CN107840238A - 一种管道机器人下井机构及其作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道机器人下井机构及其作业方法，下井机构包括：前搭桥、连杆、立杆、后仓，上述四部分构成四连杆结构；该前搭桥呈L型结构，其分别与连杆的一端及后仓铰接；该连杆的另一端与立杆铰接；该立杆上设有多个调节孔，其通过调节孔分别与连杆及后仓铰接。本发明解决了现有技术中管道机器人在下放及回收过程中的碰撞问题，及因沉井落差而无法爬行至水平管道的问题。

Description

一种管道机器人下井机构及其作业方法

技术领域

本发明涉及机械技术领域，尤其指代一种管道机器人下井机构及其作业方法，主要应用于轮式管道机器人下井作业。

背景技术

管道机器人是一种可在管道内自动行走，并携带传感器及操作机械进行管道内部监测、修补、清理等作业的一体化系统。管道机器人在管道内部，一般通过地面工作人员进行远程遥控操作或计算机自动控制。通过携带的传感器及操作机械，可完成对管道的气体监测、无损探伤、自动修补、障碍清理等功能。

管道机器人在水平管道或小角度倾斜管道内进行监测或其他作业，需从地面运输至地下水平管道或小角度倾斜管道内；一般，地下管道网络中会存在竖直管道，以便于相关设备及电缆等向地下管道网络进行输送，也便于管道工作人员的下井维护和检测。

目前，向地下管道网络输送管道机器人时需要采用下井机构，将地面上的管道机器人通过竖直管道输送至水平管道内，待管道机器人进入水平管道后，开展相关检测及其他作业。在从地面输送至地下水平管道过程中，不同地域及路段，地下管道网络设计不同。对于有些管道为沉井设计，会存有积水，如排水管道，在管道机器人下放时，不仅会浸泡至积水中，更为关键的是沉井落差较大，管道机器人不能从井底行走至水平管道内，耽误了正常的作业时间和作业进度。

同时，由于管道内部空间有限，管道机器人容易在下放过程中与竖直管道内壁发生碰撞，导致管道机器人传感器、摄像头、操作手等零部件的刮擦、碰撞失效等问题。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种管道机器人下井机构及其作业方法，以解决现有技术中管道机器人在下放及回收过程中的碰撞问题，及因沉井落差而无法爬行至水平管道的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种管道机器人下井机构，包括：前搭桥、连杆、立杆、后仓，上述四部分构成四连杆结构；

该前搭桥呈L型结构，其分别与连杆的一端及后仓铰接；

该连杆的另一端与立杆铰接；

该立杆上设有多个调节孔，其通过调节孔分别与连杆及后仓铰接。

优选地，所述前搭桥由后板、角钢板、支撑板组成，该后板为L型金属板材，其短边设有两个孔，通过孔与其他部件进行铰接，其长边与角钢板的一侧板焊接，角钢板为垂直角度金属板材，角钢板的底板与支撑板焊接。

优选地，所述支撑板为多个，多个支撑板将对称布置的角钢板焊接形成整体。

优选地，所述立杆由横杆、立板组成，其中，两个立板对称放置于横杆两侧，并与横杆焊接，立板上设有多个孔，通过孔与其他部件相互铰接。

优选地，所述后仓由侧板、弧形挡板、后挡板和支撑板组成，并形成半封闭的立体结构；其中，侧板设计高度大于管道机器人的轮胎直径，侧板上设有多个减重椭圆孔和两个圆孔，通过圆孔与其他部件进行铰接，侧板为折弯板，呈C型，折弯宽度大于管道机器人轮胎宽度，侧板的末端设有弧形挡板，侧板的设计宽度应使得管道机器人轮胎置于折弯板宽度范围内；后挡板与两侧的侧板焊接，形成半封闭空间，在两侧布置的侧板底部，焊接有多个支撑板，各支撑板之间的间距应小于管道机器人轮胎半径，防止管道机器人偏离轨道后掉落或轮胎悬空造成空转。

