CN114607870A - 市政井下管道修复施工的检测机器人及使用方法 - Google Patents

市政井下管道修复施工的检测机器人及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了市政井下管道修复施工的检测机器人及使用方法，它包括机器人主体，机器人主体的整体外形呈多边形结构，多边形结构的外部均布设置有多组轮组安装结构；轮组安装结构上通过连杆机构安装有行走装置；行走装置与用于驱动其展开的张紧机构相连；张紧机构与用于驱动其张紧的伸缩滑动装置相连；机器人主体的头部一端安装有用于对管道内部破损情况进行摄像的摄像装置。此机器人能够用于市政管道内部的缺陷检测，进而替代传统的人工检测过程，以适应人工检测无法进入的管道。

Description

市政井下管道修复施工的检测机器人及使用方法
技术领域
本发明涉及市政管道施工技术领域，具体涉及市政井下管道修复施工的检测机器人及使用方法。
背景技术
市政管道需要定期进行检修并对破损部位进行修复，在修复之间需要对管道内部的受损情况进行检测。目前，通常采用的检测方法主要是采用人工检测，对于大尺寸的管道采用人工检测的方式，能够方便的深入到管道内部，对于小尺寸的管道，人工可能无法进入，此时就需要采用专用的检测机器人对其内部进行自动检测。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术不足，提供市政井下管道修复施工的检测机器人及使用方法，此机器人能够用于市政管道内部的缺陷检测，进而替代传统的人工检测过程，以适应人工检测无法进入的管道。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：市政井下管道修复施工的检测机器人，它包括机器人主体，机器人主体的整体外形呈多边形结构，多边形结构的外部均布设置有多组轮组安装结构；轮组安装结构上通过连杆机构安装有行走装置；行走装置与用于驱动其展开的张紧机构相连；张紧机构与用于驱动其张紧的伸缩滑动装置相连；机器人主体的头部一端安装有用于对管道内部破损情况进行摄像的摄像装置。
所述机器人主体采用剖分结构，包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体之间通过螺栓组合相连。
所述轮组安装结构包括分别呈对称固定安装在机器人主体外壁上的第一固定块和第二固定块；所述第一固定块和第二固定块之间通过长螺栓固定安装有立板。
所述连杆机构采用平行四边形连杆机构，包括对称铰接在轮组安装结构的立板上的第一连杆和第二连杆；第一连杆和第二连杆的另一端与行走装置的两外侧铰接相连。
所述行走装置包括对称布置的履带支撑板，履带支撑板之间通过多组支撑轴滚动安装有履带支撑轮，履带支撑板的头部通过从动轴转动安装有从动履带轮，履带支撑板的尾部通过主动轴安装有主动履带轮，从动履带轮和主动履带轮之间安装有行走履带；主动轴与用于驱动其转动的行走动力装置相连。
所述行走动力装置包括行走电机，行走电机的输出轴与减速器相连，减速器的输出轴与主动轴相连并传递扭矩；履带支撑板的内部安装有用于对行走履带进行支撑的内支撑板。
所述伸缩滑动装置包括固定在轮组安装结构的立板上的缸体安装座，缸体安装座上通过第一销轴与缸体的耳座铰接相连，缸体的活塞杆末端固定安装有推板，推板固定安装在滑块的顶部，滑块通过滑销与滑槽构成滑动配合，滑槽加工在轮组安装结构的立板上，滑块与张紧机构铰接相连；所述活塞杆的外部套装有缓冲弹簧。
所述摄像装置包括摄像头，摄像头通过摄像头底座和底座螺栓固定在机器人主体的头部位置。
所述张紧机构包括主杆，主杆的头部通过第二销轴与行走装置的履带支撑板铰接相连，主杆的内部通过滑动配合有滑动杆，滑动杆的外部套装有复位弹簧，滑动杆的另一端固定在尾杆上，尾杆铰接在滑块的外侧壁上；滑动杆与加工的主杆上的伸缩滑槽构成滑动配合。
检测机器人进行市政井下管道修复施工的检测方法，包括以下步骤：
步骤一：将整个检测机器人放置在待检测的管道内部，并保证摄像装置正对需要检测的方位；
步骤二：根据所需要检测的管道直径，启动伸缩滑动装置，通过缸体驱动活塞杆，通过活塞杆带动滑块沿着滑槽滑动，并带动张紧机构张紧；
步骤三：通过张紧机构的尾杆驱动滑动杆，并通过滑动杆驱动主杆，通过主杆带动行走装置，进而保证行走装置在连杆机构的转动下使得行走履带紧贴管道的内壁；
