CN116293201A - 一种管道载物器及管道机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种管道载物器及管道机器人，其涉及管道检测设备领域，该管道载物器包括载物台和多个行走肢，行走肢包括第一活动臂、第一臂驱动机构、第二活动臂、第二臂驱动机构和端足，第一活动臂安装在载物台上，且能够在第一臂驱动机构的驱动下转动，第二活动臂与第一活动臂相铰接，且能够在第二臂驱动机构的驱动下转动，端足包括足体、竖直位保持装置和负压吸合装置，足体的一端与第二活动臂相铰接，另一端能够通过负压吸合装置形成与行走支撑面之间的负压连接，竖直位保持装置能够保持足体与行走支撑面的垂直状态。本申请的管道载物器能够在管道内多种复杂条件下稳定行走。本申请还公开了一种包括本申请管道载物器的管道机器人。

Description

一种管道载物器及管道机器人

技术领域

本申请涉及管道检测设备领域，尤其是涉及一种管道载物器。此外，本申请还涉及一种管道机器人。

背景技术

城市排水管网是城市最重要的地下基础设施和资产之一，关系到城市水环境质量和人民生命财产安全。近十年来，我国城市给排水管网的规模快速增加，较好地满足了城市居民的居住、生活需求。但城市市政管网通常经过长时间的建设形成，一些早期铺设市政管道由于年代久远，不可避免的出现各种缺陷，给市政管网的稳定运行带来了隐患。为了保证市政管网的可靠、稳定运营，需要对市政管道进行定期巡查、检测，确定市政管网的健康状况，及时发现管网存在的结构性缺陷和功能性缺陷，选择合理的管道修复方案进行修复。

目前，对市政管道的巡查检测通常通过管道机器人进行，管道机器人通常包括行走平台和安装的行走平台上的检测装置，通过行走平台在管网中行走，到的管网中的不同位置，通过检测装置对管网内的不同位置进行检测和成像。行走平台通常通过行走轮、行走履带或者爬行机构形成相对于管网的移动，实现行走平台在管网中的行走。

现有的通过行走轮行走的行走平台，行走机构主要由滚轮、传动机构和驱动电机组成，电机通过传动机构将动力输送到滚轮上，操作人员通过控制电机实现滚轮的定向滚动，通过滚轮与管道内壁间摩擦力的作用实现管道机器人的可控运动。 但管网中的污泥容易导致行走轮与管网之间的滑动，且管网中的积水会导致行走轮与管网之间压力的减小，降低行走驱动力。行走履带能够增加地面附着力，提高行走驱动力，但受履带结构的限制，导致行走平台的弯道通过能力较弱，只能在曲率半径较大的大内径管道内使用。而爬行机构需要设置大量的传感器和控制器，结构复杂，控制困难，难以在复杂环境的排水管道中可靠运行。

发明内容

为了提高行走平台在管网中复杂环境下的行走能力，本申请提供一种管道载物器及管道机器人。

本申请提供的管道载物器采用如下的技术方案：

一种管道载物器，包括载物台和设置在所述载物台上的多个行走肢，所述行走肢包括第一活动臂、第一臂驱动机构、第二活动臂、第二臂驱动机构和端足，所述第一活动臂安装在所述载物台上，且能够在所述第一臂驱动机构的驱动下转动，所述第二活动臂与所述第一活动臂相铰接，所述第二臂驱动机构设置在所述第二活动臂与所述第一活动臂之间，所述端足包括足体、竖直位保持装置和负压吸合装置，所述足体的一端与所述第二活动臂相铰接，另一端与所述负压吸合装置相连接，以能够通过所述负压吸合装置形成与行走支撑面之间的负压连接，所述竖直位保持装置设置在所述足体与所述第二活动臂之间，以能够保持所述足体与所述行走支撑面的垂直状态。

通过采用上述技术方案，利用设置在载物台上行走肢的移动，能够驱动载物台在管网中的移动。利用第一臂驱动机构与第二臂驱动机构的配合，能够使得载物台的移动更加平稳。利用负压吸合装置能够在端足与管网内部行走支撑面之间形成负压吸合作用，防止端足在管网内部的滑动，提高管道载物器在管网中复杂环境下的行走能力。利用竖直位保持装置能够在行走肢的转动过程中保持端足与行走支撑面之间的垂直状态，保证负压吸合装置与行走支撑面之间的可靠吸合。