本发明的一种管道机器人下井机构的作业方法，具体如下：

在进行管道机器人下放作业前，先将一根缆绳系于横杆中部，另一条缆绳系于后挡板上，将管道机器人置于后仓的半封闭空间内，管道机器人轮胎置于侧板的折弯宽度范围内，将系于横杆的缆绳悬吊整个下井机构，系于后挡板的缆绳不受力悬吊，立杆处于竖直，待整个下井机构下放至水平管道平面时，逐渐提升系于后挡板的缆绳，使其逐渐承载，提升后挡板，则此时后仓逐渐被系于后挡板的缆绳提升，在后仓逐渐提升的同时，由于整个机构的四连杆铰接作用，前搭桥也会同步逐渐提升，后板转动一定角度后会被立杆阻挡，形成限位，整个下井机构形成便于管道机器人行走的过渡机构，连接被竖直管道分割开的两个水平管道，遥控管道机器人，从后仓内走出，进入一侧的水平管道，完成下放工作；

待管道机器人在水平管道内作业完成，返回至水平管道口，沿前搭桥进入后仓，完成管道机器人的回收，此时通过提升系于横杆的缆绳，整个下井机构及管道机器人即可逐渐提升至地面，完成回收工作。

本发明的有益效果：

（1）本发明可以实现下井机构与管道机器人的同步下放，提高了管道机器人下放效率，节省管道机器人作业时间。

（2）本发明防止管道机器人下放过程受到碰撞，避免管道机器人传感器、操作手等相关零部件的碰撞失效及刮擦磨损。

（3）本发明采用四连杆设计，可以实现机构联动。

附图说明

图1为本发明管道机器人下井机构搭桥状态示意图。

图2为本发明管道机器人下井机构下放及回收状态示意图。

图3为前搭桥结构示意图。

图4为立杆结构示意图。

图5为后仓结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

参照图1至图5所示，本发明的一种管道机器人下井机构，包括：前搭桥1、连杆2、立杆3、后仓4，上述四部分构成四连杆结构；

该前搭桥1呈L型结构，其分别与连杆2的一端及后仓4铰接；

该连杆2的另一端与立杆3铰接；

该立杆3上设有多个调节孔，其通过调节孔分别与连杆2及后仓4铰接。

其中，所述前搭桥1由后板11、角钢板12、支撑板13组成，该后板11为L型金属板材，其短边设有两个孔，通过该孔与其他部件进行铰接，长边与角钢板12的一侧板焊接，角钢板12为垂直角度金属板材，底板与支撑板13焊接。

其中，所述支撑板13为多个，多个支撑板13将对称布置的角钢板12焊接形成整体。

其中，所述立杆3由横杆31、立板32组成，其中，两个立板32对称放置于横杆31两侧，并与横杆31焊接，立板32上设有多个孔，通过其与其他部件相互铰接，并可以根据现场情况，选择铰接孔位置，所设计的多个孔用于方便调节铰接孔位置。

其中，所述后仓4由侧板41、弧形挡板42、后挡板43和支撑板44组成，并形成半封闭的立体结构；其中，侧板41设计高度大于管道机器人的轮胎直径，侧板41上设有多个减重椭圆孔和两个圆孔，通过圆孔与其他部件进行铰接，侧板41为折弯板，呈C型，折弯宽度大于管道机器人轮胎宽度，便于管道机器人在其上行驶，侧板41的末端设有弧形挡板42，便于管道机器人限位驻车，侧板41的设计宽度应使得管道机器人轮胎置于折弯板宽度范围内；后挡板43与两侧的侧板41焊接，形成半封闭空间，便于在下放及回收过程中防止管道机器人滑脱掉落；在两侧布置的侧板41底部，焊接有多个支撑板44，可以提高后仓4的整体刚度，各支撑板44之间的间距应小于管道机器人轮胎半径，防止管道机器人偏离轨道后掉落或轮胎悬空造成空转。

本发明通过四连杆设计，实现完成管道机器人下放过程中的多种工况。通过缆绳吊装，下放至水平管道平面，然后通过调整不同连杆位置，实现整个机构的搭桥，为管道机器人从竖直管道进入水平管道提供支撑，使得轮式管道机器人可以通过所搭设的过渡桥顺利进入水平管道，以便在管道内进行各种作业。此外，本发明的下井机构也可用于履带式管道机器人的下井作业。

