谷忠朋，黄添彪，张玉莲

(浙江海洋大学东海科学技术学院，浙江 舟山316000)

作者简介：谷忠朋（1995—），男，本科生，主要研究方向为机器人与智能制造，ahdhtb@zjou.edu.cn.

通讯作者：黄添彪，男，副教授，ahdhtb@zjou.edu.cn.

摘要：为清扫中央空调管道因长期使用积存下来的大量灰尘和污垢，设计了一套新型的中央空调管道清洁机器人，该机器人具有体积小、质量轻、使用方便、清扫彻底等特点。清扫机器人在前方两侧安装的导轮结构，可以实现空调风道复杂环境的自如导向；气动马达带动圆头型毛刷旋转和上下摆动，可以将空调风道的死角和顶板彻底清理；照明和监视系统可以清楚地观察到风道内的污垢，实现远距离操控伸缩式毛刷杆，可以满足各种尺寸空调管道的清扫工作。

关键词：中央空调；管道清洁；机器人

中图分类号：TP242.3   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)06-0028-03

随着经济的快速发展，人们对室内中央空调带来的疾病隐患有了相当深刻的认识。卫生部对公共场所集中空调通风系统卫生有着严格的法律条文，国内有超过500万个不同种类的中央空调需要清洗保养，这些中央空调大部分长期运行却从未清洗过，存在较大的安全隐患，而且此类空调的数量每年以10%的速度递增，因此开发一套对空调管道进行彻底清洗的自动化设备十分必要。

对于部分发达国家, 如美国和日本,使用机器人对中央空调进行清洗服务已有几十年的研究历程，已拥有技术比较成熟的空调风管清洁机器人。国内该项技术应用较少，广州必卓保科技有限公司和天津华贞环保科技有限公司虽然已经意识到中央空调风管清扫的重要性，但主要设备大部分依赖进口，设备费用高昂使得运营成本增加、收益降低^［1-3］。

国内中央空调管道式通风系统的清洗存在的问题有：不能有效清洗截面高度在300 mm以下的管道；不能有效清洗竖直管道；机器人在管道内越过障碍比较困难；当管道截面变化时，刷子不能始终紧贴壁面，清扫效率低^［4］。国内空调管道清洗市场的发展具有巨大潜力，研究与开发中央空调清洁机器人具有很好的前景和价值。

1整体设计方案

在全面了解国外典型空调清扫机器人的基础上，本文设计了一套新型的清洁机器人，其整体结构和工作原理如图1所示，机器人在管道中检查和图1清洁机器人结构和工作原理清理污垢过程如下：首先将气囊塞入管道内，并进行充气，使得气囊堵住等待清扫管道的两端，将需要清扫的区域隔离出来，防止清扫中的灰尘向其他区域飘散；管道内壁的灰尘掉落后，使用大型集尘净化器吸收管内被扫落的灰尘和杂质；最后使用摄像传感装置查看管内的清洗情况。该清洁机器人系统的特点和优势如下：

1）整套设备小巧轻便，便于搬运携带；采用履带行走方式，前进、后退自如；导向装置使机器人遇到障碍时能够自动转向；工作时可以通过监控设备实时查看管道内污垢附着情况,从而实现清扫过程的远距离遥控。

2）除污彻底化。系统严格按照中央管道空调清洗协会提出的生产标准进行设计,由气动马达带动毛刷转动彻底清扫管道边角和顶部的灰尘,并且可以使用气动马达将支撑杆抬高或降低, 再利用大型集尘净化装置把管道内扫落的灰尘高效地收集，然后进行处理。

3）可视范围广。清扫过程中,可通过摄像传感装置查看管道清洁状况，并进行相应的操作。