CN111022821B - 用于修复管道内壁的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于修复管道内壁的机器人，涉及管道维护技术领域，其技术方案要点是：包括管道修复支撑框架主体、修复器驱动装置和操作控制装置，管道修复支撑框架主体包括主支撑架，主支撑架呈圆筒框架，主支撑架上安设修复装置，主支撑架的前端部安设管道定位摄像头；主支撑架上还设置有清洁组件，清洁组件包括设置于主支撑架前端部上的安装架、设置于安装架远离主支撑架一侧的清洁气囊，清洁气囊上连接有进气管，进气管用于连接至气源使得清洁气囊胀大贴合管道内壁进行清洁。清洁组件可以在修复前对管道内壁清洁，同时也能形成阻流隔绝的效果，从而使得胶体吸附层的热熔光固化胶与管道内壁贴合更加牢固，使得管道修复效果更好。

Description

用于修复管道内壁的机器人

技术领域

本发明涉及管道维护技术领域，更具体地说，它涉及一种用于修复管道内壁的机器人。

背景技术

在地下埋设的管道，许多管道之间交叉，错综复杂，有一些管道经过多年的使用，渗漏，破裂事故频出，时常需要对管道进行修复。

如专利公告号为CN204852776U的中国实用新型专利，该专利公开了一种地下管道修复系统，该地下管道修复系统由管道修复支撑框架主体、修复器驱动装置和操作控制装置组成，管道定位摄像头、主支撑架、定位仪、操控器和电池组组成，主支撑架整体呈圆筒框架，前端部安设管道定位摄像头，主支撑架的中部安设定位仪、电池组和操控器，操控器通过线路与驱动器、管道定位摄像头和定位仪相连接，主支撑架上安设修复装置，定位筒内放置管道修复气囊，管道修复气囊修复管道充气时撑起定位筒和胶体吸附层固定带跟随扩张，直至定位筒和胶体吸附层贴覆到修复管道上。

实际使用中，胶体材料通常采用热熔光固化胶，如紫外光固化丙烯酸酯热熔胶，紫外光固化丙烯酸酯热熔胶可以通过照射紫外光快速固化，紫外光光源通常设置于主支撑架上并靠近管道定位摄像头设置。当热熔光固化胶通过胶体吸附层贴到管道破损处后，通过照射紫外光快速固化。

但是采用上述地下管道修复系统时，由于地下管道在使用过程中，其内壁容易堆积残留物，直接通过管道修复气囊将胶体吸附层扩张使得胶体材料贴覆到管道内壁，容易导致胶体吸附层的胶体材料与管道贴合不牢的情况，比较麻烦，有待改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种用于修复管道内壁的机器人，其具有修复管道时胶体吸附层的胶体材料与管道内壁贴合更加牢固的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于修复管道内壁的机器人，包括管道修复支撑框架主体、修复器驱动装置和操作控制装置，管道修复支撑框架主体包括主支撑架，主支撑架呈圆筒框架，主支撑架上安设修复装置，主支撑架的前端部安设管道定位摄像头；主支撑架上还设置有清洁组件，所述清洁组件包括设置于主支撑架前端部上的安装架、设置于安装架远离主支撑架一侧的清洁气囊，所述清洁气囊上连接有进气管，所述进气管用于连接至气源使得清洁气囊胀大贴合管道内壁进行清洁。

通过上述技术方案，当需要对管道进行修复时，首先将机器人进入到管道内，通过定位摄像头找到修复点，然后将机器人稍微退回一段距离，此时启动气源将气囊胀大，通常气源处连接有气压阀，可以反馈气囊内的气压。当气囊胀大至抵触管道内壁后，此时机器人继续前移，通过清洁气囊对管道内壁进行刮除清洁，将管道内部的残留物进行清洁，然后当管道内部清洁完毕后，继续启动气源使得清洁气囊进一步胀大使得清洁气囊可以抵紧于管道内壁，此时清洁气囊可以对管道进行暂时断流，减少另一侧流体导致对管道修复的影响，然后通过修复装置将裂缝处进行修复，使得胶体吸附层贴合于管道内壁。设置清洁组件，通过清洁组件可以在修复前对管道内壁清洁，同时也能形成阻流隔绝的效果，从而使得胶体吸附层的胶体材料与管道内壁贴合更加牢固，使得管道修复效果更好。

