清掃工作。當需要清掃管道側壁時，使機器吸附在管道上壁和下壁行走即可。
上述具體實施方式
用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.中央空調管道式通風系統清潔機器人，其特征在于包括行走機構和清掃機構；其中1)行走機構第一導桿組(2)穿過滑塊(17)，第一導桿組(2)的一端穿入第一磁鐵腳固定座(21)固定，第一導桿組(2)的另一端穿入第三磁鐵腳固定座(28)固定，兩個電磁鐵腳固定座上分別安裝電磁鐵腳，在第一導桿組(2)的第一磁鐵腳固定座(21)朝向滑塊(17)較近處安裝第一電機座(1)，第一導桿組(2)穿過第一電機座(1)，第一電機座(1)上安裝第一行走電機(3)，第一電機座(1)右側面安裝第一限位開關(6)，第一限位開關(6)與安裝在滑塊(17)上的觸發螺母(22)相對應；第一行走電機(3)的輸出軸安裝第一曲柄(4)，第一曲柄(4)與第一連桿(5)相連，第一連桿(5)與穿過滑塊(17)中心的轉軸(43)相連，在第一導桿組(2)的第三磁鐵腳固定座(28)朝向滑塊(17)較近處安裝第二限位開關座(9)，第二限位開關座(9)上兩導桿中間處裝有第三限位開關(10)；由于本機構對稱，第二導桿組(15)穿過滑塊(17)，與第一導桿組(2)成90°安裝，其相關部件的安裝與第一導桿組(2)相同，第二行走電機(14)與第一行走電機(3)的安裝位置相反；2)清掃機構轉軸(43)穿過滑塊(17)中心，從滑塊(17)向外的轉軸上依次固定大齒輪(53)，與刷子架(39)相連的棘輪(52)，單向軸承(62)和大帶輪(42)，其中單向軸承(62)外圈與刷子架(39)上通孔過盈配合，以上部件由螺母(65)在轉軸(43)末端緊固；在刷子架(39)兩端凹槽中間分別通過螺釘固定第一刷子架伸展臂(38)和第二刷子架伸展臂(46)，第一刷子架伸展臂(38)末端固定第一小帶輪(35)，第二刷子架伸展臂(46)末端固定第二小帶輪(48)，第一小帶輪(35)中孔安裝第一刷子(36)，第二小帶輪(48)中孔安裝第二刷子(49)，第一小帶輪(35)通過第一同步帶(37)與大帶輪(42)相連，第二小帶輪(48)通過第二同步帶(47)與大帶輪(42)相連；清掃電機(51)安裝在滑塊頂端棱靠近第二限位開關(8)和第三限位開關(10)處，清掃電機(51)軸安裝小齒輪(50)，小齒輪(50)與大齒輪(53)嚙合；滑塊(17)側面安裝棘爪支架(54)，棘爪支架(54)上端安裝棘爪(55)，棘爪(55)與棘輪(52)接觸。
2.根據權利要求1所述的中央空調管道式通風系統清潔機器人，其特征在于所述的電磁鐵腳以安裝在第一磁鐵腳固定座(21)的電磁鐵腳為例第一推力電磁鐵(20)固定在磁鐵腳外殼(34)小端內，磁鐵腳外殼(34)大端內部底面固定有拉簧(33)，拉簧(33)與磁鐵腳外殼(34)大端內的第一吸附電磁鐵(19)相連，磁鐵腳外殼(34)小端固定在第一磁鐵腳固定座(21)上。
全文摘要
本發明公開了一種中央空調管道式通風系統清潔機器人。包括行走機構和清掃機構。行走機構突破傳統的四輪驅動車的方式，以吸附電磁鐵作為主要部件使整個機器吸附在管道側壁行走。由兩對曲柄連桿機構帶動滑塊延導軌進行的兩向45°運動可以合成為沿水平或者豎直方向的運動，從而實現行走橫管、豎管和躲避障礙的功能。本發明可清洗豎直管道；可清洗高度在300mm以下的管道。創新刷子機構設計，可一次性完成清洗的功能適用于具有不同長寬比的各種矩形管道的兩個壁面。在走過管道的同時，一次性清洗矩形管道兩個壁面或者圓管內表面。本發明結構非常簡單，節省材料、動力源，清洗效率高。
文檔編號B62D57/00GK101069890SQ200710069249
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月8日 優先權日2007年6月8日
發明者顧大強, 劉瑩, 邵泉鋼, 申超, 嚴云鋒 申請人:浙江大學