用于清洁管道内壁的遥控机器人以及使用该遥控机器人的遥控系统 【技术领域】
本发明涉及一种用于清洁管道内壁的遥控机器人以及一种用于清洁管道内壁的控制系统，更具体而言，涉及这样的遥控机器人以及控制系统，其用于无论管道的斜度如何变化都有效地清洁管道的侧壁、顶壁和底壁，并且用于实时地或者在清洁过程之后轻易检查管道的清洁状况，从而提高管道的清洁状况并减少清洁时间。
背景技术
为了无论室外温度如何变化都将室内温度保持在合适范围，大部分建筑物中普遍安装有空气调节设备。而且，管道从空气调节设备连接至各种位置，从而使得被调节的空气流通于整个建筑物。
随着时间的推移，灰尘、污垢、真菌等(此后在说明书和权利要求中简称为“灰尘”)开始累积在管道内壁上，因此被调节但在通过管道供给的过程中被灰尘污染的空气，导致建筑物中的人们染上呼吸疾病诸如哮喘、支气管炎。而且，来自管道的灰尘也给建筑物中的电器——诸如电脑——造成麻烦。此外，当许多灰尘粘着在管道内壁上时，空气调节效率也降低。因此，有必要周期性地彻底清除管道灰尘。
然而，由于管道的内部太窄使得工人无法进入，并且管道不足以支撑工人的重量，所以仅可能通过使用遥控清洁机器人来清洁管道内部。
常规的清洁机器人通过转动具有与管道高度对应的直径的刷子来清洁管道内壁。因此，当管道高度变化时，刷子应被更换以配合改变后的管道高度，从而需要花费长时间来清洁管道。替代性地，常规的清洁机器人有可能使用较小的刷子，然而这将导致花费更长的时间来分别清洁管道的每个壁，例如，依次清洁侧壁、顶壁和底壁。
尤其是，由于常规清洁机器人的刷子位于机器人的固定位置，所以当常规清洁机器人清洁管道的向上或向下倾斜区域时，一些部分不能被刷到，从而不能使用常规清洁机器人清洁到所有的内壁。
据此，非常需要在短时间内清洁管道的内部和内壁的每个角落。
与此同时，常规的清洁机器人的刷子位于固定高度，因此清洁公司需要两种机器人，即用于清洁小高度管道的机器人和用于清洁大高度管道的机器人，以清洁具有不同高度的管道。
此外，由于常规的清洁机器人仅使用刷子去除管道内壁的灰尘，所以需要安装灰尘收集器，以收集从管道内壁脱离的灰尘，并从管道移除灰尘。然而，在使用清洁机器人清洁管道内部之后，再将灰尘移除器安装到管道上是麻烦的。
与此同时，尽管常规清洁机器人可以比工人的双手更可靠且彻底地清洁管道内部，然而在清洁之后无法检查整个管道内部的清洁状况。
有时，清洁公司拍摄部分管道以证明清洁的彻底性。然而，抽样部分的照片不能保证整个区域的清洁状况。因此，建筑物的业主不相信清洁公司从而不愿清洁该建筑物中的管道内部，因此严重后果是，建筑物中的人们仍暴露于受污染的被调节空气。
【发明内容】
发明目的 本发明克服了现有技术的这些缺点。本发明的一个目的在于提供这样的遥控机器人：该遥控机器人即使当管道的高度或管道的斜度变化时仍能在管道中的任意位置处同时清洁管道的顶壁、底壁和侧壁，并且能够彻底清洁每个角落。
而且，本发明的一个目的在于提供这样的遥控机器人：该遥控机器人能够通过组合两个以上的分段连杆来调节连杆的长度，从而能够用单个清洁机器人来清洁各种高度的管道。
此外，本发明的另一目的在于提供这样的遥控机器人：该遥控机器人用至少一个不被清洁装置妨碍的摄像机来获取图像，以帮助控制所述机器人并检查清洁状况。
另外，本发明的一个目的在于提供这样的遥控机器人：该遥控机器人使灰尘从管道内壁脱离，并同时通过抽吸管道内壁来从管道内部移除灰尘，从而通过机器人的一次通行来完成清洁。
并且，本发明的一个目的在于提供这样的遥控机器人：该遥控机器人能够从化学管道内部去除灰尘(例如，对人体有害的化学灰尘)，而不使对人体有害的化学灰尘扩散到附近。
此外，本发明的一个目的在于提供这样的遥控机器人：该遥控机器人能够有效地清洁管道内壁而不破坏内壁。
而且，本发明的一个目的在于提供这样的遥控清洁系统：该遥控清洁系统实时地轻易确认管道的清洁状况，以能够逐个角落地进行清洁；或者在清洁之后，以使得机器人的操作者能够逐个角落地检查管道内部。
因此，本发明的另一目的在于，使建筑物的业主能够简单地检查整个管道内部的清洁状况，以使业主不再因为不相信管道的清洁状况而不愿清洁管道内部，从而促使业主清洁管道，以免建筑物中的人们暴露于在管道中受污染的被调节空气。
而且，本发明的一个目的在于，控制清洁机器人的操作者能够在视觉上实时检查清洁状况，从而更彻底地清洁管道内部。
此外，本发明的一个目的在于，清洁机器人可自由地沿着管道移动，而不会迷失在黑暗和复杂的管道中。