进一步的，所述修复器驱动装置包括转动连接于主支撑架上的驱动轮、设置于主支撑架上带动驱动轮转动的驱动电机，所述主支撑架前后两端还分别设置有导向轮，所述驱动轮抵触于管道的内壁；每端的所述导向轮均设置有多个，且多个导向轮沿着主支撑架轴线呈周向均匀分布。

通过上述技术方案，当机器人在管道内移动时，驱动轮驱动主支撑架移动时，导向轮可以进行导向，同时导向轮可以对主支撑架进行定位，从而使得主支撑架基本与管道处于同轴的状态，从而使得修复装置的修复气囊胀大时使得胶体吸附层和管道的同轴度更好，从而使得胶体吸附层的胶体材料贴合更加牢固。

进一步的，所述导向轮通过安装杆与主支撑架连接，所述安装杆包括固定连接于主支撑架上的固定部、滑移连接于固定部上的滑移部，所述导向轮对应转动连接于滑移部远离固定部的一端，所述固定部上还设置有固紧螺栓，所述固紧螺栓拧紧用于将滑移部和固定部固定。

通过上述技术方案，设置固定部、滑移部和固紧螺栓，使得安装杆的长度可调，从而使得导向轮可以适配不同直径的管道，从而使得整体的使用更加灵活。

进一步的，所述固定部上还设置有抵触弹簧，所述抵触弹簧使得滑移部具有远离固定部的趋势，所述滑移部上还设置有限制滑移部从固定部上脱离的限位块。

通过上述技术方案，设置抵触弹簧，当需要对导向轮进行调节时，可以先将机器人放入管道，通过驱动轮或者人力先进行支撑，使得主支撑架位置基本与管道同轴，然后通过拧松固紧螺栓，抵触弹簧的弹力带动滑移部移动并使得导向轮抵触于管道内侧壁，然后通过拧紧固紧螺栓进行固定即可，通过设置抵触弹簧，使得安装杆的调节更加方便。

进一步的，所述修复器驱动装置通过连接板连接于主支撑架上，连接板沿主支撑架径向滑移于主支撑架上，主支撑架上还设置有调节件，所述调节件通常为调节气缸，所述调节件用于驱动修复器驱动装置的轮面抵触管道内壁。

通过上述技术方案，通过调节件，当主支撑架在移动过程中，确保驱动轮能稳定抵触于管道内壁，从而驱动轮能够提供稳定的驱动力，带动主支撑架移动，从而使得整体的使用更加稳定。

进一步的，所述清洁气囊呈圆筒形设置，且清洁气囊的轴线与主支撑架的轴线重合设置，所述清洁气囊外侧壁包括有刮纹，所述刮纹沿着清洁气囊的周向延伸并呈环形设置。

通过上述技术方案，当清洁气囊抵触于管道内壁进行清洁时，刮纹的设置使得整体的清洁效果更好。

进一步的，所述进气管包括固定于主支撑架上的固定管、连通于固定管和清洁气囊之间的连接管；所述连接管为硬管，所述固定管靠近主支撑架前端的一端与主支撑架同轴设置，所述主支撑架和安装板相对的端面均设置有供连接管插入的定位槽，所述连接管的两端连通有波纹段，所述连接管通过波纹段与固定管和清洁气囊形成连通，所述波纹段为软管设置，且所述波纹段对应位于定位槽内；当清洁气囊充气胀大时，所述波纹段在内部气压的增大下绷直，使得连接管的两端从定位槽内脱出。

通过上述技术方案，设置波纹段，当清洁气囊对管道内壁进行清洁时，需要将清洁气囊胀大，此时，波纹段在充气的效果下绷直，从而使得连接管的两端从定位槽内脱离，使得绷直，使得清洁气囊的内侧壁在抵触管道内侧壁时，通过波纹段的适当变形，可以使得清洁气囊抵触管道内壁时周向受力更加均匀，从而使得清洁气囊的清洁效果更好。