步骤四：启动行走装置，通过行走电机驱动减速器，通过减速器驱动主动轴，通过主动轴驱动主动履带轮，通过主动履带轮驱动行走履带，通过行走履带与管道内壁相接触，进而带动整个检测机器人在管道内部行走；
步骤五：机器人在移动过程中，启动摄像装置，通过摄像装置对管道的内部情况进行拍照检测，并将所拍摄的图像传输到地面监视器，进而对管道内部的破损情况进行判断。
本发明有如下有益效果：
1、本发明所述机器人能够用于市政管道内部的缺陷检测，进而替代传统的人工检测过程，以适应人工检测无法进入的管道。
2、通过上述的机器人主体能够用于对整个机器人上的装置进行搭载，进而保证其后续正常的行走移动。
3、通过上述的连杆机构保证了能够将行走装置进行展开，进而使得行走装置能够紧贴住管道的内壁，进而使得整个机器人的正常行走。
4、通过上述的行走装置能够用于提供整个机器人的行走动作。
5、通过上述的行走动力装置能够用于提供行走动力。
6、通过上述的伸缩滑动装置能够用于提供滑块滑动的动力，并保证滑块驱动张紧机构，再由张紧机构驱动行走装置紧贴管道内壁，进而适应不同直径的管道。
7、通过张紧机构能够用于驱动行走装置张开，进而使得行走装置能够紧贴管道内壁。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明第一视角三维图。
图2为本发明第二视角三维图。
图3为本发明第三视角三维图。
图4为本发明第四视角三维图。
图5为本发明主视图。
图6为本发明图5中A-A视图。
图中：机器人主体1、轮组安装结构2、摄像装置3、行走装置4、连杆机构5、伸缩滑动装置6、张紧机构7；
上壳体101、下壳体102；
第一固定块201、立板202、第二固定块203、长螺栓204；
摄像头301、底座螺栓302、摄像头底座303；
行走电机401、减速器402、减速器底座403、履带支撑板404、支撑轴405、行走履带406、从动轴407、从动履带轮408、履带支撑轮409、主动履带轮410、内支撑板411；
第一连杆501、第二连杆502；
缸体安装座601、第一销轴602、耳座603、缸体604、缓冲弹簧605、活塞杆606、滑槽607、滑块608；
第二销轴701、主杆702、伸缩滑槽703、滑动杆704、复位弹簧705、尾杆706。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
请参阅图1-6，市政井下管道修复施工的检测机器人，它包括机器人主体1，机器人主体1的整体外形呈多边形结构，多边形结构的外部均布设置有多组轮组安装结构2；轮组安装结构2上通过连杆机构5安装有行走装置4；行走装置4与用于驱动其展开的张紧机构7相连；张紧机构7与用于驱动其张紧的伸缩滑动装置6相连；机器人主体1的头部一端安装有用于对管道内部破损情况进行摄像的摄像装置3。本发明所述机器人能够用于市政管道内部的缺陷检测，进而替代传统的人工检测过程，以适应人工检测无法进入的管道。具体使用过程中，通过伸缩滑动装置6驱动张紧机构7，通过张紧机构7驱动行走装置4，并使得行走装置4紧贴在管道内壁上，再通过行走装置4带动整个机器人在管道内部行走；保证其行走过程中，通过摄像装置3对管道内部的情况进行检测。
进一步的，所述机器人主体1采用剖分结构，包括上壳体101和下壳体102，上壳体101和下壳体102之间通过螺栓组合相连。通过上述的机器人主体1能够用于对整个机器人上的装置进行搭载，进而保证其后续正常的行走移动。
进一步的，所述轮组安装结构2包括分别呈对称固定安装在机器人主体1外壁上的第一固定块201和第二固定块203；所述第一固定块201和第二固定块203之间通过长螺栓204固定安装有立板202。通过上述的轮组安装结构2能够用于对连杆机构5和行走装置4进行搭载。
进一步的，所述连杆机构5采用平行四边形连杆机构，包括对称铰接在轮组安装结构2的立板202上的第一连杆501和第二连杆502；第一连杆501和第二连杆502的另一端与行走装置4的两外侧铰接相连。通过上述的连杆机构5保证了能够将行走装置4进行展开，进而使得行走装置4能够紧贴住管道的内壁，进而使得整个机器人的正常行走。具体使用过程中，当第一连杆501和第二连杆502展开之后，将带动行走装置4展开。
