CN113028196A - 一种用于管廊巡检机器人的密封机构及管廊巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于管廊巡检机器人的密封机构及管廊巡检机器人，该管廊巡检机器人包括主体和移动轮，还包括可分离的密封组件和搭载有多个密封组件的填装机构，当管道某处的燃气浓度超标，利用可分离的密封组件对相应的管道段进行应急密封处理，完成一次密封工作后，密封组件与巡检机器人脱离，巡检机器人可重新填装密封组件，投入下一步的巡检路段进行工作。本发明的巡检机器人可以实现多个管道段的巡检和密封工作，提高了该巡检机器人的工作效率和实用性。

Description

一种用于管廊巡检机器人的密封机构及管廊巡检机器人

技术领域

本发明属于管廊设备领域，具体涉及一种用于管廊巡检机器人的密封机构及管廊巡检机器人。

背景技术

综合管廊，就是地下城市管道综合走廊，即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通信，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”地下综合管廊系统不仅解决城市交通拥堵问题，还极大方便了电力、通信、燃气、供排水等市政设施的维护和检修。地下综合管廊对满足民生基本需求和提高城市综合承载力发挥着重要作用。共同沟建设避免由于敷设和维修地下管线频繁挖掘道路而对交通和居民出行造成影响和干扰，保持路容完整和美观。降低了路面多次翻修的费用和工程管线的维修费用。保持了路面的完整性和各类管线的耐久性。便于各种管线的敷设、增减、维修和日常管理。由于共同沟内管线布置紧凑合理，有效利用了道路下的空间，节约了城市用地。由于减少了道路的杆柱及各种管线的检查井、室等，优美了城市的景观。由于架空管线一起入地，减少架空线与绿化的矛盾。

现有的管廊巡检机器人可沿着管廊的地面行走，其边行走可以边检测管廊内燃气的浓度，若突然检测到某块区域内的燃气浓度达到某个指标，则表示次块区域内的燃气管道存在泄露的情况，然而，现有的机器人仅能够实现报警功能，仍需要通知工作热源前来进行检修，而工作人员赶赴现场需要一定的时间，在这段时间内燃气仍在不停地泄露，机器人无法才去相应的应急措施，故使得现有的巡检机器人的实用性较差，提高了管廊运行的危险性。

现有技术(专利公告号CN108414153B)使用巡检机器人的密封机构将管道夹紧实现管道侧壁的密封，该机器人只能密封一处管道泄漏，并且仍是需要等待工作人员赶到，才能够结束本次密封任务，降低了机器人的使用效率，无法满足自动化需求。

发明内容

本发明的目的在于提高巡检机器人的工作效率和实用性。

基于上述发明目的，本发明提出一种用于管廊巡检机器人的密封机构，包括：

第一驱动室，用于搭载密封组件和驱动组件；

所述密封组件用于密封管道，该密封组件包括铰接块，两个密封块、和分离单元；所述铰接块设置在所述第一驱动室外的一侧，两个所述密封块关于所述铰接块对称设置，所述分离单元包括第一驱动杆、第一驱动块、导向杆和插销，所述第一驱动杆的一端与所述第一驱动块连接，所述第一驱动杆的另一端经开口与两个所述密封块铰接，所述导向杆设有插槽口，所述插销设置在所述插槽口内，所述插销用于限制所述第一驱动块的位置，从而固定所述第一驱动杆，使两个所述密封块闭合，所述第一驱动块位于所述导向杆内，所述第一驱动块与所述导向杆滑动连接；

所述驱动组件用于驱动所述密封组件，该驱动组件包括第二驱动块、第二驱动杆和驱动轮，所述第二驱动块位于与所述第一驱动块同一水平位置，并且所述第二驱动块与所述第一驱动块电磁连接，所述第二驱动块通过所述第二驱动杆与所述驱动轮相连接，所述驱动轮通过所述第二驱动杆驱动所述第二驱动块水平移动，从而带动所述第一驱动块水平移动，进而调整所述密封组件的密封程度。