进一步的，所述定位槽内均设置有第一永磁体，所述连接管轴向的两端均设置有与对应第一永磁体吸附的第二永磁体。

通过上述技术方案，当连接管对应插入两端的定位槽时，通过第一永磁体和第二永磁体的吸附作用，使得清洁组件在移动过程中不易脱出，使得移动过程中清洁组件更加稳定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)通过清洁组件可以在修复前对管道内壁清洁，减少附着物对黏贴的影响，同时也能形成阻流隔绝的效果，从而使得胶体吸附层的胶体材料与管道内壁贴合更加牢固，使得管道修复效果更好；

(2)通过设置固定部、滑移部和固紧螺栓，使得安装杆的长度可调，从而使得导向轮可以适配不同直径的管道，从而使得整体的使用更加灵活；

(3)通过设置波纹段，当对管道内壁进行清洁时，可以使得清洁气囊抵触管道内壁时周向受力更加均匀，从而使得清洁气囊的清洁效果更好。

附图说明

图1为实施例的整体示意图；

图2为图1中A部放大示意图；

图3为实施例的局部结构剖视图，用于展示连接管的连接结构。

附图标记：1、管道修复支撑框架主体；2、修复器驱动装置；21、驱动轮；22、驱动电机；3、主支撑架；4、修复装置；5、定位摄像头；6、调节件；7、导向轮；8、安装杆；81、固定部；82、滑移部；9、固紧螺栓；10、抵触弹簧；11、限位块；12、清洁组件；121、安装架；122、清洁气囊；13、刮纹；14、进气管；141、固定管；142、连接管；15、定位槽；16、波纹段；17、第一永磁体；18、第二永磁体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例：

一种用于修复管道内壁的机器人，如图1所示，包括管道修复支撑框架主体1、修复器驱动装置2。管道修复支撑框架主体1包括主支撑架3，主支撑架3呈圆筒框架，主支撑架3上安设修复装置4，修复装置4为现有技术，在此不做赘述。主支撑架3的前端部安设管道定位摄像头5，管道定位摄像头5探出主支撑架3的前端部，通过管道定位摄像头5观察需修复管道的内部情况，修复管道时精确定位修复部位的位置。

如图1、图2所示，修复器驱动装置2包括转动连接于主支撑架3上的驱动轮21、设置于主支撑架3上带动驱动轮21转动的驱动电机22。本实施例中，驱动电机22通过变速箱带动驱动轮21转动，变速箱内通过一对锥齿轮形成输出换向，使得向下的驱动电机22能够带动驱动轮21转动。修复器驱动装置2通过连接板连接于主支撑架3上，连接板沿主支撑架3径向滑移于主支撑架3上，主支撑架3上还设置有调节件6，调节件6通常为调节气缸，调节件6的输出轴连接于连接板上，调节件6用于驱动修复器驱动装置2的轮面抵触管道的下端内壁。

主支撑架3前后两端还分别设置有导向轮7，每端的导向轮7均设置有多个，且多个导向轮7沿着主支撑架3轴线呈周向均匀分布。本实施例中每端的导向轮7均设置有四个，且四个导向轮7对称分布于修复器驱动装置2的两侧。

如图1、图2所示，每个导向轮7均通过安装杆8与主支撑架3连接，安装杆8沿主支撑架3的径向设置。每个安装杆8包括固定连接于主支撑架3上的固定部81、滑移连接于固定部81上的滑移部82。滑移部82的滑移方向沿着安装杆8的长度方向设置。固定部81上开设有滑移孔，滑移部82上对应固定有滑移连接于固定部81上的滑杆。导向轮7对应转动连接于滑移部82远离固定部81的一端，固定部81上还设置有固紧螺栓9，固紧螺栓9拧紧用于抵触滑杆将滑移部82和固定部81进行固定。

固定部81上还设置有抵触弹簧10，抵触弹簧10套设于滑杆上且抵触弹簧10的两端分别抵触于固定部81和滑移部82上，抵触弹簧10使得滑移部82具有远离固定部81的趋势。滑移部82上还设置有限位块11，限位块11固定连接于滑杆远离滑移部82的一端，限位块11不能从滑移孔通过从而达到限制滑移部82从固定部81上脱离的效果。