发明构造 为了实现上述目的，本发明提供了一种用于清洁管道内壁的遥控机器人，该遥控机器人包括：推车，其通过遥控在管道中可移动；至少一个第一连杆，其枢轴连接至所述推车，并相对于所述推车可旋转；第一驱动单元，其驱动所述第一连杆相对于所述推车旋转；至少一个第二连杆，其枢轴连接至所述第一连杆，并相对于所述第一连杆可旋转；第二驱动单元，其驱动所述第二连杆相对于所述第一连杆旋转；以及清洁装置，其安装在第二连杆处，用于使灰尘从管道内壁脱离。
即是说，由于具有清洁装置的第一连杆枢轴连接至被遥控的推车，所以即使当管道具有不规则的倾斜路径时，所述清洁装置可通过控制第二连杆同时清洁底壁、顶壁和任一侧壁，从而在短时间内更加干净地迅速清洁管道的内部。
更具体而言，常规清洁机器人仅能够通过其清洁装置来清洁有限的区域，而根据本发明的清洁机器人可清洁低于清洁机器人的轮子的延伸区域，因为其清洁装置位于相对于第一连杆可旋转的第二连杆上，并且所述第一连杆枢轴连接至推车从而相对于推车可旋转。因此，当管道急剧向下倾斜时，由于第一连杆可向下旋转，从而第二连杆的底端可接触向下倾斜的管道的底壁，所以根据本发明的清洁机器人可清洁管道的向下倾斜的底壁。类似地，当管道急剧向上倾斜时，由于第一连杆可旋转，从而第一连杆的自由端的位置可与所述推车持平或者高于所述推车，从而第二连杆的上端可接触向上倾斜的管道的顶壁，所以根据本发明的清洁机器人可清洁管道的向上倾斜的顶壁。
在这里，第一驱动单元和第二驱动单元的形式可以是由压缩空气操作的气动马达或电动马达，或者可以是液压缸或电动缸，以分别转动第一连杆和第二连杆。在第一驱动单元的形式是液压缸或电动缸的情况下，通过将所述缸的一端枢轴固定至推车，并将所述缸的另一端枢轴固定至第一连杆，然后通过拉伸或压缩所述缸的长度，可使第一连杆相对于推车旋转。类似地，在第二驱动单元的形式是液压缸或电动缸的情况下，通过将所述缸的一端枢轴固定至第一连杆，并将所述缸的另一端枢轴固定至第二连杆，然后通过拉伸或压缩缸体的长度，可使第二连杆相对于第一连杆旋转。然而，更有效率的是，将气动马达或电动马达应用于第一驱动单元和第二驱动单元。所述第一驱动单元和第二驱动单元以及清洁装置的驱动单元的形式可以是上文未描述的其他装置。
此外，在根据本发明的清洁机器人经过管道高度变化区域的情况下，通过改变第二连杆与第一连杆的相对角度，清洁机器人可使第二连杆带有清洁装置的那端接触或逼近顶壁或底壁，从而能够在短时间内不间断地高效清洁管道的内部。
因此，由于第一连杆被安装为相对于所述推车旋转，所以根据本发明的清洁机器人具有以下有益效果：第二连杆的任一端可轻易接触或逼近顶壁——即使在向上倾斜区域中，或底壁——即使在向下倾斜区域中，从而能够不间断地清洁管道的每个壁。
在这里，希望第二连杆被形成为一对，该对第二连杆中的每一个连杆沿横向方向相互分开。此外，该对第二连杆通过连接构件相互连接以增强结构稳定性。
以这样的构造，根据本发明的清洁装置被布置在那些第二连杆的一个端部之间的上部区域、那些第二连杆的另一个端部之间的底部区域，以及沿着第二连杆外表面的侧区，从而，这些清洁装置同时接触或逼近顶壁和底壁，具有扩展的清洁接触区。
尤其是，当该对第二连杆被形成为沿横向方向相互分开时，更容易控制管道中的清洁机器人。具体而言，需要有至少一个摄像机和照明灯以观察管道内部，从而控制清洁机器人的移动并检查管道内部的清洁状况。然而，如果用于清洁顶壁、底壁和侧壁的清洁装置——诸如刷子——被固定到一个连杆，那么所述清洁装置——诸如刷子——将遮挡清洁机器人的视线，于是很难控制清洁机器人的移动，从而机器人将不能提前发现倾斜区域或凹陷区域，因此可能会在清洁过程中由于失去平衡而从管道的内部摔落，或者机器人可能会损坏管道中的设备，诸如凸出在管道内壁上的温度传感器或者流率传感器。
因此，当根据本发明的该对第二连杆被布置为沿横向方向相互分开，并且清洁装置被布置在第二连杆之间的两端部区域时，由于清洁装置围绕形成矩形的空的空间，所以根据本发明的清洁机器人可通过该矩形的空的空间使用前摄像机和前照明灯获得视线。在这里，前摄像机和前照明灯被形成为在水平方向上可旋转，从而获得右前方图像和左前方图像。
另一方面，仅当清洁装置接触或逼近管道的顶壁或底壁时，清洁机器人才可彻底清洁管道内壁。然而，管道高度因管道用途或建筑物类型而差异悬殊。据此，曾使用不同的清洁机器人来清洁不同的管道，每种清洁机器人具有安装在配合管道高度的不同高度的具备不同直径的刷子。然而，对于许多清洁公司而言，设立配合每种管道高度的多种清洁机器人成本太高，并且根据因管道区域而异的高度来更换清洁机器人花费时间太长。因此，通过连接两个以上分段连杆形成所述第二连杆，根据本发明的清洁机器人控制了该第二连杆的长度，从而，无论管道高度如何变化，都可仅使用一个根据本发明的清洁机器人来清洁管道的整个内部。
