專利名稱：后置行星式管道清掃機器人的制作方法
技術領域：
本發明提供一種后置行星式管道清掃機器人，主要用于中央空調管道的清掃工作。
背景技術：
隨著經濟發展和人民生活水平的不斷提高，中央空調越來越得到廣泛應用。但是，由于中央空調自身結構以及室內裝修等原因，致使中央空調及其通風管道清掃困難，多數中央空調的通風管道長年未曾清掃過，由此而導致的空氣污染也越來越引起人們的高度重視。目前，市場上出現了一些空調管道清掃設備，但由于結構復雜、清潔效果差、設備 自身笨重等原因，導致其難易推廣應用。因此，我們研制了一種行星式管道清掃機器人，試驗證明，該設備清潔效率高、結構簡單、操作方便，因此申請了國家發明專利，申請號為201210416953. 7 ;電機支架及行星架等改為伸縮結構后，提高了清掃機器人適應管道直徑變化的能力，因此又申請了國家發明專利，申請號為=201210430663. 8。但試驗發現，當管道拐彎時，清掃機器人的轉向效果不夠理想。綜觀中央空調管道清掃設備發展現狀，急需一種清潔效率高、適應管道直徑變化能力強、轉彎靈活的管道清掃設備。
發明內容
本發明提供一種能夠達到徹底清掃中央空調通風管道之目的，且清潔效率高、轉彎靈活、適應不同規格管道能力強的后置行星式管道清掃機器人。其技術方案為包括行進裝置和清掃裝置，行進裝置包括底盤、行進電機、驅動輪、電機支架、萬向輪和行星安裝架，其特征在于水平布置的矩形底盤沿著機器人前進方向的最前端左右兩側沿著與機器人前進方向相垂直的方向各伸出一連接耳，中部折彎的電機支架的一端內側固定有連接套，并在電機支架靠近中部的內側與連接套上表面之間通過加強筋加強，連接套的一側面固定有紅外傳感器；兩個內部安裝有壓縮彈簧I的連接套與電機支架的組合體，通過連接套使電機支架中部向外凸出、固定有連接套的一端朝下、連接套固定有紅外傳感器的側面朝著機器人的前進方向對稱套裝在底盤前端向外伸出的兩個連接耳上，并使電機支架的上端對稱向內傾斜，兩電機支架上部中間均加工有圓孔，兩圓孔軸線位于同一與機器人前進方向垂直的平面內，兩圓孔軸線均內端低、外端高，且與連接耳中心線的夾角相等，兩個行進電機均通過連接法蘭固定在電機支架的上部內側，行進電機的電機軸向外、且傾斜向上穿過電機支架上部中間的圓孔后，端部均安裝有驅動輪，底盤遠離連接耳的另一端上表面固定有中心加工有圓孔的行星安裝架，行星安裝架的圓孔軸線與機器人前進方向平行、且位于通過底盤短邊中點與底盤上表面垂直的平面內，底盤靠近行星安裝架處的下表面通過螺母I和墊圈I安裝一叉形凸耳，凸耳上加工有兩個同軸圓孔，一端安裝有萬向輪的萬向輪架的另一端通過銷軸安裝在凸耳的兩個圓孔內，壓縮彈簧II安裝在萬向輪架靠近萬向輪的端部上表面與底盤下表面之間，清掃裝置包括行星傳動裝置、減速電機和毛刷，行星傳動裝置包括太陽輪、行星輪、主動軸、行星架、行星軸、伸縮支承、惰輪、惰輪軸和惰輪架，中心處加工有圓孔的太陽輪通過螺栓I和墊圈I固定在行星安裝架遠離行進電機、且與行星安裝架的圓孔軸線相垂直的平面上，太陽輪中心處圓孔的軸線與行星安裝架的圓孔軸線同軸，中部空套支承在太陽輪中心處孔內的主動軸，朝著行進電機方向的伸出端通過聯軸器與采用螺栓II、螺母II和墊圈II固定在底盤上表面中部的減速電機固定連接，兩個行星架中心分別固定在主動軸遠離行進電機方向伸出端的靠近太陽輪處和遠離太陽輪的主動軸端部