CN116557674A - 一种疏漏修补管道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种疏漏修补管道机器人，本方案通过带有电钻组件和修补组件的作业机构与行走机构、转动机构组合，通过转动机构、作业机构的搭配组合，使得本方案疏漏修补管道机器人可以实现对管道维护和修补工作的持续进行，提高了作业效率和质量；本方案采用电钻组件对待修补管道进行钻孔和通过带有输送顶针(注射端)的修补组件进行组合作业，钻孔组件可以在管道内开孔，以对疏漏破损的管道内部进行破损位置整形，修补组件的顶针(注射端)可以将修补材料送入缝隙中，两种组件相互配合，可以方便灵活地完成管道内的疏漏修补工作。

Description

一种疏漏修补管道机器人

技术领域

本发明涉及管道修复技术及修复设备领域，尤其涉及一种疏漏修补管道机器人。

背景技术

管道作为流体、气体输送的重要传输媒介，其被广泛应用到工业及生活中，但由于管道在使用过程中容易出现疏漏和损坏，如果不及时进行维护和修补，会影响管道的使用寿命和安全性。传统的管道维护和修补方法主要依赖于人工作业，存在工作效率低、安全性差等问题。同时，人工作业还存在着对工作环境的限制，对于狭小、危险或高温高压的环境，人类无法进行作业。然而，随着机器人技术的发展和应用，机器人已经逐渐成为管道维护和修补的新选择。机器人具有高效、精准、安全等优点，可以在狭小的空间内进行作业，为管道维护和修补提供了新的解决方案。机器人可以根据管道的不同情况和需要，进行不同的作业任务。

基于现有技术的不足，本发明通过引入可视化技术，设计一种疏漏修补管道机器人，旨在解决传统维护和修补方法存在的问题，提升管道使用寿命。该机器人采用与动力小车搭配组合的方式，通过机器人的自主导航和定位，实现对管道内部的疏漏和缺陷的修补。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种结构紧凑、实施可靠且使用灵活的疏漏修补管道机器人。

为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：

一种疏漏修补管道机器人，其包括：

行走机构，用于在管道内移动；

转动机构，连接在行走机构前端；

作业机构，与转动机构连接，且由转动组件带动旋转，其包括电钻组件和修补组件，所述电钻组件和修补组件分别用于对待修补的管道内部进行钻孔和修补处理；

影像获取机构，连接在行走机构上，且用于对管道内部进行影像获取；

控制器，分别与行走机构、作业机构、转动机构和影像获取机构连接。

作为一种可能的实施方式，进一步，本方案所述行走机构包括：

车厢，为箱型壳体结构，其内部形成有容置腔，所述车厢上端可拆卸设有可启闭容置腔的车厢盖；

行走组件，连接在车厢底部且用于带动车厢在管道内移动。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述转动机构包括：

步进电机，一端穿置在车厢前端，且通过电机座与车厢固定连接，其另一端穿出车厢且该端具有驱动端，所述步进电机与控制器连接；

旋转组件，包括转台和安装架，所述安装架为环形结构，其与车厢连接有步进电机的端部固定连接，所述转台为圆形结构，其转动连接在安装架的环形结构内，所述转台一侧与步进电机的驱动端连接，所述转台的另一端与作业机构连接，且由步进电机驱动转台带动作业机构旋转。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述作业机构包括：

连接架，

电钻组件，与连接架一侧连接，且用于对待修补的管道内部进行钻孔；

修补组件，与连接架另一侧连接，且用于对钻孔后的待修补管道进行修补处理；

切换组件，分别与转台和连接架连接，由切换组件进行切换电钻组件、修补组件与待修补的管道内部进行接触以实现工作；

其中，所述电钻组件、修补组件和切换组件均与控制器连接。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述修补组件包括：

储液罐，设置在车厢的容置腔内且用于存储管道修补液；

输送管，为柔性材料制成，其一端连接在储液罐的下部，其另一端穿出车厢；

输送力发生机构，设置在容置腔内且与储液罐上部连接，由输送力发生机构对储液罐上部产生压力，使储液罐内的管道修补液被送入到输送管中输送；

针筒，活动连接在连接架上，且还与切换组件连接，所述针筒的一端设有注射端，所述针筒的另一端与输送管的另一端连接，且该注射端用于将输送管内的管道修补液输送至钻孔后的待修补管道进行修补处理。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述连接架为工形结构，其两侧分别设有贯穿其上下端面的第一导向孔和第二导向孔，

