CN115163964A - 一种变径气囊封堵机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种变径气囊封堵机器人系统，机器人包括外框架组件、内导筒组件；外框架组件开有容纳内导筒组件的容纳腔，内导筒组件套设在外框架组件内并沿容纳腔滑动伸出所述外框架组件；限位装置包括与外框架组件可拆卸固定的空心筒及固定在空心筒上的至少2个约束单元；变径气囊位于內导筒组件并延伸至空心筒，约束单元朝向所述空心筒中心方向运动挤压所述气囊，使其在抽气时保持设定姿态。本发明采用限位装置对变径气囊在抽气过程中的变形进行约束，保障变径气囊抽气后位姿不发生偏斜，不影响进入横井的角度。

Description

一种变径气囊封堵机器人系统

技术领域

本发明涉及管道检测技术领域，具体来说是一种变径气囊封堵机器人系统。

背景技术

市政排水管道工程施工分管道检测、养护、修复等几大类，高水位管道施工前期均需封堵管道后进行降水、排水、清洗等工作。气囊封堵是管道封堵最常用的方式之一，目前基本上是人工下井作业。

但是由于每个窨井上方都安装有安全的窨井盖，所以使窨井和管道就形成一个封闭的有限空间。当窨井内的自然物质腐烂后，很容易产生沼气等其他有毒气体，尤其是污、雨水管道产生条件更为充分。沼气无色、无味、难溶于水的可燃性气体。当积聚的有毒气体浓度较高时，作业人员在无保护措施进入窨井很容易发生中毒昏迷甚至死亡。所以目前的气囊封堵工作的作业人员在下井之前，需要做好防毒准备工作，如防毒面具。但因为窨井均在户外，分散在城市的各个角落，对于作业人员的监管工作存在很大难度，对于安全意识薄弱的作业人员，在无人监管的情况下往往不作任何防毒措施就进入窨井，存在非常大的人生安全问题。且人工作业效率低。

目前市面上的变径气囊，可以封堵一定范围内不同管径的管道。但是由于体积较大，在有水环境下，会产生很大的浮力，导致浮力大于机器人加气囊重力，机器人无法携带气囊潜入水下到达指定位置，需将气囊内部空气吸出、气囊吸瘪减小浮力，但是气囊吸瘪过程中无规则变形导致外露部分下垂、弯曲无法进入管道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何保障变径气囊抽气过程中不会发生不规则变形。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种变径气囊封堵机器人系统，包括机器人、限位装置1-0；所述机器人包括外框架组件(1)、内导筒组件(2)；所述外框架组件(1)开有容纳内导筒组件(2)的容纳腔，所述内导筒组件(2)套设在外框架组件(1)内并沿容纳腔滑动伸出所述外框架组件(1)；所述限位装置(1-0)包括与外框架组件(1)可拆卸固定的空心筒(1-01)及固定在空心筒(1-01)上的至少2个约束单元；变径气囊位于內导筒组件(2)并延伸至空心筒(1-01)，所述约束单元朝向所述空心筒(1-01)中心方向运动挤压所述气囊，使其在抽气时保持设定姿态。

进一步的，所述约束单元放射性均匀布置在空心筒(1-01)的周向。

进一步的，在所述空心筒(1-01)的周向，延期长度方向开有长孔；所述长孔向外延伸出套筒(1-02)，套筒(1-02)内安装有活塞杆(1-03)，所述活塞杆(1-03)的端部穿出所述套筒(1-02)顶部，在所述活塞杆(1-03)位于套筒(1-02)内的一端与套筒(1-02)顶部内壁之间限位有弹性件(1-04)；在活塞杆(1-03)位于套筒(1-02)内的一端还固定有压杆(1-05)；所述套筒(1-02)、活塞杆(1-03)、弹性件(1-04)、压杆(1-05)构成所述约束单元；所述活塞杆(1-03)的端部与压杆(1-05)转动连接，所述活塞杆(1-03)的杆体上固定有销轴(1-06)；向外拉活塞杆(1-03)后转动活塞杆(1-03)，使销轴(1-06)卡在所述套筒(1-02)顶部，此时弹性件(1-04)受压；再转动活塞杆(1-03)解锁后，在弹性件(1-04)的复位作用下，压杆(1-05)挤压变径气囊。

进一步的，沿所述空心筒(1-01)长度方向开有多个圆孔；每个圆孔外都延伸出套筒(1-02)，所述套筒(1-02)内配合有活塞杆(1-03)，所述活塞杆(1-03)与套筒(1-02)之间限位有弹性件(1-04)；所述活塞杆(1-03)的端部固定有压球；所述活塞杆(1-03)的杆体上固定有销轴(1-06)；向外拉活塞杆(1-03)后转动活塞杆(1-03)，使销轴(1-06)卡在所述套筒(1-02)顶部，此时弹性件(1-04)受压；再转动活塞杆(1-03)解锁后，在弹性件(1-04)的复位作用下，压球挤压气囊，同一排的压球对变径气囊的表现形成线性约束。

进一步的，所述外框架组件(1)包括前侧板(11)、后侧板(12)、连接前侧板(11)、后侧板(12)的多根连接杆(13)、伸缩驱动件(25)；其中至少一根连接杆(13)上安装有导向套(100)，所述导向套(100)与内导筒组件(2)外壁接触；所述伸缩驱动件(25)的底座转动连接在后侧板(12)，输出端与所述内导筒组件朝向前侧板(11)的一端转动连接，所述伸缩驱动件(25)启动后，带动内导筒组件穿出前侧板(11)向前滑动；所述空心筒(1-01)与前侧板(11)可拆卸同轴固定。

进一步的，所述内导筒组件(2)包括内导筒(21)、推板(22)、第二链轮组件(23)、推板驱动件(24)，所述内导筒(21)为圆筒结构；所述推板(22)位于内导筒(21)内，所述推板驱动件(24)通过第二链轮组件(23)驱动推板(22)在内导筒(21)内前后移动，从而将气囊(10)推至内导筒(21)外；所述变径气囊的端部通过电磁机构与推板(22)固定。

进一步的，所述内导筒(21)左右两侧沿其运动方向开设有滑槽(211)，所述推板(22)的左右两侧均固定有导向轴(221)，所述导向轴(221)伸出滑槽(211)；所述第二链轮组件(23)位于内导筒(21)外壁，包括分别固定在滑槽(211)两端的主动齿轮(231)、从动齿轮(232)、与主动齿轮(231)、从动齿轮(232)啮合的链条；所述链条的两端均与导向轴(221)固定，形成闭环；所述主动齿轮(231)位于内导筒(21)的后端，内导筒(21)后端的两个主动齿轮(231)均与传动轴(26)固定，所述推板驱动件(24)带动传动轴(26)转动。

