(10)授权公告号 CN 201552165 U
(45)授权公告日 2010.08.18C N 201552165 U
*CN201552165U*
(21)申请号 200920278478.5
转向轴
(22)申请日 2009.11.17
B08B 9/051(2006.01)
(73)专利权人赵德志
地址250101 山东省济南市历城区凤鸣路山
东建筑大学
(72)发明人赵德志 陈继文 于复生 杨红娟
刘占超 尹文彬 黄国栋 高付生
(74)专利代理机构济南圣达专利商标事务所有
限公司 37221
代理人
杨琪
自行葫芦(54)实用新型名称
中央空调通风管道清洗机器人
(57)摘要
本实用新型公开了一种中央空调通风管道清
与车体的后面的支架连接，其上端设有清扫刷驱
动电机，所述车体的底盘下面安装底箱，车体两侧
数控转塔冲床模具
新型提供的一种中央空调通风管道清洗的机器人
适用于清扫方形、圆形中央空调通风管道，具有制
作简单、控制方便、成本低廉、功率小、体积小、易
拆卸、易安装的特点。
(51)Int.Cl.
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页
权 利 要 求 书
CN 201552165 U1/1页
1.一种中央空调通风管道清洗机器人，其特征是，包括车体和清扫臂，其中，清扫臂由小连杆和大连杆由螺栓连接组成，清扫臂的下端与车体的后面的支架连接，其上端设有清扫刷驱动电机，所述车体的底盘下面安装底箱，车体两侧分别具有两个车轮，分别由四个电机驱动。
2.根据权利要求1所述中央空调通风管道清洗机器人，其特征是，还包括清扫臂升降机构，清扫臂升降机构由升降电动机、丝杠副、导轨和支撑臂组成，支撑臂一端与清扫臂连接，另一端与丝杠副的螺母连接，丝杠副中的丝杠一端与升降电动机的输出轴连接。
3.根据权利要求1所述中央空调通风管道清洗机器人，其特征是，所述车体前部设有摄像头和超声波探头。
中央空调通风管道清洗机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及一种中央空调通风管道清洗机器人，尤其涉及一种制作简单、控制方便、成本低廉的应用于中央空调管道清扫的机器人。
背景技术手机背光
[0002] 随着现代社会的不断进步，越来越多的高楼大厦里安装中央空调来调节室内环境，然而由于大多数中央空调通风管道不能承受过重的质量，而且通风管道比较狭小，因此人工不能进入直接清扫，使得管道尘埃堆积，细菌密布，交换的空气质量下降并且夹杂着很多对人体有害的病毒。
发明内容：
[0003] 针对上述的不足，本发明提供了一种适用于清扫方形、圆形的中央空调通风管道清洗的机器人，可以广泛用于高楼大厦中央空调通风管道的清洗。
[0004] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种中央空调通风管道清扫机器人，由车体和清扫臂、清扫臂起落机构组成，清扫臂由小连杆和大连杆两段通过螺栓连接组成，清扫臂起落机构由升降电机、支撑臂、丝杠副、导轨、轴承、轴承支座构成。
[0005] 所述清扫臂的下端与固定在车体底盘后部的支架连接，其上端安装有清扫刷电动机，清扫刷电动机可以驱动安装在电机轴上的清扫刷。
[0006] 所述车体的底盘下方增设底箱，在底箱两侧壁上分别装有两个由电动机驱动的车轮，车体后部增设摄像头，摄像头经USB口与PC机连接，在车体前部增设超声波探头。[0007] 所述清扫臂起落机构的支撑臂一端与清扫臂连接，另一端与丝杠副螺母连接，轴承安装在轴承支座中，导轨和丝杠副中丝
杠由轴承及支座支撑，丝杠的一端通过联轴器与升降电机连接，升降电机和轴承及支撑座固定在车体的底盘上。
