阅读说明：本技术 一种标准圆形幅流式二沉池全自动清洗机器人 (Full-automatic cleaning robot for standard circular amplitude-flow type secondary sedimentation tank ) 是由 刘福恩 赵维东 于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种标准圆形幅流式二沉池全自动清洗机器人,其解决清理二沉池时人工成本高、作业安全系数低、费时费力的技术问题,其设有骨架板,骨架板上设有弹性补偿毛刷机构、涨紧定位机构和滑动自动充电机构,弹性补偿毛刷机构设有主立式螺旋弹性补偿毛刷装置、端面弹性补偿毛刷装置、侧面螺旋弹性补偿毛刷装置和底部弹性补偿毛刷装置,涨紧定位机构设有承载主动轮组件、承载从动轮组件、涨紧主动轮组件、涨紧从动轮组件和固定轮组件,滑动自动充电机构设有移动充电箱和固定充电箱。本发明可广泛应用于污水处理沉池清洗设备领域。(The invention relates to a standard circular amplitude-flow type full-automatic cleaning robot for a secondary sedimentation tank, which solves the technical problems of high labor cost, low operation safety coefficient, time and labor consumption in cleaning the secondary sedimentation tank. The invention can be widely applied to the field of cleaning equipment for sewage treatment sedimentation tanks.)

一种标准圆形幅流式二沉池全自动清洗机器人

技术领域

本发明涉及污水处理沉池清洗设备领域，具体地说是一种标准圆形幅流式二沉池全自动清洗机器人。

背景技术

污水处理厂二沉池溢水围堰、流道墙壁清理现阶段需要定时人清理，费时、费力，而且有一些地方如流道底部流水深度人工无法清理，工人作业劳动强度，作业环境恶劣，清理时需要进入溢水流道，因水流流速加大，存在滑倒被冲走的危险，有一定安全隐患。

发明内容

本发明就是为了解决上述背景技术中的问题，提供了一种自动、高效的标准圆形幅流式二沉池全自动清洗机器人。

为此，本发明提供了一种标准圆形幅流式二沉池全自动清洗机器人，其设有骨架板，骨架板上设有弹性补偿毛刷机构、涨紧定位机构和滑动自动充电机构，弹性补偿毛刷机构设有主立式螺旋弹性补偿毛刷装置、端面弹性补偿毛刷装置、侧面螺旋弹性补偿毛刷装置和底部弹性补偿毛刷装置，涨紧定位机构设有承重主动轮装置、承重从动轮装置、涨紧主动轮装置、涨紧从动轮装置和固定轮组件，滑动自动充电机构设有移动充电箱和固定充电箱。

优选地，主立式螺旋弹性补偿毛刷装置设有主立式螺旋弹性补偿毛刷、第一电动机、第一轮轴体，主立式螺旋弹性补偿毛刷设有主中心轴，主中心轴上端连接第一电动机相连，主中心轴设有多组呈螺旋排列第一弹性补偿毛刷组件，第一弹性补偿毛刷组件设有方形毛刷、毛刷固定板和第一弹性组件。

优选地，主中心轴下端连接毛刷底板，毛刷底板下方设有三个间隔相同的第二弹性补偿毛刷组件，第二弹性补偿毛刷组件设有第二弹性组件、三角固定板和梯形毛刷。

优选地，端面弹性补偿毛刷装置设有端面弹性补偿毛刷组件和驱动组件，驱动组件设有第四电动机，第四电动机下方连接变速箱，变速箱固定于端面电机支架板上，端面电机支架板下方连接端面弹性补偿毛刷组件，端面弹性补偿毛刷组件设有圆轴支架，圆轴支架固定第一弹性补偿毛刷组件和第二弹性补偿毛刷组件，第一弹性补偿毛刷组件与第二弹性补偿毛刷组件相互垂直。

优选地，在主立式螺旋弹性补偿毛刷装置的后方设有承重主动轮装置，承重主动轮装置设有承重主动轮，承重主动轮两侧固定联板，联板垂直固定于承重底板上，承重主动轮中心设有轮轴连杆，轮轴连杆连接固定于承重底板上的第五电动机；

在端面弹性补偿毛刷装置的后方设有承重从动轮装置，承重从动轮装置设有承重从动轮，承重从动轮两端固定于从动轮支撑架上，从动轮支撑架固定于承重底板上，承重底板上端固定第六电动机。