进一步的，所述机器人还包括行走机构；所述行走机构包括两个螺旋驱动轮(16)，以及与每个螺旋驱动轮(16)对应的主动摆臂(14)、从动摆臂(15)、摆臂驱动件(17)、驱动轮驱动件(18)；两所述摆臂驱动件(17)和驱动轮驱动件(18)均固定在所述外框架组件(1)的底部；两所述螺旋驱动轮(16)位于外框架组件(1)的左右两侧；所述螺旋驱动轮(16)的两端分别与对应的主动摆臂(14)、从动摆臂(15)的一端转动连接，主动摆臂(14)的另一端与对应的所述摆臂驱动件(17)的输出端传动连接；所述从动摆臂(15)的另一端与对应的所述驱动轮驱动件(18)的输出端转动连接；所述摆臂驱动件(17)驱动主动摆臂(14)上下摆动，带动对应螺旋驱动轮(16)上下运动，所述螺旋驱动轮(16)向上运动收纳于前侧板(11)、后侧板(12)之间，向下运动用于支撑或行走；所述驱动轮驱动件(18)通过第一链轮组件驱动对应的螺旋驱动轮(16)转动。

进一步的，其中一个所述连接杆(13)位于前侧板(11)和后侧板(12)底部的中间位置，两所述螺旋驱动轮(16)及其两端的主动摆臂(14)、从动摆臂(15)对称布置在底部所述连接杆(13)两侧；两所述摆臂驱动件(17)和驱动轮驱动件(18)均固定在底部连接杆(13)的两侧；两个所述驱动轮驱动件(18)通过第一链轮组件与螺旋驱动轮(16)的转轴连接。

进一步的，所述第一链轮组件包括驱动链轮(101)、传动链轮(102)、第一链条(103)；所述驱动链轮(101)固定在从动摆臂(15)朝向连接杆(13)的一端，传动链轮(102)固定在从动摆臂(15)朝向螺旋驱动轮(16)的一端，第一链条(103)连接驱动链轮(101)和传动链轮(102)，所述传动链轮(102)与螺旋驱动轮(16)的转轴固定；所述驱动链轮(101)与驱动轮驱动件(18)的输出轴固定。

本发明的优点在于：

本发明采用限位装置对变径气囊在抽气过程中的变形进行约束，保障变径气囊抽气后位姿不发生偏斜，不影响进入横井的角度。

采用活塞式约束单元，可以先拉出活塞杆，让弹性件蓄力，然后同步释放多个约束单元，完成对变径气囊多个方向均匀约束，从而保证气囊按照设定形状变形。变形后，拆卸限位装置即可。

本发明采用伸缩驱动件(第一级推出机构)将内导筒推出，满足不同长度气囊推放需求；第二链轮组件驱动推板(第二级推出机构)推出气囊，控制两级推出机构行程，可以满足不同规格尺寸气囊对推板行程的需求；两级推出机构可根据气囊规格长度和气囊推出后放置需求，设定单级伸缩、两级同步伸缩或两级单独伸缩。

导向套在第一级推出过程中为内导筒起导向、承重作用，消除推出过程中气囊对伸缩驱动件的活塞杆产生的弯曲力。滑槽在二级推出过程中起导向作用。内导筒在保证强度的前提下，采用镂空设计，减轻结构重量。

第二链轮组件沿内导筒运动方向设置，将推板的两端的导向轴与链条串接，链条运动时携带推板运动，充分利用了内导筒的结构优势，又不占用气囊行进路径的空间，使得气囊被推出时更加顺畅。

折叠式摆臂结构，螺旋驱动轮收缩后结构紧凑，适配检查井口形状，便于进出检查井口、搬运储存；摆臂带动螺旋驱动轮展开后支撑跨度大、行走稳定性好，通过调节摆动角度同时调节支撑跨度和机器人高度，适应机器人在井下的移动定位稳定性和定位。采用从动摆臂作为第一链轮组件的安装基础，可降低机器人结构的复杂度。

左右螺旋驱动轮支撑机器人，螺旋叶片潜入垂直井淤泥中具备较大附着力，可抵消气囊推出过程中对机器人的反作用力，保持机器人作业稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例中机器人整体的应用结构示意图；

图2为本发明实施例中机器人的展开状态结构示意图；

图3为本发明实施例中机器人的外框架组件结构示意图；

图4为本发明实施例中机器人一侧的螺旋驱动轮及摆臂的结构示意图；

图5为本发明实施例中机器人的从动摆臂打开盖板后展示链轮组件的结构示意图；

图6为本发明实施例中机器人行走机构打开的端面结构示意图；

图7为本发明实施例中机器人行走机构收纳的端面结构示意图；

图8为本发明实施例中內导筒及内部推板、推板驱动件的结构示意图。

图9为本发明实施例中内导筒外壁的链路组结构示意图；

图10为本发明实施例中提升装置的结构示意图；

图11为本发明实施例中电缆车的结构示意图；

图12为本发明实施例中电缆车的侧面结构示意图；

图13为本发明实施例中车体内部结构示意图结构示意图；

图14为本发明实施例中电缆车中压线组件的结构示意图；

图15为本发明实施例中辊筒组件的结构示意图；

图16为本发明实施例中驱动件的密封装置的整体结构示意图；

图17为本发明实施例中驱动件密封装置内部结构示意图；

图18为本发明实施例所提供的一种变径气囊封堵机器人系统的控制系统的原理框图；

图19为本发明实施例所提供的一种变径气囊封堵机器人系统的控制系统中电源控制箱的电源启停电路原理图；

图20为本发明实施例所提供的一种变径气囊封堵机器人系统的控制系统中控制原理图的一部分；

图21为本发明实施例所提供的一种变径气囊封堵机器人系统的控制系统中控制原理图的另一部分；

图22、图23为本发明实施例所公开的一种变径气囊封堵机器人系统的封堵过程示意图；

图24为本发明实施例所公开的一种变径气囊封堵机器人系统避障测距传感器测距计算示意图；

图25为本发明实施例7中带有限位装置的机器人整体结构示意图；

图26为本发明实施例7中限位装置未挤压变径气囊的端面结构示意图；

图27为本发明实施例7中限位装置挤压变径气囊的端面结构示意图；

图28为变径气囊在本发明实施例7中限位装置下抽气及未经任何保护措施抽气的状态对照图；

图29为本发明实时汇率7中携带限位装置的机器人的剖面结构示意图；

图30为图29中Q部放大图。

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，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。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。

本实施例公开的一种便携式气囊封堵机器人系统，如图1所示，包括机器人、气囊10、空压机、电缆箱4、井架3；井架3架设在检查井口，用于输送机器人进入检查井内，电缆箱4为机器人提供电缆输送及供电，空压机为机器人内的驱动件充气，保证其密封性。气囊10放置在机器人内，由机器人推送至横井，并由空压机充气。下面针对每个部分进行详细描述。