，兩惰輪架分別空套支承在主動軸上的兩個行星架之間的靠近行星架處，惰輪架沿徑向向外伸出的各支腿外端均設有支承套，惰輪架的各支承套中心均加工有軸線與主動軸軸線平行、且直徑略大于惰輪軸軸徑的圓孔,各圓孔軸線位于以主動軸軸線為中心的同一圓周上，與主動軸軸線平行的多條惰輪軸兩端空套支承在兩惰輪架各支承套的圓孔內，朝著減速電機的伸出端各裝有與太陽輪嚙合的惰輪，行星架沿主動軸徑向向外伸出的各套筒形支腿內部安裝有壓縮彈簧III，伸縮支承的內孔直徑略大于行星軸與伸縮支承相接觸處的軸徑，伸縮支承的外圓沿徑向伸出一支承桿，并通過支承桿插入行星架安裝有壓縮彈簧III的套筒形支腿內，與主動軸軸線平行、與惰輪軸數量相等的行星軸兩端空套支承在伸縮支承的孔內，朝著減速電機的伸出端各裝有與惰輪嚙合的行星輪，遠離減速 電機的伸出端各固定有圓柱形毛刷，各伸縮支承的外圓與相鄰的惰輪架支腿外端的支承套外圓之間分別對應掛有拉伸彈簧。所述的后置行星式管道清掃機器人，行星傳動裝置設有3條兩端空套支承在惰輪架支承套內的惰輪軸和3個惰輪，設有3條兩端空套支承在伸縮支承的孔內、且均勻布置在以主動軸軸線為中心的同一圓周上的行星軸和3個毛刷。所述的后置行星式管道清掃機器人，行星傳動裝置設有4條兩端空套支承在惰輪架支承套內的惰輪軸和4個惰輪，設有4條兩端空套支承在伸縮支承的孔內、且均勻布置在以主動軸軸線為中心的同一圓周上的行星軸和4個毛刷。其工作原理為水平布置的矩形底盤沿著機器人前進方向的最前端左右兩側沿著與機器人前進方向相垂直的方向各伸出一連接耳，中部折彎的電機支架的一端內側固定有連接套，并在電機支架靠近中部的內側與連接套上表面之間通過加強筋加強，連接套的一側面固定有紅外傳感器；兩個內部安裝有壓縮彈簧I的連接套與電機支架的組合體，通過連接套使電機支架中部向外凸出、固定有連接套的一端朝下、連接套固定有紅外傳感器的側面朝著機器人的前進方向對稱套裝在底盤前端向外伸出的兩個連接耳上，并保持電機支架的上端對稱向內傾斜；兩電機支架上部中間均加工有圓孔，兩圓孔軸線位于同一與機器人前進方向垂直的平面內，兩圓孔軸線均內端低、外端高，且與連接耳中心線的夾角相等；兩個行進電機均通過連接法蘭固定在電機支架的上部內側，行進電機的電機軸向外、且傾斜向上穿過電機支架上部中間的圓孔后，端部均安裝有驅動輪；底盤遠離連接耳的另一端上表面固定有中心加工有圓孔的行星安裝架，行星安裝架的圓孔軸線與機器人前進方向平行、且位于通過底盤短邊中點與底盤上表面垂直的平面內；底盤靠近行星安裝架處的下表面通過螺母I和墊圈I安裝一叉形凸耳，凸耳上加工有兩個同軸圓孔，萬向輪架的一端安裝有萬向輪，另一端通過銷軸安裝在凸耳的兩個圓孔內；壓縮彈簧II安裝在萬向輪架靠近萬向輪的端部上表面與底盤下表面之間。中心處加工有圓孔的太陽輪通過螺栓I和墊圈I固定在行星安裝架遠離行進電機、且與行星安裝架的圓孔軸線相垂直的平面上，太陽輪中心處圓孔的軸線與行星安裝架的圓孔軸線同軸；主動軸中部空套支承在太陽輪的中心處孔內，主動軸朝著行進電機方向的伸出端通過聯軸器與減速電機固定連接，減速電機采用螺栓II、螺母II和墊圈II固定在底盤上表面的中部；主動軸遠離行進電機方向伸出端，在靠近太陽輪處和遠離太陽輪的主動軸端部各固定一個行星架；主動軸上的兩個行星架之間，在靠近行星架處各空套支承一個惰輪架，惰輪架沿徑向向外伸出的各支腿外端均設有支承套，各支承套中心均加工有軸線與主動軸軸線平行、且直徑略大于惰輪軸軸徑的圓孔，各圓孔軸線位于以主動軸軸線為中心的同一圓周上；3條或4條惰輪軸兩端空套支承在兩惰輪架各支承套的圓孔內，惰輪軸軸線與主動軸軸線平行，惰輪軸朝著減速電機的伸出端各裝有與太陽輪嚙合的惰輪；行星架沿主動軸徑向向外伸出的各套筒形支腿內部安裝有壓縮彈簧III ;伸縮支承的內孔直徑略大于行星軸與伸縮支承相接觸處的軸徑，伸縮支承的外圓沿徑向伸出一支承桿，并通過支承桿插入行星架安裝有壓縮彈簧III的套筒形支腿內；數量與惰輪軸相等的3條或4條行星軸兩端空套支承在伸縮支承的孔內，行星軸軸線與主動軸軸線平行，行星軸朝著減速電機的伸出端各裝有與惰輪嚙合的行星輪，遠離減速電機的伸出端各固定有圓柱形毛刷；各伸縮支承的外圓與相鄰的惰輪架支腿外端的支承套外圓之間分別對應掛有拉伸彈簧。壓緊壓縮彈簧I和壓縮彈簧II，使兩驅動輪和萬向輪收緊，同時壓緊壓縮彈簧III，拉長拉伸彈簧，使行星軸以及固定在行星軸上的行星輪和毛刷也向內收緊，將后置行星式管道清掃機器人行進電機端朝前裝入管道并啟動后，減速電機經主動軸驅動行星架、行星軸繞著主動軸公轉時，由于行星輪通過惰輪與太陽輪的嚙合運動，迫使行星輪帶動行星軸繞其自身軸線自轉。與此同時，固定在行星軸另一端的毛刷在隨著行星軸公轉的同時，也繞其自身軸線自轉。另外，由于各毛刷自由狀態下的外接圓直徑大于管道內徑，即清掃機器人進入管道后，各毛刷產生一定的彈性變形，提高了清掃效果。當管道清掃機器人清掃直線段管道時，紅外傳感器將檢測到的管道內部信息傳遞給控制系統，控制系統發出指令指示兩個行進電機正轉，且轉速相同；當管道轉彎時，兩個紅外傳感器檢測到的信息不同，紅外傳感器通過控制系統發出指令，使得左右兩個行進電機的轉速快慢不等，同時萬向輪及萬向輪架繞著垂直于底盤上表面的軸線轉動，以適應轉彎的需要；當機器人清掃到管道盡頭時，紅外傳感器通過控制系統指示兩個行進電機反轉，同時萬向輪及萬向輪架自動繞著垂直于底盤上表面的軸線旋轉180°，清掃機器人退出管道。當清掃不同直徑的管道時，一方面壓縮彈簧I和壓縮彈簧II能夠自動調節驅動輪和萬向輪相對于底盤的位置，另一方面壓縮彈簧III能夠自動調節各行星軸及毛刷以主動軸軸線為中心的所在圓直徑，因此該機器人能夠自動適應管道直徑的變化。同時，惰輪架在保持各惰輪始終與太陽輪嚙合的同時，拉伸彈簧還將能夠繞著主動軸自由轉動的惰輪架拉向相應的通過支承桿插入行星架的套筒形支腿內的伸縮支承，使得惰輪還始終保持與行星輪嚙合，從而保證太陽輪與行星輪之間始終不間斷地保持著傳遞旋轉運動。因此，該管道清掃機器人具有較強的適應不同管道直徑的能力。本發明與現有技術相比，不僅清潔效率高、能耗低、適應不同規格管道能力強，而且轉向靈活、使用方便，完全能夠勝任對中央空調管道的清掃工作。·
圖I是本發明實施例的結構簡圖。圖2是圖I所示實施例表示行星軸、毛刷及惰輪軸布置狀況的A — A剖視圖。圖3是圖I所示表示行星軸、毛刷及惰輪軸布置狀況另一實施例的A — A剖視圖。圖4是圖I所示實施例表示行星軸、毛刷及惰輪布置狀況的B — B剖視圖。圖5是圖I所示表示行星軸、毛刷及惰輪布置狀況另一實施例的B — B剖視圖。圖6是圖I所示實施例表示行進電機及驅動輪布置狀況的C 一 C剖視圖。
具體實施方式
