本實用新型涉及清潔機器人的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自動適應管道內(nèi)徑的清潔機器人。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有國內(nèi)外的管道清潔機器人能完成圓形管道過渡到矩形管道的直通管道的清洗任務，大多數(shù)機器人還不具備智能適應管徑和三向差速定向轉(zhuǎn)彎能力，在清洗過程中對不同管徑的管道需要頻繁地改變機器人的入口地方，這樣增加了許多復雜拆裝輔助工作時間，降低了工作效率。而且機器人體積較大，具有一定的質(zhì)量，能進入的圓形管道大多在200mm以上,對于小口徑管道必須要人工手動清理，清潔效率低，工作量大，不易實現(xiàn)快速清理。

空調(diào)通風管道作為一種特殊的管道，管道設(shè)置交錯復雜，截面形狀為圓形?？照{(diào)通風管道的清潔需要機器人進入通風管道有條不紊地將管道中的垃圾清除。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本實用新型的目的是：提供一種自動適應管道內(nèi)徑的清潔機器人，能自動適應管道內(nèi)徑的變化并能實現(xiàn)拐彎的功能。

為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種自動適應管道內(nèi)徑的清潔機器人，包括中心架體、超聲波裝置、打掃裝置、控制裝置、多個沿著管道內(nèi)壁滾動的滾輪裝置；多個滾輪裝置沿著圓周方向均勻設(shè)置在中心架體上，超聲波裝置安裝在中心架體的前端，打掃裝置安裝在中心架體的后端；超聲波裝置、打掃裝置、滾輪裝置均與控制裝置信號連接。

進一步的是：滾輪裝置包括固定架、前滾輪、后滾輪、空間平行四連桿機構(gòu)、彈簧；

空間平行四連桿機構(gòu)包括相互平行的第一傾斜桿A和第一傾斜桿B、相互平行的第二連桿A和第二連桿B、相互平行的第三傾斜桿A和第三傾斜桿B、前輪軸、后輪軸；

第二連桿A的一端與第一傾斜桿A轉(zhuǎn)動式相接，第二連桿A的另一端與第三傾斜桿A轉(zhuǎn)動式相接，第二連桿B的一端與第一傾斜桿B轉(zhuǎn)動式相接，第二連桿B的另一端與第三傾斜桿B轉(zhuǎn)動式相接；第一傾斜桿A和第一傾斜桿B均轉(zhuǎn)動式地安裝在固定架上，第三傾斜桿A和第三傾斜桿B均轉(zhuǎn)動式地安裝在固定架上；

前輪軸的一端穿過第一傾斜桿A和第二連桿A的相接處，前輪軸的另一端穿過第一傾斜桿B和第二連桿B的相接處；后輪軸的一端穿過第三傾斜桿A和第二連桿A的相接處，后輪軸的另一端穿過第三傾斜桿B和第二連桿B的相接處；前滾輪套裝在前輪軸上，后滾輪套裝在后輪軸上；

固定架上設(shè)有傾斜設(shè)置的彈簧芯軸，第三傾斜桿A和第三傾斜桿B之間設(shè)有相對彈簧芯軸滑動的滑塊，處于壓縮狀態(tài)的彈簧套在彈簧芯軸上。

進一步的是：滾輪裝置的數(shù)量為3個。3個滾輪裝置能更好地在管道的內(nèi)壁上滾動。

進一步的是：固定架包括相互平行的第一架桿A和第一架桿B，第一架桿A的前后兩端均設(shè)有夾塊，第一架桿B的前后兩端均設(shè)有夾塊；第一架桿A和第一架桿B之間設(shè)有穿過第一傾斜桿A和第一傾斜桿B的前架軸，第一架桿A和第一架桿B之間還設(shè)有穿過第三傾斜桿A和第三傾斜桿B的后架軸，第一架桿A和第一架桿B之間還設(shè)有彈簧支桿，彈簧芯軸設(shè)置在彈簧支桿上；從前往后，前架軸、后架軸、彈簧支桿依次設(shè)置在固定架上。夾塊可以夾住中心架體的夾板，從而將整個滾輪裝置固定在中心架體上，固定架的結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低。

