CN115855972A - 一种具有爬壁修复功能的管道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于管道缺陷精准定位修复的管道机器人，该管道机器人由检测与图像处理机构、行进与修复机构组成，其通过激光发生器产生激光圆环，由摄像头记录激光圆环图像并传递给图像处理器，图像处理器分析确定管道内壁缺陷的形状尺寸，通过霍尔元件记录管道内壁缺陷所处的里程位置，基于磁吸轮实现爬壁绕行功能，运用填充修复材料对缺陷进行修复，创新性地设计了管径适应组件以适应不同的管径工况。本发明解决了现有检测技术无法精确定位缺陷位置、人工成本高、不能同步实现管道缺陷修复等问题。

Description

一种具有爬壁修复功能的管道机器人

技术领域

本发明属于管道检测技术领域，具体地，涉及一种具有爬壁修复功能的管道机器人，对管道内壁缺陷进行检测定位与修复。

背景技术

随着我国油气输送管道建设里程的迅猛增长，长输油气管道内壁不可避免地会出现腐蚀坑，而腐蚀坑的不断加深必将减少管道使用寿命，因此管道内检测与内壁缺陷修复成为管道维护中的重要步骤。目前通常采用漏磁或超声波检测或利用CCTV摄像头等图像采集器获取图像，通过信号或图形处理对管道内壁缺陷情况进行分析，然而漏磁或超声波检测技术难以精确定位缺陷形状及位置、图像处理技术对人员技术要求较高，不便于实际应用推广。此外，以上检测技术仅能实现检测，并不能在对腐蚀坑定位后对其进行精准修复。因而，开发设计能同时实现管道内检测与修复、检测精准高效、操作简单的管道机器人是十分必要的。

发明内容

为克服现有技术缺陷，本发明提供一种具有爬壁修复功能的管道机器人，该管道机器人由检测与图像处理机构、行进与修复机构组成，其通过激光发生器产生激光圆环，由摄像头记录激光圆环图像并传递给图像处理器，图像处理器分析确定管道内壁缺陷的形状尺寸，通过霍尔元件记录管道内壁缺陷所处的里程位置，基于磁吸轮实现爬壁绕行功能，运用填充修复材料对缺陷进行修复，创新性地设计了管径适应组件以适应不同的管径工况。本发明解决了现有检测技术无法精确定位缺陷位置、人工成本高、不能同步实现管道缺陷修复等问题。

为实现上述目的，本专利所采用技术方案如下：

一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，主要包括：检测与图像处理机构、行进与修复机构；检测与图像处理机构由挡护板、图像处理器、图像采集组件、密封顶板、集气阀组成；图像采集组件由第一摄像头、激光发生器组成，激光发生器发射激光在待检测管道内壁形成激光圆环，第一摄像头拍摄并记录激光圆环的形状，传输激光圆环的形状图像至图像处理器，图像处理器根据激光圆环的环向曲率分析确定管道内壁缺陷的形状尺寸；行进与修复机构由行进轮、霍尔元件、承重箱、驱动轴、转向组件、管径适应组件组成；行进轮由防滑轮与磁吸轮组成，沿待检测管道轴向检测过程中采用防滑轮，沿待检测管道环向修复过程中采用磁吸轮；霍尔元件用于里程计量，并用于记录管道内壁缺陷的里程位置；驱动轴用于驱动防滑轮与磁吸轮，转向组件用于控制管道机器人的行进方向；管径适应组件由铰支座、连杆、销钉组成，用于调整两侧行进轮之间间距，以适应不同管径工况。

在上述技术方案中，优选的，所述图像采集组件安装于图像处理器前侧，其由第一摄像头与激光发生器组成，激光发生器位于图像采集组件前端中部，第一摄像头在激光发生器外侧沿环向均匀分布。

在上述技术方案中，优选的，所述图像处理器整体呈长方体形，前部凹槽用于安装图像采集组件，图像处理器将图像采集组件获取到的管道内壁图像信息进行实时处理，用于确定管道内壁缺陷的形状尺寸；图像处理器侧面设置有安装槽，用于安装支撑臂。