优选地，涨紧从动轮装置设于骨架板的中部左侧，且位于承重主动轮装置与端面弹性补偿毛刷装置之间，涨紧从动轮装置设有涨紧从动轮，涨紧从动轮固定于涨紧支架板上，涨紧支架板固定于骨架板上，涨紧支架上固定两个水平并列的压簧组件，压簧组件的另一端固定压簧座，压簧座的两则板分别固定于涨紧支架板的两则板上。

优选地，固定轮组件设于骨架板的中部右侧，且位于主立式螺旋弹性补偿毛刷装置后方，固定轮组件设有固定轮，固定轮中心设有固定轮轴，固定轮轴上端固定于支撑架上，支撑架固定于骨架板上。

优选地，承载从动轮装置连接涨紧主动轮装置，涨紧主动轮装置设有定位主动轮组件和压簧组件，定位主动轮组件设有防滑轮，防滑轮固定于滑动板，滑动板连接压簧组件，压簧组件的数量为两个，且竖直平行放置。

优选地，移动充电箱设有碳滑块，固定充电箱设有半圆碳滑块，碳滑块与半圆碳滑块滑动连接，固定充电箱和移动充电箱内均设有弹簧组件。

优选地，骨架板上设有外罩，外罩形状为上尖下宽的梭形。

本发明的有益效果为：

(1)本发明设有主立式螺旋弹性补偿毛刷装置，其主要设有第一弹性补偿毛刷组件和第二弹性补偿毛刷组件，第一弹性补偿毛刷组件设有方形毛刷、毛刷固定板和第一弹性组件，第一弹性补偿毛刷组件在驱动装置带动下逆时针旋转，用来清洗侧面部分。当遇到凸状物时，方形毛刷在第一扭簧作用下发生避让，可以避免刚性碰撞，避免方形毛刷损坏；当遇到凹处时，方形毛刷在第二扭簧的作用，方形毛刷加大直立角度，使凹处也能进行清理。

(2)第二弹性补偿毛刷组件设有梯形毛刷、三角固定板和第二弹性组件，第二弹性补偿毛刷组件在驱动装置带动下逆时针旋转，用来清洗底面和端面部分。当遇到凸点时,梯形毛刷在第二扭簧发挥作用下向上扭转，在保持梯形毛刷对溢水流道的作用力的同时，又避免梯形毛刷撞击损坏；当遇到凹点时，梯形毛刷在第二扭簧的作用下向下扭转，以保持梯形毛刷对溢水流道的作用力，增加梯形毛刷的清洗效果。

(3)本发明设有涨紧从动轮装置和固定轮组件，通过涨紧从动轮装置和固定轮组件的配合，用来调节涨紧从动轮与固定轮之间的轮距，来适应不同溢水流道的宽度。

(4)本发明设有涨紧主动轮装置和定位主动轮组件，涨紧主动轮装置与右承重从动轮装置连接，定位主动轮组件与左承重从动轮装置。通过涨紧主动轮装置和定位主动轮组件提供动力，控制左承重从动轮和右承重从动轮转向。

(5)本发明的外罩设计为梭形，完全符合流体力学，极大地减少各方向的风阻，增强清洗机的稳定性。

附图说明

图1为本发明的仰视图；

图2为本发明的仰视立体结构示意；

图3为本发明中第一弹性补偿毛刷组件的结构示意图；

图4为本发明中第二弹性补偿毛刷组件的结构示意图；

图5为本发明的俯视立体结构示意；

图6为本发明清洗二沉池的使用状态的结构示意图；

附图标记：

1.主立式螺旋弹性补偿毛刷装置；11.主中心轴；12.毛刷转轴；13.方形毛刷；14.毛刷固定板；15.第一弹性组件；151.第一销轴；152.第一扭簧；153.第一扭簧架；16.毛刷底板；17.三角固定板；18.梯形毛刷；19.第二弹性组件；191.第二销轴；192.第二扭簧；193.第二扭簧架；