机器人的具体结构：

如图2、图3所示，机器人包括外框架组件1内导筒组件2、行走机构。外框架组件1包括前侧板11、后侧板12、连接前侧板11、后侧板12的多根连接杆13、伸缩驱动件；本实施例中，前侧板11、后侧板12为同直径圆环形板体，多根连接杆13两端分别与前侧板11和后侧板12固定，从而形成一个大体为圆柱筒的筒体。为了便于其他部件的固定，本实施例中，连接杆13为5根，顶部两根，中间位置左右两侧各一根，底部一根，中间两根和底部一根形成等腰三角形结构。

外框架组件1还包括行走机构；如图4所示，行走机构包括主动摆臂14、从动摆臂15、两个螺旋驱动轮16、两个摆臂驱动件17、两个驱动轮驱动件18。

在底部的连接杆13的左右两侧分别固定一个摆臂驱动件17和一个驱动轮驱动件18，两个驱动件的输出轴分别朝向前后，为了便于与摆臂固定，所以在底部连接杆13的两端还固定有电机座19，如图3中显示，电机座19大体为板状结构，与连接杆13焊接固定或螺栓固定。电机座19上开有两个安装孔，两个安装孔对称的位于底部连接杆13两侧；如图2所示，摆臂驱动件17和驱动轮驱动件18的机座与底部连接杆13固定，输出端分别与底部连接杆13两端的安装孔固定。

如图4所示，每个螺旋驱动轮16的两端分别与主动摆臂14、从动摆臂15的一端转动连接，如图2所示，从动摆臂15的另一端分别与对应位置的电机座19上的安装孔固定，主动摆臂14的另一端与对应的电机座19安装孔固定(图2中电机座19未标出)，从而与对应的摆臂驱动件17的输出端转动连接。本实施例中，主动摆臂14和从动摆臂15均为弧形结构，摆臂驱动件17驱动主动摆臂14收起时，主动摆臂14带动螺旋驱动轮16向上摆动，收纳于前侧板11与后侧板12之间，打开时，可根据需要调节两边摆臂打开的角度，从而控制机器人整体的高度。两个螺旋驱动轮16也为机器人提供稳定的支撑。

本实施例中，驱动轮驱动件18需要通过第一链轮组件与螺旋驱动轮16的转轴连接。如图5所示，第一链轮组件包括驱动链轮101、传动链轮102、第一链条103；驱动链轮101固定在从动摆臂15朝向连接杆13的一端，传动链轮102固定在从动摆臂15背离的一端，第一链条103连接驱动链轮101和传动链轮102，传动链轮102与螺旋驱动轮16的转轴固定(螺旋驱动轮16参阅图2)；驱动链轮101与驱动轮驱动件18(驱动轮驱动件18参阅图2)的输出轴固定。本实施例中，从动摆臂15设有用于容纳第一链条103的凹槽151，由于凹槽151整体弧形，所以在凹槽151内设置有多个张紧辊，链条被多个张紧辊张紧位于凹槽151内，避免与凹槽151壁发生刮擦。另外凹槽151朝向主动摆臂14一侧(主动摆臂14参阅图2)。当启动驱动轮驱动件18时，可通过链轮传动带动螺旋驱动轮16正反转动(螺旋驱动轮16参阅图2)，从而使机器人前进后退。通过盖板和硅胶密封垫密封凹槽151，保证第一链轮组件的稳定、安全、可靠。

本实施例中，为了将机器人吊装送入检查井内，还在后侧板12的外壁固定有一根横杆，形成吊架121，同时也可以提高后侧板12的强度，位于顶部的两根连接杆13上固定有U形挂环121-1，U形挂环121-1的两端分别转动在两根顶部的连接杆13上，并靠近前侧板11，吊架121和挂环121-1构成两个吊点，便于吊装过程中控制机器人的首尾高度。U形挂环121-1收起时紧贴连接杆13，便于存储机器人。

如图6、图7所示，图6为机器人螺旋驱动轮打开的状态，图7为收起的状态。

本实施例中，如图2所示，在前侧板11上固定有浑水相机6及声纳7，在多个连接杆13上安装有多个避障测距传感器8，在内导筒21壁上固定有姿态传感器9。机器人前上端分别搭载有防水照明灯、水下浑水相机或偏振光相机和前扫成像声呐，以及避障测距传感器，用于探测需封堵横井在垂直检查井的位置，引导机器人移动定位。气囊推放到位和充气封堵完成，辅助检测气囊姿态和封堵情况。

如图8所示，内导筒组件2包括内导筒21、推板22、第二链轮组件23、推板驱动件24，内导筒21为圆筒结构，整体为镂空状，可减轻机器人整体重量；内导筒21为于前侧板11、后侧板12、5根连接杆13围合成的圆柱筒内，其中前侧板11的中间通孔直径大于内导筒21，内导筒21的运动路径为从前侧板11伸出或退回。

本实施例为了保证内导筒21运动时路径不发生偏斜，其中至少一根连接杆13上安装有导向套100，导向套100与内导筒21组件外壁接触；本实施例在中间两根连接杆13上安装有导向套100，由于内导筒21组件的外壁为弧面，所述导向套100与内导筒21组件外壁接触的面也为弧面，便于与内导筒21组件外壁贴合。两个导向套100在内导筒21在运动过程中提供限位和导向，使得内导筒21运动过程顺畅。本实施例中导向套100的截面大体成三角形，中间开有孔，连接柱穿在孔内，二者可通过螺栓固定或焊接固定均可。为了减少摩擦力，导向套100与内导筒21的接触面制作成光滑面。

内导筒21通过伸缩驱动件25驱动伸缩。伸缩驱动件25为电推杆，其底座转动连接在后侧板12，输出端与内导筒21朝向前侧板11的一端转动连接，伸缩驱动件25启动后，带动内导筒21穿出前侧板11向前滑动。前侧板11上开有供伸缩驱动件25输出端穿过的限位孔。本实施例中，伸缩驱动件25位于两根顶部连接杆13的中间位置。

推板22位于内导筒21内，推板22的面积小于内导筒21内截面积，整体位于内导筒21内腔的下方，推板驱动件24位于推板22后方，气囊10位于推板22前方，推板驱动件24驱动推板22前进时，推板22推动气囊10前进，从而送入指定的管道内。具体的驱动结构为：

如图8所示，内导筒21左右两侧沿其运动方向开设有滑槽211，推板22的左右两侧均固定有导向轴221，导向轴221伸出滑槽211与导向轴滑座221-1固定；如图9所示，第二链轮组件23位于内导筒21外壁，包括分别固定在滑槽211两端的主动齿轮231、从动齿轮232、与主动齿轮231、从动齿轮232啮合的第二链条233；第二链条233的两端均与导向轴滑座221-1串接，形成闭环；主动齿轮231位于内导筒21的后端。如图8所示，在内导筒21内位于推板22后方转动固定有传动轴26，两个主动齿轮231均与传动轴26固定，推板驱动件24带动传动轴26转动，传动轴26带动两个主动齿轮231转动，从而带动链条运转，由于导向轴滑座221-1作为链条的一个部分，被牵引着沿滑槽211运行，从而带动推板22运动，推板22推着气囊10运动，实现将气囊10推出内导筒21的目的。本实施例中，由于振动、摩擦力等原因，传动轴26两端通过万向节29与两个主动齿轮231固定，允许所连接的两轴之间有较大交角，满足伺服电机在机器人有限位置布局需求。