在上述技术方案中，优选的，所述两根支撑臂呈V字形，其分布于图像处理器两侧；支撑臂一端通过连接柱连接至图像处理器外侧的安装槽，支撑臂另一端通过连接柱连接至挡护板内侧，支撑臂尾部通过销钉铰接至第一液压缸，第一液压缸尾部固定于挡护板内侧，通过第一液压缸调整支撑臂的撑开程度，即可实现图像处理器与图像采集组件的高度调整。

在上述技术方案中，优选的，所述挡护板为板形结构首尾相连围成的长方形结构，固定安装在密封顶板上，用于保护未升高状态下的图像处理器与图像采集组件。

在上述技术方案中，优选的，所述密封顶板长方形板，用于承重箱顶部密封；密封顶板上侧、挡护板左右两侧为集气阀，集气阀为空心柱体，两集气阀分别连通至清洗溶液气囊与填充修复材料气囊，当需要对管道内壁缺陷进行清洗时启动清洗溶液气囊一侧的集气阀，当需要对管道内壁缺陷进行填充修复时启动填充修复材料气囊一侧的集气阀。

在上述技术方案中，优选的，所述承重箱整体为矩形空心箱体，其通过隔板分割成多个舱室；隔板侧壁设置第二液压缸，用于调整管径适应组件，以便适应不同管径工况，第二液压缸一端固定于隔板侧壁，一端固定连接至管径适应组件的铰支座背侧；承重箱底部为局部镂空的承重底板，承重底板中部的镂空部分为喷剂滑块孔；承重底板上设置滑槽，滑槽为矩形槽坑，其尺寸与前驱动箱、后驱动箱底侧的滑板凸体相同；承重箱侧壁设置有前轮轴孔、转向轴孔、后轮轴孔，分别用于通过前部行进轮的驱动轴、转向轴B、后部行进轮的驱动轴，承重箱侧壁中部设置霍尔元件，霍尔元件通过记录磁性探头激励的次数来换算里程数。

在上述技术方案中，优选的，所述清洗溶液气囊与填充修复材料气囊通过托架隔开，托架两端固定连接至承重箱隔板，托架下方左右两侧开孔，用于清洗溶液气囊及填充修复材料气囊与喷剂滑块的连通；清洗溶液气囊与填充修复材料气囊均分为集气舱与溶液舱，集气舱与溶液舱之间通过柔性隔膜隔开，集气舱上侧与集气阀连通，溶液舱下侧与喷剂滑块连通；喷剂滑块位于托架下方，与滑杆活动连接，可在滑杆上自由滑动，喷剂滑块内设置控制中枢，用于控制喷剂滑块在滑杆上的滑动范围，以便完成管道内壁缺陷区域的填充修复工作；喷剂滑块分左右两舱，分别连通至清洗溶液气囊与填充修复材料气囊；喷剂滑块下方左右两侧分别设置清洗溶液喷枪与填充修复材料喷枪，喷剂滑块正下方设置第二摄像头，用于实时监控管道内壁缺陷的修复情况。

在上述技术方案中，优选的，所述管径适应组件由铰支座、连杆、销钉组成，管径适应组件整体呈菱形，其四个铰支座的背侧分别固定连接至第二液压缸、承重箱内壁、前驱动箱或后驱动箱外壁，管径适应组件用于调整两侧前驱动箱或后驱动箱之间的间距，即间接调整两侧行进轮之间间距，以适应不同管径工况。

在上述技术方案中，优选的，所述前驱动箱与后驱动箱为下侧设置滑板凸体的长方形空心箱体，滑板凸体的尺寸与滑槽相同，可实现前驱动箱与后驱动箱在滑槽内的自由滑动；前驱动箱与后驱动箱内壁一侧设置轴承套，用于与驱动轴活动连接；前驱动箱与后驱动箱内壁一侧设置主动锥齿轮电机，连接至主动锥齿轮，用于带动驱动轴转动，进而带动行进轮转动；前驱动箱一侧设置前轮轴孔与转向轴孔，后驱动箱一侧设置后轮轴孔；前驱动箱内设置转向组件，转向组件的转向轴A固定在前驱动箱内壁上，转向组件的主动齿轮电机固定在前驱动箱底板上，转向组件的转向轴B穿过转向轴孔连接至转向托盘。