2.侧立式螺旋弹性补偿毛刷装置；20.第二轴承体；21.第二电动机；22.侧电动机支架板；23.侧中心轴；

3.端面弹性补偿毛刷装置；31.端面电机支架板；32.第四电动机；33.变速箱；34.圆轴支架；35.第四轴承体；

4.承重主动轮装置；40.左承重主动轮装置；41.右承重主动轮装置；42.承重主动轮；43.联板；44.承重底板；45.防护罩；

5.承重从动轮装置；50.左承重从动轮装置；51.右承重从动轮装置；52.承重从动轮；53.从动轮支撑架；

6.涨紧从动轮装置；60.涨紧从动轮；61.涨紧支架板；62.长形定位孔；63.压簧支架；64.压簧组件；65.压簧座；

7.涨紧主动轮装置；70.定位主动轮组件；71.防滑轮；72.滑动板；73.滑动座；

8.滑动自动充电机构；80.移动充电箱；81.固定充电箱；82.半圆碳滑块；83.碳滑块；84.连接板；85.弹簧组件；

9.固定轮组件；90.固定轮；91.固定轮轴；92.支撑架；

10.底部弹性补偿毛刷装置；100.连杆；

111.外罩；112.骨架板；113.栏污栅；114.溢水堰；115.水池墙壁；116.溢水流道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不限于本发明。

本发明涉及一种标准圆形幅流式二沉池全自动清洗机器人，如图1所示，其设有骨架板112，骨架板112上设有弹性补偿毛刷机构、涨紧定位机构和滑动自动充电机构。弹性补偿毛刷机构设有主立式螺旋弹性补偿毛刷装置1、端面弹性补偿毛刷装置3、侧面螺旋弹性补偿毛刷装置2和底部弹性补偿毛刷装置10。涨紧定位机构设有承重主动轮装置4、承重从动轮装置5、涨紧主动轮装置7、涨紧从动轮装置6和固定轮装置9。滑动自动充电机构设有移动充电箱80和固定充电箱81。

如图2所示，主立式螺旋弹性补偿毛刷装置1设于骨架板112的上部，主立式螺旋弹性补偿毛刷装置1设有主立式螺旋弹性补偿毛刷组件、第一电动机、第一轴承体。主立式螺旋弹性补偿毛刷组件设有主中心轴11，主中心轴11上端连接毛刷转轴12，毛刷转轴12通过第一轴承体与第一电动机相连，用于带动主中心轴11旋转，以驱动主立式螺旋弹性补偿毛刷组件旋转。

主中心轴11设有多组第一弹性补偿毛刷组件，多组第一弹性补偿毛刷组件呈螺旋结构排列。如图3所示，第一弹性补偿毛刷组件设有方形毛刷13、毛刷固定板14和第一弹性组件，第一弹性组件设有第一销轴151、第一扭簧152和第一扭簧架153。当清洗机器人运动带动第一弹性补偿毛刷组件沿水池墙壁115前进，主立式螺旋弹性补偿毛刷组件在第一电动机的带动下逆时针旋转。因为第一弹性补偿毛刷组件在主中心轴11上螺旋排列，既可以在有限的空间装配最大限数量的第一弹性补偿毛刷组件，而且在第一电动机带动主中心轴11旋转的情况下，多组第一弹性补偿毛刷组件构成360°全方位清理。在实际清理过程中，当遇到凸状物时，方形毛刷13在第一扭簧152作用下发生避让，可以避免刚性碰撞，避免方形毛刷13损坏；当遇到凹处，方形毛刷13在第一扭簧152的作用，方形毛刷13加大直立角度，使凹处也能进行清理。

进一步地，主中心轴11下端连接毛刷底板16，毛刷底板16下方设有三个间隔相同的第二弹性补偿毛刷组件。每两个第二弹性补偿毛刷组件的夹角为120°。如图4所示，第二弹性补偿毛刷组件设有第二弹性组件19、三角固定板17和梯形毛刷18。第二弹性组件设有第二销轴191、第二扭簧192和第二扭簧架193。当遇到溢水流道116凸点时,梯形毛刷18在第二扭簧192发挥作用下向上扭转，在保持梯形毛刷18对溢水流道116的作用力的同时，又避免梯形毛刷18撞击损坏；当遇到溢水流道116凹点时，梯形毛刷18在第二扭簧192的作用下向下扭转，以保持梯形毛刷18对溢水流道116的作用力，增加梯形毛刷18的清洗效果，从而保证对凹凸不平的溢水流道116的适应性。

在每个主立式螺旋弹性补偿毛刷装置1的斜侧端设有侧立式螺旋弹性补偿毛刷装置2。两个侧立式螺旋弹性补偿毛刷装置2结构相同，且对称设置于骨架板112的外侧端。两个侧立式螺旋弹性补偿毛刷装置2分别用于清洗栏污栅113内侧和溢水堰114外侧。侧立式螺旋弹性补偿毛刷装置2设有侧立式螺旋弹性补偿毛刷组件、第二轴承体20和第二电动机21，第二电动机21固定于侧电动机支架板22上，侧电动机支架板22固定于骨架板112上部的侧端面；侧电动机支架板22下端面连接第二轴承体20和侧立式螺旋弹性补偿毛刷组件。侧立式螺旋弹性补偿毛刷组件设有侧中心轴23，侧中心轴23上端连接第二轴承体20，第二轴承体20与第二电动机21连接，从而第二电动机21驱动侧立式螺旋弹性补偿毛刷组件旋转。