当机器人使用时，可以先将机器人放入管道，通过驱动轮21或者人力先进行支撑，使得主支撑架3位置基本与管道同轴，然后通过拧松固紧螺栓9，抵触弹簧10的弹力带动滑移部82移动并使得导向轮7抵触于管道内侧壁，然后通过拧紧固紧螺栓9进行固定，然后通过调节件6使得驱动轮21能够稳定抵触于管道内壁提供驱动力。

如图1、图3所示，主支撑架3上还设置有清洁组件12，清洁组件12包括设置于主支撑架3前端部上的安装架121、设置于安装架121远离主支撑架3一侧的清洁气囊122。清洁气囊122在充气的情况下能够胀大，清洁气囊122上连接有进气管14，进气管14用于连接至气源使得清洁气囊122胀大贴合管道内壁进行清洁。清洁气囊122呈圆筒形设置，且清洁气囊122的轴线与主支撑架3的轴线重合设置，清洁气囊122外侧壁包括有刮纹13，刮纹13沿着清洁气囊122的周向延伸并呈环形设置。

如图3所示，进气管14包括固定于主支撑架3上的固定管141、连通于固定管141和清洁气囊122之间的连接管142。连接管142为硬管，固定管141靠近主支撑架3前端的一端与主支撑架3同轴设置。主支撑架3和安装板相对的端面均设置有供连接管142插入的定位槽15，连接管142的两端连通有波纹段16，连接管142通过波纹段16与固定管141和清洁气囊122形成连通。波纹段16为软管设置，且波纹段16对应位于定位槽15内。定位槽15内均固定有第一永磁体17，连接管142轴向的两端均固定有与对应第一永磁体17吸附的第二永磁体18。

当连接管142对应插入两端的定位槽15时，通过第一永磁体17和第二永磁体18的吸附作用，使得清洁组件12在移动过程中不易脱出，使得移动过程中清洁组件12更加稳定。当清洁气囊122需要对管道内壁进行清洁时，先通过气源充气将清洁气囊122胀大，此时，波纹段16在充气的效果下绷直，从而使得连接管142的两端从定位槽15内脱离，使得绷直，使得清洁气囊122的内侧壁在抵触管道内侧壁时，通过波纹段16的适当变形，可以使得清洁气囊122抵触管道内壁时周向受力更加均匀。

本实施例的工作原理是：

采用上述机器人时，首先将机器人进入到管道内，通过修复器驱动装置2带动移动，在通过定位摄像头5找到修复点。然后将机器人稍微退回一段距离，此时启动气源将气囊胀大，通常气源处连接有气压阀，可以反馈气囊内的气压。当气囊胀大至抵触管道内壁后，此时机器人继续前移，通过清洁气囊122对管道内壁进行刮除清洁，将管道内部的残留物进行清洁，然后当管道内部清洁完毕后，继续启动气源使得清洁气囊122进一步胀大使得清洁气囊122可以抵紧于管道内壁，此时清洁气囊122可以对管道进行暂时断流，减少另一侧流体导致对管道修复的影响，然后通过修复装置4将裂缝处进行修复，使得胶体吸附层的胶体材料贴合于管道内壁。通过清洁组件12可以在修复前对管道内壁清洁，减少附着物对黏贴的影响，同时也能形成阻流隔绝的效果，从而使得胶体吸附层的胶体材料与管道内壁贴合更加牢固，使得管道修复效果更好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于修复管道内壁的机器人，包括管道修复支撑框架主体（1）、修复器驱动装置（2）和操作控制装置，管道修复支撑框架主体（1）包括主支撑架（3），主支撑架（3）呈圆筒框架，主支撑架（3）上安设修复装置（4），主支撑架（3）的前端部安设管道定位摄像头（5）；其特征在于：所述修复器驱动装置（2）包括转动连接于主支撑架（3）上的驱动轮（21）、设置于主支撑架（3）上带动驱动轮（21）转动的驱动电机（22），所述主支撑架（3）前后两端还分别设置有导向轮（7），所述驱动轮（21）抵触于管道的内壁；每端的所述导向轮（7）均设置有多个，且多个导向轮（7）沿着主支撑架（3）轴线呈周向均匀分布；

