基本信息
- 項目名稱：
- 管道自適應清理疏通裝置
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 設計制造一種裝置，能夠在排水管道中自由運動，清理并疏通管道中的堵塞物，并能夠保障施工人員的人身安全和提高清理疏通的工作效率。而作品的制作總成本不會超過800元，價格遠低于現(xiàn)有清理疏通設備，具有一定的市場前景。解決城市排水管道疏通難題，并擴展到管道電纜鋪設、管壁探傷、管壁噴漆等領域。
- 詳細介紹：
- 該裝置融合了履帶和輪式兩種傳動方案的優(yōu)勢，具備一定的避障能力，能在復雜的管道中順利運動。并采用差速傳動原理使裝置能夠在管道中平穩(wěn)通過各種不同角度的彎道，且裝置在管道行動中，不易傾覆，提高了裝置的作業(yè)適應能力；同時能通過專門的步進電機以及其傳動機構來控制攝像頭在管道中進行360°的觀察，以檢驗管道的清理效果以及管道環(huán)境，為操作者的清理工作提供重要信息；同時采用不同的清理工具相互配合，以實現(xiàn)多種清理方式，保證清理效果，提高工作效率。而且該裝置采用了模塊化設計，裝置由三個模塊組成，即驅動裝置、清理裝置和監(jiān)測裝置，分別具有專門功能，可以互相搭配出3種不同的工作模式，裝置工作更加靈活、高效。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 一、作品設計目的： 隨著城市快速的發(fā)展，城市中的排水管道擔負著越來越大的排污責任，排水管道因此經常堵塞，影響了城市衛(wèi)生和發(fā)展。鑒于此，設計并制造出一種裝置，解決城市排水管道疏通難題，并擴展到管道電纜鋪設、管壁探傷、管壁噴漆等領域。 二、作品設計思路： 設計制造一種裝置，能夠在排水管道中自由運動，清理并疏通管道中的堵塞物，并能夠保障施工人員的人身安全和提高清理疏通的工作效率。而作品的制作總成本不會超過800元，價格遠低于現(xiàn)有清理疏通設備，具有一定的市場前景。 三、作品創(chuàng)新點： 1.裝置能在水平管道內轉彎并能適應管徑的變化，以適應管道內的復雜情況； 2.利用步進電機與攝像頭托盤相連，達到精確控制攝像頭旋轉的目的，全方位觀察管內情況； 3.執(zhí)行機構能夠方便更換可執(zhí)行的元件并使之能夠兩兩組合(如掃除機構﹑破碎機構﹑垃圾轉移機構)，提高清理疏通工作效率。 四、作品技術關鍵： 管道清理疏通裝置涉及機械原理與設計、機械加工、單片機技術等多學科技術融合?；赟TC12C5A60S2單片機控制系統(tǒng)的關鍵技術在于如何協(xié)調單片機控制與裝置機構運動之間的工作。 五、作品技術指標： 裝置重量：12Kg；工作電源：24V直流電源；行駛速度：0~0.1m/s；爬坡能力：≤20°；越障高度：30mm；牽引力：≤300N。
科學性、先進性
- 一、先進性： 本作品旨在設計并制造出一種裝置，能夠在管道中自由活動，清理疏通管道中的堵塞物，并能夠保障施工人員的人身安全和提高清理疏通的效率，不耗油，節(jié)省作業(yè)成本，而且不破壞管道內壁。 二、作品的科學性： 驅動裝置模塊的傳動借鑒了履帶和輪式驅動，增加了裝置的抓地力，并具具備一定的越障能力，同時設計中采用了雙輪差速行駛，這樣才能保證裝置在管道以及彎道中順利運動。 清理裝置模塊主要負責對管壁進行清理工作，刷頭執(zhí)行機構的轉向和速度均可調，可以實現(xiàn)邊走邊刷，原地清理疏通等多種工作模式。在裝置進行管道作業(yè)時，當管徑變化小于φ50mm時，刷頭執(zhí)行機構可以自動適應管徑的變化；當管徑變化大于φ50mm時，可以通過改變驅動裝置與清理裝置之間連接螺栓的長度，來改變刷頭相對于裝置底盤的距離，同時配合刷頭執(zhí)行機構的變化，以適應管徑的變化。 監(jiān)測裝置主要負責控制攝像頭的旋轉，實現(xiàn)攝像頭360°全方位觀察管道內情況，迅速制定出管道清理方案。裝置全身采用蠟封防水，以保證裝置在水中能正常工作。