I、底盤 2、行進電機 3、驅動輪 4、電機支架 5、萬向輪6、行星安裝架7、連接耳 8、連接套 9、加強筋 10、紅外傳感器 11、壓縮彈簧I 12、螺母I 13、墊圈I 14、凸耳 15、萬向輪架 16、銷軸 17、壓縮彈簧II 18、減速電機19、毛刷
20、太陽輪 21、行星輪 22、主動軸 23、行星架 24、行星軸25、伸縮支承 26、惰輪 27、惰輪軸 28、惰輪架 29、螺栓II 30、墊圈II 31、聯軸器32、螺栓III 33、螺母III 34、墊圈III 35、壓縮彈簧III 36、拉伸彈簧。在圖I、圖2、圖4和圖6所示的實施例中水平布置的矩形底盤I沿著機器人前進方向的最前端左右兩側沿著與機器人前進方向相垂直的方向各伸出一連接耳7，中部折彎的電機支架4的一端內側固定有連接套8，并在電機支架4靠近中部的內側與連接套8上表面之間通過加強筋9加強，連接套8的一側面固定有紅外傳感器10 ;兩個內部安裝有壓縮彈簧I 11的連接套8與電機支架4的組合體,通過連接套8使電機支架4中部向外凸出、固定有連接套8的一端朝下、連接套8固定有紅外傳感器10的側面朝著機器人的前進方向對稱套裝在底盤I前端向外伸出的兩個連接耳7上，并保持電機支架4的上端對稱向內傾斜；兩電機支架4上部中間均加工有圓孔，兩圓孔軸線位于同一與機器人前進方向垂直的平面內，兩圓孔軸線均內端低、外端高，且與連接耳7中心線的夾角相等；兩個行進電機2均通過連接法蘭固定在電機支架4的上部內側，行進電機2的電機軸向外、且傾斜向上穿過電機支架4上部中間的圓孔后，端部均安裝有驅動輪3 ;底盤I遠離連接耳7的另一端上表面固定有中心加工有圓孔的行星安裝架6，行星安裝架6的圓孔軸線與機器人前進方向平行、且位于通過底盤I短邊中點與底盤I上表面垂直的平面內；底盤I靠近行星安裝架6處的下表面通過螺母I 12和墊圈I 13安裝一叉形凸耳14，凸耳14上加工有兩個同軸圓孔，萬向輪架15的一端安裝有萬向輪5，另一端通過銷軸16安裝在凸耳14的兩個圓孔內；壓縮彈簧II 17安裝在萬向輪架15靠近萬向輪5的端部上表面與底盤I下表面之間。中心處加工有圓孔的太陽輪20通過螺栓II 29和墊圈II 30固定在行星安裝架6遠離行進電機2、且與行星安裝架6的圓孔軸線相垂直的平面上，太陽輪20中心處圓孔的軸線與行星安裝架6的圓孔軸線同軸；主動軸22中部空套支承在太陽輪20的中心處孔內，主動軸22朝著行進電機2方向的伸出端通過聯軸器31與減速電機18固定連接，減速電機18采用螺栓III 32、螺母III 33和墊圈III 34固定在底盤I上表面的中部；主動軸22遠離行進電機2方向伸出端，在靠近太陽輪20處和遠離太陽輪20的主動軸22端部各固定一個行星架23 ;主動軸22上的兩個行星架23之間，在靠近行星架23處各空套支承一個惰輪架28，惰輪架28沿徑向向外伸出的各支腿外端均設有支承套，各支承套中心均加工有軸線與主動軸22軸線平行、且直徑略大于惰輪軸27軸徑的圓孔，各圓孔軸線位于以主動軸22軸線為中心的同一圓周上；3條惰輪軸27兩端空套支承在兩惰輪架28各支承套的圓孔內，惰輪軸27軸線與主動軸22軸線平行，惰輪軸27朝著減速電機18的伸出端各裝有與太陽輪20嚙合的惰輪26 ;行星架23沿主動軸22徑向向外伸出的各套筒形支腿內部安裝有壓縮彈簧III 35 ;伸縮支承25內孔直徑略大于行星軸24與伸縮支承25相接觸處的軸徑，伸縮支承25的外圓沿徑向伸出一支承桿，并通過支承桿插入行星架23安裝有壓縮彈簧III35的套筒形支腿內；3條行星軸24兩端空套支承在伸縮支承25的孔內，行星軸24軸線與主動軸22軸線平行，行星軸24朝著減速電機18的伸出端各裝有與惰輪26嚙合的行星輪21，遠離減速電機18的伸出端各固定有圓柱形毛刷19 ;各伸縮支承25的外圓與相鄰的惰輪架28支腿外端的支承套外圓之間分別對應掛有拉伸彈簧36。