所述电钻组件为筒状机构，其可升降滑动地穿置在第一导向孔中，其上端具有用于对待修补管道进行钻孔的钻头，所述电钻组件的下端与切换组件连接；

所述针筒可升降滑动地穿置在第二导向孔中，其具有注射端的端部朝上，其下端与切换组件连接；由切换组件控制电钻组件或修补组件的针筒在连接架上上下滑动，使钻头或注射端与待修补管道内壁接触。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述切换组件包括：

舵机座，分别与连接架和转台固定连接；

舵机，固定在舵机座上；

第一连接杆，中部与舵机的驱动端固定连接；

第二连接杆，一端与第一连接杆的一端转动连接，另一端与电钻组件的下端转动连接；

第三连接杆，一端与第一连接杆的另一端转动连接，另一端与针筒的下端转动连接；

其中，所述舵机的驱动端沿第一方向旋转预设角度时，第一连接杆的一端沿接近电钻组件下端的方向移动，使电钻组件在连接架的第一导向孔内上滑，令电钻组件的钻头沿接近待修补管道的内壁方向移动，且针筒沿远离待修补管道的内壁方向移动，所述舵机的驱动端沿第二方向旋转预设角度时，第一连接杆的另一端沿接近针筒下端的方向移动，使针筒在连接架的第二导向孔内上滑，令针筒上连接的注射端沿接近待修补管道的内壁方向移动，且钻孔组件沿远离待修补管道的内壁方向移动。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述行走机构的前端还连接有将转动组件部分罩设其中的阻隔罩。

作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述影像获取机构包括：

云台，为至少一个，其分别布设在行走机构和/或作业机构上；

摄像组件，与云台数量一一对应且连接在云台上。

基于上述，本发明还提供一种疏漏修补管道系统，其包括上述所述的疏漏修补管道机器人。

采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：

1)本方案通过带有电钻组件和修补组件的作业机构与行走机构组合的方式进行作业，行走机构采用动力小车的形式，其是本方案机器人的重要行走辅助部件，其可以提供机器人所需的行走动力，亦可以通过装载电力模块来提供能量供应，通过与转动机构、作业机构的搭配组合，使得本方案疏漏修补管道机器人可以实现对管道维护和修补工作的持续进行，提高了作业效率和质量；

2)本方案修补组件的输送力发生机构可以采用液压控制技术，其可以实现对机器人输出修补液的精准控制和操作，且具有响应速度快、力量大、可靠性高等优点，可以保证疏漏修补的有效性和安全性；

3)本方案采用电钻组件对待修补管道进行钻孔和通过带有输送顶针(注射端)的修补组件进行组合作业，钻孔组件可以在管道内开孔，以对疏漏破损的管道内部进行破损位置整形，修补组件的顶针(注射端)可以将修补材料送入缝隙中，两种组件相互配合，可以方便灵活地完成管道内的疏漏修补工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明方案的简要实施结构三维视角示意图之一；

图2是本发明方案的简要实施结构三维视角示意图之二，其中，车厢的车厢盖隐去；

图3是本发明方案的简要实施结构三维视角示意图之三；

图4是本发明方案的作业机构、转动机构的部分零部件爆炸示意图；

图5是本发明方案部分实施结构的爆炸示意图；

图6是本发明方案的储液管受输送力发生机构作用而将管道修补液输出的简要原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图5之一所示，本实施例方案一种疏漏修补管道机器人，其包括：

行走机构1，用于在管道内移动；

转动机构2，连接在行走机构1前端；

作业机构3，与转动机构2连接，且由转动组件2带动旋转，其包括电钻组件31和修补组件32，所述电钻组件31和修补组件32分别用于对待修补的管道内部进行钻孔和修补处理；