可选的，所述插销内部设置有弹簧部件，其与所述第一驱动块接触的一端设有斜面，当所述密封块完全闭合时，所述插销被弹簧部件弹出限制所述第一驱动块运动。

可选的，设置有一可容纳所述分离单元的凹槽，所述凹槽设有限位块，所述限位块用于在所述凹槽内固定所述分离单元。

基于上述发明目的，本发明还提出一种管廊巡检机器人，包括主体、移动轮以及上述的密封机构，还包括：

调节机构，设置在所述主体上方，用于调节所述密封机构的高度和所述密封机构与管道的水平距离；

检测机构，设置在所述密封机构的外部，用于检测管道周围的燃气浓度；

填装机构，用于给所述密封机构填装新的所述密封组件，该填装机构设置在所述主体上方，包括伸缩台以及在伸缩台上方设置的伸缩杆、若干个密封组件和支撑块，若干个所述密封组件和所述支撑块设置在所述伸缩杆的一侧，所述支撑块用于搭载所述密封组件。

可选的，所述填装机构还包括连接杆，所述连接杆连接所述支撑块和所述伸缩杆，使所述密封组件中的分离单元朝向所述密封机构设置。

可选的，其特征在于，在所述填装机构中的所述伸缩杆设置有多层收缩结构，所述伸缩台用于使所述填充机构在完成填装工作后收缩回到所述主体内部。

可选的，其特征在于，所述主体设有PLC，所述调节机构、密封机构、填充机构、检测机构均与所述PLC电连接，所述PLC控制各个相连接机构的工作。

可选的，所述调节机构包括第二驱动室、气缸、伸缩连接杆和设置在第二驱动室内的第二电机、丝杆和滑块，所述丝杆垂直于地面设置，所述第二电机与所述丝杆传动连接，所述滑块设有螺纹孔，所述丝杆与所述滑块螺纹连接，所述气缸位于第一驱动室外侧与所述滑块连接，所述气缸水平设置在所述滑块的一侧，所述伸缩连接杆水平设置在所述气缸的另一侧与所述密封机构连接。

可选的，所述调节机构还设置有旋转电机，该旋转电机用于驱动调节机构在竖直方向上进行转动。

可选的，所述检测机构包括第三电机、动力杆、从动杆、摆动杆和气体浓度传感器，所述第三电机竖向设置，所述动力杆、从动杆和摆动杆均水平设置，所述动力杆的一端与所述第三电机的输出轴连接，所述动力杆的另一端与所述从动杆的一端铰接，所述从动杆的另一端与所述摆动杆的一端铰接，所述气体浓度传感器设置在所述摆动杆的另一端，所述第一驱动室上竖向设有支撑轴，所述支撑轴位于第三电机的输出轴的一侧，所述摆动杆的中部通过所述支撑轴与所述第一驱动室铰接。

与现有技术相比，本发明的益处有：通过密封机构结构设计，密封操作简单快捷；单次密封任务时间短；工作人员到来之前可进行多次巡检密封任务；可分离式密封机构拆卸方便，易于重复使用，成本较低。每次可快速填装新的密封机构，方法简单易行。

附图说明

图1为根据本发明的用于管廊机器人的密封机构的一种实施例示意图；

图2为根据本发明的一种实施例的插销工作示意图；

图3为根据本发明的管廊巡检机器人的一种实施例示意图；

图4为根据本发明的一种实施例的密封块的一种实施例示意图；

其中，1：铰接块，2：密封块，3：插销，4：第一驱动块，5：第二驱动块，6：驱动轮，7：第二驱动杆，8：第一驱动主杆，9：第一驱动副杆，10：密封机构，11：填装机构，12：伸缩杆，13：调节机构，14：检测机构，15：移动轮，16：支撑块，17：密封组件，18：伸缩连接杆，20：限位块。

具体实施方式：

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述，但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

根据图3所示，本发明的智能型巡检机器人的一种实施例，包括主体和移动轮15，还包括密封机构10、填装机构11、调节机构13和检测机构14；

如图1所示该密封机构10包括第一驱动室、密封组件17和设置在第一驱动室内的驱动组件，密封组件17与驱动组件电磁连接；

密封组件17包括两个密封块2、铰接块1和分离单元，铰接块设置在第一驱动室外的一侧，两个密封块2关于铰接块1对称设置；密封块2竖向设置，其形状为半圆环形，密封块2的一端与铰接块1铰接，两个密封块2的内圈正对设置，两个密封块2与铰接块1铰接的一端之间的距离小于两个密封块2的远离铰接块1的一端之间的距离，第一驱动室的一侧设有开口；