在上述技术方案中，优选的，所述驱动轴一端连接至防滑轮与磁吸轮，驱动轴另一端与前驱动箱或后驱动箱上的轴承套活动连接；驱动轴上设置从动锥齿轮，该从动锥齿轮与主动锥齿轮相配合，主动锥齿轮电机带动主动锥齿轮转动，进而通过从动锥齿轮传动使行进轮转动；驱动轴上设置限位环，该限位环卡置在前驱动箱或后驱动箱壳体两侧，当管径适应组件推动前驱动箱或后驱动箱移动时，因限位环的卡置效果，驱动轴、行进轮随前驱动箱或后驱动箱而移动。

在上述技术方案中，优选的，所述防滑轮外侧为橡胶轮胎，内侧为钢制轮毂；磁吸轮外径与防滑轮外径相同，磁吸轮沿环向设置圆柱形凹槽，用于放置电磁芯，当电磁芯未通电时不具有磁性，当电磁芯通电时产生磁性，可吸附于待检测管道内壁；同侧的前后两防滑轮外侧设置联轮杆，联轮杆固定安装在防滑轮轮毂上，联轮杆中部设置磁性探头，当该磁性探头经过霍尔元件时即记录一次电磁激励，即防滑轮与磁吸轮转过一圈。

在上述技术方案中，优选的，所述转向组件由转向轴A、主动齿轮电机、从动齿条、主动齿轮、转向托盘、转向轴B组成，用于控制管道机器人的行进方向；转向轴A与转向轴B均为圆柱形杆件，转向轴A直径大于转向轴B；转向轴A一端固定连接至前驱动箱内壁，转向轴A另一端与转向轴B固定连接；转向轴B一端与转向轴A固定连接，转向轴B另一端穿过前驱动箱侧面的转向轴孔与转向托盘固定连接；转向托盘固定于磁吸轮背侧，用于强迫行进轮转向，转向托盘上设置前轮轴孔，前部行进轮的驱动轴从前轮轴孔穿过；转向轴A底侧设置从动齿条，从动齿条下方设置主动齿轮，主动齿轮与从动齿条啮合，通过固定在承重底板上的主动齿轮电机带动转向轴A及转向轴B运动，从而控制行进轮转向。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明结合激光检测与图像检测，基于计算机本身分析激光圆环曲率确定管道缺陷的形状尺寸，减少了人工识别图像的成本，同时提高了分析精度。

2、本发明采用橡胶轮与磁吸轮相结合的方式，既满足于沿管道轴向进行检测的需求，又能满足于沿管道环向进行修复的需求。

3、本发明中不再盲目的进行管道修复，而是对管道内部缺陷精准定位后进行精准修复。

4、本发明对驱动组件及转向组件进行分体设计，在驱动组件之间增设管径适应组件，以此适应于不同的管径工况。

附图说明

图1是一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人示意图；

图2是检测与图像处理机构示意图；

图3是行进与修复机构示意图；

图4是图像采集组件及图像处理器示意图；

图5是挡护板示意图；

图6是承重箱示意图；

图7是气囊组件及喷剂滑块示意图；

图8是气囊组件及喷剂滑块剖视示意图；

图9是管径适应组件示意图；

图10是前驱动箱及后驱动箱示意图；

图11是前驱动箱及后驱动箱内部结构示意图；

图12是驱动轴及行进轮示意图；

图13是转向组件示意图；

图14是管道机器人进入待检测管道初始状态示意图；

图15是管道机器人即将开始修复状态示意图；

图中：1、检测与图像处理机构，2、行进与修复机构，3、待检测管道，101、挡护板，102、图像处理器，103、图像采集组件，104、密封顶板，105、支撑臂，111、第一液压缸，121、安装槽，131、激光发生器，132、第一摄像头，141、集气阀，151、连接柱，201、行进轮，202、承重箱，203、后驱动箱，204、前驱动箱，205、柔性隔膜，206、管径适应组件，207、驱动轴，208、转向组件，211、磁性探头，212、联轮杆，213、防滑轮，214、磁吸轮，215、电磁芯，221、霍尔元件，222、滑槽，223、第二液压缸，224、后轮轴孔，225、转向轴孔，226、前轮轴孔，227、喷剂滑块孔，228、承重底板，229、隔板，231、滑板凸体，232、轴承套，233、主动锥齿轮，234、主动锥齿轮电机，251、清洗溶液气囊，252、填充修复材料气囊，253、托架，254、滑杆，255、喷剂滑块，256、清洗溶液喷枪，257、填充修复材料喷枪，258、第二摄像头，259、溶液舱，260、集气舱，261、连杆，262、铰支座，263、销钉，271、从动锥齿轮，272、限位环，281、转向轴A，282、主动齿轮电机，283、从动齿条，284、主动齿轮，285、转向托盘，286、转向轴B，301、管道内壁缺陷