进一步的，所述行走装置4包括对称布置的履带支撑板404，履带支撑板404之间通过多组支撑轴405滚动安装有履带支撑轮409，履带支撑板404的头部通过从动轴407转动安装有从动履带轮408，履带支撑板404的尾部通过主动轴安装有主动履带轮410，从动履带轮408和主动履带轮410之间安装有行走履带406；主动轴与用于驱动其转动的行走动力装置相连。通过上述的行走装置4能够用于提供整个机器人的行走动作。工作过程中，通过主动轴驱动主动履带轮410，通过主动履带轮410驱动行走履带406，再由行走履带406与管道内壁相接触，进而带动整个机器人行走。
进一步的，所述行走动力装置包括行走电机401，行走电机401的输出轴与减速器402相连，减速器402的输出轴与主动轴相连并传递扭矩；履带支撑板404的内部安装有用于对行走履带406进行支撑的内支撑板411。通过上述的行走动力装置能够用于提供行走动力。工作过程中，通过行走电机401驱动减速器402，通过减速器402驱动主动轴，通过主动轴驱动主动履带轮410，通过主动履带轮410驱动行走履带406，通过行走履带406与管道内壁相接触，进而带动整个检测机器人在管道内部行走。
进一步的，所述伸缩滑动装置6包括固定在轮组安装结构2的立板202上的缸体安装座601，缸体安装座601上通过第一销轴602与缸体604的耳座603铰接相连，缸体604的活塞杆606末端固定安装有推板609，推板609固定安装在滑块608的顶部，滑块608通过滑销与滑槽607构成滑动配合，滑槽607加工在轮组安装结构2的立板202上，滑块608与张紧机构7铰接相连；所述活塞杆606的外部套装有缓冲弹簧605。通过上述的伸缩滑动装置6能够用于提供滑块608滑动的动力，并保证滑块驱动张紧机构7，再由张紧机构7驱动行走装置4紧贴管道内壁，进而适应不同直径的管道。具体工作过程中，通过缸体604驱动活塞杆606，通过活塞杆606带动滑块608沿着滑槽607滑动，并带动张紧机构7张紧。
进一步的，所述摄像装置3包括摄像头301，摄像头301通过摄像头底座303和底座螺栓302固定在机器人主体1的头部位置。通过上述的摄像装置3能够用于对管道内部的情况进行拍照，进而实现管道内部情况的检测。
进一步的，所述张紧机构7包括主杆702，主杆702的头部通过第二销轴701与行走装置4的履带支撑板404铰接相连，主杆702的内部通过滑动配合有滑动杆704，滑动杆704的外部套装有复位弹簧705，滑动杆704的另一端固定在尾杆706上，尾杆706铰接在滑块608的外侧壁上；滑动杆704与加工的主杆702上的伸缩滑槽703构成滑动配合。通过张紧机构7能够用于驱动行走装置4张开，进而使得行走装置4能够紧贴管道内壁。工作过程中，通过复位弹簧705能够保证主杆702始终处于张紧状态。
实施例2：
检测机器人进行市政井下管道修复施工的检测方法，包括以下步骤：
步骤一：将整个检测机器人放置在待检测的管道内部，并保证摄像装置3正对需要检测的方位；
步骤二：根据所需要检测的管道直径，启动伸缩滑动装置6，通过缸体604驱动活塞杆606，通过活塞杆606带动滑块608沿着滑槽607滑动，并带动张紧机构7张紧；
步骤三：通过张紧机构7的尾杆706驱动滑动杆704，并通过滑动杆704驱动主杆702，通过主杆702带动行走装置4，进而保证行走装置4在连杆机构5的转动下使得行走履带406紧贴管道的内壁；
步骤四：启动行走装置4，通过行走电机401驱动减速器402，通过减速器402驱动主动轴，通过主动轴驱动主动履带轮410，通过主动履带轮410驱动行走履带406，通过行走履带406与管道内壁相接触，进而带动整个检测机器人在管道内部行走；
步骤五：机器人在移动过程中，启动摄像装置3，通过摄像装置3对管道的内部情况进行拍照检测，并将所拍摄的图像传输到地面监视器，进而对管道内部的破损情况进行判断。

Claims (10)

1.市政井下管道修复施工的检测机器人，其特征在于：它包括机器人主体（1），机器人主体（1）的整体外形呈多边形结构，多边形结构的外部均布设置有多组轮组安装结构（2）；轮组安装结构（2）上通过连杆机构（5）安装有行走装置（4）；行走装置（4）与用于驱动其展开的张紧机构（7）相连；张紧机构（7）与用于驱动其张紧的伸缩滑动装置（6）相连；机器人主体（1）的头部一端安装有用于对管道内部破损情况进行摄像的摄像装置（3）。
2.根据权利要求1所述市政井下管道修复施工的检测机器人，其特征在于：所述机器人主体（1）采用剖分结构，包括上壳体（101）和下壳体（102），上壳体（101）和下壳体（102）之间通过螺栓组合相连。