本实施例中，还在滑槽221上固定要滑套234，滑套234可采用光滑度高的尼龙材质，采用模块化设计，便于拆卸更换，导向轴211滑动时与滑套234之间滑动配合，减小摩擦力。

在内导筒21内固定有安装架28，安装架28位于推板22后方，推板驱动件24通过螺钉固定安装架28内，本实施例中，安装架28高于传动轴26，空间上可错位布置。推板驱动件24通过第三链轮组件27与传动轴26传动连接。通过第三链轮组件27的传动，是的一个推板驱动件24可同时带动两个主动齿轮231转动，减少驱动件数量，既节约成本，又能保证推板22两边运行速度一直，还能减轻机器人重量。本实施例中第三链轮组件27为常规的主动轮、从动轮及链条的组合结构，在此不再详述。

为了保护第二链轮组件23，还在在滑槽211外部还盖有护罩212；主动齿轮231、从动齿轮232、链条均位于护罩212内。由于护罩212具有一定厚度，为了减少内导筒21与外框架件的间距，本实施例在前侧板11对应位置开槽，供护罩212穿出，这样能既能为内导筒21的运行路径起到导向作用，又能使机器人结构更加紧凑。

如图9所示，本实施例还在内导筒21上开设有至少一条辅助滑槽222，推板22额外设计一个滑块与辅助滑槽222配合(图9中未示出)，结合上述两个滑槽，形成至少三点支撑，可保证推板22滑动过程的稳定性。

通过单伺服电机同轴驱动左右二组链轮，确保左右链条同步位移，实现气囊10推板平稳推动气囊10进入井道。通过调节驱动电机转速调节气囊10推出速度，控制气囊10推出稳定性；通过调节伺服电机转数，控制二级推出机构行程，满足不同规格尺寸气囊10对推板行程的需求。

井架的具体结构：

如图10所示，井架3包括架体31、导杆32、滑块33、绕绳组件34、绕绳驱动件35。

本实施例中架体31包括四边形框架311，四边形框架311的四个角处分别固定有支脚312，在四边形框架311的两侧分别固定有近八字形立架313，导杆32固定在两个立架313的顶部。导杆32上滑动配合有滑块33，为了滑块33不发生翻转，本实施例设置了两个相互平行的导杆32，滑块33上开有两个孔，分别与两根导杆32滑动配合，且滑块33为两个，在两个滑块33上分别固定有绕绳驱动件35，两个绕绳驱动件35的输出端相对，在两个绕绳驱动件35的输出端分别固定绕绳区间，通过绕绳驱动件35带动绕绳组件34转动，从而控制放绳的长度。绕绳组件34包括绕绳辊，绕绳辊上绕有用于吊装机器人的绳子，两根绳子分别与吊架121和挂环121-1固定(参阅图2)，通过控制放绳速度，从而控制机器人的姿态，如果检查井尺寸小，则让机器人竖向进入检查井，到达井底后再通过控制绳长使机器人处于水平状。两个绕绳驱动件35为伺服电机。

本实施例中，四边形框架311的跨度应满足常规检查井的直径，工作时，井架可横跨检查井，使两个绕绳组件34位于检查井上方，让机器人直上直下，避免机器人与井壁剐蹭。

另外在实际使用时，两个滑块33会在导轨上滑动，为了避免滑块33运动速度过快产生撞击，本实施例还在导杆32上安装弹簧(图10中未示出)，由于滑块33将导杆32分成三段，所以弹簧也为三段式设计。

电缆车的具体结构：

如图11所示，机器人系统还包括电缆车4，为机器人上布置的各个驱动件提供防水电缆、供电、控制。电缆车4包括车体41、控制柜42、电源43(参阅图12)、滚筒组件44、拉杆45。车体41采用铝合金焊接而成的立方体结构，在车体41的顶部设置有用以放置控制柜42的第一腔体，在侧面设置有用以放置电源43的第二腔体；第二腔体安装有封门46(参阅图12)；电源43采用蓄电池。在车体41的一侧开口第三腔体，位于第三腔体内，滚筒组件44的转轴伸出第三腔体的侧壁，与把手47固定。电缆绕制在滚筒组件44上，与机器人的各个驱动件电性连接。电缆与电源43电性连接，电源43同时与控制柜42电性连接。通过手动操作把手47，可以将电缆慢慢放出，与机器人一起进入检查井。

本实施例中，在第三腔体的敞口处固定有拉杆45，在车体41底部固定有车轮，其中2个车轮为定向轮，另外两个为万向轮，通过拉动可推动电缆车4移动。

图13所示，本实施例还通过压线辊机构48配合辊筒组件进行电缆的绕线、排线。如图14所示，压线辊机构48包括压线辊481、压辊支架482、压辊轴483、扭转弹簧484组成。压线辊481位于辊筒上方，其两端均转动连接压辊支架482，压辊支架482为杆状，两根压辊支架482平行设置，与压线辊481垂直，两根压辊支架482的另一端通过转轴固定在第三腔体两侧。转轴上固定有扭转弹簧484，从而限制压线辊481跳动。两根支架482之间还转动连接有压辊轴483，压辊轴483与压线辊481平行，当辊筒上电缆线直径较大时，压线辊481和压辊轴483均与电缆线卷接触，压线效果更好。

如图11所示，辊筒组件44是电缆车的功能部件，用来排布电缆线。图15所示，包括滚筒441、挡盘442、导电滑环443、连接轴444。滚筒441为中空的圆柱体，两端固定挡盘442，挡盘直径大于辊筒。挡盘442两端开有轴承孔，轴承通过轴承座固定在轴承孔内，转轴与轴承固定，转轴固定在第三腔体两侧。辊筒其中一端的转轴伸入辊筒内，导电滑环443位于滚筒441内并固定在转轴上，导电滑环443的外环通过连接轴444与挡盘固定。另外，转盘442还安装有把手47，如图11所示，把手47位于第三腔体外。

导电滑环通过电源线与电源43连接，当采用手动放电缆时，导电滑环无需得电。当采用自动放电缆时，导电滑环得电，外环转动带动挡盘转动，挡盘转动带动辊筒转动，从而放线。

导电滑环443是和滚筒441上电缆连通、输送动力与信号的电气部件，安装方便易插拔、体积小、重量轻，且稳定性高、具有超长工作寿命。因便携式气囊封堵机器人作业在横井口，电缆移动距离短，由人工使用把手47进行放线或收线，快速便捷。

