CN113280210B - 蛇形管道检测机器人 - Google Patents

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Abstract

该发明涉管道检测机器人领域，尤其涉及蛇形管道检测机器人。所述组成单元包括环形骨架，所述环形骨架的内部设有环形安装架，所述环形安装架的外壁和环形骨架的内壁之间设有若干均匀分布的套筒，所述套筒将环形安装架固定在环形骨架的内部，套筒指向外侧的一端内部设有环形挡块，所述套筒的内部设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的上端设有滑杆，所述滑杆与压缩弹簧接触的一端设有卡块，所述挡块对卡块进行限位，所述滑杆位于外侧的一端上设有滑轮座，所述滑轮座上转动连接有滑轮，所述滑轮的滑动方向与检测管道的轴线方向相同。本技术方案用以解决现有水下机器人续航时间短，不能长时间作业，且在输水管的弯曲处易发生堵塞卡主的问题。

Description

蛇形管道检测机器人
技术领域
该发明涉管道检测机器人领域，尤其涉及蛇形管道检测机器人。
背景技术
大型水利工程对发展缺水地区的经济建设起到了至关重要的作用，但是长距离的输水管道的检测就成了亟需解决的问题。
这种长距离、大尺寸的输水管道必须在有水的条件下进行检测作业，因此人工无法进行检测作业。水下机器人具有防水、耐压及携带大量传感器的能力，因此水下机器人越来越多的被应用于管道检测。
但是目前的自主水下机器人随着长距离输水、调水及供水工程增多，大尺寸、大流速、长距离的输水管道被大量用于大型跨流域水利工程。这人受到电池容量限制，推进器能耗过大，无法长距离作业(10km以上)，而且在大流速水流条件下(4节流速以上)机器人难以维持机身姿态稳定，因此无法应用于长距离、大尺寸及大流速的输水工程管道检测作业。而且现有的水下机器人不具有越障能力，在输水管道弯曲处易发生卡住堵塞的情况。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提出蛇形管道检测机器人，用以解决现有水下机器人续航时间短，不能长时间作业，且在输水管的弯曲处易发生堵塞卡住的问题。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：
蛇形管道检测机器人，包括机器人主体，所述机器人主体包括若干个组成单元，若干个所述组成单元之间通过软管连接，所述机器人主体的尾端设有螺旋桨；
所述组成单元包括环形骨架，所述环形骨架的内部设有环形安装架，所述环形安装架的外壁和环形骨架的内壁之间设有若干均匀分布的套筒，所述套筒将环形安装架固定在环形骨架的内部，套筒指向外侧的一端内部设有环形挡块，所述套筒的内部设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的上端设有滑杆，所述滑杆与压缩弹簧接触的一端设有卡块，所述挡块对卡块进行限位，所述滑杆位于外侧的一端上设有滑轮座，所述滑轮座上转动连接有滑轮，所述滑轮的滑动方向与检测管道的轴线方向相同，所述环形安装架的内部设有水泵，所述环形骨架的外侧面上均匀设有若干对管道内壁进行检测的管道检测装置。
本技术方案的工作原理为：
将机器人主体放入管道的内部，在压缩弹簧的作用下，使滑轮和管道的内壁保持接触，减小机器人主体运动阻力的同时，还对机器人主体起到支撑作用，使机器人主体始终保持在管道的中部，同时机器人主体在水流的冲击下，轮旋浆旋转，带动机器人主体向前运动，也可以采用水泵的方式驱动机器人在管道内部运动，通过管道检测装置对管道的内壁进行移动检测，经过管道的弯道时，软管的形变可以使机器人主体适应管道的弯曲，并且通过管道的弯曲处。
进一步限定，所述管道检测装置包括电源模块、摄像模块以及传输模块，其有益之处在于，通过摄像模块对管道内壁进行摄像，传输至外部的终端上进行实时监测，排查管道裂缝等问题。
进一步限定，所述机器人主体前进方向端部组成单元的环形骨架侧面设有锥形头，所述锥形头上开设有若干透水孔，锥形头可以降低前进方向水的阻力，同时可以对管道内水中的杂质等进行过滤，避免进入机器人主体的内部，将水泵的叶片卡死。
进一步限定，所述所述机器人主体前进方向后端部组成单元的环形骨架侧面设有拦截网，其有益之处在于，拦截网可以过水，同时也能对水中的杂草等异物进行拦截。