在一个具体的可实施方案中，所述足体通过足体铰接轴与所述第二活动臂相铰接，所述足体铰接轴穿过所述足体固定在所述第二活动臂上，所述竖直位保持装置设置在所述足体的内部，包括端足蜗轮、端足蜗杆、位置保持电机和倾角传感器，所述端足蜗轮固定在所述足体铰接轴上，所述端足蜗杆与所述位置保持电机相连接，且与所述端足蜗轮相啮合，所述位置保持电机能够在所述倾角传感器的信号控制下旋转。

通过采用上述技术方案，利用端足蜗轮和端足蜗杆的设置，能够调节端足与第二活动臂的铰接角度，从而调节端足与行走支撑面之间的接触角。利用倾角传感器能够检测第一活动臂和第二活动臂摆动过程中端足倾角的变化，并控制位置保持电机的旋转状态，驱动端足蜗杆和端足蜗轮转动，将端足调节到与行走支撑面相垂直的位置，保证负压吸合装置与行走支撑面之间的可靠吸合。

在一个具体的可实施方案中，所述负压吸合装置包括吸盘罩壳和吸盘，所述吸盘罩壳与所述足体滑动连接，所述吸盘设置在所述吸盘罩壳内，且与所述足体固定连接。

通过采用上述技术方案，利用固定在足体上的吸盘能够形成足体与行走支撑面之间的负压吸引，有利于提高足体与行走支撑面之间的固定力，防止足体与行走支撑面之间的滑动，保证管道载物器的可靠行走。利用吸盘罩壳的设置，能够对吸盘形成防护，减缓吸盘的行走压力。

在一个具体的可实施方案中，所述负压吸合装置还包括电磁单向阀，所述电磁单向阀的进口与所述吸盘相连通，且出口连通到所述足体的外部。

通过采用上述技术方案，利用电磁单向阀的设置，能够在端足接触行走支撑面时方便吸盘内气体或者液体的排出，有利于吸盘内负压的形成；并能够在端足离开行走支撑面时开放吸盘内外的通道，从而消除吸盘内的负压，有利于端足与行走支撑面的顺利分离。

在一个具体的可实施方案中，所述端足还包括淤泥检测装置，所述淤泥检测装置与所述负压吸合装置相连接。

通过采用上述技术方案，利用淤泥检测装置能够检测行走支撑面上的淤泥淤积状态，从而能够在行走支撑面上存在淤泥淤积时关闭负压吸合装置内外的连接通道，提高负压吸合装置在淤泥面上的支撑力，并防止淤泥污染负压吸合装置。

在一个具体的可实施方案中，所述淤泥检测装置包括淤泥检测头、压力传递杆、压力传感器和连接杆，所述淤泥检测头设置在所述负压吸合装置内，所述压力传递杆的一端与所述淤泥检测头相连接，另一端与所述连接杆相连接，所述压力传感器设置在所述压力传递杆与所述连接杆之间，所述连接杆穿过所述足体与所述负压吸合装置相连接。

通过采用上述技术方案，利用淤泥检测头能够形成与淤泥之间较大的面接触，提高淤泥检测的灵敏度。利用压力传递杆的设置能够在不影响负压吸合装置工作的同时，将淤泥检测头感受到的淤泥压力传递给压力传感器；利用连接杆能够对压力传递杆形成固定支撑，有利于压力传感器对压力的检测。

在一个具体的可实施方案中，所述第一臂驱动机构包括臂驱动电机和臂驱动盘，所述臂驱动电机设置在所述载物台内，所述臂驱动盘设置在所述载物台的外侧壁，且固定在所述臂驱动电机的旋转轴上，所述第一活动臂沿所述臂驱动盘的径向固定在所述臂驱动盘上。