机器人上的各个驱动件的密封具体结构：

本实施例中，如图17所示，各个驱动件包括伺服电机51和减速机52，随同机器人进入管道内，管道内可能存在水，所以驱动件的防水设计非常重要。本实施例中，各个驱动件均固定在防水外壳内，具体结构如下：

如图16所示，包括密封壳体53、密封盖54、防水接头55、充气接头56；密封壳体53的一端敞口，与密封盖54密封固定，另一端开有供减速机52(参阅图17)输出端穿出的通孔，在密封壳体53上开有防水接头55和充气接头56。

密封壳体53由不锈钢板和密封法兰焊合而成，法兰面加工有密封沟槽，用于安装O型密封圈57，如图17所示。密封壳体53紧贴减速电机外形，尺寸紧凑。密封盖54是不锈钢精加工件，在压装O型密封圈57的过程中，保证O型密封圈57均匀的压装在密封沟槽内。O型密封圈57主要用于防水密封，保证端面处不会出现漏水现象。防水接头55用以电缆和网线的出口，保证出线处不会漏水，充气接头56主要用于给密封壳体53充气，使壳体内部具有一定的气压，保证壳体的密封性能。

伺服电机51和减速机52通过螺钉固定在一起，O型密封圈57套装于合并后的减速电机52前端止口位置，通过螺钉、硅胶垫片和压垫将减速电机52固定在电机密封壳体53上，O型密封圈57套装于电机密封壳体53后端的密封法兰沟槽内，通过螺钉、硅胶垫片和压垫将密封盖54固定于电机密封壳体53上。防水接头55通过螺母并装在电机密封壳体53上。充气接头56通过螺母并装在电机密封壳体53上。

本实施例的电机密封装置可实现常规减速电机完成在水下的作业，实现IP68防水等级。目前的防水电机规格不全，需要定制，价格昂贵，应用范围较窄，不能满足常规的使用要求。此款电机密封装置，降低在水下对电机的使用要求和成本，可选择的范围更广阔。

本实施例的便携式气囊封堵机器人夹持封堵气囊通过井架垂直放入检查井，相机、声纳检测到机器人通过检查井最小管径，管径变大后，调节绕绳驱动件转速，机器人尾部吊架拉绳变长、前部挂环拉绳变短，机器人姿态从竖直变位水平姿态。由绕线装置调节首尾拉绳的长度，将机器人从竖直牵引至水平。

到达检查井底部后，摆臂驱动件驱动摆臂向外摆动，通过控制摆臂的伸展状态实现机器人高度调节，驱动轮驱动件驱动左右螺旋驱动轮旋转，左右螺旋驱动轮旋向相反，可平衡旋转过程中产生的侧向力，防止机器人偏转。通过控制左右螺旋驱动轮正向、反向、同向旋转可实现机器人前进、后退、转向、侧移等动作。通过安装在机器人主机前端的相机、声呐等采集横井口位置信息，通过平板电脑实时显示、操控机器人螺旋驱动轮移动，自主调节机器人位置、姿态，完成井口自主定位。

完成井口定位后，通过伺服电推杆将内导筒组件推进横井口，再由推板驱动件通过第二链轮组件驱动气囊推板沿滑槽方向将气囊推出放于管道内指定位置。

使用地面上空压机对封堵气囊充气至额定气压值，同时便携式气囊封堵机器人摆臂收缩至初始状态通过井架收回地面。

封堵作业完成后，运行抽气泵将气囊内气体排出，拖拽气管将封堵气囊拉出井道。

本实施例中各驱动件采用伺服电机与减速器结合。

本实施例还在气囊充气管外端设计有开关、压力表和低压报警器，在气囊推放到位通过空气压缩机后安全涨紧在横井口位置，机器人撤离后关闭开关封堵气囊，气囊处于保压状态。如果因泄露等原因气囊压力低于设定值，报警器报警(声音和警灯闪烁)，提醒即时充气补压，防止气囊在水压下松脱导致事故。

机器人系统的控制系统及控制方法：

如图18所示，一种便携式气囊封堵机器人系统的控制系统，包括井上控制系统和井下执行机构，井上控制系统，用于接收信息并将信息传输给工控机，同时又能控制执行机构运动；井下执行机构设置于机器人上，用于采集信息并将信息传输给井上控制系统，还用于执行控制指令对机器人进行控制；对机器人进行控制的内容包括摆臂摆出收回、行走前进后退、推杆前推和收回等。

继续参阅图18，井上控制系统包括工控机、嵌入式计算机、触摸屏、两个井架伺服(绕绳驱动件35)及电源，工控机、嵌入式计算机、触摸屏、电源均集成在电缆车上。工控机与嵌入式计算机通过Ethernet总线通讯连接或者Ads通讯连接，嵌入式计算机与触摸屏通过Ethernet总线通讯连接或者Ads通讯连接，形成控制单元。嵌入式计算机与两个井架伺服通过Ethernet总线连接，井架伺服用于驱动机器人在竖井上升或下降以及转弯；井下执行机构包括声纳、浑水相机、分别用于控制机器人在管道内前行和后退的两个行走伺服(驱动轮驱动件18)、用于撑起机器人离地高度的两个摆臂伺服(摆臂驱动件17)、用于推送机器人的气囊的推杆伺服(伸缩驱动件)及配合推杆伺服进行推拉操作的电推杆、用于实时检测机器人旋转角度的姿态传感器及用于实时检测机器人到管壁两侧和底部的距离的测距传感器，声纳和浑水相机均通过Ethernet总线与工控机连接，用于探测管道横井口的位置并实时显示在工控机界面上，行走伺服、摆臂伺服、推杆伺服均通过Ethercat总线与嵌入式计算机连接，电推杆通过线缆与嵌入式计算机的IO控制端口连接，姿态传感器及测距传感器均通过RS485通讯方式与嵌入式计算机连接。供电单元直接为井上控制系统供电，间接为井下执行机构供电。

井下执行机构与井上控制系统之间的连接线缆均采用防水电缆。防水电缆为多芯混合电缆，两芯电源线用于井下设备供电，一根网线用于井下伺服电机运动Ethercat控制通讯，一根网线用于声纳和浑水相机传输视频信号Ethernet通讯，两芯信号线用于电推杆正反转控制的IO通讯，还有两芯信号线用于测距传感器及姿态传感器15信息获取采用的RS485通讯。

如图19所示，便携式气囊封堵机器人的控制系统还包括电源控制箱，电源控制箱提供的DC24V电源给嵌入式计算机和电推杆供电，电源控制箱提供的DC48V电源给行走伺服、摆臂伺服、推杆伺服及井架伺服供电。

