CN110158757B - 用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法，包括如下步骤：提供一可自行走的机器人，装设有清洗装置和拼装装置；提供一临时排污管，将临时排污管穿过机器人并将临时排污管的两端分别置于对应的位于污水管道两侧的竖井内，进而通过临时排污管在对应的两竖井间泵送污水；令机器人进入污水管道内并沿污水管道自行走，在此过程中，通过清洗装置以对污水管道的内壁面进行清洗，通过拼装装置拾取加固板并拼装于已清洗好的污水管道的内壁面上。本发明的工法实现了自动化，无需人工下井作业，提高了清洗效率和质量，能够很好地解决工作环境恶劣和安全风险高的问题，设置的临时排污管能够保持污水的正常通流。

Description

用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法

技术领域

本发明涉及隧道工程领域，特指一种用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法。

背景技术

城市排水管网是现代化城市不可缺少的重要基础设施，是对城市经济发展具有全局性、先导性影响的基础产业，是城市水污染防治和城市排涝、防洪的骨干，是衡量现代化城市水平的重要标志。

随着城市化的进展，污水系统的负荷越来越严重，城市地下污水管道设施服务多年后有可能发生过度腐蚀或破裂并失去功效。如果污水管道系统损坏，有害物的外泄必然损害公众健康。再者，城市地下管线错综复杂，城市道路的负荷也越来越严重，使得地下管线在修复的过程中存在大量的技术问题，尤其是对污水管道的开挖会对周围的环境造成较大的影响。

使用非开挖技术可以很好地避免污水管道对周围的居民的正常生活、交通、环境等造成干扰，不会破坏周围的植被、建筑等，也不会影响周边的正常秩序。由于早期的污水管道有很多深埋于城市建筑之下，有的穿越了交通干线、河流湖泊等，进行开挖修复有很大的困难，而非开挖技术可以从下方进行穿越铺设，还可以灵活地选择穿越铺设的地点，从而将工程量降到最低。地下的情况相对复杂，会对开挖修复造成困难，而非开挖技术具有很高的精确度，可以精确控制地下管线的铺设方向，从而可以达到使管线绕过地下障碍的目的。和开挖修复技术相比较，非开挖修复技术的经济效益和社会效益更高。

不锈钢内衬修复技术是非开挖技术的一种，主要是通过在旧管道内部安装内衬薄壁不锈钢材料，整体成型，从而达到防渗漏、腐蚀的目的，亦可提高原管道耐压水平。由于不锈钢内衬可以阻止管道内壁腐蚀，减小管道内壁粗糙度，增加了水的过流量，使内衬后的管道更安全、轻便、经济，使用寿命更长，从而达到修复的目的。

然而，污水管道非开挖修复通常情况下为人工作业，工作难度极大，工作人员所处的工作环境是极其恶劣的，安全风险极高。因此，创新研发一种可实现污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法，对解决城市污水管道开挖修复对周围环境的扰动和污水管道内人工作业的高风险显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法，解决现有的人工作业存在的工作难度极大、工作环境极其恶劣以及安全风险极高等的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法，包括如下步骤：

提供一可自行走的机器人，所述机器人的一侧装设有清洗装置，所述清洗装置包括可转动的清洁刷；所述机器人的另一侧装设有拼装装置，所述拼装装置包括可转动的机械手；

将所述机器人置于所述污水管道的一端口处；

提供一临时排污管，将所述临时排污管穿过所述机器人并将所述临时排污管的两端分别置于对应的位于所述污水管道两侧的竖井内，进而通过所述临时排污管在对应的两竖井间泵送污水；以及

令所述机器人从一端口进入所述污水管道内并沿所述污水管道自行走至另一端口处，在所述机器人自行走的过程中，通过转动所述清洁刷以对所述污水管道的内壁面进行清洗，通过所述机械手拾取加固板并拼装于已清洗好的污水管道的内壁面上。

本发明的工法利用可自行走的机器人在污水管道内进行自行走，且在行走的过程中，利用清洁刷对污水管道的内壁面进行自动清洗，在清洗后，利用机械手将加固板拼接于污水管道的内壁面上，实现自动化，无需人工下井作业，提高了清洗效率和质量，能够很好地解决工作环境恶劣和安全风险高的问题，在机器人作业的过程中，通过设置的临时排污管进行污水的排放，无需停止污水管道的使用，能够保持污水的正常通流。