通过采用上述技术方案，利用臂驱动盘的设置，能够提高施加早第一活动臂上的驱动力矩，减小第一活动臂与载物台连接处的驱动应力，提高第一活动臂的支撑能力。

在一个具体的可实施方案中，所述第二臂驱动机构为电动推杆或者液压推杆。

通过采用上述技术方案，利用电动推杆或者液压推杆，能够方便地控制第一活动臂与第二活动臂之间的连接角度，提高行走肢支撑高度的稳定性，并有利于行走肢的迈步行走。

本申请提供的管道机器人采用如下的技术方案：

一种管道机器人，包括管道探测设备7和本申请所提供的管道载物器，所述管道探测设备设置在所述管道载物器上。

通过采用上述技术方案，利用本申请的管道载物器能够在管网中的复杂环境下可靠行走；利用管道探测设备能够检测管网的走向，进行管网内部情况和管道壁部缺陷检测，完成对管网内部的巡查探测。

在一个具体的可实施方案中，所述管道探测设备包括声呐、激光雷达和CCTV视频传感器，所述声呐设置在所述载物台的前端，所述CCTV视频传感器设置有两个，两个所述CCTV视频传感器分别设置在所述载物台顶面的前后部分，且朝向不同的方向，所述激光雷达设置在所述载物台顶面的中部。

通过采用上述技术方案，利用设置在载物台前端的声呐，能够探测管网的走向，并能够探测管道内的积水深度、水下环境及污泥淤积情况。利用激光雷达能够进行管道内的测距，检测管道内的坍塌和淤积情况。利用CCTV 视频传感器能够检测管道内部轮廓或者淤泥面，进行管道内部不同角度的成像。利用朝向不同方向的两个CCTV视频传感器能够从不同的方向对管道的内部进行成像，提高管道内部缺陷的检测效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.利用设置在载物台上的多个行走肢，能够通过对活动臂转动方向和转动角度的控制，使得端足与管道壁部或者管道中淤积物形成的行走支撑面的不同部位形成接触，提高管道载物器在管网中的行走、转向的灵活性，有利于载物台在管网中无水环境、不同高度的积水环境或者淤泥环境等复杂环境下的行走；

2.利用设置在端足上的负压吸合装置，在无水或者积水环境下均能够实现端足与管道壁部的吸合，防止端足与管道壁部之间的滑动，并能够提高端足与行走支撑面之间的接触面积，减小端足在污泥淤积面上的下陷，提高行走肢的行走能力；

3.利用竖直位保持装置的设置，能够保持端足在活动臂转动过程中的竖直位置，使得负压吸合装置与行走支撑面形成面接触，保证负压吸合装置能够形成与行走支撑面之间的负压吸引状态；

4.利用淤泥检测装置能够检测负压吸合装置与行走支撑面之间的淤泥，提高负压吸合装置在淤泥面上的支撑能力，防止淤泥对负压吸合装置的污染。

附图说明

图1为本申请的管道机器人一个实施例的示意图。

图2为本申请的管道载物器一个实施例中端足部分横向剖视图。

图3为本申请的管道载物器一个实施例中端足部分纵向剖视图。

图4为本申请的管道载物器一个实施例中端足部分电磁单向阀位置纵向剖视图。

图5为本申请的管道载物器一个实施例中电磁单向阀结构示意图。

图6为本申请的管道载物器一个实施例中第一臂驱动机构结构示意图。

附图标记说明：1、载物台；11、尾部电缆；2、第一活动臂；3、第一臂驱动机构；31、臂驱动电机；32、臂驱动盘；4、第二活动臂；5、第二臂驱动机构；6、端足；61、足体；611、足体铰接轴；62、竖直位保持装置；621、端足蜗轮；622、端足蜗杆；623、位置保持电机；624、倾角传感器；63、负压吸合装置；631、吸盘罩壳；632、吸盘；633、电磁单向阀；6331、阀体；6332、阀芯；6333、衔铁；6334、第一线圈；6335、第二线圈；6336、复位弹簧；6337、阀进口；6338、阀出口；64、淤泥检测装置；641、淤泥检测头；642、压力传递杆；643、压力传感器；644、连接杆；645、安装接头；7、管道探测设备；71、声呐；72、激光雷达；73、CCTV视频传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“前、后、纵向、横向”所指示的方位或位置关系是基于本申请的管道机器人正常直线行走时的方位或位置关系。其中，方位词“前”所指示的方向指的是申请的管道机器人正常直线行走的方向，方位词“纵向”指的是本申请的管道机器人的前后方向。对本申请的管道载物器及其零部件的方位或位置关系的描述与其实际使用中的安装方位一致。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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申请中的具体含义。