進一步的是：第一傾斜桿A和第二連桿A的相接處設(shè)有擋板A，擋板A上設(shè)有擋環(huán)A，第二連桿A和第一傾斜桿A依次先后套在擋環(huán)A的圓周側(cè)面上；第一傾斜桿B和第二連桿B的相接處設(shè)有擋板B，擋板B上設(shè)有擋環(huán)B，第二連桿B和第一傾斜桿B依次先后套在擋環(huán)B的圓周側(cè)面上；第一傾斜桿A、第二連桿A、擋板A依次先后套在前輪軸的一端，第一傾斜桿B、第二連桿B、擋板B依次先后套在前輪軸的另一端；

第三傾斜桿A和第二連桿A的相接處設(shè)有擋板C，擋板C上設(shè)有擋環(huán)C，第二連桿A和第三傾斜桿A依次先后套在擋環(huán)C的圓周側(cè)面上；第三傾斜桿B和第二連桿B的相接處設(shè)有擋板D，擋板D上設(shè)有擋環(huán)D，第二連桿B和第三傾斜桿B依次先后套在擋環(huán)D的圓周側(cè)面上；第三傾斜桿A、第二連桿A、擋板C依次先后套在后輪軸的一端，第三傾斜桿B、第二連桿B、擋板D依次先后套在后輪軸的另一端；

擋板A、擋板B、擋板C、擋板D均通過螺絲分別固定在第一傾斜桿A、第一傾斜桿B、第三傾斜桿A、第三傾斜桿B上。空間平行四連桿機構(gòu)之間的連接方式簡單，制作成本低、穩(wěn)定性好。

進一步的是：滾輪裝置還包括驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)包括馬達支座、驅(qū)動馬達、帶傳動組件；馬達支座安裝在第一傾斜桿A和第一傾斜桿B上，驅(qū)動馬達安裝在馬達支座上，驅(qū)動馬達的輸出端與帶傳動組件的主動輪相接，帶傳動組件的被動輪套裝在前輪軸上。驅(qū)動馬達通過帶傳動組件帶動前滾輪轉(zhuǎn)動，從而使得整個裝置向前滾動。

進一步的是：馬達支座的兩端設(shè)有卡槽，馬達支座兩端的卡槽分別卡在第一傾斜桿A和第一傾斜桿B上，馬達支座通過螺絲固定在第一傾斜桿A和第一傾斜桿B上。馬達支座固定的方式簡單，馬達支座位于空間平行四連桿機構(gòu)的前部，使得整個空間平行四連桿機構(gòu)的穩(wěn)定性更好。

進一步的是：中心架體包括中空的中心體、設(shè)置在中心體兩端的夾板。電池等電源設(shè)備放在中心體的內(nèi)部，網(wǎng)孔和中空的中心體，可方便散熱。

進一步的是：打掃裝置包括固定基座、掃把電機、掃把固定軸、掃把頭、掃把十字架；固定基座固定在中心架體的后端，掃把電機安裝在固定基座上，掃把電機的輸出端與掃把固定軸相接，掃把十字架安裝在掃把固定軸上，掃把頭安裝在掃把十字架上。掃把電機工作，帶動掃把固定軸轉(zhuǎn)動，從而帶動掃把頭轉(zhuǎn)動，進而對管道內(nèi)進行打掃。

進一步的是：超聲波裝置包括五個超聲波傳感器和支撐架，其中四個超聲波傳感器沿著支撐架側(cè)壁的四周均勻分布，剩余一個超聲波傳感器設(shè)置在支撐架的前端。超聲波傳感器可采集彎道的方向并探測管道內(nèi)上下左右前五個方位的距離信息，超聲波傳感器將探測到的信息傳遞給Arduino電路板，Arduino電路板接收超聲波傳感器的信息并處理，Arduino電路板根據(jù)超聲波傳感器傳遞過來的信息，控制3個滾輪裝置的驅(qū)動馬達的運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)清潔機器人在管道內(nèi)的轉(zhuǎn)向。