獲獎情況及鑒定結果
- 本項目獲得了國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃的資助，并獲得了第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品賽南昌大學特等獎。
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 專利實施許可
作品可展示的形式
- ■實物、產品 ■圖紙 ■現(xiàn)場演示 ■圖片 ■錄像 ■樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 一、使用說明： 將裝置放入管道后，打開控制器電源，根據(jù)需要選擇相應的方案即可開始清理疏通管道。 二、技術特點與優(yōu)勢： 裝置融合履帶和輪式傳動方案優(yōu)勢，具備避障能力，能在管道中順利運動。采用差速傳動原理使裝置能夠在管道中通過不同角度的彎道，不易傾覆，提高了裝置的作業(yè)適應能力；能通過步進電機來控制攝像頭進行360°的觀察，以檢驗管道的清理效果以及管道環(huán)境，同時采用不同的清理工具相互配合，提高工作效率。裝置采用了模塊化設計，即驅動裝置、清理裝置和監(jiān)測裝置，分別具有專門功能，可以互相搭配出3種不同的工作模式，裝置工作更加靈活、高效。 三、作品適應范圍： 該裝置適應在管徑范圍在φ400mm~φ600mm之間的管道清理疏通工作。還能擴展到管道電纜鋪設、管壁探傷、管壁噴漆等領域。 四、作品市場分析： 能夠替代現(xiàn)有落后的清理疏通技術和設備，節(jié)省政府與企業(yè)開支。同時能夠降低裝置的操作難度，保障工作人員在作業(yè)時的人身安全。裝置價格遠低于現(xiàn)市政工程人員專用清障車，操作簡單，不耗油，節(jié)約自然資源。
同類課題研究水平概述
- 1.國外排水管道檢測機器人的發(fā)展概述 1.1用于下水道清理和吸污的清洗吸污車 其工作原理是高壓水射流技術。高壓水射流清洗設備產生高達100Mpa的水，經過噴嘴所形成的高壓水射流能夠輕松清除管道內的硬垢、焊熘、無機鹽沉淀物等清洗難度較大的污垢。圖1是美國VACTOR2100系列清洗車。其水罐容積5600升，在水壓14Mpa時，排水量60GPM至80GPM，采用不銹鋼罐體，清洗排水管直徑8至60″。 1.2俄羅斯“塔里斯”公司“月球車”，即機器人維修車 該維修車有9個電驅動裝置，能把整個機器聯(lián)接起來，推出并轉動工作部件，翻轉攝像機，用于觀察修理過程，還能“指使”刷子去清洗應洗的部位。除此之外，為了能使機器人能從豎孔中鉆進橫向管道，機器人自身可彎曲，因而可在直徑190毫米到600毫米的管道中工作。機器人的機身是用一整塊不銹鋼加工出來的，只有這樣才能達到輪子所必須的孔德同軸度和可靠的密封性。機器人裝有輪子，以每秒0.3米的速度向前行駛，有大功率燈泡照明，攝像機向不同方向旋轉，可以判斷故障點。在發(fā)現(xiàn)故障點后，機器人用一整套工具—銑刀、鉆頭、切割和清理工具完成各道工序。機器人由操作人員控制。操作人員的指令傳給機器人內安裝的微處理系統(tǒng)。 2.國內排水管道檢測機器人的發(fā)展 國內在排水管道機器人領域的研制方面還沒有自己的成型產品，還沒有達到實際應用。下面簡單介紹一些相關的管道檢測機器人方面的研究情況。 2.1上海交通大學的履帶式管道機器人 該管道機器人仿照履帶式車輛行走原理，采用帶齒輪減速箱的24V直流電機驅動。機器人上部裝有2個CCD圖像傳感器，以擴大檢測范圍。機器人采用PLC上、下位機實現(xiàn)對清掃小車的控制以及與控制箱之間的通訊。 2.2清華大學的下水道自動清淤機器人 該下水自動清淤機器人適合400mm的管道。載體采用了輪式的行走結構，四輪驅動方式，以三相異步電機作為原動機。其實驗數(shù)據(jù)如下：在空載干凈的管道中運行時，功率為350~400W。速度在5.7~5.9m/min。載體的推力為60kgf。