管道机器人完成管道内作业任务后，可以原路后退，重新倒退至所搭设的过渡桥，返回至下井机构中，通过缆绳提升至地面。

本发明的一种上述管道机器人下井机构的作业方法，具体如下：

在进行管道机器人下放作业前，先将一根缆绳系于横杆中部，另一条缆绳系于后挡板上，将管道机器人置于后仓的半封闭空间内，管道机器人轮胎置于侧板的折弯宽度范围内，将系于横杆的缆绳悬吊整个下井机构，系于后挡板的缆绳不受力悬吊，立杆处于竖直，待整个下井机构下放至水平管道平面时，逐渐提升系于后挡板的缆绳，使其逐渐承载，提升后挡板，则此时后仓逐渐被系于后挡板的缆绳提升，在后仓逐渐提升的同时，由于整个机构的四连杆铰接作用，前搭桥也会同步逐渐提升，后板转动一定角度后会被立杆阻挡，形成限位，整个下井机构形成便于管道机器人行走的过渡机构，连接被竖直管道分割开的两个水平管道，遥控管道机器人，从后仓内走出，进入一侧的水平管道，完成下放工作；

待管道机器人在水平管道内作业完成，返回至水平管道口，沿前搭桥进入后仓，完成管道机器人的回收，此时通过提升系于横杆的缆绳，整个下井机构及管道机器人即可逐渐提升至地面，完成回收工作。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种管道机器人下井机构，其特征在于，包括：前搭桥（1）、连杆（2）、立杆（3）、后仓（4），上述四部分构成四连杆结构；

该前搭桥（1）呈L型结构，其分别与连杆（2）的一端及后仓（4）铰接；

该连杆（2）的另一端与立杆（3）铰接；

该立杆（3）上设有多个调节孔，其通过调节孔分别与连杆（2）及后仓（4）铰接。

2.根据权利要求1所述的管道机器人下井机构，其特征在于，所述前搭桥（1）由后板（11）、角钢板（12）、支撑板（13）组成，该后板（11）为L型金属板材，其短边设有两个孔，通过孔与其他部件进行铰接，其长边与角钢板（12）的一侧板焊接，角钢板（12）为垂直角度金属板材，角钢板的底板与支撑板（13）焊接。

3.根据权利要求2所述的管道机器人下井机构，其特征在于，所述支撑板（13）为多个，多个支撑板（13）将对称布置的角钢板（12）焊接形成整体。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的管道机器人下井机构，其特征在于，所述立杆（3）由横杆（31）、立板（32）组成，其中，两个立板（32）对称放置于横杆（31）两侧，并与横杆（31）焊接，立板（32）上设有多个孔，通过孔与其他部件相互铰接。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的管道机器人下井机构，其特征在于，所述后仓（4）由侧板（41）、弧形挡板（42）、后挡板（43）和支撑板（44）组成，并形成半封闭的立体结构；其中，侧板（41）设计高度大于管道机器人的轮胎直径，侧板（41）上设有多个减重椭圆孔和两个圆孔，通过圆孔与其他部件进行铰接，侧板（41）为折弯板，呈C型，折弯宽度大于管道机器人轮胎宽度，侧板（41）的末端设有弧形挡板（42），侧板（41）的设计宽度应使得管道机器人轮胎置于折弯板宽度范围内；后挡板（43）与两侧的侧板（41）焊接，形成半封闭空间，在两侧布置的侧板（41）底部，焊接有多个支撑板（44），各支撑板（44）之间的间距应小于管道机器人轮胎半径。

6.一种管道机器人下井机构的作业方法，其特征在于，包括如下：

在进行管道机器人下放作业前，先将一根缆绳系于横杆中部，另一条缆绳系于后挡板上，将管道机器人置于后仓的半封闭空间内，管道机器人轮胎置于侧板的折弯宽度范围内，将系于横杆的缆绳悬吊整个下井机构，系于后挡板的缆绳不受力悬吊，立杆处于竖直，待整个下井机构下放至水平管道平面时，逐渐提升系于后挡板的缆绳，使其逐渐承载，提升后挡板，此时后仓逐渐被系于后挡板的缆绳提升，在后仓逐渐提升的同时，前搭桥也会同步逐渐提升，后板转动一定角度后会被立杆阻挡，形成限位，整个下井机构形成便于管道机器人行走的过渡机构，连接被竖直管道分割开的两个水平管道，遥控管道机器人，从后仓内走出，进入一侧的水平管道，完成下放工作；

待管道机器人在水平管道内作业完成，返回至水平管道口，沿前搭桥进入后仓，完成管道机器人的回收，此时通过提升系于横杆的缆绳，整个下井机构及管道机器人即可逐渐提升至地面，完成回收工作。