CN112431999A - 一种耐磨管道检测修复机器人及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨管道检测修复机器人及其使用方法，包括机体，所述机体内环设有六个开口向外的伸出腔，所述伸出腔内左右侧壁上滑动安装有伸缩块，所述伸缩块下侧设有左右位置对称且开口向内的驱动槽，所述内外侧壁上滑动安装有驱动块，所述伸出腔内壁上固设有左右位置对称的第一气缸，所述第一气缸上铰接于伸缩杆组上，所述驱动块向下延伸至所述伸出腔内与所述伸缩杆组铰接，所述伸缩块内设有开口向外的弹簧槽；通过信息传输器将当前定位以及修复次数和破损程度转换成数据，通过云端传输，能够精准控制和记录，当机器返回时，能够准确找到位置进行后续工作。

Description

一种耐磨管道检测修复机器人及其使用方法

技术领域

本发明涉及耐磨管道技术领域，具体为一种耐磨管道检测修复机器人及其使用方法。

背景技术

耐磨管道即耐磨管、耐磨管材，主要包括耐磨直管、弯头、三通、大小头、方圆节、变径管等结构件，是一种主要用于气力、泵送浆体等磨蚀性物料输送的管道。由于输送介质普遍具有硬度高，流速快，流量大等特点，并在输送过程中长期持续对管壁产生冲击、磨损、腐蚀等作用，使管道产生疲劳致使渐渐被磨穿，而耐磨管道的应用则解决了这一问题。以下主要从耐磨管道的结构、性能、种类、应用及规格等方面对其进行简要概括，传统的机器有以下缺点：

1.传统的机器不便于对不同直径的管道内壁进行修复检测；

2.由于输送过程中长期持续对管壁产生冲击、磨损、腐蚀等作用管道内壁内有残留的渣滓，并且再运输过程中会存在杂质；

3.管道大多比较长，传统的机器修复起来费时费力，当材料耗尽时不便于定位到目前修复到的位置；

4.传统的修复方式不便于节约修复材料，不便于精准侧控制修复程度的好坏会选择加大材料的损耗不利于节约成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨管道检测修复机器人及其使用方法，用于克服现有技术中的上述缺陷。

根据本发明的一种耐磨管道检测修复机器人，包括机体，所述机体内环设有六个开口向外的伸出腔，所述伸出腔内左右侧壁上滑动安装有伸缩块，所述伸缩块下侧设有左右位置对称且开口向内的驱动槽，所述内外侧壁上滑动安装有驱动块，所述伸出腔内壁上固设有左右位置对称的第一气缸，所述第一气缸上铰接于伸缩杆组上，所述驱动块向下延伸至所述伸出腔内与所述伸缩杆组铰接，所述伸缩块内设有开口向外的弹簧槽，所述弹簧槽内壁上固设有感应器，所述弹簧槽侧壁上滑动安装有滑动块，所述滑动块和所述弹簧槽内壁之间通过第一弹簧固定连接，所述滑动块内嵌有信息传输器，所述信息传输器上侧设有位于所述滑动块内切开口向外的马达槽，所述马达槽前侧壁上固设有马达，所述马达槽后侧壁上转动安装有与所述马达连接的马达轴，所述马达轴上固设有前后位置对称的行走轮，所述行走轮上环设有开口向内和向远离所述马达轴一侧的十个齿轮，所述齿轮内左右侧壁上转动安装有回收块，所述回收块和靠近所述马达轴一侧的壁之间通过第二弹簧固定连接，所述回收块向内延伸至马达槽内并相互抵住，所述马达轴上环设有前后位置对称与所述行走轮一一对应的十个连接块，所述连接块内设有开口向外的压力槽，所述压力槽内侧壁滑动安装有回收杆，所述回收杆和所述压力槽内壁之间通过第三弹簧固定连接，所述回收杆向外延伸至所述马达槽内与所述回收块相互铰接，所述机体内设有用于修复管道的管壁的修复元件，所述机体右侧设有清扫块，所述清扫块内设有用于清理管道内壁的清理元件，所述机体内设有用于连接清扫块且驱动所述清理元件的动力元件。