[0008] 本发明的有益效果：器人可驶入管道内部，用清扫刷驱动电机对管道臂进行清扫，变换机器人的位置可对管道内不同内壁进行清扫，改变清扫刷的旋转方向，可以适应不同内壁的清扫，利用升降电机、丝杆副和支撑臂组成的清扫臂起落机构调整清扫臂的前倾角度，从而改变清扫高度，以适应不同截面的管道，更换小连杆来改变清扫臂的长度，从而改变清扫刷高度，以适应不同截面的管道，利用超声波探头来探测车体前方是否有障碍物，来判断是否需要转弯避障，利用摄像头可将管道内部的清扫臂工作状况在PC机上进行显示或存储，便于外部观看和调阅，本发明可采用PC机进行控制，清扫刷驱动电动机，清扫臂升降驱动电动机，车轮驱动电动机的电源端分别同对应的电动机驱动电路的驱动电源输出端连接，各电动机驱动电路的控制极分别同单片机相应控制信号输出端对应连接，车轮测速的霍尔测速元件连接单片机相应控制信号输入端对应连接，清扫臂升降限位开关连接单片机相应控制信号输入端对应连接，PC机串行口经串行通讯接口电路与单片机串口连接，所述摄像头与PC机的USB口连接，而且本发明具有重量轻，体积小，操作灵活，制作成本低，有着较好的应用和市场开发价值。 附图说明
[0009] 图1是本发明的主视图。
[0010] 图2是本发明的左视图。
[0011] 图3是本发明的俯视图。
[0012] 图4是一种采用PC机进行控制的控制原理框图。
[0013] 图5是单片机及外围电路。
[0014] 在所述附图中：
[0015] 1、车轮2、底箱3、底盘4、轴承支座5、丝杆6、轴承7、螺母8、支撑臂 9、小连杆 10、螺栓 11、大连杆 12、支架 13、联轴器 14、升降电动机 15、摄像头 16、超声波探测头 17、车轮驱动电动机 18、连接轴 19、导轨 20、清扫刷驱动电机21、单片机 22、23、24电动机驱动电路 25、串行通讯接口电路 26、限位开关 27、霍尔测速元件 28、PC机 29、摄像头。
具体实施方式
[0016] 参看图1-3，车体为一个四轮小车，车体前部装有超声波探头16，后部装有摄像头15，超声波探头16检测机器人运动过程中前方是否有障碍物，摄像头监视机器人在管道内的工作状况，车体的每个车轮具有一个驱动电机17，车体前进或后退时，控制电路使四个车轮同向旋转，车体转弯时，左右
车轮旋转方向相反，机器人模型的清扫臂的上端安装双轴输出电机20，电机输出轴的旋转带动清扫刷运动，清扫臂由小连杆9和大连杆11由螺栓10连接，清扫臂大连杆11下端与支架12通过连接轴18连接，大连杆11与较长的小连杆连接适用于内径大的管道，大连杆11与较短的小连杆连接适用于内径小的管道。清扫臂的大连杆11与支撑臂8一端连接，支撑臂8的另一端与丝杠副中螺母7连接，丝杠副中的丝杠5两端支撑在轴承6里，轴承座4固定在新走小车底盘3上。升降电机14通过联轴器13带动丝杠副中的丝杠5的旋转，丝杠5的旋转带动丝杠副中的螺母7沿丝杠5和导轨19前后移动，从而通过支撑臂8驱动清扫臂绕连接轴18旋转，改变清扫高度，清扫臂与地面的夹角可在0度到90度之间调节，车体的底箱2与底盘3连接，可以防止灰尘侵入电机及周围元件。[0017] 图4是PC控制与驱动的实际电路框图。
[0018] 图4所示控制电路框图的工作过程是，启动PC机(上位机)，进入专用控制软件，在显示屏幕上可显示控制功能窗口菜单；执行控制命令时，控制指令经串行通讯接口电路送至单片机(下位机)，而单片机根据不同指令发出驱动信号给电动机驱动电路使其分别或同步完成相应的功能。同时车轮转速的霍尔测速元件将车轮的转速快慢信号送入单片机，单片机根据测速信号给车轮的电动机驱动电路发出驱动信号来改变车轮转速，从而调整车体的行走的状态。清扫臂升降限位开关将清扫臂升降到极限位置信号送给单片机，单片机根据极限位置信号给清扫臂升降驱动电动机的驱动电路发送控制信号停止清扫臂的升降运动。摄像头将管道内的工作情况送到PC机上显示，摄像头上自带LED用来照亮管道内部。