分离单元包括第一驱动杆、第一驱动块4、导向杆和插销，第一驱动杆包括第一驱动主杆8和第一驱动副杆9，第一驱动主杆8和第一驱动副杆9的结构相同并且尺寸一致(以下叙述皆以第一驱动杆描述，不再一一赘述)，第一驱动杆的一端与第一驱动块4连接，第一驱动杆的另一端经开口与密封块2铰接，导向杆设置为两根相互平行的杆，在其中一根导向杆设有插槽口，插销设置所述插槽口，插销用于限制第一驱动块4的位置，从而固定第一驱动杆，使两个密封块2闭合，第一驱动块4位于导向杆内，第一驱动块4与导向杆滑动连接；

驱动组件包括第一电机、驱动轮6、第二驱动杆、第二驱动块5，所述第二电机与驱动轮6传动连接，第二驱动块5位于与第一驱动块4同一水平位置，并且第二驱动块5与第一驱动块4电磁连接，驱动轮6通过第二驱动杆驱动第二驱动块5水平移动，从而带动第一驱动块4水平移动；

如图2所示，在插销内部设置有弹簧部件，其与所述第一驱动块4接触的一端设有斜面，当所述密封块2完全闭合时，所述插销被弹簧部件弹出限制所述第一驱动块4运动。

该密封机构10还设置有一可容纳分离单元的凹槽，凹槽设有限位块20，限位块20用于在凹槽内固定分离单元。

其中，密封块2的内圈上设有橡胶垫；导向杆能够将第一驱动块4和第二驱动块5的运动轨迹限定在一定范围内，避免驱动块在滑动过程中发生偏移，故能提高驱动块的滑动精度和滑动过程的稳定性；为保证第一驱动块4和第二驱动块5滑动的稳定性，在第一驱动块4、第二驱动块5和导向杆的表面均涂有耐磨材料，由于第一驱动块4、第二驱动块5与导向杆之间长期摩擦，易磨损，而耐磨涂料能减少两者间的磨损，避免第一驱动块4和第二驱动块5在滑动时发生偏移；

调节结构，用于调节密封机构10的高度和密封机构10与管道的水平距离；该调节机构13包括第二驱动室、气缸、伸缩连接杆和设置在第二驱动室内的第二电机、丝杆和滑块，丝杆垂直于地面设置，第二电机与丝杆传动连接，滑块设有螺纹孔，丝杆经螺纹孔穿过滑块，丝杆与所述滑块螺纹连接，第二驱动室的侧壁竖向设有条形口，滑块经条形口伸出第二驱动室，气缸位于第一驱动室外侧与滑块连接，气缸水平设置在所述滑块的一侧，伸缩连接杆水平设置在气缸的另一侧与密封机构10连接；调节机构13还设置有旋转电机，该旋转电机用于驱动调节机构13在竖直方向上进行转动；

其中，在第二驱动室的一侧的内壁上竖向设置有导向槽，滑块上设有若干个导向轮，导向轮位于导向槽内，导向轮与导向槽匹配且滑动连接，此项设置可以提高滑块滑动的稳定性；丝杆的制作材料为不锈钢，由于不锈钢不易被腐蚀，故能减缓丝杆被腐蚀的速度，使得丝杆表面长期保持光滑，避免因摩擦而产生的卡位现象，能够让滑块顺畅、快速地移动，从而保证滑块的移动速度。

当第二电机驱动丝杆转动时，由于滑块的一端套设在丝杆上，另一端卡在条形口内，故条形口限制了滑块的转动，使滑块沿着丝杆竖向移动，从而带动气缸竖向移动，进而调节密封机构10的高度，当气缸启动时，可通过伸缩连接杆调节密封机构10与管道的水平距离；

检测机构14，设置在密封机构10外部，如图4所示，该检测机构14设置于密封机构10的上方和下方，用于检测管道周围的燃气浓度；其包括第三电机、动力杆、从动杆、摆动杆和气体浓度传感器，所述第三电机竖向设置，所述动力杆、从动杆和摆动杆均水平设置，所述动力杆的一端与所述第三电机的输出轴连接，所述动力杆的另一端与所述从动杆的一端铰接，所述从动杆的另一端与所述摆动杆的一端铰接，所述气体浓度传感器设置在所述摆动杆的另一端，所述第一驱动室上竖向设有支撑轴，所述支撑轴位于第三电机的输出轴的一侧，所述摆动杆的中部通过所述支撑轴与所述第一驱动室铰接；

