[0004] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种管道内壁清洁机器人，欲通过本管道内壁清洁机器人、工作电路以及工作方法清洗管道的内壁。
[0005] 本发明的技术方案如下：一种管道内壁清洁机器人，其特征在于：包括下安装板(1)和滚刷(11)，其中下安装板(1)上安装有一个电机(2)和一组导向轴(3)，该电机的输出轴上端与丝杆(4)下端同轴连接；所述导向轴(3)下端与下安装板(1)固定，该导向轴与丝杆(4)平行，且丝杆(4)上螺纹连接有一个螺母(5)；
[0006] 所述螺母(5)上沿周向设有至少3个径向伸缩组件，该径向伸缩组件包括大直线电机(6)和连杆(10)，其中大直线电机(6)的上、下侧对称设有一个小直线电机(7)，这三个直线电机均安装于所述螺母(5)上，且三个直线电机外侧设有一个瓦状的橡胶块(8)；所述大直线电机(6)的活塞杆与橡胶块(8)中心处固定，每个小直线电机(7)的活塞杆与径向移动块(9)固定，该径向移动块的两侧分别通过一组所述连杆(10)与所述橡胶块(8)的对应侧铰接；当大、小直线电机(6、7)同步动作时，带动橡胶块(8)做径向移动，从而使橡胶块(8)外壁与管道内壁接触；当所述大、小直线电机(6、7)异步动作时，可以改变橡胶块(8)的弯曲半径，以使橡胶块(8)的整个外圆面与管道内壁形成面接触；
[0007] 所述滚刷(11)同轴设在丝杆(4)上方，该滚刷固套在滚刷电机(12)的输出轴上；所述滚刷(11)上、下侧对称设有一个密封固定装置，该密封固定装置包括固定盘(13)和密封圈(18)，其中固定盘(13)靠近所述滚刷(11)，固定盘(13)边缘沿周向均布有一组进液孔(13a)和出液孔(13b)，而进液孔(13a)和出液孔(13b)交替设置；所述固定盘(13)与转动内齿圈(14)贴合，该转动内齿圈远离滚刷(11)，转动内齿圈(14)边缘沿周向均布有一组过液孔(14a)；所述转动内齿圈(14)与齿轮(15)常啮合，该齿轮固套在转动电机(16)的输出轴上，且转动电机(16)安装在所述固定盘(13)上，当转动内齿圈(14)转动时，可带动过液孔(14a)以二选一的方式与所述进液孔(13a)或出液孔(13b)连通，或者过液孔(14a)均不与进液孔(13a)和出液孔(13b)连通；
[0008] 所述固定盘(13)上沿周向固定有至少3个径向直线电机(51)，这些径向直线电机外面设有一个圆环形的橡胶变形件(17)，该橡胶变形件的横截面为“n”字形，并由中间的环形部(17a)和两侧的波浪形部(17b)构成；所述径向直线电机(51)的活塞杆与环形部(17a)内壁固定，且该环形部的外壁同轴固套有一个所述密封圈(18)；所述固定盘(13)的外边缘与对应侧的一个波浪形部(17b)内边缘固定，所述内齿圈(14)的侧面与这个波浪形部(17b)侧面接触，且该内齿圈的外边缘与环形部(17a)的内壁转动配合；当所有的所述径向直线电机(51)同步动作时，可改变密封圈(18)直径，以便使密封固定装置与管道内壁紧贴，并实现密封；
[0009] 所述丝杆(4)上端与下面一个密封固定装置的固定盘(13)转动配合，且所述导向轴(3)上端与该固定盘固定；所述滚刷电机(12)安装在上面一个密封固定装置的固定盘(13)上，该滚刷电机的输出轴下端与下面一个所述密封固定装置的固定盘(13)连接在一起，并可以相对转动。
[0010] 在上述技术方案中，大、小直线电机(6、7)同步动作时，带动橡胶块(8)做径向移动，从而调整半径，大、小直线电机(6、7)的输出轴同步伸长时，就能使橡胶块(8)外壁与管道内壁接触；由于不同口径的管道内壁弧度有差异，所以所述大、小直线电机(6、7)异步动作时，可以改变橡胶块(8)的弯曲半径，以使橡胶块(8)的整个外圆面与管道内壁形成面接触，具体原理为：小直线电机(7)的输出轴伸长量超过大直线电机(6)的输出轴时，径向移动块(9)向外移动，橡胶块(8)的弯曲半径变大；当小直线电机(7)的输出轴伸长量未超过大直线电机(6)的输出轴时，径向移动块(9)向内移动，橡胶块(8)的弯曲半径变小。采用上述结构设计，就能使所有的径向伸缩组件与管道内壁接触，从而将本发明以脱离的方式固定在管道内壁上。