影像获取机构4，连接在行走机构1上，且用于对管道内部进行影像获取；

控制器，分别与行走机构1、作业机构3、转动机构2和影像获取机构4连接。

其中，行走机构1作为带动本方案装置进行移动的重要零部件，本方案所述行走机构1包括：

车厢11，为箱型壳体结构，其内部形成有容置腔111，所述车厢11上端可拆卸设有可启闭容置腔的车厢盖112；

行走组件12，连接在车厢11底部且用于带动车厢11在管道内移动。

通过上述方式，可以通过控制行走组件12进行前进或后退来实现装置在管道内的移动，而作为一种动力行走组件的举例，行走组件12可以为一对车轮和与车轮连接以驱动车轮移动的电机进行组成，通过电机的工作来实现行走组件12的移动，而通过电机驱动车轮移动是目前现有技术，在此便不再对其进行赘述；而行走组件12为非动力行走组件时(即无自带行走动力)，可以通过在车厢11后端设置一连接结构(例如连接块、连接孔或在车厢后端设置六角孔等)来使得本方案装置能与其他外部动力行走装置进行连接，以实现对本方案装置的拖行，令其能够被移动到待修补管道的预设区域，即在行走机构为无动力小车时，可以用其他动力小车作为动力进行连接，从而能够在管内前进后退。

除此之外，本方案的车轮可以为锥形半边轮，该结构能适应管内弧形环境；从而提高行走稳定性和灵活性。

本方案所述转动机构2包括：

步进电机21，一端穿置在车厢11前端，且通过电机座212与车厢11固定连接，其另一端穿出车厢11且该端具有驱动端211，所述步进电机21与控制器连接；

旋转组件22，包括转台221和安装架222，所述安装架222为环形结构，其与车厢11连接有步进电机21的端部固定连接，所述转台221为圆形结构，其转动连接在安装架222的环形结构内(例如，转台211周侧与安装架222的环形结构之间设置圆柱滚子轴承)，所述转台221一侧与步进电机21的驱动端211连接，所述转台221的另一端与作业机构3连接，且由步进电机21驱动转台221带动作业机构3旋转，即，步进电机工作时，转台221发生转动，促使作业机构3可进行360°旋转，适应不同位置的管道作业。

本方案所述作业机构3包括：

连接架33，

电钻组件31，与连接架33一侧连接，且用于对待修补的管道内部进行钻孔；

修补组件32，与连接架33另一侧连接，且用于对钻孔后的待修补管道进行修补处理；

切换组件34，分别与转台221和连接架33连接，由切换组件34进行切换电钻组件31、修补组件32与待修补的管道内部进行接触以实现工作；

其中，所述电钻组件31、修补组件32和切换组件34均与控制器连接。

本方案所述修补组件32包括：

储液罐321，设置在车厢11的容置腔111内且用于存储管道修补液；

输送管323，为柔性材料制成，其一端连接在储液罐321的下部，其另一端穿出车厢11；

输送力发生机构322，设置在容置腔111内且与储液罐321上部连接，由输送力发生机构322对储液罐321上部产生压力，使储液罐321内的管道修补液被送入到输送管323中输送；

针筒324，活动连接在连接架33上，且还与切换组件连接，所述针筒324的一端设有注射端3241，所述针筒324的另一端与输送管323的另一端连接，且该注射端3241用于将输送管323内的管道修补液输送至钻孔后的待修补管道进行修补处理。

本方案所述连接架33为工形结构，其两侧分别设有贯穿其上下端面的第一导向孔331和第二导向孔332，

所述电钻组件31为筒状机构，其可升降滑动地穿置在第一导向孔331中，其上端具有用于对待修补管道进行钻孔的钻头311，所述电钻组件31的下端与切换组件34连接；

所述针筒324可升降滑动地穿置在第二导向孔332中，其具有注射端3241的端部朝上，其下端与切换组件34连接；由切换组件34控制电钻组件31或修补组件32的针筒324在连接架33上上下滑动，使钻头311或注射端3241与待修补管道内壁接触。

其中，电钻组件31可以为直筒结构的电钻，该电钻由筒状外壳和布设在筒状外壳内的控制电路板、电源和电机组成，电机的驱动端通过连接部件连接有钻头，除此之外，也可以采用市销的直筒结构电钻进行直接使用。