本发明的机器人工法的进一步改进在于，通过转动所述清洁刷以对所述污水管道进行清洗的步骤，包括：

于所述机器人的一侧安装一可转动的第一转盘，并通过一第一驱动结构驱动连接所述第一转盘；

将所述清洁刷安装于所述第一转盘上，并令所述清洁刷与所述污水管道的内壁面相贴；

启动所述第一驱动结构以驱动所述第一转盘旋转，进而带动所述清洁刷一同旋转并对所述污水管道的内壁面进行清洗。

本发明的机器人工法的进一步改进在于，在将所述清洁刷安装于所述第一转盘上时，于所述第一转盘上装设一可沿所述第一转盘的一径向方向伸缩调节的伸缩结构；

将所述清洁刷安装于所述伸缩结构上，通过所述伸缩结构的伸缩调节而带动所述清洁刷向着靠近或远离所述污水管道的内壁面的方向移动。

本发明的机器人工法的进一步改进在于，还包括：

于所述清洁刷上对应所述污水管道的内壁面开设喷水口；

于所述机器人内设置与所述喷水口连接的供水系统，在所述清洁刷对所述污水管道进行清洗时，通过所述供水系统向所述喷水口输送高压水以对所述污水管道的内壁面进行冲洗。

本发明的机器人工法的进一步改进在于，还包括：

提供一可自行走的运输小车，将待拼装的加固板放置于所述运输小车上，并通过所述运输小车运送给所述机械手以供所述机械手拾取拼装。

本发明的机器人工法的进一步改进在于，还包括：

于所述机械手上对应所述污水管道的内壁面开设有涂胶喷口；

于所述机器人内设置与所述涂胶喷口连接的供胶系统，在所述机械手拼装所述加固板时，通过所述供胶系统向所述涂胶喷口输送粘结胶并将所述粘结胶喷涂于所述污水管道的内壁面上，进而通过喷涂的粘结胶粘住所述加固板。

本发明的机器人工法的进一步改进在于，在所述机械手拾取所述加固板之前，还包括于所述加固板上对应贴于所述污水管道的内壁面的面上涂覆胶粘层，通过所涂覆的胶粘层将所述加固板粘接于所述污水管道的内壁面上。

本发明的机器人工法的进一步改进在于，所述机器人包括相对设置的前壳体、后壳体和支撑连接于所述前壳体和所述后壳体之间的推进机构，所述前壳体的外周设有可伸缩调节的多个前顶撑机构，所述后壳体的外周设有可伸缩调节的多个后顶撑机构，所述机器人的自行走的步骤，包括：

伸出所述后顶撑机构以固定所述后壳体，缩回所述前顶撑机构以解除所述前壳体的固定；

通过所述推进机构推动所述前壳体向前移动，移动到位后，伸出所述前顶撑机构以固定所述前壳体；

缩回所述后顶撑机构以解除所述后壳体的固定，通过所述推进机构拉动所述后壳体向前移动；

重复上述步骤以实现所述机器人的自行走。

本发明的机器人工法的进一步改进在于，在通过所述推进机构推动所述前壳体向前移动的过程中，配合转动所述清洁刷以对所述污水管道的内壁面进行全面的清洗。

本发明的机器人工法的进一步改进在于，所述前壳体和所述后壳体的中部设有相对应的通孔，将所述临时排污管的一端从所述前壳体和所述后壳体上的通孔对应穿过。

附图说明

图1为本发明用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法的流程图。

图2为本发明用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法中机器人清洗污水管道的剖视图。

图3为图2中污水管道的结构示意图。

图4为本发明用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法中所用的机器人的结构示意图。

图5为机器人的另一视角的立体结构示意图。

图6为机器人置于污水管管道中且省略了污水管道上部以露出机器人的结构示意图。

图7为机器人于污水管道内清洗及加固作业的结构示意图。

图8为运输小车置于污水管道内的正视图。

图9为运输小车置于污水管道内的立体结构示意图。

图10为机器人于前后顶撑机构处的剖视图。

图11为机器人于清洁刷处的剖视图。

图12为机器人中清洗装置的正视图。

图13为机器人中前壳体处的前顶撑机构的剖视图。

图14为图13所示的前顶撑机构顶撑状态的结构示意图。

图15为机器人的推进机构推进前的结构示意图。

图16为机器人的推进机构推进后的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法，属于一种管道非开挖修复技术，用于解决排污管道内工作环境极其恶劣及安全风险极高的问题，本发明利用机器人实现了全自动化地清洗污水管道和加固污水管道，无需人工下井作业，提高了清洗效率和质量，能够很好地解决工作环境恶劣和安全风险高的问题，在机器人作业的过程中，通过设置的临时排污管进行污水的排放，无需停止污水管道的使用，能够保持污水的正常通流。本发明的工法可在保证污水管道正常通流的前提下，实现非开挖式的自动化管道内壁清洗和修复，克服了人工污水管道内作业的现实困难，施工成本低、安全可靠，具有较好的适用性和经济性。下面结合附图对本发明用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法进行说明。

参阅图1，显示了本发明用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法的流程图。下面结合图1，对本发明用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法进行说明。