电源控制箱包括电源启停电路，电源启停电路包括浪涌保护器SPD、漏电保护器QF1、第一继电器、启动按钮SB1、停止按钮SB2、空气开关QF2、空气开关QF3、ACDC转换器UD1和ACDC转换器UD2，第一继电器包括线圈KM1、常开触点KM1-1和常开触点KM1-2，浪涌保护器SPD的两相输入端以及漏电保护器QF1的两相输入端均与电源控制箱的AC220V电源连接，浪涌保护器SPD的输出端接地，漏电保护器QF1的两相输出端中的零线N1和火线L1均与常开触点KM1-2的一端连接，线圈KM1的一端与零线N1连接，线圈KM1的另一端分别与启动按钮SB1的一端以及常开触点KM1-1的一端连接，常开触点KM1-1的另一端及启动按钮SB1的另一端通过停止按钮SB2与火线L1连接；常开触点KM1-2的另一端分别与空气开关QF2的两相输入端以及空气开关QF3的两相输入端连接，空气开关QF2的两相输出端中的零线N3和火线L3分别一一对应的与ACDC转换器UD1的N引脚和L引脚连接，空气开关QF3的两相输出端中的零线N4和火线L4分别一一对应的与ACDC转换器UD2的N引脚和L引脚连接；ACDC转换器UD1输出DC48V，ACDC转换器UD2输出DC24V。ACDC转换器UD1采用现有AC220V转DC48V的芯片，ACDC转换器UD2采用现有AC220V转DC24V的芯片。正常情况下，漏电保护器QF1、空气开关QF2以及空气开关QF3均处于闭合状态，按下启动按钮SB1，线圈KM1得电，常开触点KM1-1以及常开触点KM1-2闭合，电路接通，实现DC48V输出和DC24V输出。

如图20所示，便携式气囊封堵机器人的控制系统还包括控制电推杆向外推的第二继电器以及控制电推杆向内收的第三继电器，嵌入式计算机内置第一PLC控制器、第二PLC控制器，第二继电器包括线圈KA1、常开触点KA1-1、常闭触点KA1-2、常开触点KA1-3及常闭触点KA1-4，第三继电器包括线圈KA2、常开触点KA2-1、常闭触点KA2-2、常开触点KA2-3及常闭触点KA2-4；线圈KA1的一端与第二PLC控制器的第九引脚连接，线圈KA2的一端与第二PLC控制器的第十引脚连接，线圈KA1的另一端通过常闭触点KA2-2与DC24V电源连接，线圈KA2的另一端通过常闭触点KA1-2与DC24V电源连接；常闭触点KA2-4的一端与DC24V电源的正端连接，常闭触点KA2-4的另一端通过常开触点KA1-1与电推杆的正端连接，常开触点KA1-3的一端与DC24V电源的负端连接，常开触点KA1-3的另一端与电推杆的负端连接；常闭触点KA1-4的一端与DC24V电源的正端连接，常闭触点KA1-4的另一端通过常开触点KA2-1与电推杆的负端连接，常开触点KA2-3的一端与DC24V电源的负端连接，常开触点KA2-3的另一端与电推杆的正端连接。

便携式气囊封堵机器人的控制系统还包括限位开关SQ1和限位开关SQ2，如图21所示，电推杆外推到最外侧时与限位开关SQ1接触，电推杆向内收到最内侧时与限位开关SQ2接触，第一PLC控制器的第九引脚和第十引脚分别与限位开关SQ1及限位开关SQ2的一端连接，限位开关SQ1及限位开关SQ2的另一端与DC24V电源连接。

当需要控制电推杆向外推时，第二PLC控制器的第九引脚导通，线圈KA1得电，常开触点KA1-1闭合，常开触点KA1-3闭合，常闭触点KA1-2断开，电推杆正转，电推杆向外推；当需要控制电推杆向内收时，第二PLC控制器的第十引脚导通，第九引脚不接通，线圈KA1失电，常开触点KA1-1由闭合变成断开，常开触点KA1-3由闭合变成断开，常闭触点KA1-2由断开变成闭合，线圈KA2得电，常开触点KA2-1闭合，常开触点KA2-3闭合，常闭触点KA2-2断开，电推杆反转，电推杆向内收。在电推杆推到最外侧的时候与限位开关SQ1接触，限位开关SQ1被触发，第一PLC控制器和第二PLC控制器通讯连接，第二PLC控制器接收到限位开关SQ1的开关量信号，控制第九引脚关闭，从而线圈KA1失电，不继续进行推的操作，同理，在电推杆收到最内侧的时候与限位开关SQ2接触，限位开关SQ2被触发，第一PLC控制器和第二PLC控制器通讯连接，第二PLC控制器接收到限位开关SQ2的开关量信号，控制第十引脚关闭，从而线圈KA2失电，不继续进行往回收的操作。

所述第一PLC控制器的型号为EL1809，第二PLC控制器的型号为EL2809。继续参阅图20，嵌入式计算机还内置其他PLC控制器，比如C6015-0010、EK1100、EL3054及EK1110等，用于其他的控制，比如蜂鸣器、指示灯的启停控制，在此不做赘述。需要说明的是，本发明涉及的PLC控制器均只是简单的端口导通与端口关闭的控制，实质的控制采用继电器电控实现，并不涉及控制逻辑及方法内容。

本实施例中，行走伺服、摆臂伺服、推杆伺服及井架伺服型号均为MD60-040-DMBK-EA-000，触摸屏型号为SZ7GE，电推杆型号为ANT-16AL-L-24-200-40，姿态传感器型号为HWT605-485，测距传感器型号为宇征4号。本发明所有器件均采用现有元器件，本领域技术人员在了解了器件型号以及图18-图21所示的连接关系的情况下能够清楚的获知彼此之前具体的连接关系。

本实施例工作过程为：通过两个井架伺服控制机器人在竖井里下降，测距传感器以及姿态传感器实时将位姿信息反馈给嵌入式计算机，当达到竖井底部时，通过行走伺服控制机器人前进或者后退到目标位置，然后控制推杆伺服和电推杆动作，使得气囊推出，封堵管道，气囊的具体结构以及工作原理可以参考汽车气囊原理，本发明的重点不在于气囊的结构和原理，而在于通过电控的方式使得机器人到达井下进行管道封堵。本发明管道封堵气囊的过程中不需要人工下井封堵，封堵简单且不存在安全风险。

如图22～图24所示，气囊封堵方法，包括：

姿态传感器位于图22的B1位置，实时检测机器人的旋转角度θ，避障测距传感器三组分别安装在图22的的A1、C1、D1位置，浑水相机和声纳装在图22的E1位置。

继续参阅图22～图24，步骤1：便携式气囊封堵机器人本体通过井上伺服控制往竖井里下落，避障距离传感器A1/C1实时监测到管壁的距离，通过井上井架控制两边的距离A1A2＝C1C2。

更进一步地，步骤2：避障测距传感器D1实时检测到竖井底部的距离，直到D2D3＝100mm，已知D1D2＝600mm，避障测距传感器D1实时数值S0＝D1D2+D2D3,即一旦S0＝700mm，便携式气囊封堵机器人停止下降。