主支撑架（3）上还设置有清洁组件（12），所述清洁组件（12）包括设置于主支撑架（3）前端部上的安装架（121）、设置于安装架（121）远离主支撑架（3）一侧的清洁气囊（122），所述清洁气囊（122）上连接有进气管（14），所述进气管（14）用于连接至气源使得清洁气囊（122）胀大贴合管道内壁进行清洁；所述清洁气囊（122）呈圆筒形设置，且清洁气囊（122）的轴线与主支撑架（3）的轴线重合设置，所述清洁气囊（122）外侧壁包括有刮纹（13），所述刮纹（13）沿着清洁气囊（122）的周向延伸并呈环形设置；

所述进气管（14）包括固定于主支撑架（3）上的固定管（141）、连通于固定管（141）和清洁气囊（122）之间的连接管（142）；所述连接管（142）为硬管，所述固定管（141）靠近主支撑架（3）前端的一端与主支撑架（3）同轴设置，所述主支撑架（3）和安装板相对的端面均设置有供连接管（142）插入的定位槽（15），所述连接管（142）的两端连通有波纹段（16），所述连接管（142）通过波纹段（16）与固定管（141）和清洁气囊（122）形成连通，所述波纹段（16）为软管设置，且所述波纹段（16）对应位于定位槽（15）内；所述定位槽（15）内均设置有第一永磁体（17），所述连接管（142）轴向的两端均设置有与对应第一永磁体（17）吸附的第二永磁体（18）；

当清洁气囊（122）充气胀大时，所述波纹段（16）在内部气压的增大下绷直，使得连接管（142）的两端从定位槽（15）内脱出；当清洁气囊（122）胀大至抵触管道内壁后，通过清洁气囊（122）对管道内壁进行刮除清洁，将管道内部的残留物进行清洁，然后当管道内部清洁完毕后，清洁气囊（122）进一步胀大使得清洁气囊（122）抵紧于管道内壁，此时清洁气囊（122）对管道内进行阻流。

2.根据权利要求1所述的用于修复管道内壁的机器人，其特征在于：所述修复器驱动装置（2）包括转动连接于主支撑架（3）上的驱动轮（21）、设置于主支撑架（3）上带动驱动轮（21）转动的驱动电机（22），所述主支撑架（3）前后两端还分别设置有导向轮（7），所述驱动轮（21）抵触于管道的内壁；每端的所述导向轮（7）均设置有多个，且多个导向轮（7）沿着主支撑架（3）轴线呈周向均匀分布。

3.根据权利要求2所述的用于修复管道内壁的机器人，其特征在于：所述导向轮（7）通过安装杆（8）与主支撑架（3）连接，所述安装杆（8）包括固定连接于主支撑架（3）上的固定部（81）、滑移连接于固定部（81）上的滑移部（82），所述导向轮（7）对应转动连接于滑移部（82）远离固定部（81）的一端，所述固定部（81）上还设置有固紧螺栓（9），所述固紧螺栓（9）拧紧用于将滑移部（82）和固定部（81）固定。

4.根据权利要求3所述的用于修复管道内壁的机器人，其特征在于：所述固定部（81）上还设置有抵触弹簧（10），所述抵触弹簧（10）使得滑移部（82）具有远离固定部（81）的趋势，所述滑移部（82）上还设置有限制滑移部（82）从固定部（81）上脱离的限位块（11）。

5.根据权利要求2所述的用于修复管道内壁的机器人，其特征在于：所述修复器驱动装置（2）通过连接板连接于主支撑架（3）上，连接板沿主支撑架（3）径向滑移于主支撑架（3）上，主支撑架（3）上还设置有调节件（6），所述调节件（6）通常为调节气缸，所述调节件（6）用于驱动修复器驱动装置（2）的轮面抵触管道内壁。

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