本方案所述切换组件34包括：

舵机座341，分别与连接架和转台固定连接；

舵机342，固定在舵机座341上；

第一连接杆343，中部与舵机342的驱动端固定连接；

第二连接杆344，一端与第一连接杆343的一端转动连接，另一端与电钻组件31的下端转动连接；

第三连接杆345，一端与第一连接杆343的另一端转动连接，另一端与针筒324的下端转动连接；

其中，所述舵机342的驱动端沿第一方向旋转预设角度时，第一连接杆342的一端沿接近电钻组件31下端的方向移动，使电钻组件31在连接架33的第一导向孔331内上滑，令电钻组件31的钻头311沿接近待修补管道的内壁方向移动，且针筒324沿远离待修补管道的内壁方向移动，所述舵机342的驱动端沿第二方向旋转预设角度时，第一连接杆343的另一端沿接近针筒324下端的方向移动，使针筒342在连接架33的第二导向孔332内上滑，令针筒324上连接的注射端3241沿接近待修补管道的内壁方向移动，且钻孔组件31沿远离待修补管道的内壁方向移动。

为了避免装置在管道内行走或工作时，发生杂物卡入到装置零部件中而导致转动组件2发生卡滞，本方案所述行走机构1的前端还连接有将转动组件2部分罩设其中的阻隔罩346，阻隔罩346可以保护步进电机21和旋转组件22，它们外侧都安装了阻隔罩，这可以有效地防止管道内部杂物掉落，对机器人的作业产生影响。

作为一种举例，本方案所述影像获取机构4包括：

云台41，为至少一个，其分别布设在行走机构1和/或作业机构3上，例如可以设置在行走机构1的车厢盖112上端面，亦或者连接架33上端；

摄像组件42，与云台41数量一一对应且连接在云台41上，所述摄像组件42用于拍摄待修补管道内部的情况，以提供直观的影像反馈，从而方便检修人员进行远程操控；云台41可以在机器人进行作业的同时，记录下作业过程中的状态。这样，操作者就可以实时了解机器人的作业情况，及时调整机器人的作业方向和位置，提高作业效率。而且，云台41可以通过预先设置聚焦细节位置，实现更加精确地进行管道内部的疏漏修补，提高了机器人的作业精度。

本实施例的管道机器人在工作时，可以多个部件的协同作用进行工作，通过互相连接、旋转和运动，来实现对管道缝隙的疏漏修补；其中，管道机器人的行走机构1为非动力型时，则管道机器人需先与提供行进动力的小车进行连接，若是带有动力的，则无需，在此情况下，通过将管道机器人移动到管道待修补的区域，然后通过转动机构1进行先行工作，通过步进电机21启动，使转台221旋转，以此带动作业机构3旋转，以令作业机构3的钻孔组件31、修补组件32移动到管道内部具有疏漏缝隙位置，然后舵机342启动，通过驱动第一连接杆343摆动，使电钻组件31受牵引而升至管道裂缝位置进行钻孔，钻孔完成后，再通过舵机驱动电钻组件31下降，电钻组件31下降的过程中，其右侧的针筒324随之上升，将顶针(注射端3241)插入到已经钻孔位置；继而作业机构3就可以针对管道缝隙位置进行疏漏修补，其中，结合图6所示，修补机构32的输送力发生机构322(例如，液压装置，它通过电机的启动将机械能转换为液压能。当电机启动时，油泵右侧腔的空间会减少，导致油液被不断带到油缸上方从而对储液罐321内的修补液进行挤出，使其从输送管323中输出)发挥作用，通过对储液罐321内部产生压力，使修补液被挤出，令其从输送管323中输出，进而进入到针筒324和注射端3241输出，以填补经钻孔后的待修补管道内壁。