进一步地，侧立式螺旋弹性补偿毛刷组件的侧中心轴23螺旋分布地多组第一弹性补偿毛刷组件，但侧中心轴23上的第一弹性补偿毛刷组件的数量少于主中心轴11上的第一弹性补偿毛刷组件的数量，且侧中心轴23的长度也短于主中心轴11的长度。

如图6所示，栏污栅113的顶端为锯齿状，两个侧立式螺旋弹性补偿毛刷装置移动到凸点位置时，方形毛刷13在第一扭簧152作用下发生避让，可以避免刚性碰撞，避免方形毛刷13损坏；当遇到凹处，方形毛刷13在第一扭簧152的作用，方形毛刷13加大直立角度，清理凹处部位。

在两个侧立式弹性补偿毛刷装置2之间设有底部弹性补偿毛刷装置10，底部弹性补偿毛刷装置10位于骨架板112上部的中间位置。底部弹性补偿毛刷装置10设有第二弹性补偿毛刷组件、第三电动机、连杆100和第三轴承体。第三电动机固定于骨架板112上，第三电动机通过位于骨架板112下端的第三轴承体连接连杆100，连杆100连接毛刷底板16，毛刷底板16下端设有三个间隔相等的第二弹性补偿毛刷组件。

端面弹性补偿毛刷装置3为两个，对称分布于骨架板112中部的两端，用来清洗水池墙壁115上表面和溢水堰114内侧壁。如图5所示，端面弹性补偿毛刷装置3设有端面弹性补偿毛刷组件和驱动组件，驱动组件设有第四电动机32，第四电动机32下方连接变速箱33，变速箱33固定于端面电机支架板31上，端面电机支架板31下方连接第四轴承体35，第四轴承体35连接端面弹性补偿毛刷组件。端面弹性补偿毛刷组件设有圆轴支架34，圆轴支架34固定第一弹性补偿毛刷组件和第二弹性补偿毛刷组件。第一弹性补偿毛刷组件与第二弹性补偿毛刷组件相互垂直。其中，第一弹性补偿毛刷组件用于清洗溢水堰114内侧壁，第二弹性补偿毛刷组件用于清洗水池墙壁115上表面。

在主立式螺旋弹性补偿毛刷装置1的后方设有承重主动轮装置4，承重主动轮装置4分为左承重主动轮装置40和右承重主动轮装置41，左承重主动轮装置40与右承重主动轮装置41用来驱动清洗机器人在二沉池内移动。左承重主动轮装置40紧邻涨紧从动轮装置6，右承重主动轮装置41紧邻固定轮组件9。一方面，涨紧从动轮装置6和固定轮组件9分别为左承重主动轮装置40和右承重主动轮装置41提供墙壁支撑力，使得清洗机器人能够在二沉池内平稳运行。另一方面，通过调整涨紧从动轮60与固定轮90之间的轮距，来适应不同宽度的溢水流道116。

具体地，右承重主动轮装置41设有承重主动轮42，承重主动轮42两侧固定联板43，联板43垂直固定于承重底板44上，承重底板44的一部分处于骨架板112外侧。承重主动轮42中心设有轮轴连杆，轮轴连杆连接固定于承重底板上44的第五电动机，轮轴连杆和第五电动机外套有防护罩45，起到防护作用。

进一步地，固定轮组件9紧邻右承重主动轮装置41，当右承重主动轮装置41在水池墙面上滑动时，固定轮组件9支撑墙壁的作用，防止清洗机器人移动时掉落水池内。固定轮组件9设有固定轮90，用于支撑水池墙壁115，固定轮90中心设有固定轮轴91，固定轮轴91上端固定于支撑架92上，支撑架92固定于骨架板112上。