进一步限定，若干所述套筒的内部均设有连接绳，所述连接绳的一端固定连接于挡块的中部，所述连接绳的另一端延伸至环形安装架的内部，且连接绳的长度大于套筒的长度和环形安装架长度之和，且在连接绳的端部上设有阻水布，其有益之处在于，在不开启水泵的情况下，水流流入机器人主体的内部，由于阻水布的阻挡，水流会对机器人主体产生一个推进力，使机器人主体在水流的推动下向前运动，当机器人主体的滑轮被管壁上粘附的异物卡住时，打开水泵，水泵出水端的水流一部分作用在阻水布上，给阻水布一个推动力，将会使连接绳向下运动，即滑轮向套筒内缩回，即脱离与管壁的接触，然后在另一部分未作用于阻水布水流的推动下，通过障碍物。
进一步限定，所述阻水布的直径大于环形安装架的直径小于环形骨架的直径，其有益之处在于，阻水布的直径相对较大，对水流的阻挡效果更好。
进一步限定，所述环形骨架内的套筒数量为3个或者4个，其有益之处在于，保证机器人主体能位于管道中部的情况下，套筒数量越少，质量越轻，在管道内的运动效果越好。
进一步限定，所述机器人主体前进方向的后端设有过滤网，所述过滤网固定在螺旋桨的外侧，其有益之处在于，通过水泵驱动，使机器人主体在管道内运动，过滤网可将管道内水流中的异物进行清理。
进一步限定，所述压缩弹簧为塑料弹簧，其有益之处在于，压缩弹簧不易生锈，使用时间长。
进一步限定，所述机器人主体上还设有位置检测装置，所述位置检测装置为定位器，其有益之处在于，便于对机器人主体在管道内的位置进行定位，便于找寻机器人主体的同时，还能对管壁缺陷的位置进行准确的定位。
本发明的有益效果为：
(1)多个组成单元通过软管进行连接，使机器人主体能适应管道的弯曲，从而使机器人主体具有通过弯曲管道的能力。(2)机器人主体可以通过管道的内水流进行驱动，大大的节约了能源的消耗，同时增加了机器人在管道内部的续航时间。(3)挡水布和连接绳的设置，使机器人主体在不开启水泵的情况下，水流流入机器人主体的内部，由于阻水布的阻挡，水流会对机器人主体产生一个推进力，使机器人主体在水流的推动下向前运动，提升了机器人主体在管道内的运动能力，同时当机器人主体的滑轮被管壁上粘附的异物卡住时，打开水泵，水泵出水端的水流一部分作用在阻水布上，给阻水布一个推动力，将会使连接绳向下运动，即滑轮向套筒内缩回，即脱离与管壁的接触，然后在另一部分未作用于阻水布水流的推动下，通过障碍物。
附图说明
图1为本发明实施例组成单元的立体示意图。
图2为本发明实施例的组成单元的正视图示意图。
图3为本发明实施例的组成单元的后视图示意图。
图4为本发明实施例机器人主体滑轮处于环形骨架的立体示意图。
图5为本发明实施例机器人主体滑轮和管道内壁接触时的立体示意图。
图6为本发明实施例机器人主体滑轮和管道内壁接触时的剖视图示意图
附图编号
环形骨架1、环形安装架2、套筒3、水泵4、滑轮座5、滑轮6、连接绳7、阻水布8、压缩弹簧9、软管10、锥形头11。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
如图1、图2和图3,所示，蛇形管道机器人的组成单元，包括包括环形骨架1，环形骨架1的内部设有环形安装架2，环形安装架2的外壁和环形骨架1的内壁之间设有若干均匀分布的套筒3，套筒3将环形安装架2固定在环形骨架1的内部，套筒3指向外侧的一端内部设有环形挡块，套筒3的内部设有压缩弹簧9，在本市实施中压缩弹簧9为塑料弹簧没因为塑料弹簧不易生锈，可以延长使用时间，压缩弹簧9的上端设有滑杆，滑杆与压缩弹簧9接触的一端设有卡块，挡块对卡块进行限位，滑杆位于外侧的一端上设有滑轮座5，滑轮座5上转动连接有滑轮6，滑轮6的滑动方向与检测管道的轴线方向相同，环形安装架2的内部设有水泵4，环形骨架1的外侧面上均匀设有若干对管道内壁进行检测的管道检测装置(在本实施例中未画出)，且在组成单元中的各个部件可以采用质量较轻的塑料制成，便于在管道内进行运动。
如图4、图5和图6所示，蛇形管道机器人有若干个组成单元组成，在本实施例中组成单元的数量为5个，且各个组成单元之间通过软管10进行连接，因为软管10具有形变能力，能适应管道的弯曲弧度，在机器人主体的尾部设有螺旋桨(现有技术，图中未画出)，通过水流冲击使螺旋桨旋转，带动机器人主体运动，优选地，软管10为波纹管，因为波纹管的成本低，且形变能力较好。
优选地，管道检测装置包括电源模块、摄像模块以及传输模块，其有益之处在于，通过摄像模块对管道内壁进行摄像，传输至外部的终端上进行实时监测，排查管道裂缝等问题。