而且，清洁装置在沿着第二连杆外侧的至少一个区域和/或那些第二连杆的端部之间包括刷子，借此粘着在内壁上的灰尘可被刷子的机械接触去除。
在这里，清洁装置在第二连杆处包括狭缝或喷嘴，以向内壁吹送压缩空气，所述狭缝或喷嘴通过空气通路被连接，以供应压缩空气，借此，在管道内壁不能与清洁装置相接触的情况下，管道内壁被压缩气体清洁。
而且，除了上述刷子或狭缝、喷嘴之外，所述清洁装置还包括抽吸装置，从而能够从管道内收集灰尘，而不使灰尘充满管道，并且在用刷子和/或高压气体使灰尘从内壁脱离之后立即收集灰尘。
此外，所述清洁装置在抽吸装置的抽吸开口处包括用于收集灰尘的抽吸装置和用于去除粘着在内壁上的灰尘的刷子，借此可以在清洁过程中一次性地实现去除和收集过程。
另一方面，本发明提供了一种用于清洁管道内壁的遥控机器人清洁系统，其包括：遥控机器人，其包含在管道内可移动的推车、用于从管道的内壁上去除灰尘的清洁装置、至少一个相对于推车可旋转的连杆、从推车面向前方的前摄像机、以及从推车面向后方的后摄像机；控制单元，其遥控推车的移动以及连杆相对于推车的旋转；以及显示单元，其至少分两屏同时显示由前摄像机获取的前方图像和由后摄像机获取的后方图像；其中可通过将清洁之前的前方图像和清洁之后的后方图像相比较来检查管道的清洁状况。
即是说，当清洁机器人在管道中清洁并移动时，操作者可通过用前摄像机拍摄清洁机器人的前方未清洁视野以及用后摄像机拍摄清洁机器人的后方已清洁视野来实时地检查管道内部的清洁状况，从而可基于由前摄像机拍摄的视野更彻底地清洁管道内部。
根据本发明的遥控机器人清洁系统进一步包括存储单元，其用于存储被显示单元显示的图像数据。因此，由前摄像机拍摄的、被显示单元观察到、并被存储单元存储在任何存储介质中的清洁状况，也可在清洁过程之后被除了操作者之外的任何人检查。在这里，存储介质可以是记录由前摄像机拍摄的前方未清洁动态图像或由后摄像机拍摄的后方已清洁动态图像中的至少一个的录像带，并且也可以是CD、DVD、USB存储器、硬盘等中的一种，优选地记录并同时检查清洁之前的前方视野和清洁之后的后方视野。在这里，所存储的图像可以以静态图像或动态影像的形式播放。而且，无论介质的类型如何，清洁之前的前方视野和清洁之后的后方视野可被同时显示，从而轻易检查管道内部的清洁程度。
即是说，从前客户仅能基于由清洁公司提供的数个不可信的图片来检查清洁状况，但是本发明基于由前摄像机和后摄像机在清洁之前和之后拍摄的静态或动态图像，实时地或在清洁过程之后检查管道的整个内部的清洁状况，借此可基于整个管道的可信图像来仔细且轻易地检查管道的清洁状况。
因此，使用本发明的清洁公司可获得客户——即建筑物的业主——的更多信任，而建筑物的业主基于信任变得愿意清洁他们的建筑物，借此各种建筑物中的人们将不再呼吸受污染的被调节空气。
与此同时，清洁机器人在管道中的位置被检测，显示单元在分屏中将清洁机器人的位置显示在管道布局图上。即是说，可通过附着于清洁机器人的位置检测器来获得清洁机器人的位置，或可通过检测推车的驱动马达的旋转数然后从初始位置反推而获得清洁机器人的位置。然后，由于清洁机器人的位置被标示在管道布局图上，所以尽管管道黑暗且复杂，操作者仍能够轻易地移动清洁机器人，而不碰撞管壁。
而且，根据本发明的清洁机器人进一步包括第二摄像机，以拍摄正在被清洁装置清洁的区域的视野，然后在分屏中显示该视野，从而操作者可以检查正在被清洁装置清洁的区域的清洁状况，然后基于在分屏中显示的清洁图像决定使清洁机器人前进还是停留。
此外，本发明提供了一种存储介质，诸如CD、DVD、硬盘、USB存储器和录像带，所述存储介质可以选择性地且同时地显示管道内部的清洁之前的前方视野和清洁之后的后方视野。
而且，本发明提供了一种管道清洁机器人遥控系统。所述管道清洁机器人包含：通过遥控在管道内可移动的推车；安装在相对于推车可旋转的一对连杆上的用于从管道内壁去除灰尘的清洁装置；从推车面向前方的前摄像机；以及从推车面向后方的后摄像机。所述遥控系统包括：控制单元，其用于遥控推车的移动和所述一对连杆的旋转；以及显示单元，其用于在清洁管道时同时显示由遥控机器人的前摄像机获取的前方未清洁的内部管道图像以及由遥控机器人的后摄像机获取的后方已清洁的内部管道图像，由此操作者可以实时地检查管道内部的清洁状况，并控制清洁机器人彻底清洁每个角落。