總的說來，本實用新型具有如下優(yōu)點：

本實用新型能打掃粘在管道內(nèi)壁上面的灰塵，且能夠自動檢測出管道內(nèi)壁彎道的方向，并控制滾輪的速度來實現(xiàn)差速入彎，具有體積小，成本低等優(yōu)勢。該機器人不僅具備自主水平檢測和調(diào)節(jié)能力，自動適應管徑、全方位轉(zhuǎn)向能力，適用于各種圓形通風和除塵管道的檢測、清洗等。

附圖說明

圖1是本實用新型的主視圖。

圖2是本實用新型的左視圖。

圖3是本實用新型的立體圖。

圖4是滾輪裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是滾輪裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖，省略驅(qū)動機構(gòu)和前后滾輪。

圖6是驅(qū)動機構(gòu)安裝在第一傾斜桿A和第一傾斜桿B上的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是第三傾斜桿A和第三傾斜桿B安裝在固定架上的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是第一傾斜桿A、第一傾斜桿B和馬達支座的爆炸圖。

圖9是第一傾斜桿A、第三傾斜桿A、第二連桿A、擋環(huán)A和擋環(huán)C的爆炸圖。

圖10是打掃裝置的爆炸圖。

圖11是超聲波裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12是中心架體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13是本實用新型裝置轉(zhuǎn)彎時的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為滾輪裝置，2為打掃裝置，3為超聲波裝置，4為中心架體；1-1為第一傾斜桿A，1-2為第一傾斜桿B，1-3為第二連桿A，1-4為第二連桿B，1-5為第三傾斜桿A，1-6為第三傾斜桿B，1-7為第一架桿A，1-8為第一架桿B，1-9為前輪軸，1-10為后輪軸，1-11為前滾輪，1-12為后滾輪，1-13為前架軸，1-14為后架軸，1-15為彈簧支桿，1-16為彈簧，1-17為彈簧芯軸，1-18為滑塊，1-19為驅(qū)動馬達，1-20為帶傳動組件的主動輪，1-21為帶傳動組件的被動輪，1-22為馬達支座，1-23為夾塊，1-24為擋板A，1-25為擋板B，1-26為擋板C，1-27為擋板D，2-1為固定基座，2-2為掃把電機，2-3為掃把十字架，2-4為掃把頭，2-5為掃把固定軸，3-1為超聲波傳感器，3-2為支撐架，4-1為夾板，4-2為中心體。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實施方式來對本實用新型做進一步詳細的說明。

為敘述方便，現(xiàn)對下文所說的方位規(guī)定如下：清潔機器人的前進方向為前，即超聲波裝置在打掃裝置的前方。

結(jié)合圖1、圖2和圖3所示，一種自動適應管道內(nèi)徑的清潔機器人，包括中心架體、超聲波裝置、打掃裝置、控制裝置、多個沿著管道內(nèi)壁滾動的滾輪裝置?？刂蒲b置安裝在中心架體上，多個滾輪裝置沿著圓周方向均勻設(shè)置在中心架體上，超聲波裝置安裝在中心架體的前端，打掃裝置安裝在中心架體的后端，超聲波裝置、打掃裝置、滾輪裝置均與控制裝置信號連接。超聲波裝置用于探測管道內(nèi)前方的彎道和距離等相關(guān)情況，并將采集到的信息傳遞給控制裝置，控制裝置根據(jù)超聲波采集到的信息控制滾輪裝置的運轉(zhuǎn)，使?jié)L輪裝置實現(xiàn)拐彎和自動適應管道內(nèi)徑的目的，控制裝置同時也控制打掃裝置，使得打掃裝置進行打掃工作。