具体实施方式

图1至图15所示，一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，主要包括：检测与图像处理机构1、行进与修复机构2；检测与图像处理机构2由挡护板101、图像处理器102、图像采集组件103、密封顶板104、集气阀105组成；图像采集组件103由第一摄像头132、激光发生器131组成，激光发生器131发射激光在待检测管道3内壁形成激光圆环，第一摄像头132拍摄并记录激光圆环的形状，传输激光圆环的形状图像至图像处理器102，图像处理器102根据激光圆环的环向曲率分析确定管道内壁缺陷301的形状尺寸；行进与修复机构2由行进轮201、霍尔元件221、承重箱202、驱动轴207、转向组件208、管径适应组件206组成；行进轮201由防滑轮213与磁吸轮214组成，沿待检测管道3轴向检测过程中采用防滑轮213，沿待检测管道3环向修复过程中采用磁吸轮214；霍尔元件221用于里程计量，并用于记录管道内壁缺陷301的里程位置；驱动轴207用于驱动防滑轮213与磁吸轮214，转向组件208用于控制管道机器人的行进方向；管径适应组件206由铰支座262、连杆261、销钉263组成，用于调整两侧行进轮201之间间距，以适应不同管径工况。

图4所示，图像采集组件103安装于图像处理器102前侧，其由第一摄像头132与激光发生器131组成，激光发生器131位于图像采集组件103前端中部，第一摄像头132在激光发生器131外侧沿环向均匀分布。

图2至图4所示，图像处理器102整体呈长方体形，前部凹槽用于安装图像采集组件103，图像处理器102将图像采集组件103获取到的管道内壁图像信息进行实时处理，用于确定管道内壁缺陷301的形状尺寸；图像处理器102侧面设置有安装槽121，用于安装支撑臂105。

图1至图5所示，两根支撑臂105呈V字形，其分布于图像处理器102两侧；支撑臂105一端通过连接柱151连接至图像处理器102外侧的安装槽121，支撑臂105另一端通过连接柱151连接至挡护板101内侧，支撑臂105尾部通过销钉铰接至第一液压缸111，第一液压缸111尾部固定于挡护板101内侧，通过第一液压缸111调整支撑臂105的撑开程度，即可实现图像处理器102与图像采集组件103的高度调整。

图1至图5所示，挡护板101为板形结构首尾相连围成的长方形结构，固定安装在密封顶板104上，用于保护未升高状态下的图像处理器102与图像采集组件103。

图1至图8所示，密封顶板104长方形板，用于承重箱202顶部密封；密封顶板104上侧、挡护板101左右两侧为集气阀141，集气阀141为空心柱体，两集气阀141分别连通至清洗溶液气囊251与填充修复材料气囊252，当需要对管道内壁缺陷301进行清洗时启动清洗溶液气囊251一侧的集气阀141，当需要对管道内壁缺陷301进行填充修复时启动填充修复材料气囊252一侧的集气阀141。

图6至图8所示，承重箱202整体为矩形空心箱体，其通过隔板229分割成多个舱室；隔板229侧壁设置第二液压缸223，用于调整管径适应组件206，以便适应不同管径工况，第二液压缸223一端固定于隔板229侧壁，一端固定连接至管径适应组件206的铰支座262背侧；承重箱202底部为局部镂空的承重底板228，承重底板228中部的镂空部分为喷剂滑块孔227；承重底板228上设置滑槽222，滑槽222为矩形槽坑，其尺寸与前驱动箱204、后驱动箱203底侧的滑板凸体231相同；承重箱202侧壁设置有前轮轴孔226、转向轴孔225、后轮轴孔224，分别用于通过前部行进轮201的驱动轴207、转向轴B286、后部行进轮201的驱动轴207，承重箱202侧壁中部设置霍尔元件221，霍尔元件221通过记录磁性探头211激励的次数来换算里程数。