有益效果 本发明提供了这样的遥控清洁机器人：该遥控清洁机器人通过同时接触或逼近顶壁、底壁和任一侧壁进行清洁来缩短总体清洁时间，并且即使在清洁机器人经过管道的向上倾斜区域或向下倾斜区域时，也不间断地逐个角落进行清洁。
而且，本发明能够根据待清洁管道的形状，通过改变分段连杆的数目及长度来调节清洁装置——诸如刷子——的分布长度(这是因为所述清洁装置被布置在所述的一对第二连杆周围，并且所述第二连杆由两个以上的分段连杆连接而成)，借此可使用一个清洁机器人来清洁不同的管道。
此外，根据本发明的清洁机器人可透过被清洁装置围绕的矩形的空的空间来观察管道的前方区域，而不被清洁装置——诸如刷子——遮挡。
并且，本发明实现了在短时间内一次性地去除并收集灰尘，而不使灰尘在管道内四处流动，并且不需要灰尘收集器(这是因为所述清洁装置包括用于收集灰尘的抽吸装置，以及位于抽吸装置的抽吸开口处的用于去除粘着在内壁上的灰尘的刷子)。
而且，本发明能够在清洁机器人沿着管道的倾斜区域移动时更轻易地清洁内壁，因为抽吸装置的开口总是面向顶壁或底壁。
另一方面，本发明能够通过实时地检查并比较清洁之前的前方视野和清洁之后的后方视野来使操作者将清洁过程进行下去，管道的整个壁可被逐个角落地清洁，而不会有任何未清洁区域。
此外，通过分屏同时观察在清洁过程中存储在存储介质——诸如硬盘、USB存储器、CD、DVD和录像带——中的清洁之前的图像(即由前摄像机拍摄的前方视野)和清洁之后的图像(即由后摄像机拍摄的后方视野)，本发明能够使任何人仔细检查管道的最终清洁状况，一如清洁过程正在进行。
因此，本发明从心理上迫使清洁公司逐个角落地清洁管道的整个内部，而非仅充分清洁任何人都容易检查清洁状况的区域，借此建筑物中的人们将不再呼吸受污染的被调节空气。
本发明也能够使操作者轻易控制清洁机器人的移动，而不会在黑暗和复杂的管道中与管壁相撞，因为清洁机器人在管道中的位置被检测，并被显示单元实时地显示在分屏中的管道布局图上。
【附图说明】
据此，通过结合优选实施方案的详述来考虑并参照附图，将最佳地理解本发明。在附图中，相同的参考数字代表相同的结构。在附图中：
图1是示出了根据本发明的第一实施方案的用于清洁管道内壁的遥控机器人的立体图；
图2是图1中“A”部位的放大立体图；
图3是经过图2的切割线III‑III的剖视图；
图4是图1中“B”部位的放大立体图；
图5是经过图2的切割线V‑V的剖视图；
图6是经过图5的切割线VI‑VI的剖视图；
图7是图1中第二连杆的分解构造的立体图；
图8是示出了清洁管道的向下倾斜区域的遥控机器人的示意图；
图9是示出了根据本发明的第二实施方案的用于清洁管道内壁的遥控机器人的立体图；
图10是示出了根据本发明的第三实施方案的用于清洁管道内壁的遥控机器人的立体图；
图11是经过图10的切割线XI‑XI的剖视图；
图12是使用图1的遥控机器人的遥控机器人清洁系统的方框图；
图13是通过遥控机器人清洁系统来控制遥控机器人的示意图；
图14是由图13中的显示单元显示的屏幕。
【具体实施方式】
优选实施方案 从下述结合附图的本发明详述中，本发明的上述及其他目的、特征、方面和优点将变得更加显而易见。
在描述本发明时，省略了对已公开的功能或结构的详述，以便清晰阐明本发明的主旨。
如图1至7所示，根据本发明的第一实施方案的用于清洁管道内壁的遥控机器人100包括：推车110，其通过遥控在管道88内沿任何方向移动；一对第一连杆120，其在推车110的前部相对于推车110可旋转；一对第二连杆130，其相对于所述的一对第一连杆120可旋转；第一驱动单元140，其用于驱动第一连杆相对于推车110旋转；第二驱动单元150，其用于驱动那些第二连杆130分别相对于那些第一连杆120旋转；清洁装置160，其形式是被布置在第二连杆130外侧区域上以及两个第二连杆130的端部之间的区域上的刷子，用于使灰尘从管道88的内壁脱离；摄像机单元170，其用于在推车110的移动过程中拍摄管道88的内部；以及清洁装置驱动单元180，其用于使清洁装置160的刷子旋转。
推车110包括：转向器，其用于左转和右转；轮子111，其用于向前和向后移动；电力电缆112，其用于向推车110和摄像机单元170供电；信号缆113，其用于传输所获取的图像数据和驱动信号；以及至少一个马达，其用于移动推车110。