結(jié)合圖1、圖2和圖3所示，滾輪裝置的數(shù)量為3個，3個滾輪裝置能更好地在管道的內(nèi)壁上滾動。滾輪裝置包括固定架、前滾輪、后滾輪、空間平行四連桿機構(gòu)、彈簧、驅(qū)動機構(gòu)；前滾輪和后滾輪轉(zhuǎn)動式地安裝在空間平行四連桿機構(gòu)上，用于推動空間平行四連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動的彈簧的一端與固定架相接，彈簧的另一端與空間平行四連桿機構(gòu)相接，驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動前滾輪轉(zhuǎn)動。

結(jié)合圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示，空間平行四連桿機構(gòu)包括相互平行的第一傾斜桿A和第一傾斜桿B、相互平行的第二連桿A和第二連桿B、相互平行的第三傾斜桿A和第三傾斜桿B、前輪軸、后輪軸；第二連桿A的一端與第一傾斜桿A轉(zhuǎn)動式相接，第二連桿A的另一端與第三傾斜桿A轉(zhuǎn)動式相接，第二連桿B的一端與第一傾斜桿B轉(zhuǎn)動式相接，第二連桿B的另一端與第三傾斜桿B轉(zhuǎn)動式相接；第一傾斜桿A和第一傾斜桿B均轉(zhuǎn)動式地安裝在固定架上，第三傾斜桿A和第三傾斜桿B均轉(zhuǎn)動式地安裝在固定架上；第一傾斜桿A和第三傾斜桿A相互平行，第一傾斜桿B和第三傾斜桿B相互平行，固定架可當做空間平行四連桿機構(gòu)的第四連桿A和第四連桿B。前輪軸的一端穿過第一傾斜桿A和第二連桿A的相接處，前輪軸的另一端穿過第一傾斜桿B和第二連桿B的相接處，即第一傾斜桿A和第二連桿A套在前輪軸的一端，第一傾斜桿B和第二連桿B套在前輪軸的另一端；后輪軸的一端穿過第三傾斜桿A和第二連桿A的相接處，后輪軸的另一端穿過第三傾斜桿B和第二連桿B的相接處，即第三傾斜桿A和第二連桿A套在后輪軸的一端，第三傾斜桿B和第二連桿B套在后輪軸的另一端。前滾輪套裝在前輪軸上，后滾輪套裝在后輪軸上。固定架上設(shè)有傾斜設(shè)置的彈簧芯軸，彈簧芯軸的傾斜方向與第三傾斜桿A的方向相反，彈簧芯軸朝前傾斜，第三傾斜桿A朝后傾斜(即第三傾斜桿A與固定架的相接處位于第三傾斜桿A與第二連桿A的相接處的前方)，彈簧芯軸和第三傾斜桿A呈空間異面直線設(shè)置，第三傾斜桿A和第三傾斜桿B之間設(shè)有相對彈簧芯軸滑動的滑塊，滑塊套裝在彈簧芯軸上，彈簧用于推動空間平行四連桿機構(gòu)朝前轉(zhuǎn)動，始終處于壓縮狀態(tài)的彈簧套在彈簧芯軸上，即彈簧的一端與固定架相接，彈簧的另一端與滑塊相接，由于彈簧始終處于壓縮狀態(tài)，彈簧推動滑塊滑動，滑塊與空間平行四連桿機構(gòu)是固定的，從而推動整個空間平行四連桿機構(gòu)朝前轉(zhuǎn)動，從而保證前滾輪壓著管道的內(nèi)壁，并沿著管道的內(nèi)壁滾動。

結(jié)合圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示，固定架包括相互平行的第一架桿A和第一架桿B，第一架桿A可當做空間平行四連桿機構(gòu)的第四連桿A，第一架桿B可當做空間平行四連桿機構(gòu)的第四連桿B。第一架桿A的前后兩端均設(shè)有夾塊，第一架桿B的前后兩端也均設(shè)有夾塊；第一架桿A和第一架桿B之間設(shè)有穿過第一傾斜桿A和第一傾斜桿B的前架軸，即第一傾斜桿A和第一傾斜桿B轉(zhuǎn)動式地套在前架軸上，前架軸位于第一架桿A和第一架桿B的前部；第一架桿A和第一架桿B之間還設(shè)有穿過第三傾斜桿A和第三傾斜桿B的后架軸，即第三傾斜桿A和第三傾斜桿B轉(zhuǎn)動式地套在后架軸上，后架軸位于第一架桿A和第一架桿B的中后部；第一架桿A和第一架桿B之間還設(shè)有彈簧支桿，彈簧芯軸設(shè)置在彈簧支桿上，彈簧支桿位于后架軸的后方，從前往后，前架軸、后架軸、彈簧支桿依次設(shè)置在固定架上。