如图1所示，本发明的用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法，包括如下步骤：

执行步骤S101，提供可自行走的机器人，装设有清洗装置和拼装装置，结合图2和图4所示，机器人20的一侧装设有清洗装置22，该清洗装置22包括可转动的清洁刷221，机器人20的另一侧装设有拼装装置23，该拼装装置23包括可转动的机械手231；接着执行步骤S102；

执行步骤S102，将机器人置于污水管道11的一端口处；接着执行步骤S103；

执行步骤S103，提供一临时排污管，将其两端置于对应的污水管道两侧的竖井内，进而在两竖井间泵送污水；结合图2所示，将临时排污管24置于污水管道11内，并沿着污水管道11的走向设置，将临时排污管24的一端穿过机器人20并置于对应的竖井12内，另一端置于另一侧的竖井12内，也即临时排污管24的两端分别置于对应的位于污水管道11两侧的竖井12内，进而通过临时排污管在对应的两竖井12间泵送污水，从而使得两竖井12间的污水能够保持正常通流，且污水不会进入到污水管道11内，不会影响污水管道11的清洗和加固修复作业。接着执行步骤S104；

执行步骤S104，令机器人沿污水管道内行走并利用清洁装置进行自动清洗，利用拼装装置拼装加固板以加固管道；结合图2和图3所示，让机器人20从污水管道11的一端口进入污水管道11内，而后沿着污水管道11自行走至另一端口处，结合图6和图7所示，在机器人20自行走的过程中，通过转动清洁刷221以对污水管道11的内壁面进行清洗，通过机械手231拾取加固板并拼装于已清洗好的污水管道11的内壁面上，从而利用清洁刷221和机械手231实现了自动清洗功能和自动拼装功能。

本发明的工法利用可自行走的机器人在污水管道内进行自行走，且在行走的过程中，利用清洁刷对污水管道的内壁面进行自动清洗，在清洗后，利用机械手将加固板拼接于污水管道的内壁面上，实现自动化，无需人工下井作业，提高了清洗效率和质量，能够很好地解决工作环境恶劣和安全风险高的问题，在机器人作业的过程中，通过设置的临时排污管进行污水的排放，无需停止污水管道的使用，能够保持污水的正常通流。

作为本发明的一较佳实施方式，通过转动清洁刷221以对污水管道11进行清洗的步骤，包括：

如图4、图10至图12所示，于机器人20的一侧安装一可转动的第一转盘222，并通过一第一驱动结构驱动连接第一转盘222；

将清洁刷221安装于第一转盘222上，并令清洁刷221与污水管道11的内壁面相贴；

启动第一驱动结构以驱动第一转盘222旋转，进而带动清洁刷221一同旋转并对污水管道11的内壁面进行清洗。

在清洗污水管道11时，第一驱动结构驱动第一转盘222进行旋转，在第一转盘222旋转时带着清洁刷221一起旋转，而清洁刷221与污水管道11的内壁面相贴，从而就实现了对污水管道11内壁面的清洗。将第一转盘222的转速设定为与机器人20的自行走速度相匹配，可在第一转盘222完成一圈转动或多圈转动后，再令机器人20向前移动，且移动的距离小于等于清洁刷221的清洁宽度，从而使得机器人20能够给对污水管道11的内壁面进行全覆盖的清洁作业。

较佳地，第一驱动结构安装在机器人20的内部，在机器人20的一侧设置有第一轴承，第一转盘222的中部固设有转动轴，该转动轴插设于行机器人20上的第一轴承内并伸入到机器人20的内部，该转动轴的端部与第一驱动结构连接，通过第一驱动结构驱动该转动轴进行旋转，进而转动轴的旋转带动了第一转盘222的旋转。

进一步地，清洁刷221为一柱状结构，且该柱状结构的外表面布设有多个刷毛2211；如图10和图11所示，清洁刷221通过一旋转轴2213可转动地安装于第一转盘222上，且该旋转轴2213与一第二驱动结构连接，通过第二驱动结构驱动该旋转轴2213进行旋转，进而带动清洁刷221进行旋转。从而实现了清洁刷221在随着第一转盘222进行公转的同时，能够在第二驱动结构的驱动下进行自转，通过自转提高了清洁刷221的清洁效果和清洁质量。

较佳地，刷毛2211为钢丝，垂直固定于柱状结构的表面，钢丝密布于柱状结构的表面。这样清洁刷221即为钢丝刷，通过钢丝的端头与污水管道的内壁面相接触而实现对污水管道的内壁面进行刷洗。在第一转盘222上固定有第二轴承，清洁刷的旋转轴2213穿过该第二轴承且可于该第二轴承内自由转动。第二转盘222的内侧(即远离清洁刷所在的一侧)设有安装座，该安装座上固定第二驱动结构。