在本说明书中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。

本申请的管道载物器的一个实施例，如图1和图2所示，包括载物台1和多个行走肢。多个行走肢安装在载物台1横向的两侧。通常在载物台1的两侧安装有偶数个行走肢，如：四个、六个或者八个行走肢，偶数个行走肢在载物台1的两侧对称设置，有利于保证行走过程中载物台1的稳定。

每个行走肢均包括第一活动臂2、第一臂驱动机构3、第二活动臂4、第二臂驱动机构5和端足6。第一活动臂2设置为长条形，第一活动臂2的一端通过旋转轴安装在载物台1上，并能够在第一臂驱动机构3的驱动下绕旋转轴转动。第一臂驱动机构3可以是多种驱动第一活动臂2在载物台1上转动的驱动机构，如电机、液压马达、伸缩杆等，第一臂驱动机构3通常设置在载物台1与第一活动臂2之间，以能够形成作用于二者之间的驱动力。

第二活动臂4也设置为长条形，第二活动臂4的一端与第一活动臂2的另一端相铰接，形成第一活动臂2与第二活动臂4之间的行走关节。第二臂驱动机构5设置在第二活动臂4与第一活动臂2之间，能够形成作用在第一活动臂2和第二活动臂4上的驱动力，改变第一活动臂2与第二活动臂4铰接的角度，形成行走关节的活动。

端足6连接在第二活动臂4的另一端，端足6包括足体61、竖直位保持装置62和负压吸合装置63。足体61的一端的相对两侧设置有铰接面，足体铰接轴611的两端贯穿铰接面固定在第二活动臂4上，形成与第二活动臂4的铰接。足体61的另一端设置为筒形，且端部与负压吸合装置63相连接。

当管道载物器在管道内行走时，端足6的自由端与管道内行走支撑面相接触。通常地，在干燥管道或者单纯积水的管道内，管道的内壁形成管道内的行走支撑面；而在管道内存在堆积物或者污泥淤积的情况下，堆积物或者污泥的表面形成管道内的行走支撑面。负压吸合装置63能够在与行走支撑面之间形成负压，负压将负压吸合装置63吸合在行走支撑面上，形成端足6与行走支撑面之间的可靠连接，从而保持管道载物器在管道内行走支撑面上位置的稳定，防止管道载物器因管道内水流的冲击而发生漂移，提高管道载物器的附着和行走能力。

竖直位保持装置62设置在足体61内，并与足体铰接轴611相连接，竖直位保持装置62能够控制足体61相对于足体铰接轴611的转动，从而在第一活动臂2在载物台1上旋转不同角度，以及第一活动臂2与第二活动臂4形成不同铰接角度时，均能够保持足体61与行走支撑面的垂直状态，从而保证负压吸合装置63能够与行走支撑面可靠吸合。

在管道载物器在管道内行走时，多个行走肢依次抬起迈步。迈步行走肢的第一臂驱动机构3驱动第一活动臂2远离载物台1的一端向前方旋转，同时第二臂驱动机构5驱动第二活动臂4相对于第一活动臂2旋转，使得第二活动臂4与第一活动臂2之间的铰接角度减小，带动端足6离开行走支撑面，向前方移动，并在第一活动臂2相对于载物台1旋转设定角度后，控制第二活动臂4与第一活动臂2之间的铰接角度增大，带动端足6接触行走支撑面，并通过负压吸合装置63吸合在行走支撑面上，完成该行走肢的迈步。同时，其他与行走支撑面相接触的行走肢的第一臂驱动机构3驱动第一活动臂2远离载物台1的一端向后方同步旋转，与此相适应地，每个行走肢上的第二臂驱动机构5驱动第二活动臂4相对于第一活动臂2作相应的旋转，各个端足6与载物台1之间的距离保持不变，从而保证载物台1在管道中稳定地、匀速地向前方移动。

控制载物台1两侧的行走肢形成不同的迈步距离，可控制管道载物器在管道内的转弯行走。还可以通过控制载物台1一侧的行走肢原地踏步，甚或向后迈步，而另一侧的行走肢大幅迈步，形成管道载物器的小角度急速转弯，甚至原地掉头，极大地提高了管道载物器的行走灵活性。