图7至图8所示，清洗溶液气囊251与填充修复材料气囊252通过托架253隔开，托架253两端固定连接至承重箱202隔板229，托架253下方左右两侧开孔，用于清洗溶液气囊251及填充修复材料气囊252与喷剂滑块255的连通；清洗溶液气囊251与填充修复材料气囊252均分为集气舱260与溶液舱259，集气舱260与溶液舱259之间通过柔性隔膜205隔开，集气舱260上侧与集气阀141连通，溶液舱259下侧与喷剂滑块255连通；喷剂滑块255位于托架253下方，与滑杆254活动连接，可在滑杆254上自由滑动，喷剂滑块255内设置控制中枢，用于控制喷剂滑块255在滑杆254上的滑动范围，以便完成管道内壁缺陷301区域的填充修复工作；喷剂滑块255分左右两舱，分别连通至清洗溶液气囊251与填充修复材料气囊252；喷剂滑块255下方左右两侧分别设置清洗溶液喷枪256与填充修复材料喷枪257，喷剂滑块255正下方设置第二摄像头258，用于实时监控管道内壁缺陷301的修复情况。

图9所示，管径适应组件206由铰支座262、连杆261、销钉263组成，管径适应组件206整体呈菱形，其四个铰支座262的背侧分别固定连接至第二液压缸223、承重箱202内壁、前驱动箱204或后驱动箱203外壁，管径适应组件206用于调整两侧前驱动箱204或后驱动箱203之间的间距，即间接调整两侧行进轮201之间间距，以适应不同管径工况。

图10至图11所示，前驱动箱204与后驱动箱203为下侧设置滑板凸体231的长方形空心箱体，滑板凸体231的尺寸与滑槽222相同，可实现前驱动箱204与后驱动箱203在滑槽222内的自由滑动；前驱动箱204与后驱动箱203内壁一侧设置轴承套232，用于与驱动轴207活动连接；前驱动箱204与后驱动箱203内壁一侧设置主动锥齿轮电机234，连接至主动锥齿轮233，用于带动驱动轴207转动，进而带动行进轮201转动；前驱动箱204一侧设置前轮轴孔226与转向轴孔225，后驱动箱203一侧设置后轮轴孔224；前驱动箱204内设置转向组件208，转向组件208的转向轴A281固定在前驱动箱204内壁上，转向组件208的主动齿轮电机282固定在前驱动箱204底板上，转向组件208的转向轴B286穿过转向轴孔225连接至转向托盘285。

图10至图12所示，驱动轴207一端连接至防滑轮213与磁吸轮214，驱动轴207另一端与前驱动箱204或后驱动箱203上的轴承套232活动连接；驱动轴207上设置从动锥齿轮271，该从动锥齿轮271与主动锥齿轮233相配合，主动锥齿轮电机234带动主动锥齿轮233转动，进而通过从动锥齿轮271传动使行进轮201转动；驱动轴207上设置限位环272，该限位环272卡置在前驱动箱204或后驱动箱203壳体两侧，当管径适应组件206推动前驱动箱204或后驱动箱203移动时，因限位环272的卡置效果，驱动轴207、行进轮201随前驱动箱204或后驱动箱203而移动。

图12所示，防滑轮213外侧为橡胶轮胎，内侧为钢制轮毂；磁吸轮214外径与防滑轮213外径相同，磁吸轮214沿环向设置圆柱形凹槽，用于放置电磁芯215，当电磁芯215未通电时不具有磁性，当电磁芯215通电时产生磁性，可吸附于待检测管道3内壁；同侧的前后两防滑轮213外侧设置联轮杆212，联轮杆212固定安装在防滑轮213轮毂上，联轮杆212中部设置磁性探头211，当该磁性探头211经过霍尔元件221时即记录一次电磁激励，即防滑轮213与磁吸轮214转过一圈。