再进一步地，在将清洁刷221安装于第一转盘222上时，于第一转盘222上装设一可沿第一转盘222的一径向方向伸缩调节的伸缩结构223；

将清洁刷221安装于伸缩结构223上，通过伸缩结构223的伸缩调节而带动清洁刷221向着靠近或远离污水管道11的内壁面的方向移动。具体可将用于安装旋转轴2213的第二轴承固定在伸缩结构223上，通过设置伸缩结构223可将清洁刷221的位置调整到与污水管道11的内壁面相贴，还可以将清洁刷221的位置调整到与污水管道11的内壁面相远离，实现了清洁刷221伸出和缩回的调节功能，在进行清洁时，通过伸缩结构223伸出清洁刷221，在不使用时，通过伸缩结构223将清洁刷221缩回。

如图12所示，在第一转盘222上开设有安装槽，该安装槽的设置方向与第一转盘222的径向方向相一致。伸缩结构223包括安装板和与安装板固定连接的伸缩驱动机构，安装板插设于安装槽内且可于安装槽内移动，伸缩驱动机构可伸缩调节，用于驱动安装板在安装槽内向内或向外移动，安装板上固定第二轴承，进而通过第二轴承和旋转轴2213与清洁刷221连接，在伸缩驱动机构驱动安装板伸缩移动时，可带动清洁刷221一起伸缩移动(即向着靠近或远离污水管的内壁面的方法移动)。较佳地，在安装槽的两个侧壁上开设有限位槽，安装板上对应限位槽设有限位凸起，限位凸起插设于对应的限位槽内，从而限位安装板的移动方向。伸缩驱动机构为伸缩油缸，将伸缩油缸固定在第一转盘222的中部处，并将伸缩油缸的油缸杆的端部与安装板固定连接，且油缸杆的设置方向与第一转盘222的径向方向相一致，从而伸缩油缸伸出油缸杆可推动安装板向着第一转盘的外部移动，带动清洁刷向着靠近污水管道的内壁面的方向移动进而与内壁面相贴；伸缩油缸缩回油缸杆可带动安装板向着第一转盘的内部移动，带动清洁刷向着远离污水管道的内壁面的方向移动进而与内壁面间留有一定的间距。

更进一步地，本发明的工法还包括：

如图10和图11所示，于清洁刷221上对应污水管道11的内壁面开设喷水口2212；

于机器人20内设置与喷水口2212连接的供水系统，在清洁刷221对污水管道11进行清洗时，通过供水系统向喷水口2212输送高压水以对污水管道11的内壁面进行冲洗。

较佳地，供水系统包括一储水箱、与储水箱连接的水泵和与水泵连接的水管，该水管与清洁刷的喷水口连通，通过水泵将储水箱内的水加压抽送到水管内，进而由水管送到各喷水口，再从喷水口处以高压形式喷出到污水管的内壁面上，对内壁面进行冲洗。

又佳地，本发明的清洗装置22的第一转盘222为圆形结构，第一驱动结构和第二驱动结构为驱动电机，驱动电机的输出轴与对应的转动轴和旋转轴固定连接，以驱动转动轴和旋转轴进行旋转；或者驱动电机的输出轴与对应的转动轴和旋转轴通过齿轮传动连接，以驱动转动轴和旋转轴进行旋转。

作为本发明的另一较佳实施方式，本发明的工法还包括：

如图8和图9所示，提供一可自行走的运输小车25，将待拼装的加固板31放置于运输小车25上，并通过运输小车25运送给机械手231以供机械手231拾取拼装。

具体地，运输小车25包括一承托板和固定于该承托板底部的四个移动轮，承托板上用于放置加固板31，移动轮为万向轮，通过电机驱动万向轮进行转动和/转向。在运输小车25上设置有激光雷达和水平传感器，通过激光雷达测量运输小车25距机械手的距离，在移动到合适距离时该运输小车25就停止移动。水平传感器用于检测运输小车25的水平度，以确保运输小车25能够在污水管内平稳的移动。较佳地，可为运输小车25配备一与激光雷达和水平传感器连接的控制器，该控制器控制连接电机，控制器在接收到激光雷达的距离信息后，判断是否移动到位，若到位就控制电机停止运行从而运输小车25就停止移动了，否则就控制电机继续运行而令运输小车25继续移动。控制器接收水平传感器检测到的运输小车的水平度，从而控制电机驱动万向轮转向以令运输小车25能够保持水平移动且可避开所遇到的障碍物。

运输小车25可在污水管道11内进行自行走移动，从而可实现为机械手231运送加固板31。在运输小车25上可放置多个加固板31，也可以只放置一个加固板31，在运输小车25上的加固板31均拼装完后，运输小车25移动至污水管道11的端口处并装上新的加固板31，再将新的加固板31运输给机械手231。

