关于城市下水道清理机器人的研究-论文.pdf

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1、科学论坛I■关于城市下水道清理机器人的研究蒋亚坤贾王坤王占云吴涛光魏鹏翔(郑州大学机械工程学院河南郑州450001)[摘要]随着我国城市化进程的推进，城市人口增多，大量的生活垃圾，给下水道排污带来巨大压力，因此，城市下水道的维护对城市发展越来越重要，传统人工清理有着诸多弊端。为此，我们设计了一款智能，轻便，高效的清理装置来解决这一问题，那就是下水道清理机械人。[关键词]下水道清理，人工清理，联合清污车清理，智能，高效，传感器，摄像头，机械臂，可升降工作台中图分类号：TU823．2文献标识码：A文章编号：1

2、009—914X(2014)4o一013O—O1随着我国城市化进程的推进，城市人口增多，大量的生活垃圾，给下水道排清理：污带来巨大压力，因此，城市下水道的维护对城市发展越来越重要，传统人工清A针对管壁粘附物一一机械臂将伸展至接近管壁，然后机械臂以及端部转理，工作量大，环境恶劣，效率低，效果不佳，现代联合清污车清理，针对大型管刀同时旋转，沿管壁旋转搅动垃圾，同时水枪出水，冲击管壁，彻底清理管道粘道效率高，效果好，但对分布更广，更易堵塞的小型管道而言，清理方式不够灵附物。活，成本过高；为此，我们设计了一款智能

3、，轻便，高效的清理装置，我们的作品B针对管底垃圾一一根据摄像头观测情况，人为调整机械臂与工作台位置，以履带式小车为底盘，清理时将装置放人管道内，为应对管壁粘附物，我们采用逐层切削污泥层，同时下部水枪冲洗切削过的污泥层，使污泥流至下游；此外，超声波传感器及摄像头探测管内工况，根据管内工况，自动调节机械臂与工作针对管底顽固垃圾，清污铲与水枪配合，实现推除与冲洗同步进行，彻底清理管台的位置，清理方式采取旋转机械臂，沿管壁旋转松动垃圾，水枪配合冲洗管底垃圾。壁，同时针对管底大量垃圾，通过摄像头观测，及时调整机械臂

4、，与清污铲，水枪反馈调节：摄像头与超声波传感器实时反馈观测信息，如存在清理不彻底配合，将垃圾推出管道，彻底清理管道，此外，如果在雨季前对城市下水道进行或其他意外情况，可及时调整装置，达到最佳清理状态。排查清理，将大大提升下水道排污能力，最大程度地保护人们的生命财产。4，应急故障处置1城市管道现状清理装置故障管内污物过于集中或具有弹性致使机械臂被卡住(比如随着我国城市化进程的快速推进，城市人口不断增多，产生的大量生活垃管道内有衣服、抹布等等)，由于小车内具有自动定位装置，操作人员可通过控圾给下水道排污带来巨

5、大压力，在雨季因排水设施设计不合理或维护不当而造制面板发出指令使小车采用“前进一后退一前进”的方式清理或者按原路返回。成城市内涝的情况屡见不鲜。据人民日报》披露，仅在2008年至2010年三年控制装置故障小车内装有自动定位系统以及轨迹记录装置，并通过无间，全国有62％的城市发生过城市内涝，次数超过3次的城市有137个。城市线电与控制板实时保持联络，一旦超过预定时间，小车会自动启动循迹返回功下水道系统的运行状况直接影响到居民的生活环境，进而影响到居民的生活水能，安全退出作业区。平以及对所在城市的认同度和归属

6、感。因此，城市下水道的维护工作对城市的动力装置故障本产品的作业距离原则上不超过100米，本产品除了在程良性发展至关重要。而传统的人工清理模式，工作量大；环境恶劣，工人的人身序设计上有应急考虑外，为避免因动力装置出现故障，产品后还配有保险绳，以安全得不到有效保障，近年来因清理管道污物而窒息中毒的事件时有发生；效备紧急使用。率低下，效果不佳。现代联合清污车清理模式，针对大型管道效率高，效果好，但5、四个优点对分布更广、更易堵塞的小型管道而言，清理方式不够灵活，且成本过高，效果节能采取深入管道，近距离清理的方式

7、，一方面能实时探测管内状况，也并不尽如人意。达到最佳清理状态，实现最大限度的清理；另一方面近距离清理，可大大降低能2，国内产业发展水平源及水资源的消耗。随着我国的城市化进程加快推进，与城市化建设相关的产业也必将继续高安全远程智能化操作，可在一定程度上代替人工清理，避免因管内有毒速发展。而智能化也是装备制造业发展的一大趋势。智能下水道清理机器人作有害气体对作业人员的人身安全产生危害。为城市下水道清理维护的新手段，集成了物联网技术等智能技术，发展前途不高效采用机械臂旋转搅动与水枪冲洗相配合，轻松解决管壁粘附物

8、，同可限量。目前国内的城市下水道清理方式主要是两种：一是人工，这种方式效率时根据摄像头观测状况，可调节机械臂与工作台，配合清污铲与水枪，对管底顽低，且管道内工作环境差，对作业者生命安全构成威胁；二是引进大型清污车固垃圾实现逐层彻底清理。辆，这种方式清污成本高，中小城市难以负担，且机动性差，对分布密集的中小智能集成了物联网技术和智能控制技术，极大地降低了人员成本；通过型管道难以有效应对。因此，中国的城市迫切需要一种适合中国城市实