以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种疏漏修补管道机器人，其特征在于，其包括：

行走机构，用于在管道内移动；

转动机构，连接在行走机构前端；

作业机构，与转动机构连接，且由转动组件带动旋转，其包括电钻组件和修补组件，所述电钻组件和修补组件分别用于对待修补的管道内部进行钻孔和修补处理；

影像获取机构，连接在行走机构上，且用于对管道内部进行影像获取；

控制器，分别与行走机构、作业机构、转动机构和影像获取机构连接。

2.如权利要求1所述的疏漏修补管道机器人，其特征在于，所述行走机构包括：

车厢，为箱型壳体结构，其内部形成有容置腔，所述车厢上端可拆卸设有可启闭容置腔的车厢盖；

行走组件，连接在车厢底部且用于带动车厢在管道内移动。

3.如权利要求2所述的疏漏修补管道机器人，其特征在于，所述转动机构包括：

步进电机，一端穿置在车厢前端，且通过电机座与车厢固定连接，其另一端穿出车厢且该端具有驱动端，所述步进电机与控制器连接；

旋转组件，包括转台和安装架，所述安装架为环形结构，其与车厢连接有步进电机的端部固定连接，所述转台为圆形结构，其转动连接在安装架的环形结构内，所述转台一侧与步进电机的驱动端连接，所述转台的另一端与作业机构连接，且由步进电机驱动转台带动作业机构旋转。

4.如权利要求3所述的疏漏修补管道机器人，其特征在于，所述作业机构包括：

连接架，

电钻组件，与连接架一侧连接，且用于对待修补的管道内部进行钻孔；

修补组件，与连接架另一侧连接，且用于对钻孔后的待修补管道进行修补处理；

切换组件，分别与转台和连接架连接，由切换组件进行切换电钻组件、修补组件与待修补的管道内部进行接触以实现工作；

其中，所述电钻组件、修补组件和切换组件均与控制器连接。

5.如权利要求4所述的疏漏修补管道机器人，其特征在于，所述修补组件包括：

储液罐，设置在车厢的容置腔内且用于存储管道修补液；

输送管，为柔性材料制成，其一端连接在储液罐的下部，其另一端穿出车厢；

输送力发生机构，设置在容置腔内且与储液罐上部连接，由输送力发生机构对储液罐上部产生压力，使储液罐内的管道修补液被送入到输送管中输送；

针筒，活动连接在连接架上，且还与切换组件连接，所述针筒的一端设有注射端，所述针筒的另一端与输送管的另一端连接，且该注射端用于将输送管内的管道修补液输送至钻孔后的待修补管道进行修补处理。

6.如权利要求5所述的疏漏修补管道机器人，其特征在于，所述连接架为工形结构，其两侧分别设有贯穿其上下端面的第一导向孔和第二导向孔，

所述电钻组件为筒状机构，其可升降滑动地穿置在第一导向孔中，其上端具有用于对待修补管道进行钻孔的钻头，所述电钻组件的下端与切换组件连接；

所述针筒可升降滑动地穿置在第二导向孔中，其具有注射端的端部朝上，其下端与切换组件连接；由切换组件控制电钻组件或修补组件的针筒在连接架上上下滑动，使钻头或注射端与待修补管道内壁接触。

7.如权利要求6所述的疏漏修补管道机器人，其特征在于，所述切换组件包括：

舵机座，分别与连接架和转台固定连接；

舵机，固定在舵机座上；

第一连接杆，中部与舵机的驱动端固定连接；

第二连接杆，一端与第一连接杆的一端转动连接，另一端与电钻组件的下端转动连接；

第三连接杆，一端与第一连接杆的另一端转动连接，另一端与针筒的下端转动连接；

其中，所述舵机的驱动端沿第一方向旋转预设角度时，第一连接杆的一端沿接近电钻组件下端的方向移动，使电钻组件在连接架的第一导向孔内上滑，令电钻组件的钻头沿接近待修补管道的内壁方向移动，且针筒沿远离待修补管道的内壁方向移动，所述舵机的驱动端沿第二方向旋转预设角度时，第一连接杆的另一端沿接近针筒下端的方向移动，使针筒在连接架的第二导向孔内上滑，令针筒上连接的注射端沿接近待修补管道的内壁方向移动，且钻孔组件沿远离待修补管道的内壁方向移动。

8.如权利要求1至7之一所述的疏漏修补管道机器人，其特征在于，所述行走机构的前端还连接有将转动组件部分罩设其中的阻隔罩。

9.如权利要求1至7之一所述的疏漏修补管道机器人，其特征在于，所述影像获取机构包括：

云台，为至少一个，其分别布设在行走机构和/或作业机构上；

摄像组件，与云台数量一一对应且连接在云台上。

10.一种疏漏修补管道系统，其特征在于，其包括权利要求1至9之一所述的疏漏修补管道机器人。