可选地，修复元件包括位于所述伸出腔环形排布的中部的储存槽，所述储存槽右壁上固设有第二气缸，所述第二气缸左侧固设有与所述储存槽上下前后侧壁滑动连接的推动板，所述储存槽上下位置对称设有第三气缸，所述第三气缸左侧设有开口向外的行动槽，所述行动槽内前后侧壁上铰接有向外延伸的机械臂，所述机械臂与所述第三气缸连通，所述机械臂左侧和所述储存槽之间通过连通管连通。

可选地，所述清理元件包括位于所述清扫块内的传动腔，所述传动腔左侧壁上转动安装有连接盘，所述连接盘右侧固设有端面齿轮，所述端面齿轮右侧环形啮合有四个齿轮，所述齿轮外侧固设有转动安装于所述传动腔侧壁上的花键杆，所述传动腔外侧环设有四个伸出槽，所述花键杆向外延伸至所述伸出槽内并设有开口向外的螺纹槽，所述螺纹槽内花键配合有螺纹轴，所述伸出槽外壁上固设有与所述螺纹轴螺纹配合的螺纹块，所述螺纹轴向外延伸出所述清扫块并固设有弧形的毛刷，所述螺纹轴与所述清扫块之间滑动配合。

可选地，所述动力元件包括位于所述储存槽右侧的第一气缸，所述第一气缸左侧壁上固设有电机，所述电机右侧连接有与所述第一气缸右壁转动连接的电机轴，所述电机轴向右延伸出所述机体与所述清扫块左侧面固定连接，所述传动腔左侧连通有配合腔，所述连接盘向左延伸至所述配合腔内并设有开口向左的气缸槽，所述气缸槽右壁上固设有伸缩杆，所述伸缩杆左侧固设有与所述气缸槽侧壁滑动连接的花键轴，所述电机轴内设有开口向右能够使所述花键轴伸入的花键槽，所述花键轴与所述花键槽花键配合。

可选地，上侧的所述第三气缸右侧设有为所述储存槽补充材料的补充槽，所述补充槽内设有伸缩块，所述机体左侧固设有摄像头。

一种耐磨管道检测修复机器人的使用方法，具体步骤如下：

第一步，将机器放入管道内，启动第一气缸，伸缩杆组被挤压，驱动块在驱动槽内向内侧滑动，推动伸缩块上移，行走轮接触管道内壁后压缩第一弹簧，当滑动块触碰感应器后停止第一气缸，然后启动马达，马达轴带动行走轮转动，使得机体在管道内行走，通过摄像头对管道内壁进行观测，然后判断哪里需要修补；

第二步，启动第一气缸，电机轴开始带动清扫块转动，启动伸缩杆使得花键轴向左移动啮合花键槽，然后花键轴带动连接盘转动，同时端面齿轮带动齿轮转动，然后螺纹轴转动通过螺纹配合，螺纹轴旋转伸出，毛刷发生转动，当第一气缸停止后伸缩杆带动花键轴收回，花键轴脱离电机轴后，毛刷对内壁进行清扫；

第三步，当行进过程中有异物挂在管道内壁上，回收块会向内压缩第二弹簧，然后回收杆被向内推动压缩第三弹簧，使得行进中不会出现颠簸，并且在后面清扫时，会将异物清理掉；

第四步，当需要进行修补时，通过第三气缸提供气体，使得机械臂可以被控制移动，第二气缸推动推动板将修复材料从连通管排出，机械臂开始进行修补，修不好被毛刷进行清理掉残留的渣滓，当修复材料耗尽后，信息传输器进行定位和计算行进路程，传输到云端，然后记录，原路返回补充修复材料，同时，在会回去的过程中，将之前清扫的渣滓和异物推出管道，使得管道保持清洁。