具体多个行走肢的第一臂驱动机构3、第二臂驱动机构5和端足6动作的配合，可以在载物台1内设置的控制器的同一控制下协调执行。行走肢的行走动作的时序和幅度，以及相应控制程序的具体编写，属于本领域的公知常识，本申请对此并未做出改进，在此不作赘述。

在本申请的管道载物器的一些实施例中，如图2和图3所示，足体61的一端部位通过足体铰接轴611与第二活动臂4相铰接。足体铰接轴611的两端穿过足体61固定在第二活动臂4上。

竖直位保持装置62设置在足体61的内部，包括端足蜗轮621、端足蜗杆622、位置保持电机623和倾角传感器624。端足蜗轮621固定在足体铰接轴611上，位置保持电机623固定在足体61上，位置保持电机623的旋转轴与端足蜗杆622相连接，端足蜗杆622与端足蜗轮621相啮合。当位置保持电机623旋转时，能够带动端足蜗杆622旋转，从而驱动端足蜗轮621相对于端足蜗杆622转动。

在足体61的内部，沿行走肢的摆动方向设置有倾角传感器624，倾角传感器624与管道载物器的控制器相连接，当第一活动臂2相对于载物台1转动，和/或第二活动臂4相对于第一活动臂2转动时，会导致倾角传感器624倾角的改变，倾角传感器624将倾角改变信号传递给控制器，控制器根据倾角改变信号控制位置保持电机623向相应的方向旋转相应的角度，使得端足6始终保持在与行走支撑面垂直的状态，有助于负压吸合装置63在行走支撑面上的可靠吸合。当然，也可以通过控制器根据第一臂驱动机构3和第二臂驱动机构5的动作幅度计算位置保持电机623的旋转方向和旋转幅度，并以此来控制位置保持电机623的动作，保持端足6与行走支撑面垂直的状态。但该方法容易因误差的积累导致位置偏差，需要定时进行校正。

在本申请的管道载物器的一种优选实施例中，如图2和图3所示，负压吸合装置63包括吸盘罩壳631和吸盘632。吸盘罩壳631由硬质材料，通常是金属材料制成，吸盘罩壳631连接在足体61上，且能够相对于足体61形成设定幅度的滑动。吸盘632由弹性材料，如橡胶、硅胶等材料制成，吸盘632设置在吸盘罩壳631内，吸盘632的开口端覆盖吸盘罩壳631的端部，且吸盘632的底部与足体61固定连接。

当端足6落下与行走支撑面相接触时，吸盘632的开口端与行走支撑面相接触。随着行走肢的动作，足体61与行走支撑面之间的压力逐渐增大，足体61相对于吸盘罩壳631滑动，并压迫吸盘632产生变形，使得吸盘632内的空气或者水从开口边缘逸出。当足体61与行走支撑面之间的压力减小时，在吸盘632与行走支撑面之间形成负压，阻止足体61离开行走支撑面，或者在行走支撑面上滑动，提高足体61在行走支撑面上位置的稳定性，从而提高管道载物器的行走能力。

当足体61相对于吸盘罩壳631滑动到设定幅度后，二者之间的相对滑动停止，并通过吸盘罩壳631的开口端隔着吸盘632的开口处支撑在行走支撑面上，防止足体61对吸盘632形成过大的压力，导致吸盘632因受压而造成损坏。

而当足体61向离开行走支撑面的方向移动时，吸盘罩壳631的开口端离开吸盘632的边缘，随着足体61对吸盘632顶部提升力的增大，空气或者水通过吸盘632与行走支撑面之间形成的微小缝隙进入吸盘632内，使得吸盘632与行走支撑面分离。

作为本申请的管道载物器的一种具体实施方式，如图4所示，负压吸合装置63还包括电磁单向阀633。电磁单向阀633是一种阀芯状态受电信号控制的单向阀，电磁单向阀633的进口通过管道连通到吸盘632内，该连接管道可以为硬管，也可以为软管，当该连接管道为硬管时，硬管与吸盘632之间滑动连接，而当该连接管道为软管时，软管与吸盘632之间固定连接或者一体连接；电磁单向阀633的出口连通到足体61的外部。电磁单向阀633的设置能够在吸盘632受压变形时，将吸盘632内的空气或者水通过电磁单向阀633排出足体61的外部，形成吸盘632内的负压，同时阻止足体61外部的空气或者水通过电磁单向阀633进入吸盘632内。

