中小直径排水管道缆控清淤机器人的研究

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新型排水管道清淤机器人的结构设计与分析

新型排水管道清淤机器人的结构设计与分析嵇鹏程;韩红波;计玉根;沈惠平【摘要】The mechanical structure and working principle of a new type of robot for deposit cleaning and checking in city drainage pipeline are introduced,the pipe-diameter adaptive mechanism of pipe cleaning robot mechanism is analyzed in dynamics,and the reamer mechanism of pipe cleaning robot is analyzed by finite element analysis.Experiments showthat the system has the characteristics of compact structure,strong adaptability,large traction force,silt thoroughly and et al.%介绍了一种用于城市排水管道清淤和检测的机器人机械结构及其工作原理，对管道清淤机器人的适径机构进行了动力学分析，对管道清淤机器人的绞刀机构进行了有限元分析。

经实验论证表明，本系统具有结构紧凑、适应性强、牵引力大、去淤彻底等特点。

【期刊名称】《江苏水利》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】5页(P13-16,19)【关键词】清淤机器人;管径适应机构;绞刀机构;行走机构【作者】嵇鹏程;韩红波;计玉根;沈惠平【作者单位】常州市河道湖泊管理处，江苏常州213016;常州市河道湖泊管理处，江苏常州 213016;常州市水利局，江苏常州 213001;常州大学，江苏常州 213102【正文语种】中文【中图分类】TV+TP2421 总体方案1.1 清淤机器人的总体概述笔者研究的清淤机器人主要由机器人本体、管径适应机构、行走机构、绞刀机构、控制系统等组成。

211086683_浅析排水管道清淤作业机器人结构方案创新设计

2 管道清淤机器人的设计难点 2.1 动力统设计困难
在动力系统的设计中，设计人员要考虑清淤管道机器人移动与清淤的动力分配平衡。首先，清淤作业所需要的刀盘会消耗大量动力，所以动力系统的设计就不得不针对其进行特殊优化。另外，部分科研人员提出将清淤管道机器人的功能独立化的建议，但排水管道横截面积有限，同一时间内，能够进行的作业类型会受到较多限制，所以功能独立化会大大降低管道清淤作业的效率。 2.2 淤泥类型多样
Research and Exploration 研究与探索·工艺流程与应用
浅析排水管道清淤作业机器人结构方案创新设计
李正雄，邹红涛（中国安能集团第三工程局有限公司重庆分公司，重庆 401320）
摘要：城市下水道清淤作业任务繁重，处理不当还会影响城市的基本功能运转。但受限于技术影响，现阶段，大多数城市都很难直接对下水管道结构进行优化，所以就需要耗费大量人工资源在下水道清洁任务中。但城市下水道结构复杂，人工作业作用十分有限，所以部分地区也开始使用清淤机器人来替代人工作业。但是，从结果上来看，清淤机器人的效果并不能达到预期。因此，本文对管道清淤作业机器人结构进行了分析，并根据城市的基础排淤需求优化了机器人的结构设计路线。
我国各城市经济构成不同，其人员组成也会有较大差异，而这也会直接影响地下管道的淤泥堆积情况。比如，以大型金融、文化城市为例，该地区工业聚集度较低，所以地下淤泥类型多为生活垃圾残渣，所以虽然淤泥堆积频繁，但简单的刀口切割与水流冲击都可以起到较好的清淤效果。而在工业城市中，虽然大型工业垃圾有专有的处理通道，但依然会影响该地区的排水管道清洁系统，所以就需要针对性地进行淤泥清除方案调整。本文更倾向于通过多种清淤方案结合的方式来达到清理效果，而并非单单依靠某一种清淤清理体系。 3.2 动力供给问题处理

疏通下水道机器人研究报告

疏通下水道机器人研究报告一、问题的提出我们学校食堂周围的下水道经常堵塞，特别是下雨天，食堂周围积水严重，给我们用餐带来不便。

尽管学校常请物业公司的工人来疏通，可堵塞现象还是不见好转，疏通过的下水道多则半个月，少则一星期又堵塞了。

为什么疏通过的下水道很快又堵塞了呐？我通过观察工人疏通下水道的过程发现，工人们疏通下水道的工具只是用一根长长的毛竹片，判断下水道是否已疏通的唯一方法是看窨井里的水是否能流通。

