CN112628522B - 一种基于机器人的地下管网修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于机器人的地下管网修复方法,修复方法使用固化机器人对管道的内壁进行辅助修复,固化机器人包括主体、车轮、摄像头、伺服电机、转动接头、转向杆、环向弧形片和施压滚轮,其中施压滚轮、转向杆和环向弧形片组成环向组件,固化机器人通过环向组件对城市管道进行辅助修复,通过施压滚论施压,使固化中的内衬管紧紧地贴附在修复后地管道内壁,不断对内衬管进行施压,内衬管和原管道之间贴附更加紧密;该方法能够确保内衬管完全贴附在城市管道的内壁,整个修复管道全覆盖,避免出现遗漏贴附位置,增强了内衬管与原管道的粘贴性能,有效提高了粘贴效果。
Description
技术领域
本发明涉及城市管道修复技术领域,具体而言,涉及一种基于机器人的地下管网修复方法。
背景技术
随着城市化进程,排水管道的建设总量不断增加,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,长时间使用后一部分管道设施开始进入老龄化,需要进行及时的养护和修复,埋设在道路下的各种管道,由于路面车辆的振动,管道本身的基础不良,以及腐蚀性污水、有害气体等的影响,地下管道会产生裂缝、破损、管接头错位和管内腐蚀现象,如果不及时的对管道进行检测、维修及清理就可能产生事故,造成不必要的损失。
现有技术的城市管道修复工作中,采用内衬管,从原管道内部将内衬管黏附在内壁上,再固化成型,而一般采用的光固化或热固化,由于其固化时没有从管道内施加的压力,其固化效果会有一定程度的影响,不能确保所有位置都贴附完全,可能会有内衬管与原管道内壁贴附不紧的现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于机器人的地下管网修复方法,其能够确保内衬管完全贴附在城市管道的内壁,整个修复管道全覆盖,避免出现遗漏贴附位置,增强了内衬管与原管道的粘贴性能,有效提高了粘贴效果。
本发明的实施例是这样实现的:
一种基于机器人的地下管网修复方法,其使用固化机器人对管道的内壁进行辅助修复,固化机器人具有对内衬管的内壁施加压力的施压滚轮,修复方法包括:
S1、将内衬管的一端沿沿其端口边缘处一周,固定在待修复管网的一端的位置,将内衬管内外翻转,使得内衬管的内部伸入到待修复管网内,向翻转后的位置相对的内衬管外壁之间充入气体,使得内衬管在气体的作用下自动进入到待修复管网内,一直铺设到待修复管网的另一端;
S2、根据固化材料的不同,采用光固化或热蒸汽固化的方式,置入光固化的光缆线或通入热水蒸气,使得内衬管发生固化;
S3、将固化机器人置入到固化中的内衬管内,操控固化机器人从管道的一端至另一端行走,同时固化机器人以转动的方式驱动施压滚轮,使得施压滚轮在机器人的带动下,沿管道延伸方向行进时,施压滚轮沿管道的周向进行不断旋转,施压滚轮始终压在固化中的内衬管内壁上,辅助施压以增加粘贴强度;
S4、固化机器人沿管道完成整个管网的内壁施压过程,最后从入口或出口处行走出。
在本发明较佳的实施例中,上述S3中,固化机器人的行进速度和施压滚轮周向转动速度形成的合速度方向,与施压滚轮的滚动方向相同。
在本发明较佳的实施例中,上述S3中,通过固化机器人的内置电机确定行进速度,通过固化机器人设置的伺服电机确定施压滚轮的周向旋转速度,将两速度的合速度方向调节到与施压滚轮的滚动面的朝向一致。
在本发明较佳的实施例中,上述施压滚轮为环向组件的一部分结构,环向组件为固化机器人的部件,环向组件还包括转向杆和环向弧形片,转向杆连接至环向弧形片的内侧,施压滚轮设置在环向弧形片的外侧并相对于环向弧形片可自动转动。
在本发明较佳的实施例中,上述环向弧形片呈瓦片状,环向弧形片的弧度与城市管道的圆周弧度相同,环向弧形片的内侧为呈凹形的一侧。