一种电磁单向阀的结构如图5所示，阀芯6332设置在阀体6331内，并能够在阀体6331内滑动，阀体6331上设置有与内部阀腔相连通的阀进口6337和阀出口6338，在阀芯6332的一端设置有复位弹簧6336，阀出口6338设置在阀腔复位弹簧6336所在的一端，阀进口6337设置在阀腔与阀出口6338相对的一端，复位弹簧6336能够推动阀芯6332抵靠在阀腔内的阀口上，阀口封闭阻断阀进口6337和阀出口6338之间的通道。阀芯6332远离复位弹簧6336的一端穿过第一线圈6334与衔铁6333相连接，当第一线圈6334加电时，第一线圈6334产生电磁力吸引衔铁6333向复位弹簧6336方向移动，推动阀芯6332克服复位弹簧6336的弹力向复位弹簧6336方向移动，使得阀芯6332离开阀口，阀口打开使得阀进口6337和阀出口6338之间的通道开放。

阀进口6337通过管道连接到吸盘632内，阀出口6338通过管道连接到足体61的外部，当吸盘632内的压力增高时，吸盘632内的空气或者水通过阀进口6337进入阀腔内，推动阀芯6332克服复位弹簧6336的弹力向复位弹簧6336方向移动，阀腔内的阀口打开，空气或者水通过阀出口6338流出足体61的外部。当吸盘632内的压力降低时，阀进口6337处的压力下降，阀芯6332在复位弹簧6336的弹力作用下封闭阀口，防止外部的空气或者水通过阀口进入吸盘632内，保持吸盘632内的负压。

而当端足6需要离开行走支撑面时，控制器对第一线圈6334加电，使得阀口打开，外部的空气或者水通过电磁单向阀633进入吸盘632内，消除吸盘632内的负压，保证端足6与行走支撑面的顺利分离。

在本申请的管道载物器的一些实施例中，如图2和图3所示，端足6内还设置有淤泥检测装置64。淤泥检测装置64与负压吸合装置63相连接，能够检测到进入负压吸合装置63装置内的淤泥，并根据检测信号控制负压吸合装置63动作，防止淤泥污染负压吸合装置63，影响负压吸合装置63的正常工作。

淤泥检测装置64可以使用各种能够检测到进入淤泥检测装置64内的污泥，并区分进入淤泥检测装置64内的水的检测装置。淤泥检测装置64可以通过压力检测、密度检测或者专用的污泥界面探头对进入负压吸合装置63内的淤泥进行检测。

在本申请的管道载物器的一种优选实施例中，如图2和图3所示，淤泥检测装置64包括淤泥检测头641、压力传递杆642、压力传感器643和连接杆644。淤泥检测头641为水平设置的板状结构，淤泥检测头641设置在负压吸合装置63内，通常设置在吸盘632内，淤泥检测头641的设置高度稍高于吸盘632的开口高度。

压力传递杆642垂直于淤泥检测头641设置，压力传递杆642的一端与淤泥检测头641相连接，另一端连接在与连接杆644上，压力传感器643设置在压力传递杆642与连接杆644之间。通常地，在压力传递杆642的连接端设置有连接挡边，安装接头645通过卡接口套设在压力传递杆642上，并固定连接杆644上，形成压力传递杆642与连接杆644之间的连接。连接杆644的两端穿过设置在足体61侧壁的滑槽固定在负压吸合装置63上，通常是吸盘罩壳631上，使得连接杆644的设置不影响吸盘罩壳631与足体61之间的相对滑动，同时还能够通过设置足体61侧壁滑槽的长短来限定吸盘罩壳631与足体61的滑动幅度。

当端足6接触行走支撑面时，吸盘632在足体61的压力作用下变形，吸盘632与压力传递杆642之间产生滑动，不影响吸盘632变形的产生。同时，由于吸盘632由弹性材料制成，能够形成吸盘632与压力传递杆642之间的密封，不影响吸盘632内负压的形成。由于压力传递杆642通过连接杆644固定在吸盘罩壳631上，吸盘632的变形也不会造成淤泥检测头641与行走支撑面的接触。而吸盘632内的空气和水都不会对淤泥检测头641形成较大的推力，难以推动淤泥检测头641和压力传递杆642形成对压力传感器643的压力。