其实窨井里的水是能流通了，但堵塞部位的垃圾并没有彻底清除，只是疏通了一个小口子，有一点垃圾流过来就又堵塞了。

由于工人们疏通下水道时看不见、摸不着，往往疏通不彻底，所以容易再次堵塞。

我想要是有一种专门用于疏通下水道的机器就好了。

二、解决问题的思路设计专门用于疏通下水道的机器人，它主要由驱动部分、工作部分和操作部分组成，操作部分要有摄像头、显示器和控制器组成。

让工人们在疏通下水道时看得见、摸得着，这样就可以彻底疏通堵塞的下水道了。

三、解决方案我设计的专门用于疏通下水道的机器人，它主要由驱动部分、工作部分和操作部分组成（如图所示）。

驱动部分由马达、变速箱、轮子等驱动装置组成；工作部分有弹簧转子疏通器、冲水龙头和机械手组成。

弹簧转子疏通器安装在机器人的前部，是促使下水道堵塞部位松动的主要部件，驱动弹簧转子疏通器的马达要选用低速马达，并选用三级或四级变速箱（转速慢可对弹簧转子疏通器起到保护作用，延长使用寿命）；操作部分有摄像头、显示器和控制器组成，操作人员根据显示的图象进行操作。

四、使用方法通过摄像头看清下水道内的实际情况，工人根据显示的图象进行操作。

机器人到达堵塞部位后，通过弹簧转子的顺转和倒转使堵塞部位松动（弹簧转子是主要疏通器），在冲水龙头的帮助下使垃圾流走，遇到大件垃圾无法冲走，则使用大件垃圾清除机械手把它拖出来（机器人退出下水道）。

机械手正在拖出大件垃圾。

211086679_新型排水管道清淤机器人的结构设计与分析

图1 自主式清淤机器人工作原理图
在一体化箱体机构上，便安装有监控设备，其与清淤斗部分位置较为接近。

由于城市排水管道内部的环境较为恶劣，加之其采光效果较差，因此，在安装监控设备时，选择的监控设备为防水且携带红外夜功能，其光源主要选择使用的为节能灯。

为保障城市排水管道中泥水不会溅落到摄像镜头，避免发生模糊，无法观察机器人工作情况以及管道环境的事情发生。

所以，在进行摄像镜头安装时，会增加专用雨刮器，类似汽车所使用的雨刮器。

在管道中，机器人进行清淤工作时，工作人员可以利用监控设备对其所工作的环境进行观察，且能利用远程操控机器人，及时地对机器人的工作进行调整。

现阶段，新型排水管道清淤机器人在工作过程中，若要与地面工作人员进行交流，其方式主要选择的为无线远
利用新型排水管道清淤机器人进行城市排水管道清淤，可以提高工作效率，降低城市排水管道清淤的总成本。

管道清洁机器人毕业设计论文[管理资料]

目录1 绪论 (2) (2) (4) (12)2 管道机器人总体设计 (13) (13) (14) (15) (17) (22) (22) (26) (27) (28) (28)3 链传动的设计计算 (29) (29) (30) (30)4 蜗轮蜗杆的设计计算 (32)蜗轮蜗杆基本参数设计 (32) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (37) (38) (43) (44)5 过弯道能力和其他部件设计 (46)弹簧的设计 (46) (47) (47) (48)6 管道机器人建模与仿真分析 (52)7 总结和展望 (56)参考文献 (59)致谢 (61)1 绪论用于石油、天然气乃至民用上下水等管道在传输液、气体过程中，因温度、压力不同及介质与管道之间的物理化学作用，常常会高温结焦，生成油垢、水垢，存留沉积物，腐蚀物等，使有效传输管径减少，效率下降，物耗、能耗增加，工艺流程中断，设备失效，发生安全事故。