更进一步地，步骤3：通过井上伺服12和13控制机器人旋转，直到横井上边沿F1点与相机E1中心点在一条直线上，停止旋转，继续通过井上伺服控制机器人下降。

继续参阅图24，步骤4：下降直到机器人底部M6到井底的距离＝50mm，即M3M4＝50mm，已知M1M4和M1M7之间的夹角即为实时检测机器人的旋转角度θ，已知避障测距传感器D1实时数值S0＝M1M2+M2M3+M3M4，推导出S0-M1M2-M2M3＝50mm，已知M1M2＝M1M7*cosθ＝600*cosθ,已知M2M3＝M5M6＝M6M7*sinθ＝180*sinθ,推导出当S0＝600*cosθ+180*sinθ+50时，机器人停止下降。

重复步骤3，直到θ＝90°，机器人下降和旋转结束，进入步骤5。

继续参阅图22～图24，步骤5：摆臂伺服撑起机器人本体，行走伺服用于机器人本体移动前进，电推杆开始一级推出，推杆伺服进行二级推出，直至气囊推送到指定位置。

步骤6：推杆伺服回到原点，推杆伺服回到原点，摆臂伺服收回到元原点，井上伺服控制机器人本体上升直到井上，封堵结束。

本实施例中，空压机通过充气管快换接头与气囊胶管连接，为气囊充气。快换接头由公头和母头组成，公头与空压机充气管压制为一体，母头与气囊胶管压制为一体，连接自动接通、拔开自动封闭。当气囊经机器人二级推放到位后，机器人伸缩机构缩回归位，空压机与气囊连接为气囊充气。气压达到额定数值充气自动停止，机器人收起左右螺旋驱动轮恢复最小体积，操作控制电脑，控制电缆车、井架将机器人自井下提升至井上，断开充气管换接头封闭气管气囊处于保压状态。收起井架、电缆车、空压机完成气囊封堵作业。

气囊胶管与快换接头母头间安装有充放气开关和压力报警器，气囊保压封堵过程中如果压力降低到设定值，压力报警器声光报警，提示对气囊补压或处理压力降低故障。

气囊封堵任务完成，转动充放气开关气囊放气后在井道口松脱，拉动气囊胶管将气囊自井下取出任务完成。

机器人选用一定范围内通用的高压变径气囊，扩展了应用范围。

限位装置具体结构：

如图25所示，限位装置1-0包括空心筒1-01，空心筒1-01与前侧板11通过螺栓可拆卸连接。约束单元朝向空心筒1-01中心方向运动挤压变径气囊，使其在抽气时保持设定姿态，为了均匀约束，本实施的多个约束单元放射性均匀布置在空心筒1-01的周向，具体可以分为两种方案：

方案1

如图26所示，图26为空心筒一端的视图，在空心筒1-01的周向，延期长度方向开有长孔；长孔向外延伸出套筒1-02，套筒1-02内安装有活塞杆1-03，活塞杆1-03的端部穿出套筒1-02顶部，在活塞杆1-03位于套筒1-02内的一端与套筒1-02顶部内壁之间限位有弹性件1-04；在活塞杆1-03位于套筒1-02内的一端还固定有压杆1-05；套筒1-02、活塞杆1-03、弹性件1-04、压杆1-05构成约束单元；活塞杆1-03的端部与压杆1-05转动连接，活塞杆1-03的杆体上固定有销轴1-06；向外拉活塞杆1-03后转动活塞杆1-03，使销轴1-06卡在套筒1-02顶部，此时弹性件1-04受压；再转动活塞杆1-03解锁后，在弹性件1-04的复位作用下，压杆1-05挤压变径气囊。如图27所示，假设在空心筒1-01周向布置3个约束单元，则挤压后的气囊端面成三角叉形。由于位于空心筒1-01内的变径气囊受到约束变形，位于内筒内的囊体也随之发生对应变形，最终形成规规则变形。

方案2

与方案1不同的是，本方案中沿空心筒1-01长度方向开有多个圆孔；每个圆孔外都延伸出套筒1-02，套筒1-02可以是圆柱形套筒1-02，也可以是方形套筒1-02。套筒1-02内配合有活塞杆1-03，活塞杆1-03与套筒1-02之间限位有弹性件1-04；此方案中活塞杆1-03的端部固定的压杆1-05为球状，便于活塞杆1-03转动时带动压杆压杆1-05一起转动；活塞杆1-03的杆体上固定有销轴1-06；向外拉活塞杆1-03后转动活塞杆1-03，使销轴1-06卡在套筒1-02顶部，此时弹性件1-04受压；再转动活塞杆1-03解锁后，在弹性件1-04的复位作用下，压球挤压气囊，同一排的压杆压杆1-05对变径气囊的表现形成线性约束，形成类似于方案1的约束结果。

图28为采用本实施例的限位装置和不采用任何措施的情况下，变径气囊10抽气后的状态，图28上面的左图为变径气囊在限位装置的限位下抽完其的横向状态图(省略了约束单元)，右图为抽气后再约束单元约束下形成的三角叉形状(保留了压球，图中3个圆圈既为压杆或压球)。图28下图的左图为抽气过程中变径气囊的扭曲状态图，右图为端面图。

本实施例中，弹性件1-04为弹簧。如图29、图30所示，变径气囊10的端部还与推板通过电磁铁固定，以免变径气囊在下井过程中在水的扰动下从内筒中脱出或发生位移。在推板上固定电磁铁1-07，在变径气囊朝向推板的端部分别固定有金属块1-08，一般为碳钢板，需要固定时，电磁铁1-07通电即可吸附金属块1-08，从而固定变径气囊，当机器人进入井底开始推送变径气囊时，断电即可。变径气囊两端带有端盖，其中一端端盖设计有充气管和拉绳(朝向推板的一端)，顺水封堵时在气囊拉绳固定在垂直井口防止顺水封堵时气囊被水流冲走。逆水封堵时气囊推出到位，机器人二级伸缩机构保持伸出状态，抵住气囊防止被水流冲回。气囊完成充气封堵再提升机器人出垂直井，相对人工封堵蛙人潜水将气囊放置到位马上回到井上再为气囊充气(防止气囊爆炸伤人)，安全性更高。

当变径气囊抽气完成后，从外筒上拆除空心筒1-01即可，机器人携带变径气囊下井即可。下到设定位置将变径气囊推送到横井中，然后开始充气，当充气结束后断电解除推板与变径气囊的固定关系即可撤回机器人，将变径气囊留置在横井中。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种变径气囊封堵机器人系统，其特征在于，包括机器人、限位装置1-0；所述机器人包括外框架组件(1)、内导筒组件(2)；所述外框架组件(1)开有容纳内导筒组件(2)的容纳腔，所述内导筒组件(2)套设在外框架组件(1)内并沿容纳腔滑动伸出所述外框架组件(1)；所述限位装置(1-0)包括与外框架组件(1)可拆卸固定的空心筒(1-01)及固定在空心筒(1-01)上的至少2个约束单元；变径气囊位于內导筒组件(2)并延伸至空心筒(1-01)，所述约束单元朝向所述空心筒(1-01)中心方向运动挤压所述气囊，使其在抽气时保持设定姿态。