在圖3和圖5所示的實施例中4條惰輪軸27兩端空套支承在兩惰輪架28各支承套的圓孔內，惰輪軸27朝著減速電機18的伸出端各裝有與太陽輪20嚙合的惰輪26 ；4 條行星軸24兩端空套支承在伸縮支承25的孔內，行星軸24朝著減速電機18的伸出端各裝有與惰輪26嚙合的行星輪21，遠離減速電機18的伸出端各固定有圓柱形毛刷19。
權利要求
1.一種后置行星式管道清掃機器人，包括行進裝置和清掃裝置，行進裝置包括底盤(I)、行進電機(2)、驅動輪(3)、電機支架(4)、萬向輪(5)和行星安裝架(6)，其特征在于水平布置的矩形底盤(I)沿著機器人前進方向的最前端左右兩側沿著與機器人前進方向相垂直的方向各伸出一連接耳(7)，中部折彎的電機支架(4)的一端內側固定有連接套(8)，并在電機支架(4)靠近中部的內側與連接套(8)上表面之間通過加強筋(9)加強，連接套(8)的一側面固定有紅外傳感器(10)，兩個內部安裝有壓縮彈簧I (11)的連接套(8)與電機支架(4)的組合體，通過連接套(8)使電機支架(4)中部向外凸出、固定有連接套(8)的一端朝下、連接套(8)固定有紅外傳感器(10)的側面朝著機器人的前進方向對稱套裝在底盤(I)前端向外伸出的兩個連接耳(7)上，并使電機支架(4)的上端對稱向內傾斜，兩電機支架(4)上部中間均加工有圓孔，兩圓孔軸線位于同一與機器人前進方向垂直的平面內，兩圓孔軸線均內端低、外端高，且與連接耳(7)中心線的夾角相等，兩個行進電機(2)均通過連接法蘭固定在電機支架(4)的上部內側，行進電機(2)的電機軸向外、且傾斜向上穿過電 機支架(4)上部中間的圓孔后，端部均安裝有驅動輪(3)，底盤(I)遠離連接耳(7)的另一端上表面固定有中心加工有圓孔的行星安裝架(6)，行星安裝架(6)的圓孔軸線與機器人前進方向平行、且位于通過底盤(I)短邊中點與底盤(I)上表面垂直的平面內，底盤(I)靠近行星安裝架(6)處的下表面通過螺母I (12)和墊圈I (13)安裝一叉形凸耳(14)，凸耳(14)上加工有兩個同軸圓孔，一端安裝有萬向輪(5)的萬向輪架(15)的另一端通過銷軸(16)安裝在凸耳(14)的兩個圓孔內，壓縮彈簧II (17)安裝在萬向輪架(15)靠近萬向輪(5)的端部上表面與底盤(I)下表面之間，清掃裝置包括行星傳動裝置、減速電機(18)和毛刷(19)，行星傳動裝置包括太陽輪(20)、行星輪(21)、主動軸(22)、行星架(23)、行星軸(24)、伸縮支承(25)、惰輪(26)、惰輪軸(27)和惰輪架(28)，中心處加工有圓孔的太陽輪(20)通過螺栓II (29)和墊圈II (30)固定在行星安裝架(6)遠離行進電機(2)、且與行星安裝架(6)的圓孔軸線相垂直的平面上，太陽輪(20)中心處圓孔的軸線與行星安裝架(6)的圓孔軸線同軸，中部空套支承在太陽輪(20 )中心處孔內的主動軸(22 )，朝著行進電機(2 )方向的伸出端通過聯軸器(31)與采用螺栓111(32)、螺母111(33)和墊圈111(34)固定在底盤(I)上表面中部的減速電機(18)固定連接，兩個行星架(23)中心分別固定在主動軸(22)遠離行進電機(2)方向伸出端的靠近太陽輪(20)處和遠離太陽輪(20)的主動軸(22)端部，兩惰輪架(28)分別空套支承在主動軸(22)上的兩個行星架(23)之間的靠近行星架(23)處，惰輪架(28)沿徑向向外伸出的各支腿外端均設有支承套，惰輪架(28)的各支承套中心均加工有軸線與主動軸(22)軸線平行、且直徑略大于惰輪軸(27)軸徑的圓孔，各圓孔軸線位于以主動軸(22)軸線為中心的同一圓周上，與主動軸(22)軸線平行的多條惰輪軸(27)兩端空套支承在兩惰輪架(28)各支承套的圓孔內，朝著減速電機(18)的伸出端各裝有與太陽輪(20 )嚙合的惰輪(26 )，行星架(23 )沿主動軸(22 )徑向向外伸出的各套筒形支腿內部安裝有壓縮彈簧III(35),伸縮支承(25)的內孔直徑略大于行星軸(24)與伸縮支承(25)相接觸處的軸徑，伸縮支承(25)的外圓沿徑向伸出一支承桿，并通過支承桿插入行星架(23)安裝有壓縮彈簧III (35)的套筒形支腿內，與主動軸(22)軸線平行、與惰輪軸(27)數量相等的行星軸(24)兩端空套支承在伸縮支承(25)的孔內，朝著減速電機(18)的伸出端各裝有與惰輪(26)嚙合的行星輪(21)，遠離減速電機(18)的伸出端各固定有圓柱形毛刷(19)，各伸縮支承(25)的外圓與相鄰的惰輪架(28)支腿外端的支承套外圓之間分別對應掛有拉伸彈簧(36)。
2.如權利要求I所述的后置行星式管道清掃機器人，其特征在于行星傳動裝置設有3條兩端空套支承在惰輪架(28)支承套內的惰輪軸(27)和3個惰輪(26)，設有3條兩端空套支承在伸縮支承(25)的孔內、且均勻布置在以主動軸(22)軸線為中心的同一圓周上的行星軸(24)和3個毛刷(19)。
3.如權利要求I所述的后置行星式管道清掃機器人，其特征在于行星傳動裝置設有4條兩端空套支承在惰輪架(28)支承套內的惰輪軸(27)和4個惰輪(26)，設有4條兩端空套支承在伸縮支承(25)的孔內、且均勻布置在以主動軸(22)軸線為中心的同一圓周上的行星軸(24)和4個毛刷(19)。
全文摘要
本發明提供一種后置行星式管道清掃機器人，其特征在于兩電機支架套裝在底盤前端兩側的連接耳上，兩連接套朝前的側面上固定有紅外傳感器，兩個行進電機固定在電機支架上部內側，行進電機向外伸出的軸端裝有驅動輪，底盤后端上表面固定有行星安裝架，下表面裝有萬向輪，太陽輪固定在行星安裝架上，主動軸中部空套支承在太陽輪中心處孔內，朝著前進方向的伸出端與減速電機連接，另一端固定有兩行星架，兩行星架之間套裝有兩惰輪架，惰輪軸兩端支承在兩惰輪架的支承套孔內，行星軸兩端支承在伸縮支承孔內，惰輪軸和行星軸朝著前進方向的伸出端分別裝有與太陽輪嚙合的惰輪和行星輪，行星軸另一端固定有毛刷。本發明轉向靈活，適應管徑變化能力強。
文檔編號B08B9/051GK102921684SQ201210433148
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月5日 優先權日2012年11月5日
發明者孫傳祝 申請人:山東理工大學