在本发明较佳的实施例中,上述转动接头连接有至少两个转向杆,施压滚轮设置有多组,多组施压滚轮间隔设置在环向弧形片上。
在本发明较佳的实施例中,上述固化机器人还包括主体、车轮、伺服电机和转动接头,车轮安装在主体的底部,伺服电机安装在主体的顶部,转动接头和伺服电机的机轴连接,转向杆连接至转动接头,转动杆通过转动接头带动而相对于管道可周向转动。
在本发明较佳的实施例中,上述转向杆与转动接头铰接,使得转向杆相对于管道可改变周向转动的半径,进而调节环向弧形片距离内衬管内壁的距离。
在本发明较佳的实施例中,上述固化后的内衬管包括固化层、粘性层和耐磨层,粘性层设置在内衬管的外侧,耐磨层设置在固化层的内侧,粘性层具有压敏型胶,以增加施压滚轮的施压效果。
本发明的有益效果是:
本发明通过将内衬管内外翻转形成初步的固化结构,再通过不同的固化方式对内衬管进行初步的固化,最后通过机器人对内衬管的内壁施压,进行施压式增强固化,固化机器人通过内置电机带动施压滚轮前进,通过伺服电机带动转动接头旋转,从而带动环向弧形片转动,使得施压滚轮沿内衬管的内壁作螺旋式的前进,不断对内衬管进行施压,增强粘贴性能;该方法能够确保内衬管完全贴附在城市管道的内壁,整个修复管道全覆盖,避免出现遗漏贴附位置,增强了内衬管与原管道的粘贴性能,有效提高了粘贴效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定。
图1为本发明固化机器人的示意图;
图2为本发明环向组件的示意图;
图3为本发明内衬管剖面的示意图;
图标:1-主体;2-车轮;3-伺服电机;4-转动接头;5-转向杆;6-环向弧形片;7-施压滚轮;8-固化层;9-粘性层;10-耐磨层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和表示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。
第一实施例
请参照图1,本实施例提供一种基于机器人的地下管网修复方法,其使用固化机器人对管道的内壁进行辅助修复,固化机器人包括主体1、车轮2、摄像头、伺服电机3、转动接头4、转向杆5、环向弧形片6和施压滚轮7,其中施压滚轮7、转向杆5和环向弧形片6组成环向组件,环向组件为固化机器人的部件,固化机器人通过摄像头对城市管道内或内衬管内的景象进行拍摄采集,通过环向组件对城市管道进行辅助修复,即通过施压滚轮7对内衬管的内壁施加压力,通过施压滚论施压,固化中的内衬管紧紧地贴附在修复后地管道内壁,增强了内衬管地修复效果。
请参照图2,施压滚轮7为环向组件的一部分结构,环向组件主要通过施压滚轮7对内衬管的内壁进行施加压力,施压滚轮7设置在环向弧形片6的外侧并相对于环向弧形片6可自动转动,施压滚轮7设置有三组,三组施压滚轮7等距间隔设置在环向弧形片6上,每组施压滚轮7为两个,每组施压滚轮7都是倾斜于环向弧形片6的各边缘,环向弧形片6的外侧向内设置有与施压滚轮7数量一致的轮槽,施压滚轮7的轮轴卡在轮槽内固定,这样施压滚轮7在环向弧形片6的外侧相对于环向弧形片6可转动;环向弧形片6呈瓦片状,环向弧形片6的弧度与城市管道的圆周弧度相同,环向弧形片6的内侧为呈凹形的一侧,这样的设置使得三组施压滚轮7呈圆弧形排列,环向弧形片6的内侧与转向杆5的一端焊接固定,转向杆5带动环向弧形片6一起转动,转向杆5的另一端铰接至转动接头4,转动接头4连接有三个转向杆5,转动接头4的一端的外侧设置有三个铰接槽,转向杆5的一端设置有销孔,通过销轴穿过销孔而将转向杆5铰接至转动接头4的铰接槽内,在铰接槽内还设置有角度调节器,角度调节器为现有的通过电动调节的组件,角度调节器与转向杆5通过嵌入固定,这样,转向杆5相对于转动接头4的转动角度可调节,转向杆5与转动接头4铰接,使得转向杆5相对于管道可改变周向转动的半径,进而调节环向弧形片6距离内衬管内壁的距离,调节好距离后,环向弧形片6贴在内衬管的内壁附近,施压滚轮7压在内衬管的内壁上;车轮2通过轮轴安装在主体1的底部,车轮2与固化机器人内置的电机连接,通过内置电机驱动车轮2前进,伺服电机3通过螺钉或螺栓固定安装在主体1的顶部,转动接头4和伺服电机3的机轴通过联轴器连接固定,从而通过伺服电机3控制转向杆5的转动,转动杆通过转动接头4带动而相对于管道可周向转动,从而带动施压滚轮7转动。