第一连杆120被枢轴安装在推车110的前部以被第一驱动单元140驱动前后旋转，并且第一连杆可相对于推车110旋转以使其端部低于轮子111。由于第一连杆120被形成为一对，该第一连杆对的两个第一连杆被布置为沿横向方向相互分开，所以用连接杆121将这两个第一连杆120相连接，以获得第一连杆120的结构稳定性。
那些第二连杆130分别与两个第一连杆120枢轴连接，并且所述第二连杆被控制为相对于第一连杆120旋转，以使可旋转地安装在第二连杆130两端的刷子161至165可以与顶壁以及底壁相接触。由于第二连杆130也被形成为一对，该第二连杆对的两个第二连杆被布置为沿着横向方向相互分开，所以用连接杆134将这两个第二连杆134相连接，以获得第二连杆130的结构稳定性。然而，连接杆134被定位在这样的位置，在该位置连接杆134不妨碍摄像机装置170透过被清洁装置160和第二连杆130围绕的矩形的空的空间向前观察。
尽管第二连杆130的形式是如图3和图7所示的构件，但是第二连杆130也可由多个分段连杆131、132和133用紧固装置‑‑诸如螺栓139‑‑组合而成，借此第二连杆130的长度可被调节为管道88的高度H。在这里，本发明的第一实施方案示出了每个第二连杆130是由三个分段连杆131至133组合而成的，然而，第二连杆130中的每个可由三个以上的分段连杆组合而成，进一步，可选择中心分段连杆132，以使组合成的第二连杆130配合管道88的高度H。因此，根据本发明的第一实施方案的清洁机器人100可仅使用一个清洁机器人来清洁具有不同高度的不同管道。
如图2所示，第一驱动单元140被安装在成对的第一连杆120的一侧，并包括：传动齿轮141，其与第一连杆120一体旋转；连接齿轮142，其可旋转地安装在推车110的前部，并与传动齿轮141相啮合；小齿轮(pinion)143，其用于驱动连接齿轮142旋转；第一驱动马达144，其用于驱动小齿轮143旋转。从而，当第一驱动马达144旋转时，小齿轮143、连接齿轮142和传动齿轮141相继旋转，从而第一连杆120相对于推车110前后旋转。
如图4和图5所示，第二驱动单元150被安装在第一连杆120的另一侧。而且，第二驱动单元150包括：传动齿轮151，其通过销151a与第二连杆130合为一体；连接齿轮152，其可旋转地安装在一个第一连杆120中，并与传动齿轮151相啮合；小齿轮153，其用于驱动连接齿轮152旋转；第二驱动马达154，其被安装在被固定至第一连杆120的装配板154b上，以驱动小齿轮143旋转。在这里，连接齿轮152和小齿轮153被轴承152b、153b可旋转地支撑，以在第一连杆120中旋转。而且，第二连杆130经由铰接销77与第一连杆120连接，以使第二连杆130可相对于第一连杆120旋转。
如图6所示，无论底刷161为了清洁管道88的底壁如何旋转，为了使第二连杆130相对于第一连杆120旋转，第二驱动单元150的传动齿轮151的中心形成有通孔151x。并且底刷161的旋转轴161x穿过通孔151x。底刷161的旋转轴161x被位于所述的一对第二连杆130端部的轴承164b可旋转地支撑，底刷161的旋转可被可旋转地控制，无论第二连杆130相对于第一连杆120如何旋转。
清洁装置160包括：底刷161，其可旋转地布置在第二连杆130与第一连杆120的连接端之间的下部区域；顶刷162，其可旋转地布置在第二连杆130的自由端之间的上部区域；侧刷163，其可旋转地布置在第二连杆130的外表面上；底部侧刷164，其可旋转地布置在第二连杆130的连接端的外表面上；以及顶部侧刷165，其可旋转地布置在第二连杆130的自由端的外表面上。
在这里，底刷161和顶刷162从旋转轴中垂直延伸出，以使底刷161和顶刷162可以抵达管道88的底壁和顶壁。然而，侧刷163从其旋转轴倾斜延伸至管道88的侧壁，以抵达管道88的侧壁。另一方面，底部侧刷164和顶部侧刷165在垂直和倾斜两个方向上延伸，以同时清洁顶壁、底壁和侧壁。
通过齿轮旋转，刷子161至165中的每一个都被驱动着一起旋转。
摄像机单元170包括：前摄像机171，其用于在清洁过程中拍摄推车110的前方未清洁视野；右摄像机172和左摄像机173，其用于在清洁过程中拍摄推车110的右方和左方正在被清洁装置160清洁的视野；后摄像机174，其用于在清洁过程中拍摄推车110的后方已清洁视野；一对前照明灯175，其用于照亮推车110的前方视野，以帮助前摄像机171拍摄；一对后照明灯176，其用于照亮推车110的后方视野，以帮助后摄像机174拍摄。由摄像机171至174获取的图像数据经由信号缆113传送至遥控系统500。