优选地，机器人主体前进方向端部组成单元的环形骨架1侧面设有锥形头11，锥形头11上开设有若干透水孔，锥形头11可以降低前进方向水的阻力，同时可以对管道内水中的杂质等进行过滤，避免进入机器人主体的内部，将水泵4的叶片卡死。
优选地，机器人主体前进方向后端部组成单元的环形骨架1侧面设有拦截网，其有益之处在于，拦截网可以过水，同时也能对水中的杂草等异物进行拦截。
优选地，若干套筒3的内部均设有连接绳7，连接绳7的一端固定连接于挡块的中部，连接绳7的另一端延伸至环形安装架2的内部，且连接绳7的长度大于套筒3的长度和环形安装架2长度之和，且在连接绳7的端部上设有阻水布8，其有益之处在于，在不开启水泵4的情况下，水流流入机器人主体的内部，由于阻水布8的阻挡，水流会对机器人主体产生一个推进力，使机器人主体在水流的推动下向前运动，当机器人主体的滑轮6被管壁上粘附的异物卡住时，打开水泵4，水泵4出水端的水流一部分作用在阻水布8上，给阻水布8一个推动力，将会使连接绳7向下运动，即滑轮6向套筒3内缩回，即脱离与管壁的接触，然后在另一部分未作用于阻水布8水流的推动下，通过障碍物。优选地，阻水布8的直径大于环形安装架2的直径小于环形骨架1的直径，其有益之处在于，阻水布8的直径相对较大，对水流的阻挡效果更好。优选地，环形骨架1内的套筒3数量为3个或者4个，在本实施中具体为4个，其有益之处在于，保证机器人主体能位于管道中部的情况下，套筒3数量越少，质量越轻，在管道内的运动效果越好。
优选地，机器人主体前进方向的后端设有过滤网，所述过滤网固定在螺旋桨的外侧，其有益之处在于，通过水泵4驱动，使机器人主体在管道内运动，过滤网可将管道内水流中的异物进行清理。进一步限定，机器人主体上还设有位置检测装置，位置检测装置为定位器，其有益之处在于，便于对机器人主体在管道内的位置进行定位，便于找寻机器人主体的同时，还能对管壁缺陷的位置进行准确的定位。
需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.蛇形管道检测机器人，包括机器人主体，其特征在，所述机器人主体包括若干个组成单元，若干个所述组成单元之间通过软管连接，所述机器人主体的尾端设有螺旋桨；
所述组成单元包括环形骨架，所述环形骨架的内部设有环形安装架，所述环形安装架的外壁和环形骨架的内壁之间设有若干均匀分布的套筒，所述套筒将环形安装架固定在环形骨架的内部，套筒指向外侧的一端内部设有环形挡块，所述套筒的内部设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的上端设有滑杆，所述滑杆与压缩弹簧接触的一端设有卡块，所述挡块对卡块进行限位，所述滑杆位于外侧的一端上设有滑轮座，所述滑轮座上转动连接有滑轮，所述滑轮的滑动方向与检测管道的轴线方向相同，所述环形安装架的内部设有水泵，所述环形骨架的外侧面上均匀设有若干对管道内壁进行检测的管道检测装置，若干所述套筒的内部均设有连接绳，所述连接绳的一端固定连接于挡块的中部，所述连接绳的另一端延伸至环形安装架的内部，且连接绳的长度大于套筒的长度和环形安装架长度之和，且在连接绳的端部上设有阻水布。
2.根据权利要求1所述的蛇形管道检测机器人，其特征在于：所述管道检测装置包括电源模块、摄像模块以及传输模块。
3.根据权利要求1所述的蛇形管道检测机器人，其特征在于：所述机器人主体前进方向端部组成单元的环形骨架侧面设有锥形头，所述锥形头上开设有若干透水孔。
4.根据权利要求1所述的蛇形管道检测机器人，其特征在于：所述机器人主体前进方向后端部组成单元的环形骨架侧面设有拦截网。
5.根据权利要求1所述的蛇形管道检测机器人，其特征在于：所述阻水布的直径大于环形安装架的直径小于环形骨架的直径。
6.根据权利要求1所述的蛇形管道检测机器人，其特征在于：所述环形骨架内的套筒数量为3个或者4个。
7.根据权利要求1所述的蛇形管道检测机器人，其特征在于：所述机器人主体前进方向的后端设有过滤网，所述过滤网固定在螺旋桨的外侧。
8.根据权利要求1所述的蛇形管道检测机器人，其特征在于：所述压缩弹簧为塑料弹簧。
9.根据权利要求1所述的蛇形管道检测机器人，其特征在于：所述机器人主体上还设有位置检测装置，所述位置检测装置为定位器。
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