尽管通过添加化学剂，采用合理的工艺流程，进行水质处理措施可以在一定程度上改善这些情况，但要完全避免污垢的产生是不可能的。

我国的管道清洗行业长期以来80%采用的是化学方法以及手工清洗和机械清洗方法，成本高、效率低、污染环境等，远远不能满足现代社会日益增长的要求。

探索和开发高效的清洗方法成为工业生产和人民生活的不可或缺的环节。

利用行星磨头清洗是一种新的清洗方法。

与化学清洗及手工、机械清洗相比，具有清洗质量好、效率高、适应性强、成本低等一系列优点，可达到返旧还新的效果。

作为一种清洁、高效、对环境无污染的清洗技术，具有可观的经济和社会效益。

随着经济的发展、人们生活水平的提高，人们对于食品卫生、健康的要求越来越高，环保意识越来越强，如何实现油烟管道高效率的清洗成了相关从业人员关注的问题。

本课题的研究目的是设计一种应用于清洗油烟管道的机器人，解决单独靠人力很难完成，甚至不可能完成的油烟管道清洗任务。

中型核管道检测、清淤机器人的设计与研发

核管道作为核设施的重要组成部分，其安全运行对于保障核设施安全具有重要意义。
通过对核管道进行定期检测和清淤，可以确保管道畅通，提高核设施的运行效率。
防止核泄漏事故
定期对核管道进行检测和清淤，可以及时发现并处理潜在的安全隐患，防止核泄漏事故的发生。
机器人技术在该领域的应用前景
自动化与智能化
项目目标：研发一款适用于核管道检测和清淤的中型机器人，实现自动化、智能化的管道检测和清淤功能。
预期成果
1. 完成中型核管道检测、清淤机器人的设计与研ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
2. 实现机器人对核管道的自动化、智能化检测和清淤功能。
3. 提高核设施的安全性和运行效率，降低人力成本。
4. 为其他管道检测和清淤领域提供一种新的技术解决方案。
02
机器人设计与技术方案
中型核管道检测、清淤机器人的设计与研发
汇报人： 2023-12-14
目录
• 项目背景与目标 • 机器人设计与技术方案 • 机器人制造与测试流程 • 核管道检测技术方案 • 清淤技术方案与实施步骤 • 项目风险评估与应对策略
01
项目背景与目标
核管道检测与清淤的重要性
保障核设施安全
提高核设施运行效率
机器人技术可以实现核管道检测和清淤的自动化与智能化，提高
工作效率和安全性。
降低人力成本
机器人技术的应用可以减少人工参与，降低人力成本，同时避免人员暴露在核辐射环境中。
拓展应用领域
机器人技术不仅可用于核管道检测和清淤，还可应用于其他管道检测和清淤领域，具有广泛的应用前景。
项目目标与预期成果