在一实施方式中，本发明的工法还包括：

结合图6和图7所示，于机械手231上对应污水管道11的内壁面开设有涂胶喷口；

于机器人20内设置与涂胶喷口连接的供胶系统，在机械手231拼装加固板31时，通过供胶系统向涂胶喷口输送粘结胶并将粘结胶喷涂于污水管道11的内壁面上，进而通过喷涂的粘结胶粘住加固板31。

具体地，将涂胶喷口设置在机械手231上面对污水管道11的内壁面的一侧，将供胶系统设置在机器人20内，供胶系统将呈液体状的粘结胶输送到涂胶喷口处，继而喷涂到污水管的内壁面上。从而本发明所用的机器人20能够自动的向污水管道11的内壁面喷涂粘结胶，以固定加固板31。

在另一实施方式，本发明的工法在机械手231拾取加固板31之前，还包括于加固板31上对应贴于污水管道11的内壁面的面上涂覆胶粘层，通过涂覆的胶粘层将加固板31粘接于污水管道11的内壁面上。具体地，在运输小车25上防止的加固板31已经涂好胶粘层，机械手231直接拾取并且将其拼装到指定位置即可，使得拼装更方便。

如图4和图15所示，本发明的机器人20上的拼装装置23还包括可转动地安装于机器人20另一侧的第二转盘232和驱动连接第二转盘232的第三驱动结构，该第三驱动结构驱动第二转盘232进行旋转；机械手231安装于第二转盘232上，并随着第二转盘232的旋转而进行转动。利用第二转盘232的旋转而将机械手231带到指定的位置，以供机械手231安装对应的加固板。

较佳地，第三驱动结构安装在机器人20的内部，在机器人20的另一侧(也即与安装清洗装置相对的一侧)设置有第二轴承，第二转盘232的中部固设有驱动轴，该驱动轴插设于机器人20的第二轴承内并伸入到机器人的内部，该驱动轴的端部与第三驱动结构连接，通过第三驱动结构驱动该驱动轴进行旋转，进而带动了第二转盘232旋转。又佳地，第二转盘232的旋转角度可控，通过控制第三驱动结构的转速来实现第二转盘232的旋转角度的控制，由于加固板的拼装位置固定，所以对应的第二转盘232的旋转的位置也相对固定，即在拼装第一加固板时，将第二转盘232上的机械手231旋转到对应第一加固板位置处，机械手231即可对第一加固板进行拼装了。

进一步地，机械手231包括固定于第二转盘上的基座、安装于基座上的可转动调节的第一转轴、安装于第一转轴上的可转动调节的第二转轴、与第二转轴连接的第一机械臂以及可转动地安装于第一机械臂端部的第二机械臂，其中第二转轴与第一转轴的设置方向相垂直，第一机械臂的一端部套设固定在第二转轴上，第一机械臂的另一端部通过第三转轴可转动地连接第二机械臂，第一转轴、第二转轴以及第三转轴均通过对应的驱动机构驱动旋转，且旋转的角度可控，实现了第一机械臂和第二机械臂的位置调节。第一机械臂呈弧形状，与污水管的内壁面的弧度相适配，第二机械臂呈长方体结构，底部设有吸盘用于拾取对应的加固板。机械手231拾取加固板31后，通过转动第一转轴、第二转轴以及第三转轴而调节到指定位置，而后将加固板31压至于污水管道11的内壁面上，并对加固板31施加一与污水管道11相贴近的紧固力，从而就将加固板31粘贴在污水管道11上了。

作为本发明的另一较佳实施方式，如图15和图16所示，机器人20包括相对设置的前壳体211、后壳体212和支撑连接于前壳体211和后壳体212之间的推进机构213，前壳体211的外周设有可伸缩调节的多个前顶撑机构2111，后壳体212的外周设有可伸缩调节的多个后顶撑机构2122，机器人20的自行走的步骤，包括：

伸出后顶撑机构2121以固定后壳体212，缩回前顶撑机构2111以解除前壳体211的固定；

通过推进机构213推动前壳体211向前移动，移动到位后，伸出前顶撑机构2111以固定前壳体211；

缩回后顶撑机构2121以解除后壳体212的固定，通过推进机构213拉动后壳体212向前移动；

重复上述步骤以实现机器人20的自行走。

结合图13和图14所示，显示了前顶撑机构2111缩回和伸出的状态，在前壳体211的外周均匀设置了多个前顶撑机构2111，该前顶撑机构2111为支撑油缸，在需要固定前壳体211时，将支撑油缸顶出与污水管道11锁紧，在不需要固定前壳体211时，将支撑油缸缩回以解除与污水管道11的锁紧状态。后顶撑机构2121的工作原理与前顶撑机构2111相同。