左承重主动轮装置50与右承重主动轮装置51的结构相同，在此不做重复累述。左承重主动轮装置50使得清洗机器人在左侧水池墙面上滑动。涨紧从动轮装置6用于支撑左侧水池墙壁115，防止左承重主动轮装置50在左侧水池墙壁115上移动时，清洗机器人掉落池内。涨紧从动轮装置6设有涨紧从动轮60，涨紧从动轮60固定于涨紧支架板61上，涨紧支架板61固定于骨架板112上，涨紧支架板61的底板设有长形定位孔62，长形定位孔62内设有螺栓，用于连接压簧支架63，压簧支架63与涨紧从动轮60连接。涨紧支架板61上固定压簧组件64，压簧组件64设有压簧杆、调节螺母和压簧。压簧组件的数量为两个，且水平上下排列，通过调节螺母调节压簧的压缩量，来控制涨紧力，从而控制涨紧从动轮60与水池墙壁115之间的压力和摩擦力。压簧组件64的另一端固定于压簧座65，压簧座65的两则板分别固定于涨紧支架板61的两则板上。

在端面弹性补偿毛刷装置3的后方设有承重从动轮装置5，承重从动轮装置5分为左承重从动轮装置50和右承重从动轮装置51，承重从动轮装置5用于实现清洗机机器人的转向功能。左承重从动轮装置50连接定位主动轮组件70，右承重从动轮装置51连接涨紧主动轮装置7，定位主动轮组件70和涨紧主动轮装置7用来提供转向力，供清洗机机器人转向。

进一步地，右承重从动轮装置51设有承重从动轮52，承重从动轮52两端固定于从动轮支撑架53上，从动轮支撑架53固定于承重底板44上。承重从动轮52的邻侧设有涨紧主动轮装置7。涨紧主动轮装置7设有定位主动轮组件70和压簧组件71，定位主动轮组件70设有防滑轮71，防滑轮71上端连接第六轴承体，第六轴承体固定于滑动板72上，滑动板72两边连接滑动座73，滑动板72和滑动座703为滑动连接。滑动板72还连接压簧组件64，压簧组件64的数量为两个，为竖直上下平行放置。

滑动自动充电机构8位于骨架板112的后部外侧，通过连接板84与左承重从动轮装置50相连。移动充电箱80和固定充电箱81并列放置。移动充电箱80与蓄电池和电控箱连接，移动充电箱80内设有碳滑块83，固定充电箱81内设有半圆碳滑块82。碳滑块83与半圆碳滑块82之间为滑动连接，连接过程中不会产生冲击。另外，固定充电箱81和移动充电箱80内均设有弹簧组件85，在弹簧组件85的作用下，使得固定充电箱81与移动充电箱80之间存在有较长的滑动距离，可以拟补停机位置误差。停机后清洗机器人在外界风力作用下存在微量左右晃动，而弹簧组件87又可以移动充电箱80的碳滑块83和固定充电箱81的半圆碳滑块82始终接触，保持回路完整。

骨架板112上设有外罩111，外罩111形状为上尖下宽的梭形，完全符合流体力学的概念。通过设计为梭形，可以减少各个方向风阻，增强清洗机器人的稳定性。

本发明的工作原理为：

如图6所示，将清洗机器人放入标准圆形幅流式二沉池内，清洗机器人两侧的承重主动轮42驱动清洗机器人移动过程中，两个主立式螺旋弹性补偿毛刷组件在第一电动机的驱动作用下旋转作业，分别清洗两侧的水池墙壁115；底部弹性补偿毛刷装置10的连杆100在其第三电动机的驱动作用下清理清洗水溢流道116，侧立式螺旋弹性补偿毛刷组件在第二电动机的作用下清理栏污栅113内侧和溢水堰114外侧；端面弹性补偿毛刷装置3中的第一弹性补偿毛刷组件在第四电动机的驱动作用下旋转清理溢水堰114内侧，其第二弹性补偿毛刷组件同样在第四电动机的驱动作用下清理水池墙壁115的上端面。在清洗机器人运行的过程中，可以依靠两侧的承重从动轮装置5来实现转向的功能。另外，当清洗机器人运动到固定充电箱81的位置时，若此时清洗机器人电量充足不需要充电，则PLC控制系统不发出停机指令，清洗机器人越过充电位置继续工作。当清洗机器人需要充电的时候，其PLC控制系统发出停机指令，此时移动充电箱80内的碳滑块83与固定充电箱81上的半圆碳滑块82相接触，组成完整的充电回路，在各自弹簧组件85的缓冲作用下，碳滑块83在弹簧组件85的作用下向外倾斜，且碳滑块83与半圆碳滑块82之间为滑动接触，不存在冲击，清洗机器人可以自动充电。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。