[0019] 该方案采用PC机控制，具有智能化、自动化和软件化的操作平台，装置体积小，使用灵活方便，行走、清扫定位准确，监视方便，可直接生成存储监控图片。
[0020] 图5是图4所示框图是一种实际电路图，其工作过程如下：
[0021] 1.由单片机U1、晶振XTAL、电容C2、C3组成单片机(下位机)中心电路，单片机选择STC89C52，当单片机上电后，由晶振XTAL、电容C2、C3产生时钟信号送至单片机U1，单片机U1处于待机状态。
[0022] 2.小车行走驱动系统
[0023] 由直流减速电动机MG1、MG2、MG3、MG4和直流电动机驱动芯片U2、U3及周围元件组成机器人行走电路，直流减速电动机选择ZYM-25A280，直流电动机驱动芯片选择L298，当计算机要求小车前进时，单片机U1按照驱动芯片L298工作逻辑要求向直流电动机驱动芯片U2、U3发送信号使电机MG1、MG2、MG3、MG4电机同时正转，当计算机要求机器人后退时，单片机U1按照驱动芯片L298工作逻辑要求向直流电动机驱动芯片U2、U3发送信号使电机MG1、MG2、MG3、MG4电机同时反转，当计算机要求机器人向左转时，单片机U1按照驱动芯片L298工作逻辑要求向直流电机驱动芯片U2发送信号，使车轮1、2的驱动电机MG1、MG2反转，单片机U1按照驱动芯片L298工作逻辑要求向直流电机驱动芯片U3发送信号，使车轮3、4的驱动电机MG3、MG4正转，当计算机要求机器人向右
转时，单片机U1按照驱动芯片L298工作逻辑要求向直流电机驱动芯片U2发送信号，使车轮1、2的驱动电机MG1、MG2正转，单片机U1按照驱动芯片L298工作逻辑要求向直流电机驱动芯片U3发送信号，使车轮3、4的驱动电机MG3、MG4反转。
[0024] 3.超声波电路系统隐私保护通话
[0025] 超声波发射电路由反相器74LS04(U4A-U4E)、超声波发射换能器T、电阻R6、R7组成，单片机U1的P3.2端口输出的40kHz方波信号送入超声波发射电路，超声波接收电路是由集成芯片U7、电容C1-C4、电阻R8-R9和超声波接受换能器R组成的，U7选用集成电路芯片CX20106A，超声波接收电路将接受的超声波信息送入单片机U1的P3.3端口，机器人前进过程中，单片机U1的P3.2端口输出的40kHz方波信号送入超声波发射电路，通过发射电路不断发出频率为40KHZ的超声波，若机器人前方无障碍物，超声波接收探头R未收到信号，机器人向前走，若机器人前方有障碍物，超声波接收探头R接收到超声波发射探头T发出的超声波反射回来的信号，经超声波接收电路处理后向单片机U1送入指令，经计算机运行发出指令让电动机M1-M4或反转，或停止，使机器人绕过障碍物继续行走或停止运动。[0026] 4.机器人测速系统
[0027] 机器人测速电路由霍尔元件HR1和HR2组成，霍尔元件型号选择0620，霍尔元件HR1测车轮1的速度，霍尔元件HR2测车轮3的速度，当安装在电动机1和电动机2上的永磁铁靠近霍尔时就产生一
个脉冲，信号通过T0口传输到单片机U1中，单片机通过T0计数外部脉冲在一秒钟内纪录的脉冲数，从而计算出小车两侧车轮的转速，单片机U1根据车体运动控制的需要向小车行走驱动系统发送指令信号，调整机器人行走的速度、及转向。[0028] 5.清扫臂升降驱动系统
[0029] 由直流减速电动机MG5和直流电动机驱动芯片U4及周围元件组成清扫臂升降驱动电路，直流减速电动机选择ZYM-25A280，直流电动机驱动芯片选择L298，当单片机U1按照驱动芯片L298工作逻辑要求向直流电动机驱动芯片U4发送信号使电机MG5电机同时正转，使清扫臂向上举起；当单片机U1按照驱动芯片L298工作逻辑要求向直流电动机驱动芯片U4发送信号使电机MG5电机同时反转，使清扫臂向下降落。
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