进一步地，在通过推进机构213推动前壳体211向前移动的过程中，配合转动清洁刷221以对污水管道11的内壁面进行全面的清洗。较佳地，推进机构213为推进油缸，通过伸出油缸杆和缩回油缸杆来调节推进机构213的长度。推进机构213向前推进时，与清洁刷221进行配合，在清洁刷221对当前的污水管道11的内壁面清洗干净后，推进机构213向前顶推的距离小于等于清洁刷221的清洁宽度，而后在清洁刷221对新的位置清洁干净后，推进机构213继续向前顶推小于等于清洁宽度的距离，直至顶推机构213顶推至最大行程，也即油缸杆完全伸出。在推进机构213拉动后壳体212移动时，与机械手231进行配合，在机械手231拼装完当前环向的加固板31后，推进机构213缩回部分的距离小于等于加固板31的宽度，在机械手231对新的位置进行加固板31的拼装，拼好后，推挤机构213继续拉动后壳体移动，直至油缸杆完全缩回。

如图4和图5所示，本发明的机器人20前壳体211、后壳体212以及顶推机构213组成为行走装置21，该行走装置21用于在污水管内移动，实现机器人的自行走功能；清洗装置22装设在行走装置21一侧，拼装装置23装设于行走装置21的另一侧，该拼装装置23装设在与清洗装置22相对的一侧。结合图10至图12所示，行走装置21的一侧设有侧面板，该侧面板的中部安装第一轴承，侧面板的四周设有向外凸伸的边沿，第一转盘222装设在边沿所围合形成的空间内，该第一转盘222与侧面板相平行设置，两者之间留有一定的间隙，以便于第一转盘222的自由转动。在行走装置21的另一侧设置有另一侧面板，在该侧面板的中部安装第二轴承，第二转盘232与该另一侧面板相平行设置，两者之间留有一定的间隙，以便于第一转盘222的自由转动。

下面对行走装置21的行走过程进行说明，将行走装置21放入到污水管道内，如图13和图14所示，将前顶撑机构2111缩回，解除其与污水管道的内壁面的锁紧状态，将后顶撑机构2121顶出与污水管道的内壁面锁紧，结合图16所示，而后推进油缸将油缸杆伸出以顶推前壳体211向前移动，在移动到位后，将前顶撑机构2111顶出与污水管道的内壁面锁紧，将后顶撑机构2121缩回，解除其与污水管道的内壁面的锁紧状态，推进油缸收回油缸杆而带动后壳体212向前移动，这样就完成了行走装置211向前行走，如此往复，即可令机器人在污水管道内自由的行走。

较佳地，前壳体211和后壳体212的截面均呈圆形，以适配于截面呈圆形的污水管道。当然前壳体211和后壳体212的形状并不以此为限，对于截面为方形或其他形状的污水管道，前壳体211和后壳体212可做成相适配的形状。又佳地，前壳体211和后壳体212为环状结构，在环状结构的内部设置有十字交叉的支撑梁，起到加固的作用。且环状结构的内外环之间还设置有多道支撑板。

进一步地，在前壳体211的外周套设有密封圈2112，密封圈2112与污水管道的内壁面相紧贴。密封圈2112有多道。通过设置的密封圈2112与污水管道的内壁面紧密相贴，在前壳体211向前移动的过程中，密封圈2112对污水管道的内壁面能够进行紧密的刮擦，将污水管道的内壁面上的水及残留的污垢能够擦除干净，进而便于后续的加固板拼装。密封圈2112还起到了密封的作用，能够防止清洗装置22的一侧用的水进入到拼装装置23所在的一侧，避免对拼装作业产生影响。较佳地，多个密封圈2112上靠近清洗装置22的一侧为倾斜面，且倾斜的方向为顺着前壳体211的移动方向，以减小对前壳体211的摩擦阻力，便于前壳体211的移动。

作为本发明的又一较佳实施方式，前壳体211和后壳体212的中部设有相对应的通孔，将临时排污管24的一端从前壳体和后壳体上的通孔对应穿过。结合图12所示，在第一转盘222的中部对应前壳体211的通孔处设置有通孔2113，临时排污管24的一端从前壳体211的通孔和第一转盘222的通孔2113穿过，该端部连接到污水管道对应的端部所连接的结构上，临时排污管24的另一端从后壳体212的通孔和第二转盘232上的通孔穿过，该另一端部连接到污水管道对应的端部所连接的结构上，从而通过临时排污管24临时代替污水管道进行排污作业，在机器人清洗及加固的过程中，保持了污水正常通流工作。可为临时排污管24设置一排污泵241，以加速污水的通流。在机器人上设置的通孔大于临时排污管24的外径，使得机器人可正常的向前移动行走，而临时排污管24相对于污水管道不动。