图13所示，转向组件208由转向轴A281、主动齿轮电机282、从动齿条283、主动齿轮284、转向托盘285、转向轴B286组成，用于控制管道机器人的行进方向；转向轴A281与转向轴B286均为圆柱形杆件，转向轴A281直径大于转向轴B286；转向轴A281一端固定连接至前驱动箱204内壁，转向轴A281另一端与转向轴B286固定连接；转向轴B286一端与转向轴A281固定连接，转向轴B286另一端穿过前驱动箱204侧面的转向轴孔225与转向托盘285固定连接；转向托盘285固定于磁吸轮214背侧，用于强迫行进轮201转向，转向托盘285上设置前轮轴孔226，前部行进轮201的驱动轴从前轮轴孔226穿过；转向轴A281底侧设置从动齿条283，从动齿条283下方设置主动齿轮284，主动齿轮284与从动齿条283啮合，通过固定在承重底板228上的主动齿轮电机282带动转向轴A281及转向轴B286运动，从而控制行进轮201转向。

采用一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人进行管道缺陷检测与修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将该管道机器人放入待检测管道3，管径适应组件206调整两侧行进轮201之间的距离以适应管径，第一液压缸111控制支撑臂105撑起图像采集组件103与图像处理器102，使激光发生器131对准待检测管道3轴心，驱动轴207驱动行进轮201、启动图像采集组件103与图像处理器102进行管道检测，霍尔元件221开始记录行进里程；

(2)基于图像处理器102分析结果，确定管道内壁缺陷301的形状尺寸，基于霍尔元件221的里程记录结果，确定管道内壁缺陷301所处的里程位置；

(3)发现管道内壁缺陷301后，为避免沿管壁环向行进过程中撞伤图像采集组件103，将图像采集组件103及图像处理器102高度降低至挡护板101高度以下，此外，对磁吸轮214内电磁芯215通电，磁吸轮214产生磁性，通过转向组件208控制前部的行进轮201转向，并沿待检测管道3环向行进，同时启动第二摄像头258，直至行进至管道内壁缺陷301附近；

(4)继续沿待检测管道3环向行进并通过喷剂滑块255内控制中枢控制清洗溶液喷枪256对管道内壁缺陷301表面进行清洗除锈，通过第二摄像头258检查清洗质量，清洗合格后，管道机器人沿管道环向反复前进后退并启动填充修复材料喷枪257对管道内壁缺陷301区域进行反复喷涂填充，由第二摄像头258检查填充修复情况，当填充修复合格后，转向组件208使管道机器人转向并沿待检测管道3轴向行进，此时对磁吸轮214内电磁芯215断电，并升高图像采集组件103及图像处理器102进行下一阶段的检测与修复。

Claims (14)

1.一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，主要包括：检测与图像处理机构、行进与修复机构；检测与图像处理机构由挡护板、图像处理器、图像采集组件、密封顶板、集气阀组成；图像采集组件由第一摄像头、激光发生器组成，激光发生器发射激光在待检测管道内壁形成激光圆环，第一摄像头拍摄并记录激光圆环的形状，传输激光圆环的形状图像至图像处理器，图像处理器根据激光圆环的环向曲率分析确定管道内壁缺陷的形状尺寸；行进与修复机构由行进轮、霍尔元件、承重箱、驱动轴、转向组件、管径适应组件组成；行进轮由防滑轮与磁吸轮组成，沿待检测管道轴向检测过程中采用防滑轮，沿待检测管道环向修复过程中采用磁吸轮；霍尔元件用于里程计量，并用于记录管道内壁缺陷的里程位置；驱动轴用于驱动防滑轮与磁吸轮，转向组件用于控制管道机器人的行进方向；管径适应组件由铰支座、连杆、销钉组成，用于调整两侧行进轮之间间距，以适应不同管径工况。

2.根据权利要求1所述的一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，其特征在于：图像采集组件安装于图像处理器前侧，其由第一摄像头与激光发生器组成，激光发生器位于图像采集组件前端中部，第一摄像头在激光发生器外侧沿环向均匀分布。

3.根据权利要求2所述的一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，其特征在于：图像处理器整体呈长方体形，前部凹槽用于安装图像采集组件，图像处理器将图像采集组件获取到的管道内壁图像信息进行实时处理，用于确定管道内壁缺陷的形状尺寸；图像处理器侧面设置有安装槽，用于安装支撑臂。