本发明的有益效果是：

1.通过伸缩杆的控制使得行走轮缓慢伸出，当行走轮触碰管道内壁时反作用力触碰感应器，停止上升，此时为可以行走的最佳状态，使得机器适应不同直径的管道；

2.通过和行走轮一起运转的端面齿轮，通过螺纹传动使得刷子旋转伸出，对管道内壁的渣滓异物进行清理，同时在机器返回时，将清扫的渣滓和异物进行清扫排出；

3.通过气缸提供气，使得机械臂在摄像头的观察下控制进行修补，能够更好地修复损坏处并且节约了修复材料；

4.通过信息传输器将当前定位以及修复次数和破损程度转换成数据，通过云端传输，能够精准控制和记录，当机器返回时，能够准确找到位置进行后续工作。

附图说明

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明的一种耐磨管道检测修复机器人的结构示意图；

图2是图1中A-A处结构示意图；

图3是图1中B-B处结构示意图；

图4是图3中伸缩块处结构示意图；

图5是图1中伸缩杆组处结构示意图；

图6是图1中配合腔处结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1-6，根据本发明的实施例的一种耐磨管道检测修复机器人，包括机体10，所述机体10内环设有六个开口向外的伸出腔43，所述伸出腔43内左右侧壁上滑动安装有伸缩块15，所述伸缩块15下侧设有左右位置对称且开口向内的驱动槽51，所述5内外侧壁上滑动安装有驱动块50，所述伸出腔43内壁上固设有左右位置对称的第一气缸52，所述第一气缸52上铰接于伸缩杆组16上，所述驱动块50向下延伸至所述伸出腔43内与所述伸缩杆组16铰接，所述伸缩块15内设有开口向外的弹簧槽33，所述弹簧槽33内壁上固设有感应器32，所述弹簧槽33侧壁上滑动安装有滑动块41，所述滑动块41和所述弹簧槽33内壁之间通过第一弹簧42固定连接，所述滑动块41内嵌有信息传输器46，所述信息传输器46上侧设有位于所述滑动块41内切开口向外的马达槽58，所述马达槽58前侧壁上固设有马达38，所述马达槽58后侧壁上转动安装有与所述马达38连接的马达轴48，所述马达轴48上固设有前后位置对称的行走轮37，所述行走轮37上环设有开口向内和向远离所述马达轴48一侧的十个齿轮31，所述齿轮31内左右侧壁上转动安装有回收块35，所述回收块35和靠近所述马达轴48一侧的壁之间通过第二弹簧36固定连接，所述回收块35向内延伸至马达槽58内并相互抵住，所述马达轴48上环设有前后位置对称与所述行走轮37一一对应的十个连接块49，所述连接块49内设有开口向外的压力槽39，所述压力槽39内侧壁滑动安装有回收杆40，所述回收杆40和所述压力槽39内壁之间通过第三弹簧47固定连接，所述回收杆40向外延伸至所述马达槽58内与所述回收块35相互铰接，所述机体10内设有用于修复管道的管壁的修复元件101，所述机体10右侧设有清扫块17，所述清扫块17内设有用于清理管道内壁的清理元件102，所述机体10内设有用于连接清扫块17且驱动所述清理元件102的动力元件103。

优选地，修复元件101包括位于所述伸出腔43环形排布的中部的储存槽25，所述储存槽25右壁上固设有第二气缸19，所述第二气缸19左侧固设有与所述储存槽25上下前后侧壁滑动连接的推动板18，所述储存槽25上下位置对称设有第三气缸13，所述第三气缸13左侧设有开口向外的行动槽11，所述行动槽11内前后侧壁上铰接有向外延伸的机械臂12，所述机械臂12与所述第三气缸13连通，所述机械臂12左侧和所述储存槽25之间通过连通管26连通，通过第三气缸13提供气，使得机械臂12可以行动修复，通过连通管26使得储存槽25内的修复材料被排出。

优选地，所述清理元件102包括位于所述清扫块17内的传动腔21，所述传动腔21左侧壁上转动安装有连接盘56，所述连接盘56右侧固设有端面齿轮53，所述端面齿轮53右侧环形啮合有四个齿轮31，所述齿轮31外侧固设有转动安装于所述传动腔21侧壁上的花键杆20，所述传动腔21外侧环设有四个伸出槽23，所述花键杆20向外延伸至所述伸出槽23内并设有开口向外的螺纹槽30，所述螺纹槽30内花键配合有螺纹轴29，所述伸出槽23外壁上固设有与所述螺纹轴29螺纹配合的螺纹块28，所述螺纹轴29向外延伸出所述清扫块17并固设有弧形的毛刷24，所述螺纹轴29与所述清扫块17之间滑动配合，当端面齿轮53驱动齿轮31转动时，花键杆20转动，带动螺纹轴29转动，通过螺纹配合使得螺纹轴29旋转伸出。