当第三电机启动时，第三电机驱动动力杆转动，动力杆通过从动杆驱动摆动杆绕支撑轴摆动，从而使得气体浓度传感器不断摆动，对燃气浓度实现动态检测。

填装机构11，用于给密封机构10填装新的密封组件17，该填装机构11设置在所述主体上方，包括伸缩台以及在伸缩台上方设置的伸缩杆、若干个密封组件17和支撑块16，若干个密封组件17和所述支撑块16设置在伸缩杆的一侧，支撑块16用于搭载密封组件17，填装机构11还包括连接杆，连接杆连接支撑块16和伸缩杆，使密封组件17中的分离单元朝向密封机构10设置；在填装机构11中的伸缩杆设置有多层收缩结构，伸缩台用于使所述填充机构在完成填装工作后收缩回到所述主体内部；

其中，支撑块16能够在该巡检机器人行驶过程中保持其承载的密封组件17的稳定，该支撑块16为橡胶材质，能够在巡检机器人进行填装工作时，让其搭载的密封组件17较为轻易的取下；

本发明的管廊巡检机器人分为密封工作和填装工作的两个工作状态；

首先，通过启动调节机构13，使密封机构10运动到对应管道的位置，通过移动轮15带动主体使巡检机器人开始沿着管道运动，同时打开检测机构14，当巡检机器人的检测机构14检测到管道周围燃气浓度异常，移动轮15停止，密封机构10开始工作，第一电机驱动驱动轮6转动，驱动轮6通过第二驱动杆驱动第二驱动块5水平向右移动，从而带动第一驱动块4水平向右移动，第一驱动块4通过第一驱动杆驱动密封块2沿着铰接块1转动，使两个密封块2相互靠近并将管道夹紧，实现对管道侧壁的密封，之后插销从导向杆的插槽中弹出，固定第一驱动块4位置，同时断开第一驱动块4与第二驱动块5的电磁连接，并收起限位块20，调节机构13驱动密封机构10移动，使密封组件17与密封机构10分离，完成密封工作；

完成密封工作后，进行填装工作时，调节机构13通过第二电机调整密封机构10的凹槽高度达到与填装机构11中所要填装的密封组件17的高度一致，气缸控制伸缩连接杆伸缩，使密封机构10的水平位置达到与新的密封组件17相匹配的距离，然后由旋转电机驱动调节机构13旋转，带动密封机构10在水平方向旋转至与新的密封组件17相匹配的角度，当新的密封组件17中的分离单元进入凹槽后，其内的第一驱动块4和驱动组件中的第二驱动块5电磁连接，凹槽内的限位块20从侧壁弹出，固定新的密封组件17的位置，使其不会左右晃动，旋转电机再驱动调节机构13旋转，带动密封机构10回到工作位置，填装完成，此时填装机构11可以通过伸缩台缩回主体内部，巡检机器人继续开始下一个巡检任务。

在权利要求书中，词语“包括”不排除其他单元或步骤；词语“一”或“一个”并不排除多个。在权利要求书中，使用诸如“第一”“第二”等序数词来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素具有较另外一个权利要求元素的优先级、次序或者动作执行的时间顺序，而仅仅出于将一个权利要求的元素与另一个权利要求元素相区别的目的。尽管在互不相同的从属权利要求中分别记载了某些特定技术特征，但这并不意味着这些特定技术特征不能被组合利用。本发明的各个方面可单独、组合或者以未在前述实施例中具体讨论的各种安排来使用，从而并不将其应用限于前文所描述或附图中所示的组件的细节和排列。例如，可使用任何方式将一个实施例中描述的多个方面与其他实施例中描述的多个方面组合。多个模块或单元中所记载的步骤、功能或特征，可以由一个模块或一个单元执行或满足。本文所公开的方法的步骤不限于以任何特定的顺序执行，以其他的顺序执行部分或者全部的步骤时可能的。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对权利要求范围的限制。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (10)