[0011] 同时，当所有的所述径向直线电机(51)同步动作时，可改变密封圈(18)直径，以便使密封固定装置与管道内壁紧贴，从而通过两个密封固定装置将本发明以脱离的方式固定在管道内壁上。使用时，两个密封固定装置与所有的径向伸缩组件交替工作，就能使本机器人沿着管道内壁上、下移动，具体工作原理为：所有的径向伸缩组件与管道内壁固定时，两个密封固定装置与管道内壁脱离，此时启动电机(2)带动螺母(5)上移，进而带动两个密封固定装置上移；两个密封固定装置上移一段距离后，与管道内壁固定，控制所有的径向伸缩组件与管道内壁脱离，再启动电机(2)带动螺母(5)上移，进而带动所有的径向伸缩组件上移，待所有的径向伸缩组件上移一段距离后，所有的径向伸缩组件与与管道内壁固定，再控制电机(2)带动螺母(5)及两个密封固定装置整体上移，如此往复，就能使本机器人沿着管道内壁向上移动，且向下移动的工作原理与向上移动相同。
[0012] 并且，密封圈(18)外圆面与管道内壁接触时，能很好地实现密封；而固定盘(13)与转动内齿圈(14)贴合，转动内齿圈(14)在齿轮的带动下转动时，可使进液孔(14a)和出液孔(14b)以二选一的方式有选择地与所述过液孔(13a)连通，或者进液孔(14a)和出液孔(14b)都不与过液孔(13a)连通。当进液孔(14a)和出液孔(14b)以二选一的方式有选择地与所述过液孔(13a)连通时，可以输入/排出清洁液；当进液孔(14a)和出液孔(14b)都不与过液孔(13a)连通时，不能输入/排出清洁液。当向两个密封固定装置之间的腔室输入清洁液后，控制两个密封固定装置的转动内齿圈(14)转动，以使两个密封固定装置都不能输入/排出清洁液，这样就可以在两个密封固定装置之间形成一个密闭腔室，此时滚刷在滚刷电机带动下转动，从而清洗管道内壁。完成清洗后，使出液孔(14b)与过液孔(13a)连通，就能将清洗后的废清洁液排出。
[0013] 需要特别说明的是，两个密封固定装置的转动内齿圈(14)上均设有过液孔(14a)，这样就能通过一个密封固定装置输入清洁液，另外一个密封固定装置排出使用过的输入清洁液；也可以让一个密封固定装置的过液孔(14a)都不与进液孔(13a)和出液孔(13b)连通，从而让另外一个密封固定装置的进液孔(13a)和出液孔(13b)来实现输入/排出清洁液，进而让清洁液的输入/排出路径多样化。在实际运用过程中，管道可能是竖直设置，可能是竖向倾斜设置，也可能是水平设置，因此本机器人可能在管道内上下竖直移动，也可能是上下倾斜移动，也可能是水平移动；由于管道的设置方式局限等原因，可能导致只能从管道的一侧输入/排出清洁液，也可能从管道的两侧都可以输入/排出清洁液，因此本机器人在两个密封固定装置的固定盘(13)上均设有进液孔(13a)和出液孔(13b)，这样就能很好地适应管道的安装情况，这一结构设计看似简单、多余，但却可保证能够实际运用。
[0014] 采用以上技术方案，本发明通过径向伸缩组件和两个密封固定装置的有机配合能够沿着管道内壁移动，并向两个密封固定装置之间的腔室输入/排出清洁液，且两个密封固定装置之间的腔室输入清洁液时由滚刷刷管道内壁，清洁液与滚刷有机配合能够干净、高效地去除管道内壁上的污物，有效地克服现有技术无法清洁垂直安装、长度过长、内径过大或过小的管道内壁的缺陷，且本发明结构紧凑、整体外径尺寸小，外径变化范围大，适应范围大，易于制造，价格低廉。
[0015] 作为本发明的优选设计，所述过液孔(14a)为扇形孔，其数目为6个，这些过液孔(14a)分布在同一圆周上；所述进液孔(13a)和出液孔(13b)分布在同一圆周上，且进液孔(13a)为圆孔，其数目为3个，所述出液孔(13b)为扇形孔，其数目为3个。
[0016] 采用以上结构设计，能够更加可靠地使过液孔(14a)以二选一的方式与所述进液孔(13a)或出液孔(13b)连通，这样就可以输入/排出清洁液，从而便于输入/排出清洁液，进而进一步优化产品性能，并且这种结构设计简洁，便于制造。
[0017] 在本案中，所述径向伸缩组件的数目为四个，这些径向伸缩组件沿周向均匀布置。采用上述结构设计，就能很有效、可靠地将本机器人固定在管道内壁上。
[0018] 为了便于导致导向效果，特将所述导向轴(3)数目设计为至少三根，这些导向轴(3)沿所述螺母(5)周向布置。
[0019] 为了便于制造，所述环形部(17a)和波浪形部(17b)为一体结构，并与所述密封圈(18)整体注塑成型。
[0020] 作为优选，所述径向直线电机(51)数目为三个，这些径向直线电机沿周向均匀布置，这样就能让密封圈(18)变径时仍然呈圆环形，以便很紧密地与管道内壁接触，进而保证密封效果。当然，在具体实施时，根据管道的口径等情况具体调整径向直线电机(51)的具体数目，并不一定局限于本实施例所述的具体数值。