管道清淤机器人功能简介

管道清淤功能简介
管道清淤功能简介
1. 引言
管道清淤是一种创新的工程，用于清理城市排水管道中的淤泥、垃圾和堵塞物。

本文将详细介绍管道清淤的各项功能。

2. 自动探测
管道清淤配备了高精度的探测装置，可以自动扫描管道内的淤泥和堵塞物。

通过激光雷达和摄像头等传感器，可以实时获取管道内部的状态，并详细的管道结构图。

3. 淤泥清理
管道清淤通过高压水枪和清扫装置，可以对管道内的淤泥进行清理。

可以根据管道结构图和实时数据，自动调整清洗参数，确保彻底清除淤泥，恢复管道的通畅。

4. 堵塞物清除
当遇到堵塞物时，管道清淤可以发出报警信号，并采取相应的措施进行清除。

配备了特殊的工具，如钳子和钻头，可以在不损坏管道的情况下清除各种类型的堵塞物。

5. 数据记录与分析
管道清淤具备数据记录和分析功能。

可以记录清理过程中的
各项数据，包括淤泥的重量、清理时间等。

这些数据将被传输到后
台系统进行分析，以便对管道进行管理和维护。

6. 遥控操作与自主运行
管道清淤可以进行遥控操作，操作人员可以通过遥控器对进
行控制和监控。

同时，还具备自主运行的能力，可根据预设的路径
自动巡航，完成清淤任务。

7. 附件
本文档涉及以下附件：清淤结构图、清洗参数设置表、清理
记录表格。

8. 法律名词及注释
1）排水管道：城市中用于排放废水和雨水的管道系统。

2）淤泥：在排水管道中积聚的沉积物，由污水中的固体颗
粒组成。

3）堵塞物：导致管道流动受阻的物体，包括垃圾、树根等。

下水道清淤机器人

下水道清淤机器人设计背景：近年来，城镇化进程迅速，城市规模日益扩大，城市下水管网不断延伸膨胀。

城市排水系统是否畅通，不仅关乎城市防洪排涝，更直接影响着广大市民的日常生活和身心健康。

目前，我国城市下水管道清淤方法常用有：绞车清淤法、高压水射流清淤法和水冲清淤法，绞车清淤法是最普遍采用的方法。

这些方法需要工人井下作业，存在着工作环境恶劣、装配复杂、清淤效果不佳等缺陷。

中国城市规划在最初规划时，考虑的都是用圆形管道作为城市的下水道管网，而这些管道的管径都比较小，小的只有二三十公分，大的也不过一米左右。

这就不像外国城市规划那样采用的基本上都是那种大型管网，大的能有两米多高，最小的起码也能够让在里面行走，这样就能让人在里面进行清淤工作。

但是中国的就不一样，由于管网过小，工作人员进不去，而且里面还有沼气等有毒气体，就更加增加了工作的难度。

综上就迫切需要一款能够胜任管道清淤的机器人，由此我们产生有设计这款机器人的想法。

行走部分：此机器人所采用的是轮式四轮驱动，每个轮子的动力都来自不同的动力源。

这样就能克服更加艰苦的环境。

支撑轮子的轴承是固定在不同支架上，支架可以90度自由旋转和自由伸缩。

这样的设计，能够使机器人在环境恶劣的下水道里面更加行走自如，如果下水道中有沉淀的淤泥，机器人就可以通过操纵杆控制，让机器人的四只旋转车臂向上旋转，使四只轮子紧贴着下水道管壁行走，让机器人的主体部分不至于触碰到下水道里沉淀的淤泥，从而获得比较好的工作环境。

然而，车臂上的液压装置主要是用来使机器人适应不同管径的下水道管道，比如有的管径只有300mm，这时只需要短的车臂就足以将机器人的底盘抬高到预定的高度，然而如果下次要清理的是，很大的管径的下水道里面的淤泥，这时光靠车臂本身的长度就不能够将机器人的底盘抬高到预定的高度。