如果行走支撑面上有淤泥淤积，淤泥进入吸盘632内与淤泥检测头641相接触。由于淤泥的粘度较大，能够对水平设置的淤泥检测头641形成较大的推力，该推力通过压力传递杆642作用在压力传感器643上，在压力传感器643上形成检测信号。压力传感器643的检测信号传递到控制器，控制器产生控制信号控制负压吸合装置63的动作，如控制如图所示的电磁单向阀633的第二线圈6335通电，产生电磁力吸引衔铁6333，使得阀芯6332可靠地封闭电磁单向阀633的阀口，防止吸盘632内被压缩的空气或者水通过阀进口6337推到阀芯6332打开阀口排出。此时，淤泥已经封闭吸盘632的开口部分，将空气或者水封闭在吸盘632的顶部，阻止了淤泥向吸盘632顶部的流动，从而能够避免淤泥堵塞通向电磁单向阀633的管道，甚至进入电磁单向阀633的阀腔，影响阀芯6332的动作。同时，封闭在吸盘632上部的空气或者水能够形成对吸盘632的支撑，防止端足6在淤泥中陷入过深，使得本申请的管道载物器能够在含有淤泥的管道中行走。

在本申请的管道载物器的一些实施例中，如图1和图6所示，第一臂驱动机构3包括臂驱动电机31和臂驱动盘32。臂驱动电机31固定在载物台1的内部，防止管道中的积水影响臂驱动电机31的正常工作。臂驱动盘32设置在载物台1的外侧，臂驱动电机31的输出轴穿过载物台1的侧壁，固定在臂驱动盘32的中部，使得臂驱动盘32紧贴在载物台1的外侧壁上。第一活动臂2沿臂驱动盘32的径向固定在臂驱动盘32上，且端部固定在臂驱动电机31的输出轴上。通过控制臂驱动电机31的旋转，能够控制第一活动臂2以臂驱动电机31的输出轴为旋转轴相对于载物台1的侧壁转动。

在本申请的管道载物器的一些实施例中，如图1所示，第二臂驱动机构5选用电动推杆或者电驱动液压推杆。电动推杆或者电驱动液压推杆的两端分别与第一活动臂2和第二活动臂4相铰接，通过控制器能够控制电动推杆或者电驱动液压推杆产生伸缩运动，从而控制第二活动臂4与第一活动臂2的铰接角度。

本申请的管道机器人的一个实施例，如图1所示，包括本申请任一实施例的管道载物器，和设置在管道载物器载物台1上的管道探测设备7。在载物台1的后侧还可以设置有尾部电缆11，尾部电缆11延伸到管道开口的外部，从而在管道的外部控制管道载物台的动作，使得管道载物台能够在管道中沿设定的方向行走。通过尾部电缆11还能够向管道载物台输入工作所需的电力，当然，也可以通过在载物台1的内部设置电池的方式为管道载物器供电。管道探测设备7能够随着管道载物器一起在管道中移动，并在移动过程中对管道的壁部进行探测，检查管道内部的淤积和管道壁部的缺陷情况。管道探测设备7的探测信号也可以通过尾部电缆11传输到管道外部，通过管道外部设备进行观察和记录。

在管道载物器上还可以设置有管道处理和修改装置，在人员不进入管道的情况下对管道内部的缺陷进行处理和修复。

在本申请的管道机器人的一些实施例中，如图1所示，管道探测设备7包括声呐71、激光雷达72和CCTV视频传感器73。声呐71设置在载物台1的前端，在管道内有积水的情况下能够扫描水下环境，并检测水下的淤泥淤积程度。CCTV视频传感器73设置有两个，两个CCTV视频传感器73分别设置在载物台1顶面的前后部分，并朝向不同的方向，能够从不同的方向对管道的内部环境进行成像检测，从而能够更好地获取管道的轮廓或者管道内部的淤积面。激光雷达72设置在载物台1顶面的中部，激光雷达72可以使用三维激光雷达，能够对管道内的各种目标进行测距。通过管道外部的监控主机对声呐71、激光雷达72和CCTV视频传感器73探测到的视频数据、二维轮廓、声呐信息进行综合处理，最终通过数据分析软件实现管道三维轮廓显示，能够更清晰地展现管道内塌陷以及淤积程度，更好地实现发现和评估管道功能性和结构性缺陷。