結(jié)合圖9所示，第一傾斜桿A和第二連桿A的相接處設(shè)有擋板A，擋板A上設(shè)有擋環(huán)A，第二連桿A和第一傾斜桿A依次先后套在擋環(huán)A的圓周側(cè)面上；第一傾斜桿B和第二連桿B的相接處設(shè)有擋板B，擋板B上設(shè)有擋環(huán)B，第二連桿B和第一傾斜桿B依次先后套在擋環(huán)B的圓周側(cè)面上；第一傾斜桿A、第二連桿A、擋板A依次先后套在前輪軸的一端，第一傾斜桿B、第二連桿B、擋板B依次先后套在前輪軸的另一端；前滾輪的數(shù)量有兩個，分別套裝在前輪軸的兩邊。第三傾斜桿A和第二連桿A的相接處設(shè)有擋板C，擋板C上設(shè)有擋環(huán)C，第二連桿A和第三傾斜桿A依次先后套在擋環(huán)C的圓周側(cè)面上；第三傾斜桿B和第二連桿B的相接處設(shè)有擋板D，擋板D上設(shè)有擋環(huán)D，第二連桿B和第三傾斜桿B依次先后套在擋環(huán)D的圓周側(cè)面上；第三傾斜桿A、第二連桿A、擋板C依次先后套在后輪軸的一端，第三傾斜桿B、第二連桿B、擋板D依次先后套在后輪軸的另一端；后滾輪的數(shù)量有兩個，分別套裝在后輪軸的兩邊。擋板A、擋板B、擋板C、擋板D均通過螺絲分別固定在第一傾斜桿A、第一傾斜桿B、第三傾斜桿A、第三傾斜桿B上。

結(jié)合圖6所示，驅(qū)動機構(gòu)包括馬達支座、驅(qū)動馬達、帶傳動組件；馬達支座安裝在第一傾斜桿A和第一傾斜桿B上，驅(qū)動馬達安裝在馬達支座上，驅(qū)動馬達的輸出端與帶傳動組件的主動輪相接，帶傳動組件的被動輪套裝在前輪軸上。驅(qū)動馬達通過帶傳動組件帶動前滾輪轉(zhuǎn)動，從而使得整個裝置向前滾動。馬達支座的兩端設(shè)有卡槽，馬達支座兩端的卡槽分別卡在第一傾斜桿A和第一傾斜桿B上，馬達支座通過螺絲固定在第一傾斜桿A和第一傾斜桿B上。馬達支座固定的方式簡單，馬達支座位于空間平行四連桿機構(gòu)的前部，使得整個空間平行四連桿機構(gòu)的穩(wěn)定性更好。

結(jié)合圖12所示，中心架體包括中空的中心體、設(shè)置在中心體兩端的夾板；中心體大體上呈柱形，中心體的表面上設(shè)有較多的網(wǎng)孔。電池等電源設(shè)備放在中心體的內(nèi)部，網(wǎng)孔和中空的中心體，可方便散熱。第一架桿A前后兩端的夾塊上設(shè)有夾槽，第一架桿B前后兩端的夾塊設(shè)有夾槽，夾塊上的夾槽卡在相應的夾板上，即第一架桿A前端夾塊的夾槽和第一架桿B前端夾塊的夾槽卡在中心體一端的夾板上，第一架桿A后端夾塊的夾槽和第一架桿B后端夾塊的夾槽卡在中心體另一端的夾板上。第一架桿A的前后兩端和第一架桿B的前后兩端通過螺絲固定在夾板上。

