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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 管道自適應(yīng)清理疏通裝置
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 設(shè)計(jì)制造一種裝置，能夠在排水管道中自由運(yùn)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(jià)格遠(yuǎn)低于現(xiàn)有清理疏通設(shè)備，具有一定的市場前景。解決城市排水管道疏通難題，并擴(kuò)展到管道電纜鋪設(shè)、管壁探傷、管壁噴漆等領(lǐng)域。
- 詳細(xì)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(fù)雜的管道中順利運(yùn)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(yīng)能力；同時(shí)能通過專門的步進(jìn)電機(jī)以及其傳動機(jī)構(gòu)來控制攝像頭在管道中進(jìn)行360°的觀察，以檢驗(yàn)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(shí)采用不同的清理工具相互配合，以實(shí)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(shè)計(jì)，裝置由三個(gè)模塊組成，即驅(qū)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(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一、作品設(shè)計(jì)目的： 隨著城市快速的發(fā)展，城市中的排水管道擔(dān)負(fù)著越來越大的排污責(zé)任，排水管道因此經(jīng)常堵塞，影響了城市衛(wèi)生和發(fā)展。鑒于此，設(shè)計(jì)并制造出一種裝置，解決城市排水管道疏通難題，并擴(kuò)展到管道電纜鋪設(shè)、管壁探傷、管壁噴漆等領(lǐng)域。 二、作品設(shè)計(jì)思路： 設(shè)計(jì)制造一種裝置，能夠在排水管道中自由運(yùn)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(jià)格遠(yuǎn)低于現(xiàn)有清理疏通設(shè)備，具有一定的市場前景。 三、作品創(chuàng)新點(diǎn)： 1.裝置能在水平管道內(nèi)轉(zhuǎn)彎并能適應(yīng)管徑的變化，以適應(yīng)管道內(nèi)的復(fù)雜情況； 2.利用步進(jìn)電機(jī)與攝像頭托盤相連，達(dá)到精確控制攝像頭旋轉(zhuǎn)的目的，全方位觀察管內(nèi)情況； 3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)﹑破碎機(jī)構(gòu)﹑垃圾轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu))，提高清理疏通工作效率。 四、作品技術(shù)關(guān)鍵： 管道清理疏通裝置涉及機(jī)械原理與設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、單片機(jī)技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)融合?；赟TC12C5A60S2單片機(jī)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)在于如何協(xié)調(diào)單片機(jī)控制與裝置機(jī)構(gòu)運(yùn)動之間的工作。 五、作品技術(shù)指標(biāo)： 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(xué)性、先進(jìn)性
- 一、先進(jìn)性： 本作品旨在設(shè)計(jì)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(nèi)壁。 二、作品的科學(xué)性： 驅(qū)動裝置模塊的傳動借鑒了履帶和輪式驅(qū)動，增加了裝置的抓地力，并具具備一定的越障能力，同時(shí)設(shè)計(jì)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(yùn)動。 清理裝置模塊主要負(fù)責(zé)對管壁進(jìn)行清理工作，刷頭執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向和速度均可調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)邊走邊刷，原地清理疏通等多種工作模式。在裝置進(jìn)行管道作業(yè)時(shí)，當(dāng)管徑變化小于φ50mm時(shí)，刷頭執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以自動適應(yīng)管徑的變化；當(dāng)管徑變化大于φ50mm時(shí)，可以通過改變驅(qū)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(shí)配合刷頭執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變化，以適應(yīng)管徑的變化。 監(jiān)測裝置主要負(fù)責(zé)控制攝像頭的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)攝像頭360°全方位觀察管道內(nèi)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(jié)果
- 本項(xiàng)目獲得了國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的資助，并獲得了第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品賽南昌大學(xué)特等獎。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利實(shí)施許可
作品可展示的形式
- ■實(shí)物、產(chǎn)品 ■圖紙 ■現(xiàn)場演示 ■圖片 ■錄像 ■樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)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(yīng)的方案即可開始清理疏通管道。 二、技術(shù)特點(diǎn)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(yùn)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(yīng)能力；能通過步進(jìn)電機(jī)來控制攝像頭進(jìn)行360°的觀察，以檢驗(yàn)管道的清理效果以及管道環(huán)境，同時(shí)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(shè)計(jì)，即驅(qū)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(yīng)范圍： 該裝置適應(yīng)在管徑范圍在φ400mm~φ600mm之間的管道清理疏通工作。還能擴(kuò)展到管道電纜鋪設(shè)、管壁探傷、管壁噴漆等領(lǐng)域。 四、作品市場分析： 能夠替代現(xiàn)有落后的清理疏通技術(shù)和設(shè)備，節(jié)省政府與企業(yè)開支。同時(shí)能夠降低裝置的操作難度，保障工作人員在作業(yè)時(shí)的人身安全。裝置價(jià)格遠(yuǎn)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(jī)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(shù)。高壓水射流清洗設(shè)備產(chǎn)生高達(dá)100Mpa的水，經(jīng)過噴嘴所形成的高壓水射流能夠輕松清除管道內(nèi)的硬垢、焊熘、無機(jī)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(shí)，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(jī)器人維修車 該維修車有9個(gè)電驅(qū)動裝置，能把整個(gè)機(jī)器聯(lián)接起來，推出并轉(zhuǎn)動工作部件，翻轉(zhuǎn)攝像機(jī)，用于觀察修理過程，還能“指使”刷子去清洗應(yīng)洗的部位。除此之外，為了能使機(jī)器人能從豎孔中鉆進(jìn)橫向管道，機(jī)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(jī)器人的機(jī)身是用一整塊不銹鋼加工出來的，只有這樣才能達(dá)到輪子所必須的孔德同軸度和可靠的密封性。機(jī)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(jī)向不同方向旋轉(zhuǎn)，可以判斷故障點(diǎn)。在發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)后，機(jī)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(jī)器人由操作人員控制。操作人員的指令傳給機(jī)器人內(nèi)安裝的微處理系統(tǒng)。 2.國內(nèi)排水管道檢測機(jī)器人的發(fā)展 國內(nèi)在排水管道機(jī)器人領(lǐng)域的研制方面還沒有自己的成型產(chǎn)品，還沒有達(dá)到實(shí)際應(yīng)用。下面簡單介紹一些相關(guān)的管道檢測機(jī)器人方面的研究情況。 2.1上海交通大學(xué)的履帶式管道機(jī)器人 該管道機(jī)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(jī)驅(qū)動。機(jī)器人上部裝有2個(gè)CCD圖像傳感器，以擴(kuò)大檢測范圍。機(jī)器人采用PLC上、下位機(jī)實(shí)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(xué)的下水道自動清淤機(jī)器人 該下水自動清淤機(jī)器人適合400mm的管道。載體采用了輪式的行走結(jié)構(gòu)，四輪驅(qū)動方式，以三相異步電機(jī)作為原動機(jī)。其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：在空載干凈的管道中運(yùn)行時(shí)，功率為350~400W。速度在5.7~5.9m/min。載體的推力為60kgf。