通过实时观察来自摄像机171至175的图像，操作者控制清洁机器人100在管道88中的移动和清洁过程。因此，操作者在视觉上检查，在用清洁装置160清洁一次之后是否仍存在未清洁区域，然后再次清洁所搜索到的未清洁区域，直到未清洁区域变得干净，借此，根据本发明，每个壁都可被彻底地逐个角落地清洁。
如图2和图3所示，清洁装置驱动单元180包括：传动齿轮181，其与传动齿轮164a相啮合，传动齿轮164a与将底刷161和底部侧刷164相连接的旋转轴161x一体旋转；多个连接齿轮182；小齿轮183，其与连接齿轮182之一相啮合；以及刷子驱动马达184，其用于驱动小齿轮183旋转。在这里，连接齿轮之一与第一连杆120中的传动齿轮181相啮合。
因此，当刷子驱动马达184旋转时，传动齿轮182通过小齿轮183和多个连接齿轮182被驱动旋转，然后传动齿轮164a也根据传动齿轮182的旋转而旋转，从而，底刷161和底部侧刷164被驱动旋转。如图3所示，由于传动齿轮181被安装为独立于第一连杆120和第二连杆130可旋转，所以刷子驱动马达180不受第一连杆120和第二连杆130之间的相对旋转影响。
与此同时，传动齿轮164a的旋转轴161x被第二连杆130处的轴承164b可旋转地支撑，传动齿轮164a与底刷161和底部侧刷164一体旋转。而且，连接齿轮169被安装在第二连杆130中，以与传动齿轮164a和连同侧刷163一体旋转的齿轮163a之一相啮合。在这里，齿轮163a彼此啮合，彼此间放置有连接齿轮(未示出)，其与相邻的齿轮163a啮合。因此，当底刷161和底部侧刷164被传动齿轮164a驱动旋转时，所有的侧刷163都经由连接齿轮169一起旋转。
类似地，如图7所示，顶刷162和顶部侧刷165的旋转轴与安装在分段中心连杆132中的连接齿轮169相啮合，以使第二连杆130的自由端之间的区域中的顶刷162随着底刷161一起旋转。而且，尽管在图3中未示出，但是，通过与连同顶刷163一体旋转的齿轮相啮合，任一第二连杆130上的侧刷163也被驱动旋转。
如图8所示，通过控制第一连杆120和第二连杆130的角度，根据本发明的第一实施方案的用于清洁管道的遥控机器人100在移动于管道中的过程中可以使第二连杆130的连接端之间的底部区域的底刷与管道88的底壁相接触，并且同时可以使第二连杆130的自由端之间的上部区域的顶刷与管道88的顶壁相接触，即使当机器人100经过向下或向上倾斜的区域时，借此可迅速地完成清洁过程。
例如，由于第一连杆120可被相对于推车110向上或向下旋转，所以在清洁机器人100待要清洁向下倾斜区域的情况下，第一连杆120被驱动向下旋转[角度]θ1，第二连杆130被驱动从水平线向上旋转[角度]θ2，从而清洁机器人100的清洁装置160可同时与管道88的顶壁和底壁接触。类似地，在清洁机器人100待要清洁向上倾斜区域的情况下，第一连杆120被驱动向上旋转，第二连杆130被驱动向下旋转，从而清洁机器人100的清洁装置160可同时与管道88的顶壁和底壁接触。
其他实施方案 根据本发明的第二实施方案的用于清洁管道内壁的遥控机器人200与第一实施方案的机器人100的区别之处在于，机器人200通过将高压空气供应到内壁上来清洁管道内壁，而非通过与内壁相接触的刷子161至165来清洁管道内壁。因此，在描述本发明的第二实施方案时，省略了对与第一实施方案相同或类似的功能或结构的详述，以便清晰阐明本发明的第二实施方案的主旨。
图9是示出了根据本发明的第二实施方案的用于清洁管道内壁的遥控机器人的立体图。如图9所示，根据本发明的第二实施方案的清洁机器人200包括：推车210，其通过遥控在管道88的内部沿任何方向移动；一对第一连杆220，其在推车210的前部相对于推车210可旋转；一对第二连杆230，其相对于所述的一对第一连杆220可旋转；第一驱动单元(未示出)，其用于驱动第一连杆相对于推车210旋转；第二驱动单元(未示出)，其用于驱动那些第二连杆230分别相对于那些第一连杆220旋转；空气通路260的清洁装置，空气通路260沿着第二连杆230、沿着第二连杆230自由端之间的上部区域，以及沿着第二连杆230连接端之间的底部区域，以将压缩空气供应到管道88的内壁上。
推车210包括与第一实施方案类似的电力电缆212和信号缆213，并进一步包括空气供应管214，用于将高压空气供应到推车210中的空气通路260。