4.根据权利要求3所述的一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，其特征在于：两根支撑臂呈V字形，其分布于图像处理器两侧；支撑臂一端通过连接柱连接至图像处理器外侧的安装槽，支撑臂另一端通过连接柱连接至挡护板内侧，支撑臂尾部通过销钉铰接至第一液压缸，第一液压缸尾部固定于挡护板内侧，通过第一液压缸调整支撑臂的撑开程度，即可实现图像处理器与图像采集组件的高度调整。

5.根据权利要求4所述的一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，其特征在于：挡护板为板形结构首尾相连围成的长方形结构，固定安装在密封顶板上，用于保护未升高状态下的图像处理器与图像采集组件。

6.根据权利要求5所述的一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，其特征在于：密封顶板长方形板，用于承重箱顶部密封；密封顶板上侧、挡护板左右两侧为集气阀，集气阀为空心柱体，两集气阀分别连通至清洗溶液气囊与填充修复材料气囊，当需要对管道内壁缺陷进行清洗时启动清洗溶液气囊一侧的集气阀，当需要对管道内壁缺陷进行填充修复时启动填充修复材料气囊一侧的集气阀。

7.根据权利要求6所述的一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，其特征在于：承重箱整体为矩形空心箱体，其通过隔板分割成多个舱室；隔板侧壁设置第二液压缸，用于调整管径适应组件，以便适应不同管径工况，第二液压缸一端固定于隔板侧壁，一端固定连接至管径适应组件的铰支座背侧；承重箱底部为局部镂空的承重底板，承重底板中部的镂空部分为喷剂滑块孔；承重底板上设置滑槽，滑槽为矩形槽坑，其尺寸与前驱动箱、后驱动箱底侧的滑板凸体相同；承重箱侧壁设置有前轮轴孔、转向轴孔、后轮轴孔，分别用于通过前部行进轮的驱动轴、转向轴B、后部行进轮的驱动轴，承重箱侧壁中部设置霍尔元件，霍尔元件通过记录磁性探头激励的次数来换算里程数。

8.根据权利要求6所述的一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，其特征在于：清洗溶液气囊与填充修复材料气囊通过托架隔开，托架两端固定连接至承重箱隔板，托架下方左右两侧开孔，用于清洗溶液气囊及填充修复材料气囊与喷剂滑块的连通；清洗溶液气囊与填充修复材料气囊均分为集气舱与溶液舱，集气舱与溶液舱之间通过柔性隔膜隔开，集气舱上侧与集气阀连通，溶液舱下侧与喷剂滑块连通；喷剂滑块位于托架下方，与滑杆活动连接，可在滑杆上自由滑动，喷剂滑块内设置控制中枢，用于控制喷剂滑块在滑杆上的滑动范围，以便完成管道内壁缺陷区域的填充修复工作；喷剂滑块分左右两舱，分别连通至清洗溶液气囊与填充修复材料气囊；喷剂滑块下方左右两侧分别设置清洗溶液喷枪与填充修复材料喷枪，喷剂滑块正下方设置第二摄像头，用于实时监控管道内壁缺陷的修复情况。

9.根据权利要求7所述的一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，其特征在于：管径适应组件由铰支座、连杆、销钉组成，管径适应组件整体呈菱形，其四个铰支座的背侧分别固定连接至第二液压缸、承重箱内壁、前驱动箱或后驱动箱外壁，管径适应组件用于调整两侧前驱动箱或后驱动箱之间的间距，即间接调整两侧行进轮之间间距，以适应不同管径工况。

10.根据权利要求9所述的一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，其特征在于：前驱动箱与后驱动箱为下侧设置滑板凸体的长方形空心箱体，滑板凸体的尺寸与滑槽相同，可实现前驱动箱与后驱动箱在滑槽内的自由滑动；前驱动箱与后驱动箱内壁一侧设置轴承套，用于与驱动轴活动连接；前驱动箱与后驱动箱内壁一侧设置主动锥齿轮电机，连接至主动锥齿轮，用于带动驱动轴转动，进而带动行进轮转动；前驱动箱一侧设置前轮轴孔与转向轴孔，后驱动箱一侧设置后轮轴孔；前驱动箱内设置转向组件，转向组件的转向轴A固定在前驱动箱内壁上，转向组件的主动齿轮电机固定在前驱动箱底板上，转向组件的转向轴B穿过转向轴孔连接至转向托盘。

