[0003] 本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种自适应空调管道清洗机器人及其管道清洗方法。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术解决方案为：
[0005] 本发明一种自适应空调管道清洗机器人，包括机壳A、清洗装置、前转向装置、转向关节和后驱动装置；所述的清洗装置置于机壳A前部，前转向装置置于机壳A侧部；所述的前转向装置包括前置摄像头、压力传感器A和万向轮组件；所述的前置摄像头固定在机壳A顶部，前置摄像头的信号输出端接控制器；所述的万向轮组件包括内置电缸、导向套管和万向轮；内置电缸的缸体与机壳A固定；导向套管与内置电缸的推杆固定；内置电缸由控制器控制；万向轮的轮架与导向套管固定；万向轮组件设有沿周向均布的三个，其中一个万向轮组件中，导向套管与内置电缸的推杆之间设有压力传感器A，压力传感器A的信号输出端接控制器。
[0006] 所述的转向关节包括转向驱动组件和十字架；所述的转向驱动组件包括转向架、转向电机、主动齿轮、中间轴、中间齿轮和从动齿轮。转向电机的底座固定在转向架上，主动齿轮固定在转向电机的输出轴上；转向电机由控制器控制；中间轴与转向架构成转动副，中间齿轮固定在中间轴上；中间齿轮同时与主动齿轮和从动齿轮啮合；转向驱动组件设有两个，两个转向驱动组件的转向架与十字架的其中两个相邻轴段分别构成转动副，两个转向驱动组件的从动齿轮与十字架的另两根相邻轴段分别固定。
[0007] 所述的后驱动装置包括机壳B、支撑轮组件、后置摄像头和变位机构；所述的后置摄像头固定在机壳B顶部；所述的支撑轮组件也包括内置电缸和导向套管，还包括支撑轴和支撑轮；支撑轮组件中内置电缸的缸体固定在机壳B顶部；支撑轮组件中内置电缸的推杆与支撑轮组件的导向套管固定；支撑轴与支撑轮组件的导向套管构成转动副，且支撑轴两端均固定有支撑轮；所述的变位机构包括履带轮机构、摆腿、连接杆、铰接块A、扁平连杆、铰接块B、双向丝杆和支承块；所述的支承块固定在机壳B底部；所述的双向丝杆与支承块构成转动副，并由旋转电机驱动；旋转电机由控制器控制；双向丝杆两端不同旋向的螺纹与两块铰接块B开设的螺纹孔分别构成螺旋副；铰接块B的两侧与两根扁平连杆的一端分别铰接；两块铰接块B同一侧的其中两根扁平连杆另一端与一块铰接块A的两个不同铰接位铰接；两块铰接块B另一侧的两根扁平连杆另一端与另一块铰接块A的两个不同铰接位铰接；每个铰接块B通过一根连接杆与两个摆腿固定；一个履带轮机构的框架与一侧的两个摆腿均铰接，且铰接轴上套有扭簧；其中一根铰接轴上设有扭矩传感器，扭矩传感器的信号输出端与控制器连接；另一个履带轮机构的框架与另一侧的两个摆腿均铰接，且铰接轴上套有扭簧；履带轮机构的其中一个带轮由驱动电机驱动；驱动电机由控制器控制。
[0008] 优选地，所述机壳A的底部两侧均设有斜面，两个斜面处各设置一个万向轮组件。
[0009] 优选地，所述的履带轮机构包括框架、带轮和履带；两个带轮间距铰接在框架上，并通过履带连接。