下面以图2和图3所示的实例为例，对本发明的工法的过程进行说明。

如图3所示，污水管道11的两侧设置有竖井12，污水管道11的端部与竖井12连通，且污水管道11呈倾斜状设置，即一端的标高高于另一端。结合图2所示，将机器人20从标高较高的一端进入到污水管道11内，并向着标高较低的一端移动行走。在竖井12内有污水，经污水管道11从一侧竖井12流入到另一侧竖井12，现需要对污水管道11的内壁面进行清洗和加固。机器人20进出污水管道11可通过一形状与污水管道11相适配的始发装置和接收装置来实现，将机器人20置于始发装置内，而后将始发装置和机器人20一同吊入竖井12内并送到污水管道11的端口处，机器人20可通过自行走而进入到污水管道11内。接收装置的过程为，将接收装置吊入到另一个竖井12内，而令机器人20通过自行走至接收装置内，在将接收装置吊出即可。较佳地，接收装置和始发装置均为圆管状，且一端设置有可调节的顶撑件，在始发和接收时，调节顶撑件以将始发装置和接收装置上靠近污水管道一端的端面与污水管道的端面相紧贴。

在机器人20进入污水管道20之前，先将临时排污管24和污水泵241设置好，将临时排污管置于污水管道11内，将排污泵设置在竖井12内并靠近污水管管道11的位置，而后排污泵的进口通过一导管与竖井12内的污水连通，排口与临时排污管24的端部连通，连通时，可先将临时排污管24穿过机器人20再与排口连通，并将该临时排污管24的端部与竖井12固定连接，将临时排污管的另一端伸入到另一侧的竖井12内，而后开启排污泵将一侧竖井12内的污水抽至临时排污管24内，经过临时排污管24排放到另一侧竖井12内，从而就使得污水不会流经污水管道11。而后机器人20就可进入到污水管道11内了。

机器人20通过行走装置21行走至污水管道11内，具体地，先利用后顶撑机构2121顶撑在始发装置以锁紧后壳体212，前顶撑机构2111缩回，推进机构213推动前壳体211向前移动至清洁刷221刚好位于污水管道11的内壁面的端部处，而后启动第一驱动结构和第二驱动结构，令清洁刷221自转并公转，以对污水管道11的内壁面进行刷洗，同时开启供水系统，通过喷水口同步进行冲洗，在第一转盘222旋转一圈或多圈(可依实际需要进行设定)后，推进机构213继续推动前壳体211继续向前移动，移动的过程中，清洁刷221同步进行清洗，在推进到距离小于等于清洁刷221的宽度时停止(推进距离可依据需要进行设定)，以使得清洁刷221对污水管道11的内壁面上新的位置进行清洗，在推进机构213推动前壳体211移动到最大行程时，停止第一驱动结构、第二驱动结构和供水系统的运行，即停止清洗作业，此时前壳体211已经进入到了污水管道11内，将前顶撑机构2111伸出并与污水管道11锁紧，接着缩回后顶撑机构2121，推进机构213拉动后壳体212进入到污水管道11内，接着后顶撑机构2121顶出并与污水管道的内壁面锁紧，接着重复上述推进前壳体211移动和清洁刷221清洁的动作，在后壳体221移动到一定距离时，也即机械手位于污水管道11的内壁面的端部处时，结合图6和图7所示，将装载有加固板31的运输小车25吊送至始发装置内，通过运输小车25的自行走为机械手231提供加固板31，机械手拾取加固板31，开启第三驱动结构驱动第二转盘232旋转到指定的位置，机械手对污水管道11的内壁面的对应位置进行喷胶，而后机械手231调节自身的位置而将加固板31粘贴在污水管道11的内壁面上，实现了对污水管道11的加固；拼装固定加固板31的步骤还可以省略喷胶过程，即在加固板31上已涂覆有胶粘层，机械手231直接拾取加固板31并将其拼装到污水管道11的内壁面即可。在加固板31拼装好一圈后，推进机构213配合前顶撑机构和后顶撑机构将后壳体和机械手向前拉动，较佳地，拉动距离为拼装好的一圈加固板31的宽度，运输小车25自行向着靠近机械手231的位置移动，到位后前顶撑机构和后顶撑机构顶出与污水管道锁紧，机械手231对新的位置进行加固板的拼装。重复上述步骤，机器人可从污水管道11的一端向另一端移动行走，且在行走的过程中，前部的清洗装置22对污水管道11的内壁面进行有效的清洗，后部的拼装装置对污水管道11的内壁面粘贴加固板进行加固，实现了全程的自动化。运输小车25可在始发装置和污水管道内进行移动，以运送加固板31，新的加固板31可从竖井12的上方吊入到始发装置内并放置于运输小车25上，运输小车25再将加固板31运送至机械手231处。