11.根据权利要求10所述的一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，其特征在于：驱动轴一端连接至防滑轮与磁吸轮，驱动轴另一端与前驱动箱或后驱动箱上的轴承套活动连接；驱动轴上设置从动锥齿轮，该从动锥齿轮与主动锥齿轮相配合，主动锥齿轮电机带动主动锥齿轮转动，进而通过从动锥齿轮传动使行进轮转动；驱动轴上设置限位环，该限位环卡置在前驱动箱或后驱动箱壳体两侧，当管径适应组件推动前驱动箱或后驱动箱移动时，因限位环的卡置效果，驱动轴、行进轮随前驱动箱或后驱动箱而移动。

12.根据权利要求11所述的一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，其特征在于：防滑轮外侧为橡胶轮胎，内侧为钢制轮毂；磁吸轮外径与防滑轮外径相同，磁吸轮沿环向设置圆柱形凹槽，用于放置电磁芯，当电磁芯未通电时不具有磁性，当电磁芯通电时产生磁性，可吸附于待检测管道内壁；同侧的前后两防滑轮外侧设置联轮杆，联轮杆固定安装在防滑轮轮毂上，联轮杆中部设置磁性探头，当该磁性探头经过霍尔元件时即记录一次电磁激励，即防滑轮与磁吸轮转过一圈。

13.根据权利要求1所述的一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人，其特征在于：转向组件由转向轴A、主动齿轮电机、从动齿条、主动齿轮、转向托盘、转向轴B组成，用于控制管道机器人的行进方向；转向轴A与转向轴B均为圆柱形杆件，转向轴A直径大于转向轴B；转向轴A一端固定连接至前驱动箱内壁，转向轴A另一端与转向轴B固定连接；转向轴B一端与转向轴A固定连接，转向轴B另一端穿过前驱动箱侧面的转向轴孔与转向托盘固定连接；转向托盘固定于磁吸轮背侧，用于强迫行进轮转向，转向托盘上设置前轮轴孔，前部行进轮的驱动轴从前轮轴孔穿过；转向轴A底侧设置从动齿条，从动齿条下方设置主动齿轮，主动齿轮与从动齿条啮合，通过固定在承重底板上的主动齿轮电机带动转向轴A及转向轴B运动，从而控制行进轮转向。

14.采用权利要求13所述的一种用于管道缺陷精确定位修复的管道机器人进行管道缺陷检测与修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将该管道机器人放入待检测管道，管径适应组件调整两侧行进轮之间的距离以适应管径，第一液压缸控制支撑臂撑起图像采集组件与图像处理器，使激光发生器对准待检测管道轴心，驱动轴驱动行进轮、启动图像采集组件与图像处理器进行管道检测，霍尔元件开始记录行进里程；

(2)基于图像处理器分析结果，确定管道内壁缺陷的形状尺寸，基于霍尔元件的里程记录结果，确定管道内壁缺陷所处的里程位置；

(3)发现管道内壁缺陷后，为避免沿管壁环向行进过程中撞伤图像采集组件，将图像采集组件及图像处理器高度降低至挡护板高度以下，此外，对磁吸轮内电磁芯通电，磁吸轮产生磁性，通过转向组件控制前部的行进轮转向，并沿待检测管道环向行进，同时启动第二摄像头，直至行进至管道内壁缺陷附近；

(4)继续沿待检测管道环向行进并通过喷剂滑块内控制中枢控制清洗溶液喷枪对管道内壁缺陷表面进行清洗除锈，通过第二摄像头检查清洗质量，清洗合格后，管道机器人沿管道环向反复前进后退并启动填充修复材料喷枪对管道内壁缺陷区域进行反复喷涂填充，由第二摄像头检查填充修复情况，当填充修复合格后，转向组件使管道机器人转向并沿待检测管道轴向行进，此时对磁吸轮内电磁芯断电，并升高图像采集组件及图像处理器进行下一阶段的检测与修复。

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