結(jié)合圖10所示，打掃裝置包括固定基座、掃把電機、掃把固定軸、掃把頭、掃把十字架；固定基座固定在中心架體后端的夾板上，掃把電機安裝在固定基座上，掃把電機的輸出端與掃把固定軸相接，掃把十字架安裝在掃把固定軸上，掃把頭安裝在掃把十字架上。掃把固定軸呈圓柱形，便于掃把十字架的安裝。

控制裝置包括Arduino電路板，Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，包含硬件(各種型號的Arduino板)和軟件(Arduino IDE)。Arduino電路板屬于現(xiàn)有的成熟的技術(shù)。

結(jié)合圖11所示，超聲波裝置包括五個超聲波傳感器和支撐架，其中四個超聲波傳感器沿著支撐架側(cè)壁的四周均勻分布，剩余一個超聲波傳感器設(shè)置在支撐架的前端；超聲波傳感器可采集彎道的方向并探測管道內(nèi)上下左右前五個方位的距離信息，超聲波傳感器將探測到的信息傳遞給Arduino電路板，Arduino電路板接收超聲波傳感器的信息并處理，Arduino電路板根據(jù)超聲波傳感器傳遞過來的信息，控制3個滾輪裝置的驅(qū)動馬達的運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)清潔機器人在管道內(nèi)的轉(zhuǎn)向。

本實用新型的清潔機器人的運行原理如下：當前方管道內(nèi)的內(nèi)徑變小時，管道內(nèi)壁壓迫前滾輪和后滾輪，進而帶動空間平行四連桿機構(gòu)朝后轉(zhuǎn)動，彈簧進一步壓縮；當前方管道內(nèi)的內(nèi)徑變大時，壓縮的彈簧推動空間平行四連桿機構(gòu)，使得空間平行四連桿機構(gòu)朝前轉(zhuǎn)動，前滾輪又和管道的內(nèi)壁相接觸；即3個滾輪裝置中，通過彈簧，可以使得3個滾輪裝置中的前滾輪始終與管道的內(nèi)壁相接觸。結(jié)合圖13所示，當遇到前方的管道拐彎時，超聲波傳感器探測前方的彎道情況(彎道的方向、距離彎道處的距離、清潔機器人所在位置距管道內(nèi)壁上下左右的距離等信息)，超聲波傳感器將探測到的信息傳遞給Arduino電路板，Arduino電路板根據(jù)超聲波傳感器傳遞過來的信息，控制3個滾輪裝置的驅(qū)動馬達的運轉(zhuǎn)，使得靠近內(nèi)彎道處的滾輪裝置的前滾輪轉(zhuǎn)速慢些，靠近外彎道處的前滾輪的轉(zhuǎn)速快些，即實現(xiàn)3個滾輪裝置的差速調(diào)節(jié)，進而順利通過彎道。

本實用新型的控制技術(shù)(即如何具體詳細地控制清潔機器人順利通過拐彎)，這屬于現(xiàn)有成熟的技術(shù)，也不是本實用新型的具有創(chuàng)造性的地方。關(guān)于控制技術(shù)，本實用新型只是將Arduino電路板、超聲波傳感器組合的利用起來。

本實用新型中的A、B、C、D的字母只是為了敘述的方便、便于區(qū)分機器人的相關(guān)部件。第一傾斜桿A、第一傾斜桿B、第二連桿A、第二連桿B、第三傾斜桿A、第三傾斜桿B、第一架桿A、第一架桿B、擋板A、擋板B、擋板C、擋板D、擋環(huán)A、擋環(huán)B、擋環(huán)C、擋環(huán)D也可依次分別稱為第一傾斜桿、第二傾斜桿、第一連桿、第二連桿、第三傾斜桿、第四傾斜桿、第一架桿、第二架桿、第一擋板、第二擋板、第三擋板、第四擋板、第一擋環(huán)、第二擋環(huán)、第三擋環(huán)、第四擋環(huán)；當然也可以稱為其他合適的名稱。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。