1.一种用于管廊巡检机器人的密封机构，其特征在于，包括

第一驱动室以及搭载于该第一驱动室的密封组件和驱动组件；

所述密封组件用于密封管道，该密封组件包括铰接块，两个密封块、和分离单元；所述铰接块设置在所述第一驱动室外的一侧，两个所述密封块关于所述铰接块对称设置，所述分离单元包括第一驱动杆、第一驱动块、导向杆和插销，所述第一驱动杆的一端与所述第一驱动块连接，所述第一驱动杆的另一端经开口与两个所述密封块铰接，所述导向杆设有插槽口，所述插销设置在所述插槽口内，所述插销用于限制所述第一驱动块的位置，从而固定所述第一驱动杆，使两个所述密封块闭合，所述第一驱动块位于所述导向杆内，所述第一驱动块与所述导向杆滑动连接；

所述驱动组件用于驱动所述密封组件，该驱动组件包括第二驱动块、第二驱动杆和驱动轮，所述第二驱动块位于与所述第一驱动块同一水平位置，并且所述第二驱动块与所述第一驱动块电磁连接，所述第二驱动块通过所述第二驱动杆与所述驱动轮相连接，所述驱动轮通过所述第二驱动杆驱动所述第二驱动块水平移动，从而带动所述第一驱动块水平移动，进而调整所述密封组件的密封程度。

2.根据权利要求1所述的密封机构，其特征在于，所述插销内部设置有弹簧部件，其与所述第一驱动块接触的一端设有斜面，当所述密封块完全闭合时，所述插销被弹簧部件弹出限制所述第一驱动块运动。

3.根据权利要求1所述的密封机构，其特征在于，设置有一可容纳所述分离单元的凹槽，所述凹槽设有限位块，所述限位块用于在所述凹槽内固定所述分离单元。

4.一种管廊巡检机器人，包括主体和移动轮，其特征在于，包括权利要求1至3任一所述的密封机构，还包括：

调节机构，设置在所述主体上方，用于调节所述密封机构的高度和所述密封机构与管道的水平距离；

检测机构，设置在所述密封机构的外部，用于检测管道周围的燃气浓度；

填装机构，用于给所述密封机构填装新的所述密封组件，该填装机构设置在所述主体上方，包括伸缩台以及在伸缩台上方设置的伸缩杆、若干个密封组件和支撑块，若干个所述密封组件和所述支撑块设置在所述伸缩杆的一侧，所述支撑块用于搭载所述密封组件。

5.根据权利要求4所述的管廊巡检机器人，其特征在于，所述填装机构还包括连接杆，所述连接杆连接所述支撑块和所述伸缩杆，使所述密封组件中的分离单元朝向所述密封机构设置。

6.根据权利要求4所述的管廊巡检机器人，其特征在于，在所述填装机构中的所述伸缩杆设置有多层收缩结构，所述伸缩台用于使所述填充机构在完成填装工作后收缩回到所述主体内部。

7.根据权利要求4所述的管廊巡检机器人，其特征在于，所述主体设有PLC，所述调节机构、密封机构、填充机构、检测机构均与所述PLC电连接，所述PLC控制各个相连接机构的工作。

8.根据权利要求4所述的管廊巡检机器人，其特征在于，所述调节机构包括第二驱动室、气缸、伸缩连接杆和设置在第二驱动室内的第二电机、丝杆和滑块，所述丝杆垂直于地面设置，所述第二电机与所述丝杆传动连接，所述滑块设有螺纹孔，所述丝杆与所述滑块螺纹连接，所述气缸位于第一驱动室外侧与所述滑块连接，所述气缸水平设置在所述滑块的一侧，所述伸缩连接杆水平设置在所述气缸的另一侧与所述密封机构连接。

9.根据权利要求8所述的管廊巡检机器人，其特征在于，所述调节机构还设置有旋转电机，该旋转电机用于驱动调节机构在竖直方向上进行转动。

10.根据权利要求4所述的管廊巡检机器人，其特征在于，所述检测机构包括第三电机、动力杆、从动杆、摆动杆和气体浓度传感器，所述第三电机竖向设置，所述动力杆、从动杆和摆动杆均水平设置，所述动力杆的一端与所述第三电机的输出轴连接，所述动力杆的另一端与所述从动杆的一端铰接，所述从动杆的另一端与所述摆动杆的一端铰接，所述气体浓度传感器设置在所述摆动杆的另一端，所述第一驱动室上竖向设有支撑轴，所述支撑轴位于第三电机的输出轴的一侧，所述摆动杆的中部通过所述支撑轴与所述第一驱动室铰接。

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