新型排水管道清淤機器人的結構設計與分析

嵇鵬程 韓紅波 計玉根 沈惠平

（1.常州市河道湖泊管理處，江蘇常州 213016；2.常州市水利局，江蘇常州 213001；3.常州大學，江蘇常州 213102）

1 總體方案

1.1 清淤機器人的總體概述

筆者研究的清淤機器人主要由機器人本體、管徑適應機構、行走機構、絞刀機構、控制系統等組成。機器人結構示意圖如圖1所示。

圖1 管道清淤機器人結構示意圖

1.2 清淤機器人的實物模型

清淤機器人主要由控制柜和機器人機構組成，如圖2所示。

2 機器人的結構設計與分析

2.1 機器人的本體設計

機器人本體主要包含車體、光源和攝像頭等，由于受到管道和檢查井口形狀及尺寸的限制，機器人的本體應盡可能小，且用厚度約為5 mm的鋼板做成長方形結構。

圖2 管道清淤機器人實物模型圖

2.2 機器人的適徑機構設計

2.2.1 適徑機構的工作原理

適徑機構的具體結構和工作原理如下：用螺栓把滾珠絲杠螺母13、壓力傳感器12以及軸套11固定在一起，拉桿16的一端和軸套11鉸接在一起，另一端鉸接在搖桿6上，搖桿6的一端鉸接連桿8的一端，搖桿6的另一端鉸接在機器人的車體17上，滾珠絲杠14的轉動將帶動絲杠螺母13在滾珠絲杠上來回滑動，從而帶動拉桿16運動，進而拉動搖桿6繞支點左右轉動，使鉸鏈四桿力封閉機構撐開或者緊縮，以達到適應不同管徑的目的，壓力傳感器12可以檢測適徑機構上頂輪與管道內壁之間的壓力，保證管道機器人以穩定的壓緊力撐緊在管道內壁上，并使機器人具有充足且穩定的牽引力。

2.2.2 適徑機構的動力學分析