[0010] 优选地，所述的清洗装置包括安装基座、电机A、旋转基座、电机B和毛刷清洗机械臂。所述的安装基座固定在机壳A上；电机A的底座固定在安装基座上，电机A的输出轴与旋转基座固定；电机A由控制器控制；旋转基座上固定设有沿周向均布的三块安装板；每块安装板上固定一个电机B。所述的毛刷清洗机械臂包括一级套管、二级套管、刷头、电机C、电机D、钢丝绳和锥齿轮A；所述的二级套管与一级套管一端构成滑动副，且通过弹簧连接；电机C的底座固定在一级套管另一端；电机C的输出轴上固定有卷筒；钢丝绳连接卷筒和二级套管；电机D的底座固定在二级套筒内，电机D的输出轴与一个锥齿轮A固定；传动轴与二级套管构成转动副，固定在传动轴上的锥齿轮A与电机D输出轴上的锥齿轮A啮合；传动轴两端均固定有刷头；所述的毛刷清洗机械臂设有三个，三个毛刷清洗机械臂的一级套管设有电机C的那端与三个电机B的输出轴分别固定；电机B、电机C和电机D均由控制器控制；其中一个毛刷清洗机械臂的二级套管与一级套管之间设有压力传感器B，压力传感器B的信号输出端接控制器。
[0011] 该自适应空调管道清洗机器人的管道清洗方法，具体如下：
[0012] 后驱动装置的两个履带轮机构提供前进动力；前进过程中，当控制器判别压力传感器A检测到的万向轮组件的万向轮与管道之间的压力值小于预设的压力值下限或大于预设的压力值上限时，控制支撑轮组件以及三个万向轮组件的内置电缸的推杆同步运动，直到万向轮组件的万向轮与管道之间的压力值处于压力值下限与压力值上限之间时，所有内置电缸停止运动；同时，在前进过程中，当控制器判别扭矩传感器检测到的摆腿与履带轮机构的框架之间的扭矩值小于预设的扭矩值下限或大于预设的扭矩值上限时，控制旋转电机驱动双向丝杆旋转，使得铰接块B带动扁平连杆摆动，从而带动铰接块A、连接杆、摆腿和履带轮机构横向张开或收拢，且履带轮机构在外力作用下自动绕摆腿旋转，直到摆腿与履带轮机构的框架之间的扭矩值处于扭矩值下限与扭矩值上限之间时，旋转电机停止运动。
[0013] 前进过程中，前置摄像头观察管道的卫生情况；上位机与控制器通讯，并启动清洗装置时，控制器判别压力传感器B检测到的刷头与管道之间的压力值，若该压力值小于预设的压力值下限或大于预设的压力值上限，则控制器先驱动电机B带动毛刷清洗机械臂的一级套管摆动，并驱动电机C通过钢丝绳控制二级套筒的伸缩，直到刷头与管道之间的压力值处于压力值下限与压力值上限之间时，电机B和电机C均停止运动；然后，控制器驱动电机A带动旋转基座旋转，并驱动内置电机D通过一对锥齿轮A和传动轴将扭矩传递给刷头，使刷头旋转，将管道管壁上的污垢刷下。
[0014] 通过前转向装置的前置摄像头观察到前方遇到水平弯管时，上位机与控制器通讯，使控制器控制转向关节中十字架竖直设置的两个轴段摆动，实现前转向装置左右摆动来通过水平弯管；前转向装置通过水平弯管后，控制器控制十字架竖直设置的两个轴段复位，使后驱动装置通过水平弯管；通过前转向装置的前置摄像头观察到前方遇到竖直弯管时，上位机与控制器通讯，使控制器控制转向关节中十字架水平设置的两个轴段摆动，实现前转向装置上下摆动来通过竖直弯管；前转向装置通过竖直弯管后，控制器控制十字架水平设置的两个轴段复位，使后驱动装置通过竖直弯管；其中，十字架的轴段由转向电机经主动齿轮、中间轴、中间齿轮和从动齿轮带动摆动。
[0015] 优选地，通过后驱动装置的后置摄像头观察清洗装置清洗后的管道卫生情况。
[0016] 本发明具有的有益效果是：
[0017] 本发明能够通过转向关节来先后调节前转向装置和后驱动装置的前进方向，使得本发明能适用于更小的弯道转向。本发明中万向轮组件、支撑轮组件和变位机构的径向尺寸均可调，能够更好地适应直径不同的圆形管道以及矩形管道，且通过压力传感器以及扭矩传感器的反馈调节，使得本发明与管道接触的压力稳定。本发明的前转向装置和后驱动装置均与管道三处支撑，可实现在竖直管道内稳定工作。本发明使用多自由度毛刷清洗机械臂，能够以不同的方位角度接触管道内壁，适应不同管道内径，并且有利于提高弯管部位的清洗效率。