[0021] 本发明还公开一种管道内壁清洁机器人控制电路，包括：单片机、电机(2)、大直流电机(6)、小直流电机(7)、滚刷电机(12)、转动电机(16)、径向直流电机(51)；
[0022] 单片机电机工作信号端连接电机(2)信号端，单片机大直流电机工作信号端连接大直流电机(6)信号端，单片机小直流电机工作信号端连接小直流电机(7)信号端，单片机滚刷工作信号端连接滚刷电机(12)信号端，单片机转动工作信号端连接转动电机(16)信号端，单片机径向工作信号端连接径向直流电机(51)信号端。
[0023] 上述技术方案的有益效果为：通过该单片机对管道内壁机器人进行控制，实现清洁自动化，提高了工作效率。
[0024] 本发明还公开一种管道内壁清洁机器人工作方法，包括如下步骤：
[0025] S1，单片机进行初始化操作后，获取清洁机器人的大直流电机和小直流电机工作信息，如果大直流电机和小直流电机工作状态正常，沿螺母周向安装而成的三组以上大直流电机和小直流电机的组合协同进行工作，单片机发送指令到大直流电机和小直流电机，由大直流电机和小直流电机同时控制橡胶块的举升，从而夹紧管道内壁；如果大直流电机和小直流电机工作状态异常，则反馈至单片机，由单片机发出报警信息；
[0026] S2，单片机获取径向直流电机、转动电机和滚刷电机的工作状态信息，如果径向直流电机工作状态正常，沿着密封圈周向设置三组以上的径向直流电机开始进入工作状态，由单片机控制径向直流电机伸展和收缩动作，单片机发出径向直流电机伸展动作指令时，使密封圈扩展后紧密贴合管道内壁，进行清洗准备操作过程，如果径向直流电机工作状态异常，则反馈至单片机，由单片机发出报警信息；如果转动电机工作状态正常，单片机发送转动电机工作指令，转动电机带动齿轮将内齿圈进行转动，将进液孔与过液孔相对，通过进液孔注入清洗液，然后单片机控制转动电机使进液孔和过液孔错开，进行清洗工作过程，如果转动电机工作状态异常，则反馈至单片机，由单片机发出报警信息；如果滚刷电机工作状态正常，单片机控制滚刷电机运动，滚刷电机带动滚刷对管道内壁进行清洗操作，清洗完毕之后，单片机控制转动电机工作，将出液孔与过液孔相对，排出废液，然后单片机控制转动电机工作，将出液孔与过液孔错开，如果滚刷电机工作状态异常，则反馈至单片机，由单片机发出报警信息；
[0027] S3，获取清洁机器人的大直流电机和小直流电机工作信息，如果大直流电机和小直流电机工作状态正常，沿螺母周向安装而成的三组以上大直流电机和小直流电机的组合协同进行工作，单片机发送指令到大直流电机和小直流电机，由大直流电机和小直流电机同时控制橡胶块的收缩，从而松开管道内壁；如果大直流电机和小直流电机工作状态异常，则反馈至单片机，由单片机发出报警信息；获取清洁机器人电机工作信息，如果电机反馈信号正常，则单片机发送电机运转信号，电机带动丝杆运动，丝杆带动橡胶块向前运动，然后单片机发送指令到大直流电机和小直流电机，由大直流电机和小直流电机同时控制橡胶块的举升，从而夹紧管道内壁，如果大直流电机和小直流电机工作状态异常，则反馈至单片机，由单片机发出报警信息；
[0028] S4，单片机再次获取径向直流电机的工作状态信息，如果径向直流电机工作状态正常，沿着密封圈周向设置三组以上的径向直流电机开始进入工作状态，由单片机控制径向直流电机伸展和收缩动作，单片机发出径向直流电机收缩动作指令时，使密封圈收缩后松开管道内壁，如果径向直流电机工作状态异常，则反馈至单片机，由单片机发出报警信息；获取清洁机器人电机工作信息，如果电机反馈信号正常，则单片机发送电机运转信号，电机带动丝杆运动，丝杆带动滚刷向前运动，运动到预设距离后，重新执行S1，直至管道内壁清洁完毕。
[0029] 上述技术方案的有益效果为：通过该方法实现了管道清洗自动化，保证在无人值守状态下实现完全的自动化操作。
[0030] 有益效果：本发明通过径向伸缩组件和两个密封固定装置的有机配合能够沿着管道内壁移动，并向两个密封固定装置之间的腔室输入/排出清洁液，且两个密封固定装置之间的腔室输入清洁液时由滚刷刷管道内壁，清洁液与滚刷有机配合能够干净、高效地去除管道内壁上的污物，有效地克服现有技术无法清洁垂直安装、长度过长、内径过大或过小的管道内壁的缺陷，且本发明结构紧凑、整体外径尺寸小，外径变化范围大，适应范围大，易于制造，价格低廉。