在机器人移动到污水管道的另一端时，将与始发装置结构相似的接收装置吊送到对应的竖井12内以接收该机器人，并将机器人吊出竖井。在污水管道可重新使用时，将临时排污管和排污泵移除即可。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于污水管道内壁自动清洗和修复的机器人工法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一可自行走的机器人，所述机器人的一侧装设有清洗装置，所述清洗装置包括可转动的清洁刷；所述机器人的另一侧装设有拼装装置，所述拼装装置包括可转动的机械手；

将所述机器人置于所述污水管道的一端口处；

提供一临时排污管，将所述临时排污管穿过所述机器人并将所述临时排污管的两端分别置于对应的位于所述污水管道两侧的竖井内，进而通过所述临时排污管在对应的两竖井间泵送污水；以及

令所述机器人从一端口进入所述污水管道内并沿所述污水管道自行走至另一端口处，在所述机器人自行走的过程中，通过转动所述清洁刷以对所述污水管道的内壁面进行清洗，通过所述机械手拾取加固板并拼装于已清洗好的污水管道的内壁面上；

通过转动所述清洁刷以对所述污水管道进行清洗的步骤，包括：

于所述机器人的一侧安装一可转动的第一转盘，并通过一第一驱动结构驱动连接所述第一转盘；

将所述清洁刷安装于所述第一转盘上，并令所述清洁刷与所述污水管道的内壁面相贴；

启动所述第一驱动结构以驱动所述第一转盘旋转，进而带动所述清洁刷一同旋转并对所述污水管道的内壁面进行清洗；

将所述清洁刷通过一旋转轴可转动地安装于所述第一转盘上，并将所述旋转轴与一第二驱动结构连接，通过所述第二驱动结构驱动所述旋转轴进行旋转，进而带动所述清洁刷进行旋转。

2.如权利要求1所述的机器人工法，其特征在于，在将所述清洁刷安装于所述第一转盘上时，于所述第一转盘上装设一可沿所述第一转盘的一径向方向伸缩调节的伸缩结构；

将所述清洁刷安装于所述伸缩结构上，通过所述伸缩结构的伸缩调节而带动所述清洁刷向着靠近或远离所述污水管道的内壁面的方向移动。

3.如权利要求1所述的机器人工法，其特征在于，还包括：

于所述清洁刷上对应所述污水管道的内壁面开设喷水口；

于所述机器人内设置与所述喷水口连接的供水系统，在所述清洁刷对所述污水管道进行清洗时，通过所述供水系统向所述喷水口输送高压水以对所述污水管道的内壁面进行冲洗。

4.如权利要求1所述的机器人工法，其特征在于，还包括：

提供一可自行走的运输小车，将待拼装的加固板放置于所述运输小车上，并通过所述运输小车运送给所述机械手以供所述机械手拾取拼装。

5.如权利要求1所述的机器人工法，其特征在于，还包括：

于所述机械手上对应所述污水管道的内壁面开设有涂胶喷口；

于所述机器人内设置与所述涂胶喷口连接的供胶系统，在所述机械手拼装所述加固板时，通过所述供胶系统向所述涂胶喷口输送粘结胶并将所述粘结胶喷涂于所述污水管道的内壁面上，进而通过喷涂的粘结胶粘住所述加固板。

6.如权利要求1所述的机器人工法，其特征在于，在所述机械手拾取所述加固板之前，还包括于所述加固板上对应贴于所述污水管道的内壁面的面上涂覆胶粘层，通过所涂覆的胶粘层将所述加固板粘接于所述污水管道的内壁面上。

7.如权利要求1所述的机器人工法，其特征在于，所述机器人包括相对设置的前壳体、后壳体和支撑连接于所述前壳体和所述后壳体之间的推进机构，所述前壳体的外周设有可伸缩调节的多个前顶撑机构，所述后壳体的外周设有可伸缩调节的多个后顶撑机构，所述机器人的自行走的步骤，包括：

伸出所述后顶撑机构以固定所述后壳体，缩回所述前顶撑机构以解除所述前壳体的固定；

通过所述推进机构推动所述前壳体向前移动，移动到位后，伸出所述前顶撑机构以固定所述前壳体；

缩回所述后顶撑机构以解除所述后壳体的固定，通过所述推进机构拉动所述后壳体向前移动；

重复上述步骤以实现所述机器人的自行走。

8.如权利要求7所述的机器人工法，其特征在于，在通过所述推进机构推动所述前壳体向前移动的过程中，配合转动所述清洁刷以对所述污水管道的内壁面进行全面的清洗。

9.如权利要求7所述的机器人工法，其特征在于，所述前壳体和所述后壳体的中部设有相对应的通孔，将所述临时排污管的一端从所述前壳体和所述后壳体上的通孔对应穿过。

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