空气通路260的形式是围绕第二连杆230的矩形，如图9所示。多个喷嘴——其形式是孔或狭缝——被形成在矩形空气通路260上，从而压缩空气被同时供应到四个内壁——即顶壁、底壁和侧壁——上。以这种构造，在难以通过刷子的物理接触来使灰尘从管道88的内壁脱离的情况下，压缩空气可有效地使灰尘从内壁脱离。
由于空气通路260不旋转，所以第二连杆230的形式为其中没有安装齿轮164a、165a和169a的简单结构。然而，为了更有效率地清洁管道88的内壁，如第一实施方案所述，空气通路260可被安装为有选择地旋转。
根据本发明的第三实施方案的用于清洁管道内壁的遥控机器人300与第一实施方案的机器人100的区别之处在于，机器人300通过用刷子使灰尘从管道88的内壁上脱离来清洁管道内壁，并且通过用抽吸装置从管道88中移除已脱离的灰尘来清洁管道内壁，以使一次性地实现了使灰尘从管道88的内壁脱离并从管道88中移除的清洁过程。因此，在描述根据本发明的第三实施方案时，省略了对与第一实施方案相同或类似的功能或结构的详述，以便清晰阐明本发明的第二实施方案的主旨。
如图10和图11所示，根据本发明的第三实施方案的清洁装置300包括：推车(未示出)，其通过遥控在管道88的内部沿任何方向移动；一对第一连杆320，其在推车的前部相对于推车可旋转；一对第二连杆330，其相对于所述的一对第一连杆320可旋转；第一驱动单元(未示出)，其用于驱动第一连杆相对于推车310旋转；第二驱动单元(未示出)，其用于驱动那些第二连杆330分别相对于那些第一连杆320旋转；清洁装置360、360′、360″，其被安装在第二连杆330的两个外侧、第二连杆330自由端之间的上部区域，以及第二连杆330连接端之间的底部区域，用于使灰尘从内壁脱离，并将所脱离的灰尘收集并排出到管道88的外部。
推车210包括与第一实施方案类似的电力电缆212和信号缆213，并进一步包括抽吸管362、362′、362″——其用于将所收集的灰尘排放到管道88的外部。
所述清洁装置包括第一清洁装置360，其位于第二连杆330自由端之间的上部区域，用于清洁管道88的顶壁；第二清洁装置360′，其位于第二连杆330连接端之间的底部区域，用于清洁管道88的底壁；以及一对第三清洁装置360″，其位于第二连杆330的两个外侧，用于清洁管道88的侧壁。尽管图10示出第三清洁装置360″被安装在第二连杆330的中心区，但是第三清洁装置360″可被安装为覆盖第二连杆330的整个区域。
在这里，如图11所示，第一清洁装置360包括：抽吸箱361，其被安装为在第二连杆330自由端处可自由旋转；抽吸管362，其将抽吸箱361连接至管道88的外部，用于将灰尘从管道88中排出；平衡锤(balance weight)363，其附接在抽吸箱361的下部，以使抽吸开口360a自然地面向上方；刷子364，其沿着抽吸开口360a处的旋转轴364a固定，并被驱动旋转；以及驱动马达365，其使刷子364旋转。
即是说，由于旋转轴364a被抽吸箱361处的轴承361b可旋转地支撑，并且由于抽吸箱361也被第二连杆330自由端处的销364b可旋转地支撑，所以抽吸箱361的开口360a面向重力的反方向，并且进一步，开口360a处的刷子364可相对于抽吸箱361旋转。类似地，第二清洁装置360′与第一清洁装置360构造相同，除了平衡锤363′附接在抽吸开口360a′附近，以使抽吸开口360a′面向下方。
以清洁机器人300的这种构造，当机器人300以第二连杆330两端分别在底壁和顶壁附近的状态移动时，第一清洁装置360因平衡锤363而恒定面向上方，第二清洁装置360′因平衡锤363′而恒定面向下方。此外，当清洁机器人300经过管道88中的倾斜区域时，可自由旋转的抽吸箱361、361′分别接触顶壁和底壁，从而抽吸开口360a、360a′可面对面地接触顶壁和底壁。
第三实施方案的清洁机器人300具有的有益效果为，通过旋转刷子364、364″以使灰尘从管道88的内壁脱离然后抽吸灰尘并将其排放到外部，可一次性地使灰尘从管道88脱离并移除，而不会使灰尘扩散到附近。
在下文中，将阐述根据本发明的遥控机器人清洁系统1。在描述遥控机器人清洁系统时，省略了对已描述的功能或结构的详述，以便清晰阐明本发明的主旨。
如图12和13所示，根据本发明的遥控机器人清洁系统1包括：如图1至11所示的清洁机器人100，其通过遥控在管道88内移动，并清洁管道88内的灰尘；遥控系统500，其用于控制清洁机器人清洁管道88的内部。