优选地，所述动力元件103包括位于所述储存槽25右侧的第一气缸52，所述第一气缸52左侧壁上固设有电机44，所述电机44右侧连接有与所述第一气缸52右壁转动连接的电机轴45，所述电机轴45向右延伸出所述机体10与所述清扫块17左侧面固定连接，所述传动腔21左侧连通有配合腔22，所述连接盘56向左延伸至所述配合腔22内并设有开口向左的气缸槽34，所述气缸槽34右壁上固设有伸缩杆57，所述伸缩杆57左侧固设有与所述气缸槽34侧壁滑动连接的花键轴54，所述电机轴45内设有开口向右能够使所述花键轴54伸入的花键槽55，所述花键轴54与所述花键槽55花键配合，通过伸缩杆57伸入使得花键轴54连接电机轴45，使得花键轴54带动连接盘56转动，然后驱动端面齿轮53转动。

优选地，上侧的所述第三气缸13右侧设有为所述储存槽25补充材料的补充槽，所述补充槽内设有伸缩块15，所述机体10左侧固设有摄像头27。

一种耐磨管道检测修复机器人的使用方法，具体步骤如下：

第一步，将机器放入管道内，启动第一气缸52，伸缩杆组16被挤压，驱动块50在驱动槽51内向内侧滑动，推动伸缩块15上移，行走轮37接触管道内壁后压缩第一弹簧42，当滑动块41触碰感应器32后停止第一气缸52，然后启动马达38，马达轴48带动行走轮37转动，使得机体10在管道内行走，通过摄像头27对管道内壁进行观测，然后判断哪里需要修补；

第二步，启动第一气缸52，电机轴45开始带动清扫块17转动，启动伸缩杆57使得花键轴54向左移动啮合花键槽55，然后花键轴54带动连接盘56转动，同时端面齿轮53带动齿轮31转动，然后螺纹轴29转动通过螺纹配合，螺纹轴29旋转伸出，毛刷24发生转动，当第一气缸52停止后伸缩杆57带动花键轴54收回，花键轴54脱离电机轴45后，毛刷24对内壁进行清扫；

第三步，当行进过程中有异物挂在管道内壁上，回收块35会向内压缩第二弹簧36，然后回收杆40被向内推动压缩第三弹簧47，使得行进中不会出现颠簸，并且在后面清扫时，会将异物清理掉；

第四步，当需要进行修补时，通过第三气缸13提供气体，使得机械臂12可以被控制移动，第二气缸19推动推动板18将修复材料从连通管26排出，机械臂12开始进行修补，修不好被毛刷24进行清理掉残留的渣滓，当修复材料耗尽后，信息传输器46进行定位和计算行进路程，传输到云端，然后记录，原路返回补充修复材料，同时，在会回去的过程中，将之前清扫的渣滓和异物推出管道，使得管道保持清洁。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种耐磨管道检测修复机器人，包括机体，所述机体内环设有六个开口向外的伸出腔，其特征在于：所述伸出腔内左右侧壁上滑动安装有伸缩块，所述伸缩块下侧设有左右位置对称且开口向内的驱动槽，所述内外侧壁上滑动安装有驱动块，所述伸出腔内壁上固设有左右位置对称的第一气缸，所述第一气缸上铰接于伸缩杆组上，所述驱动块向下延伸至所述伸出腔内与所述伸缩杆组铰接，所述伸缩块内设有开口向外的弹簧槽，所述弹簧槽内壁上固设有感应器，所述弹簧槽侧壁上滑动安装有滑动块，所述滑动块和所述弹簧槽内壁之间通过第一弹簧固定连接，所述滑动块内嵌有信息传输器，所述信息传输器上侧设有位于所述滑动块内切开口向外的马达槽，所述马达槽前侧壁上固设有马达，所述马达槽后侧壁上转动安装有与所述马达连接的马达轴，所述马达轴上固设有前后位置对称的行走轮，所述行走轮上环设有开口向内和向远离所述马达轴一侧的十个齿轮，所述齿轮内左右侧壁上转动安装有回收块，所述回收块和靠近所述马达轴一侧的壁之间通过第二弹簧固定连接，所述回收块向内延伸至马达槽内并相互抵住，所述马达轴上环设有前后位置对称与所述行走轮一一对应的十个连接块，所述连接块内设有开口向外的压力槽，所述压力槽内侧壁滑动安装有回收杆，所述回收杆和所述压力槽内壁之间通过第三弹簧固定连接，所述回收杆向外延伸至所述马达槽内与所述回收块相互铰接，所述机体内设有用于修复管道的管壁的修复元件，所述机体右侧设有清扫块，所述清扫块内设有用于清理管道内壁的清理元件，所述机体内设有用于连接清扫块且驱动所述清理元件的动力元件。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨管道检测修复机器人，其特征在于：修复元件包括位于所述伸出腔环形排布的中部的储存槽，所述储存槽右壁上固设有第二气缸，所述第二气缸左侧固设有与所述储存槽上下前后侧壁滑动连接的推动板，所述储存槽上下位置对称设有第三气缸，所述第三气缸左侧设有开口向外的行动槽，所述行动槽内前后侧壁上铰接有向外延伸的机械臂，所述机械臂与所述第三气缸连通，所述机械臂左侧和所述储存槽之间通过连通管连通。