这个时候，我们所设计的可自由伸缩和旋转的车臂就能够很好的解决这样的问题。

支撑部分：支撑部分是一块PVC发泡板。

工业生产的PVC分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m2；有优异的介电性能。

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ＫｅｒｓＣｌａｉｇｒｂｔｙｗｏｄ：ｅｎｎｏｏ；Ｄｒｉｉｅ；ｔｐｉｇｍｏｏ；Ｏｐｉａｎｏｅ；ａｎｐｐＳｅｐｎｔｒｔｌｃｄｒＰＬＣｃｅ
中图分类号：Ｈ１，Ｐ４文献标识码：Ｔ６Ｔ２Ａ
ｕｄｒｈｒｅｏｓｐｉｔｒｃｅｅｓｄｅｉｉｈｉｅａｔｍｔａｙｄｒｇｔｅｍｖｎ．ｅｎｅｅｄｉｔｐｎｍｏ，ｌａｔｌｇｄｔｅｐｕｏａｉｌｕｉｏｉｇＴｔｖｆｅｇｏｎｈｕｓｎｅｐｃｌｎｈｈ
【ｂｔｃ】ａｌ—ｏｔｌｄｃａｉｂｔｏｍｄｍａｄｓａｉｅｒｉｒｎｉｐｔＡｓａｔＡｃｂｃｎｏｅｌｎｇｒｏｆｒｅｉｍｌｄｍｔｐｄｉｕｒｅｒｌｅｎｏｕｎｌａｅｐｅａｓｓ
ｆｒａｄｈｏｔｕｉｎｔｅｃｎｒｌｆｓｐｍｔｒａｄｔｅａｐｉｔｎｏｔａｎｏｅｌｎｒｄｃｄｏｗｒ．ｓｃｎｉｔ，ｈｏｔｅｏｏｐｌａｉｏｉｌｅｃｄｒｏｅｉｔｕｅｓｔｏｏｏｔｎｈｃｏｆｐｃ＇ｏｄｔｌＴｅｃｅｉｂｔｏｉｓｏｏｉａｒｒｓｄ — ｏｔｌｎｖｅｃａｉｇｔｏｓｎｉｇｅ．ｈｌａｎｒｏｃｎｓｍｖｎｃｒｉ，ｌｅｃｎｒｌｇｄｉ．ｌｎｌｅｎｉａｎｇｏｓｔｆｇｅｉｏｉｅｃｅｎｏ，ｓ
维普资讯
第４期２００８年４月
文章编号：０１３９（０８０－１ｌ０１０－９７２０）４０６一３
机械设计与制造
ＭａｈｎｒＤｅｉｎｃｉｅｙｓｇ＆Ｍａｕａｔｒｎｆｃｕｅ一１６１一
【摘要】出了一种中小直径排水管道缆控清淤机器人，提并对机器人组成、驱动步进电动机控制以及光电编码器在机器人中的应用进行了详细介绍。清淤机器人由移动载体、打滑纠正机构、清淤刀
具、测装置、制器和电缆收放装置等组成，检控可在步进电动机的驱动下沿排水管道内部自主行走，并在行走过程中完成对管内淤积物的自动清理工作，同时也可对载体打滑、到大障碍及步进电动遇机过载等状况进行检测并实施及时的纠正，有工人劳动强度低、业效率高等优点。具作关键词：淤机器人；清排水管道；步进电动机；电编码器；Ｌ光ＰＣ
ｕｉｏｔｌｒａｄｃｌｓｎｈｏｏｓｃｌｃｉｄｓｎｉｇｍｃａｉ．ｈＣａｋａｏｇｔｅｐｅｎｔｎｒｌａｅｙｃｒｎｕｏｔｇａｅｄｎｈｓ，ｃｏｅｎｂｅｌｎｎｅｎｍａｗｎｉｎｌｌｈｐ
ＷＡＮＧＦｎ，ｅｇＤＯＮＧａ－ｅ，ＸｉｏｌｉＣＡＩ — ｉｎＤＵＡＮＲｎｂｏｑａｇ，Ｙｕｕ — ａ
（ｏｌｅｆｃａｉａＥｇｎｅｉｇＨｅｅＰｌｅｈｉＵｉｒｉ，ａｇｈｎ０３０，ｈｎ）Ｃｌｇｈｎｃｌｎｉｅｒ，ｂｉｏｔｎｃｎｖｓｙＴｎｓａ６０９ＣｉａｅｏＭｅｎｙｃｅｔ
中小直径排水管道缆控清淤机器人的研究呋
王丰董小蕾蔡玉强段润保（河北理工大学机械工程学院，山０３０）唐６０９
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ＳｔｄｎｃｂｅｃｎｒｌｄｃｅｎｎｏｄｕａｄｓｕｙｏａＩｉｍｅｅｒｉｉｅｌｄａｔｒａｎｐｐｓｄ
ｓｅｏｉｉｇｏｅｉｇｏｓｃｅｃｒｉｄｔｅｏｅｌａｅｍｔｓａｅａｓｅｅｎｔｆｓｄｎｒｍｔｂｔｌｏｔａｒｒａｖｒｄｏｔｏｏｒｌｏｓｎｄａｄｔａｌｅｎａｅｆｈｅｎｈｏｆｈｒｓｃｎｒｌｄａｒａｔ．ａａｖｔｅｉａｅｗｒｉｒｎｔｉｌｎｅｅｃｅｃ她．ｏｔｌｔｅｍｈｈｓｄａａｓｎｔｔｔｏｋｎｓｅｇｗａｄｔｆｉｎｙｉｏｅｌｉｅｎｇｈｈｇｔｈｓｏｈｆｉｓ
目前，国内外采用的管道清淤方法主要有：１绞车清淤法：积物冲刷到下游检查井。这种方法在清淤过程中需要消耗大量（）工作时先用竹片穿过需要清通的管道，并将装有清通工具的钢的自来水，因此运行成本过高。于是，了降低成本，为现在的清淤丝绳的两端分别与设在该管段两端检查井上的绞车相连，然后车大多配备污水净化装置，将使用过的污水抽出并过滤后再投利用绞车往复绞动钢丝绳，从而带动清通工具将淤泥推入检查入循环使用，这样虽避免了对净水资源的过度利用，但也使得清井中。该方法的缺点是在两个井口之问穿送竹片的工作需要工淤设备的体积较为庞大。人下到检查井中完成。检查井中工作环境恶劣，给工人的作业带针对现有排水管道清淤技术存在的缺陷，提出一种用于城