3.根据权利要求1所述市政井下管道修复施工的检测机器人，其特征在于：所述轮组安装结构（2）包括分别呈对称固定安装在机器人主体（1）外壁上的第一固定块（201）和第二固定块（203）；所述第一固定块（201）和第二固定块（203）之间通过长螺栓（204）固定安装有立板（202）。
4.根据权利要求1所述市政井下管道修复施工的检测机器人，其特征在于：所述连杆机构（5）采用平行四边形连杆机构，包括对称铰接在轮组安装结构（2）的立板（202）上的第一连杆（501）和第二连杆（502）；第一连杆（501）和第二连杆（502）的另一端与行走装置（4）的两外侧铰接相连。
5.根据权利要求1所述市政井下管道修复施工的检测机器人，其特征在于：所述行走装置（4）包括对称布置的履带支撑板（404），履带支撑板（404）之间通过多组支撑轴（405）滚动安装有履带支撑轮（409），履带支撑板（404）的头部通过从动轴（407）转动安装有从动履带轮（408），履带支撑板（404）的尾部通过主动轴安装有主动履带轮（410），从动履带轮（408）和主动履带轮（410）之间安装有行走履带（406）；主动轴与用于驱动其转动的行走动力装置相连。
6.根据权利要求5所述市政井下管道修复施工的检测机器人，其特征在于：所述行走动力装置包括行走电机（401），行走电机（401）的输出轴与减速器（402）相连，减速器（402）的输出轴与主动轴相连并传递扭矩；履带支撑板（404）的内部安装有用于对行走履带（406）进行支撑的内支撑板（411）。
7.根据权利要求1所述市政井下管道修复施工的检测机器人，其特征在于：所述伸缩滑动装置（6）包括固定在轮组安装结构（2）的立板（202）上的缸体安装座（601），缸体安装座（601）上通过第一销轴（602）与缸体（604）的耳座（603）铰接相连，缸体（604）的活塞杆（606）末端固定安装有推板（609），推板（609）固定安装在滑块（608）的顶部，滑块（608）通过滑销与滑槽（607）构成滑动配合，滑槽（607）加工在轮组安装结构（2）的立板（202）上，滑块（608）与张紧机构（7）铰接相连；所述活塞杆（606）的外部套装有缓冲弹簧（605）。
8.根据权利要求1所述市政井下管道修复施工的检测机器人，其特征在于：所述摄像装置（3）包括摄像头（301），摄像头（301）通过摄像头底座（303）和底座螺栓（302）固定在机器人主体（1）的头部位置。
9.根据权利要求1或7所述市政井下管道修复施工的检测机器人，其特征在于：所述张紧机构（7）包括主杆（702），主杆（702）的头部通过第二销轴（701）与行走装置（4）的履带支撑板（404）铰接相连，主杆（702）的内部通过滑动配合有滑动杆（704），滑动杆（704）的外部套装有复位弹簧（705），滑动杆（704）的另一端固定在尾杆（706）上，尾杆（706）铰接在滑块（608）的外侧壁上；滑动杆（704）与加工的主杆（702）上的伸缩滑槽（703）构成滑动配合。
10.采用权利要求1-9任意一项所述检测机器人进行市政井下管道修复施工的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将整个检测机器人放置在待检测的管道内部，并保证摄像装置（3）正对需要检测的方位；
步骤二：根据所需要检测的管道直径，启动伸缩滑动装置（6），通过缸体（604）驱动活塞杆（606），通过活塞杆（606）带动滑块（608）沿着滑槽（607）滑动，并带动张紧机构（7）张紧；
步骤三：通过张紧机构（7）的尾杆（706）驱动滑动杆（704），并通过滑动杆（704）驱动主杆（702），通过主杆（702）带动行走装置（4），进而保证行走装置（4）在连杆机构（5）的转动下使得行走履带（406）紧贴管道的内壁；
步骤四：启动行走装置（4），通过行走电机（401）驱动减速器（402），通过减速器（402）驱动主动轴，通过主动轴驱动主动履带轮（410），通过主动履带轮（410）驱动行走履带（406），通过行走履带（406）与管道内壁相接触，进而带动整个检测机器人在管道内部行走；
步骤五：机器人在移动过程中，启动摄像装置（3），通过摄像装置（3）对管道的内部情况进行拍照检测，并将所拍摄的图像传输到地面监视器，进而对管道内部的破损情况进行判断。
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