在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“具体实施例”、 “优选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管道载物器，包括载物台（1）和设置在所述载物台（1）上的多个行走肢，其特征在于：所述行走肢包括第一活动臂（2）、第一臂驱动机构（3）、第二活动臂（4）、第二臂驱动机构（5）和端足（6），所述第一活动臂（2）安装在所述载物台（1）上，且能够在所述第一臂驱动机构（3）的驱动下转动，所述第二活动臂（4）与所述第一活动臂（2）相铰接，所述第二臂驱动机构（5）设置在所述第二活动臂（4）与所述第一活动臂（2）之间，所述端足（6）包括足体（61）、竖直位保持装置（62）和负压吸合装置（63），所述足体（61）的一端与所述第二活动臂（4）相铰接，另一端与所述负压吸合装置（63）相连接，以能够通过所述负压吸合装置（63）形成与行走支撑面之间的负压连接，所述竖直位保持装置（62）设置在所述足体（61）与所述第二活动臂（4）之间，以能够保持所述足体（61）与所述行走支撑面的垂直状态。

2.根据权利要求1所述的管道载物器，其特征在于：所述足体（61）通过足体铰接轴（611）与所述第二活动臂（4）相铰接，所述足体铰接轴（611）穿过所述足体（61）固定在所述第二活动臂（4）上，所述竖直位保持装置（62）设置在所述足体（61）的内部，包括端足蜗轮（621）、端足蜗杆（622）、位置保持电机（623）和倾角传感器（624），所述端足蜗轮（621）固定在所述足体铰接轴（611）上，所述端足蜗杆（622）与所述位置保持电机（623）相连接，且与所述端足蜗轮（621）相啮合，所述位置保持电机（623）能够在所述倾角传感器（624）的信号控制下旋转。

3.根据权利要求2所述的管道载物器，其特征在于：所述负压吸合装置（63）包括吸盘罩壳（631）和吸盘（632），所述吸盘罩壳（631）与所述足体（61）滑动连接，所述吸盘（632）设置在所述吸盘罩壳（631）内，且与所述足体（61）固定连接。

4.根据权利要求3所述的管道载物器，其特征在于：所述负压吸合装置（63）还包括电磁单向阀（633），所述电磁单向阀（633）的进口与所述吸盘（632）相连通，且出口连通到所述足体（61）的外部。

5.根据权利要求1所述的管道载物器，其特征在于：所述端足（6）还包括淤泥检测装置（64），所述淤泥检测装置（64）与所述负压吸合装置（63）相连接。

6.根据权利要求5所述的管道载物器，其特征在于：所述淤泥检测装置（64）包括淤泥检测头（641）、压力传递杆（642）、压力传感器（643）和连接杆（644），所述淤泥检测头（641）设置在所述负压吸合装置（63）内，所述压力传递杆（642）的一端与所述淤泥检测头（641）相连接，另一端与所述连接杆（644）相连接，所述压力传感器（643）设置在所述压力传递杆（642）与所述连接杆（644）之间，所述连接杆（644）穿过所述足体（61）与所述负压吸合装置（63）相连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的管道载物器，其特征在于：所述第一臂驱动机构（3）包括臂驱动电机（31）和臂驱动盘（32），所述臂驱动电机（31）设置在所述载物台（1）内，所述臂驱动盘（32）设置在所述载物台（1）的外侧壁，且固定在所述臂驱动电机（31）的旋转轴上，所述第一活动臂（2）沿所述臂驱动盘（32）的径向固定在所述臂驱动盘（32）上。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的管道载物器，其特征在于：所述第二臂驱动机构（5）为电动推杆或者液压推杆。

9.一种管道机器人，其特征在于：包括管道探测设备（7）和根据权利要求1-8中任一项所述的管道载物器，所述管道探测设备（7）设置在所述管道载物器上。

10.根据权利要求9所述的管道机器人，其特征在于，所述管道探测设备（7）包括声呐（71）、激光雷达（72）和CCTV视频传感器（73），所述声呐（71）设置在所述载物台（1）的前端，所述CCTV视频传感器（73）设置有两个，两个所述CCTV视频传感器（73）分别设置在所述载物台（1）顶面的前后部分，且朝向不同的方向，所述激光雷达（72）设置在所述载物台（1）顶面的中部。

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