2.根据权利要求1所述的一种变径气囊封堵机器人系统，其特征在于，所述约束单元放射性均匀布置在空心筒(1-01)的周向。

3.根据权利要求1或2所述的一种变径气囊封堵机器人系统，其特征在于，在所述空心筒(1-01)的周向，延期长度方向开有长孔；所述长孔向外延伸出套筒(1-02)，套筒(1-02)内安装有活塞杆(1-03)，所述活塞杆(1-03)的端部穿出所述套筒(1-02)顶部，在所述活塞杆(1-03)位于套筒(1-02)内的一端与套筒(1-02)顶部内壁之间限位有弹性件(1-04)；在活塞杆(1-03)位于套筒(1-02)内的一端还固定有压杆(1-05)；所述套筒(1-02)、活塞杆(1-03)、弹性件(1-04)、压杆(1-05)构成所述约束单元；所述活塞杆(1-03)的端部与压杆(1-05)转动连接，所述活塞杆(1-03)的杆体上固定有销轴(1-06)；向外拉活塞杆(1-03)后转动活塞杆(1-03)，使销轴(1-06)卡在所述套筒(1-02)顶部，此时弹性件(1-04)受压；再转动活塞杆(1-03)解锁后，在弹性件(1-04)的复位作用下，压杆(1-05)挤压变径气囊。

4.根据权利要求根据权利要求1或2所述的一种变径气囊封堵机器人系统，其特征在于，沿所述空心筒(1-01)长度方向开有多个圆孔；每个圆孔外都延伸出套筒(1-02)，所述套筒(1-02)内配合有活塞杆(1-03)，所述活塞杆(1-03)与套筒(1-02)之间限位有弹性件(1-04)；所述活塞杆(1-03)的端部固定有压球；所述活塞杆(1-03)的杆体上固定有销轴(1-06)；向外拉活塞杆(1-03)后转动活塞杆(1-03)，使销轴(1-06)卡在所述套筒(1-02)顶部，此时弹性件(1-04)受压；再转动活塞杆(1-03)解锁后，在弹性件(1-04)的复位作用下，压球挤压气囊，同一排的压球对变径气囊的表现形成线性约束。

5.根据权利要求1或2所述的一种变径气囊封堵机器人系统，其特征在于，所述外框架组件(1)包括前侧板(11)、后侧板(12)、连接前侧板(11)、后侧板(12)的多根连接杆(13)、伸缩驱动件(25)；其中至少一根连接杆(13)上安装有导向套(100)，所述导向套(100)与内导筒组件(2)外壁接触；所述伸缩驱动件(25)的底座转动连接在后侧板(12)，输出端与所述内导筒组件朝向前侧板(11)的一端转动连接，所述伸缩驱动件(25)启动后，带动内导筒组件穿出前侧板(11)向前滑动；所述空心筒(1-01)与前侧板(11)可拆卸同轴固定。

6.根据权利要求5所述的一种变径气囊封堵机器人系统，其特征在于，所述内导筒组件(2)包括内导筒(21)、推板(22)、第二链轮组件(23)、推板驱动件(24)，所述内导筒(21)为圆筒结构；所述推板(22)位于内导筒(21)内，所述推板驱动件(24)通过第二链轮组件(23)驱动推板(22)在内导筒(21)内前后移动，从而将气囊(10)推至内导筒(21)外；所述变径气囊的端部通过电磁机构与推板(22)固定。

7.根据权利要求6所述的一种变径气囊封堵机器人系统，其特征在于，所述内导筒(21)左右两侧沿其运动方向开设有滑槽(211)，所述推板(22)的左右两侧均固定有导向轴(221)，所述导向轴(221)伸出滑槽(211)；所述第二链轮组件(23)位于内导筒(21)外壁，包括分别固定在滑槽(211)两端的主动齿轮(231)、从动齿轮(232)、与主动齿轮(231)、从动齿轮(232)啮合的链条；所述链条的两端均与导向轴(221)固定，形成闭环；所述主动齿轮(231)位于内导筒(21)的后端，内导筒(21)后端的两个主动齿轮(231)均与传动轴(26)固定，所述推板驱动件(24)带动传动轴(26)转动。

8.根据权利要求5所述的一种变径气囊封堵机器人系统，其特征在于，所述机器人还包括行走机构；所述行走机构包括两个螺旋驱动轮(16)，以及与每个螺旋驱动轮(16)对应的主动摆臂(14)、从动摆臂(15)、摆臂驱动件(17)、驱动轮驱动件(18)；两所述摆臂驱动件(17)和驱动轮驱动件(18)均固定在所述外框架组件(1)的底部；两所述螺旋驱动轮(16)位于外框架组件(1)的左右两侧；所述螺旋驱动轮(16)的两端分别与对应的主动摆臂(14)、从动摆臂(15)的一端转动连接，主动摆臂(14)的另一端与对应的所述摆臂驱动件(17)的输出端传动连接；所述从动摆臂(15)的另一端与对应的所述驱动轮驱动件(18)的输出端转动连接；所述摆臂驱动件(17)驱动主动摆臂(14)上下摆动，带动对应螺旋驱动轮(16)上下运动，所述螺旋驱动轮(16)向上运动收纳于前侧板(11)、后侧板(12)之间，向下运动用于支撑或行走；所述驱动轮驱动件(18)通过第一链轮组件驱动对应的螺旋驱动轮(16)转动。

9.根据权利要求8所述的一种变径气囊封堵机器人系统，其特征在于，其中一个所述连接杆(13)位于前侧板(11)和后侧板(12)底部的中间位置，两所述螺旋驱动轮(16)及其两端的主动摆臂(14)、从动摆臂(15)对称布置在底部所述连接杆(13)两侧；两所述摆臂驱动件(17)和驱动轮驱动件(18)均固定在底部连接杆(13)的两侧；两个所述驱动轮驱动件(18)通过第一链轮组件与螺旋驱动轮(16)的转轴连接。

10.根据权利要求8所述的一种变径气囊封堵机器人系统，其特征在于，所述第一链轮组件包括驱动链轮(101)、传动链轮(102)、第一链条(103)；所述驱动链轮(101)固定在从动摆臂(15)朝向连接杆(13)的一端，传动链轮(102)固定在从动摆臂(15)朝向螺旋驱动轮(16)的一端，第一链条(103)连接驱动链轮(101)和传动链轮(102)，所述传动链轮(102)与螺旋驱动轮(16)的转轴固定；所述驱动链轮(101)与驱动轮驱动件(18)的输出轴固定。

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