遥控系统500包括：输入单元510，其具有供操作者输入控制信号的键盘511、鼠标512和控制杆513；位置控制单元520，其用于基于操作者输入的信号来控制推车110的移动以及连杆120、130的旋转；位置检测单元530，其用于通过反推出距初始启动位置的已行进距离来检测清洁机器人100在管道布局中的位置；摄像机控制单元540，其用于控制摄像机171至175拍摄前方视野、后方视野和侧向视野并获取其图像，并选择性地在水平和垂直方向上旋转摄像机171至175，以观察目标区域；图像数据接收单元550，其用于接收由摄像机171至175获取的图像；显示单元，其用于实时地或者在整个清洁过程之后在四个分屏561至564中显示开展清洁过程所必要的信息以及从摄像机171至175接收的图像；以及存储单元580，其用于将由摄像机171至175获取的图像数据或在显示单元550中显示的屏幕图像存储在存储介质中，所述存储介质诸如硬盘、CD、DVD、USB存储器和录像带。
在这里，如图14所示，显示单元560实时地显示由多个摄像机171至175获取和传送的拍摄图像。即是说，由前摄像机171拍摄的清洁机器人100前方视野被实时地显示在位于显示单元560左上部的第一分屏561中，由后摄像机172拍摄的清洁机器人100后方视野被实时地显示在位于显示单元560左下部的第二分屏562中，由左摄像机173或右摄像机174拍摄的正在被侧刷163清洁的侧向视野被实时地显示在位于显示单元560左下部的第三分屏563中。
因此，负责清洁管道88的操作者可从第二分屏562检查清洁机器人经过的已清洁表面88y是否被彻底清洁，并且操作者也可从第一分屏561检查清洁之前的内表面88x有多脏，从而提前意识到清洁机器人100应更加仔细地处理哪些具体区域。此外，操作者可通过从第三分屏观察正在被清洁装置160清洁的侧部/顶部/底部区域，来实时地在视觉上直接检查清洁状况。在这里，在第三分屏中示出的图像是由旋转摄像机173、174获取的。从而，操作者可控制清洁机器人100彻底地逐个角落清洁管道的整个内壁。
而且，遥控系统500能够通过使用位置检测单元530反推出清洁机器人100距初始开始点——即管道88的入口——的移动距离，来检测清洁机器人100在黑暗且复杂的管道88中的位置。从而，如图14所示，基于所检测的清洁机器人100的位置，显示单元560在第四分屏564中显示清洁机器人100在管道布局图上的位置，借此操作者可以轻易地发现清洁机器人100在管道布局中的位置，并且也可以更加轻易和安全地控制清洁机器人100的移动。
而且，遥控系统500的存储单元570将在清洁过程中由摄像机171至174获取的图像存储在存储介质中，所述存储介质诸如硬盘、CD、DVD、存储器和录像带。同时，存储单元570也将正在被显示单元560显示的图像存储在存储介质中，以使任何人都可查看与操作者在清洁过程中观察的图像相同的屏幕。因此，当清洁过程完成时，操作者可基于存储在存储介质中的图像数据再次检查管道88内部的清洁状况，并且如果存在不够干净的位置，操作者可再次对管道88进行集中清洁。
尤其是，存储在存储介质中的图像数据包括在清洁之前由前摄像机171获取的图像(包括静态和动态图像)，以及在清洁之后由后摄像机172获取的图像(包括静态和动态图像)，建筑物的业主不需要在清洁过程中检查清洁状况，而是可以通过观察所存储的由摄像机171至175获取的图像，更加仔细和彻底地轻易检查清洁状况。
工业适用性 尽管本发明可以以多种形式实现而不偏离其精神或主要特征，但应理解，除非另有说明，上述实施方案并不限于前述任何细节，而是应被宽泛地理解为限于所附权利要求限定的精神和范围，因此所有落在所附权利要求的边界或其等价物内的变化和修改，都意在被所附权利要求囊括。
即是说，尽管上述实施方案例示了，电动马达144、154、184被用于驱动第二连杆相对于第一连杆旋转、驱动第一连杆相对于推车旋转，并驱动作为清洁单元的刷子旋转，但显然，在权利要求限定的本发明范围包括所有其他用于驱动它们旋转的装置，诸如气动马达、液压缸或电动缸。
此外，上述实施方案例示了，用于驱动第二连杆相对于第一连杆旋转，并驱动刷子旋转的马达154、184被安装在连杆上，以防止清洁机器人的重量偏向前方，但是马达154、184可被安装在推车中。而且，用于转动刷子的驱动马达184可驱动齿轮182、183——其在权利要求的范围内相互啮合——之任一旋转。