请参照图3,固化后的内衬管包括固化层8、粘性层9和耐磨层10,粘性层9设置在内衬管的外侧,本实施例的粘性层9采用压敏型胶和热固型胶的混合胶,耐磨层10设置在固化层8的内侧,本实施例的耐磨层10设置,使得内衬管的内壁具有较强的耐磨性能,施压滚轮7在内衬管的内壁可任意施压,不会对内衬管的性质和形态造成不良影响,压敏型胶的加入,使得内衬管在施压滚轮7的压力施加作用下,紧紧贴附在城市管道的内壁,大大增加了施压滚轮7的施压效果。
修复方法包括:
S1、将内衬管的一端的端口为环形,沿其端口的边缘处一周,固定在待修复管网的一端的位置,使得接口位置完全密封,以便于之后通入气体或液体,将内衬管内外翻转,这是关键一步,具体是将原内衬管的外侧向内挤压,并从一端推入,使得内衬管的内部伸入到待修复管网内,这样进入管道部分的内衬管的外侧形成位置相对的折叠结构,内衬管的外壁翻转到内侧,向翻转后的位置相对的内衬管外壁之间充入气体,使得内衬管在气体的作用下自动进入到待修复管网内,一直铺设到待修复管网的另一端;
S2、根据固化材料的不同,采用光固化或热蒸汽固化的方式,本实施例采用热蒸汽固化,向S1中的折叠结构的位置通入热水蒸气,使得内衬管在热水蒸汽的作用下受热发生固化,若城市管道的内径较小,可直接向内衬管的折叠结构中通入热水;
S3、将固化机器人置入到固化中的内衬管内,操控固化机器人从管道的一端至另一端行走,同时固化机器人以转动的方式驱动施压滚轮7,使得施压滚轮7在机器人的带动下,沿管道延伸方向行进时,施压滚轮7沿管道的周向进行不断旋转,施压滚轮7始终压在固化中的内衬管内壁上,辅助施压以增加粘贴强度,这样施压滚轮7具有一个合成的速度,即沿管道延伸方向的速度和周向转动的速度,合成后,施压滚轮7沿内衬管的内壁作螺旋状的缠绕式前进;固化机器人的行进速度和施压滚轮7周向转动速度形成的合速度方向,与施压滚轮7的滚动方向相同,通过固化机器人的内置电机确定行进速度,通过固化机器人设置的伺服电机3确定施压滚轮7的周向旋转速度,将两速度的合速度方向调节到与施压滚轮7的滚动面的朝向一致;
S4、固化机器人沿管道继续前进并通过施压滚轮7对内衬管的内壁进行施压,直到完成整个管网的内壁施压过程,最后固化机器人从入口或出口处行走出。
综上所述,本发明实例通过将内衬管内外翻转形成初步的固化结构,再通过不同的固化方式对内衬管进行初步的固化,最后通过机器人对内衬管的内壁施压,进行施压式增强固化,固化机器人通过内置电机带动施压滚轮前进,通过伺服电机带动转动接头旋转,从而带动环向弧形片转动,使得施压滚轮沿内衬管的内壁作螺旋式的前进,不断对内衬管进行施压,增强粘贴性能;该方法能够确保内衬管完全贴附在城市管道的内壁,整个修复管道全覆盖,避免出现遗漏贴附位置,增强了内衬管与原管道的粘贴性能,有效提高了粘贴效果。
本说明书描述了本发明的实施例的示例,并不意味着这些实施例说明并描述了本发明的所有可能形式。本领域的普通技术人员将会意识到,这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理,应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合,这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于机器人的地下管网修复方法,其特征在于,使用固化机器人对管道的内壁进行辅助修复,固化机器人具有对内衬管的内壁施加压力的施压滚轮,修复方法包括:
S1、将内衬管的一端沿其端口边缘处一周,固定在待修复管网的一端的位置,将内衬管内外翻转,使得内衬管的内部伸入到待修复管网内,向翻转后的位置相对的内衬管外壁之间充入气体,使得内衬管在气体的作用下自动进入到待修复管网内,一直铺设到待修复管网的另一端;
S2、根据固化材料的不同,采用光固化或热蒸汽固化的方式,置入光固化的光缆线或通入热水蒸气,使得内衬管发生固化;
S3、将固化机器人置入到固化中的内衬管内,操控固化机器人从管道的一端至另一端行走,同时固化机器人以转动的方式驱动施压滚轮,使得施压滚轮在机器人的带动下、沿管道延伸方向行进时,施压滚轮沿管道的周向进行不断旋转,施压滚轮始终压在固化中的内衬管内壁上,辅助施压以增加粘贴强度;
S4、固化机器人沿管道完成整个管网的内壁施压过程,最后从入口或出口处行走出;
所述施压滚轮为环向组件的一部分结构,所述环向组件为固化机器人的部件,所述环向组件还包括转向杆和环向弧形片,所述转向杆连接至环向弧形片的内侧,所述施压滚轮设置在环向弧形片的外侧并相对于环向弧形片可自动转动;
所述环向弧形片呈瓦片状,所述环向弧形片的弧度与城市管道的圆周弧度相同,所述环向弧形片的内侧为呈凹形的一侧;
转动接头连接有至少两个转向杆,所述施压滚轮设置有多组,多组施压滚轮间隔设置在环向弧形片上;
所述固化机器人还包括主体、车轮、伺服电机和转动接头,所述车轮安装在主体的底部,所述伺服电机安装在主体的顶部,所述转动接头和伺服电机的机轴连接,所述转向杆连接至转动接头,所述转向杆通过转动接头带动而相对于管道可周向转动;
所述转向杆与转动接头铰接,使得转向杆相对于管道可改变周向转动的半径,进而调节环向弧形片距离内衬管内壁的距离;
所述固化后的内衬管包括固化层、粘性层和耐磨层,所述粘性层设置在内衬管的外侧,所述耐磨层设置在固化层的内侧,所述粘性层具有压敏型胶,以增加施压滚轮的施压效果。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器人的地下管网修复方法,其特征在于,所述S3中,所述固化机器人的行进速度和施压滚轮周向转动速度形成的合速度方向,与施压滚轮的滚动方向相同。
3.根据权利要求2所述的一种基于机器人的地下管网修复方法,其特征在于,所述S3中,通过固化机器人的内置电机确定行进速度,通过固化机器人设置的伺服电机确定施压滚轮的周向旋转速度,将两速度的合速度方向调节到与施压滚轮的滚动面的朝向一致。
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CN105042272A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-11-11 | 武汉力博物探有限公司 | 一种顶压式管道内衬修复系统 |
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Denomination of invention: A Robot Based Method for Repairing Underground Pipe Networks Effective date of registration: 20230821 Granted publication date: 20221025 Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Chengdu branch Pledgor: CHENGDU LONGZHIQUAN SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980053187 |