3.根据权利要求1所述的一种耐磨管道检测修复机器人，其特征在于：所述清理元件包括位于所述清扫块内的传动腔，所述传动腔左侧壁上转动安装有连接盘，所述连接盘右侧固设有端面齿轮，所述端面齿轮右侧环形啮合有四个齿轮，所述齿轮外侧固设有转动安装于所述传动腔侧壁上的花键杆，所述传动腔外侧环设有四个伸出槽，所述花键杆向外延伸至所述伸出槽内并设有开口向外的螺纹槽，所述螺纹槽内花键配合有螺纹轴，所述伸出槽外壁上固设有与所述螺纹轴螺纹配合的螺纹块，所述螺纹轴向外延伸出所述清扫块并固设有弧形的毛刷，所述螺纹轴与所述清扫块之间滑动配合。

4.根据权利要求1所述的一种耐磨管道检测修复机器人，其特征在于：所述动力元件包括位于所述储存槽右侧的第一气缸，所述第一气缸左侧壁上固设有电机，所述电机右侧连接有与所述第一气缸右壁转动连接的电机轴，所述电机轴向右延伸出所述机体与所述清扫块左侧面固定连接，所述传动腔左侧连通有配合腔，所述连接盘向左延伸至所述配合腔内并设有开口向左的气缸槽，所述气缸槽右壁上固设有伸缩杆，所述伸缩杆左侧固设有与所述气缸槽侧壁滑动连接的花键轴，所述电机轴内设有开口向右能够使所述花键轴伸入的花键槽，所述花键轴与所述花键槽花键配合。

5.根据权利要求1所述的一种耐磨管道检测修复机器人，其特征在于：上侧的所述第三气缸右侧设有为所述储存槽补充材料的补充槽，所述补充槽内设有伸缩块，所述机体左侧固设有摄像头。

6.一种耐磨管道检测修复机器人的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：

第一步，将机器放入管道内，启动第一气缸，伸缩杆组被挤压，驱动块在驱动槽内向内侧滑动，推动伸缩块上移，行走轮接触管道内壁后压缩第一弹簧，当滑动块触碰感应器后停止第一气缸，然后启动马达，马达轴带动行走轮转动，使得机体在管道内行走，通过摄像头对管道内壁进行观测，然后判断哪里需要修补；

第二步，启动第一气缸，电机轴开始带动清扫块转动，启动伸缩杆使得花键轴向左移动啮合花键槽，然后花键轴带动连接盘转动，同时端面齿轮带动齿轮转动，然后螺纹轴转动通过螺纹配合，螺纹轴旋转伸出，毛刷发生转动，当第一气缸停止后伸缩杆带动花键轴收回，花键轴脱离电机轴后，毛刷对内壁进行清扫；

第三步，当行进过程中有异物挂在管道内壁上，回收块会向内压缩第二弹簧，然后回收杆被向内推动压缩第三弹簧，使得行进中不会出现颠簸，并且在后面清扫时，会将异物清理掉；

第四步，当需要进行修补时，通过第三气缸提供气体，使得机械臂可以被控制移动，第二气缸推动推动板将修复材料从连通管排出，机械臂开始进行修补，修不好被毛刷进行清理掉残留的渣滓，当修复材料耗尽后，信息传输器进行定位和计算行进路程，传输到云端，然后记录，原路返回补充修复材料，同时，在会回去的过程中，将之前清扫的渣滓和异物推出管道，使得管道保持清洁。

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