本實(shí)用新型涉及特種行業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，具體地說是一種管道清淤檢測機(jī)器人，用來完成管道內(nèi)部的缺陷檢測、管壁清潔、管內(nèi)修復(fù)等任務(wù)，主要用于城市地下管網(wǎng)系統(tǒng)、石油、化工、天然氣及核工業(yè)的發(fā)展及管道維護(hù)等場合。

背景技術(shù)：

由于近年來我國城市排水管道的排水量越來越大，由居民生活垃圾、工廠廢物、基建工地泥漿等在排水管道中發(fā)生沉淀淤積，造成管道堵塞，必須及時(shí)進(jìn)行清理、疏通。這里的清淤工作，從現(xiàn)有的設(shè)備看，例如絞車的、射水的、通鉤機(jī)、集水的、在實(shí)際作業(yè)中都比較困難。另外，傳統(tǒng)的工人檢測、清淤方法帶來造成很多危險(xiǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近幾年國內(nèi)每年城市排水管道檢修、疏通事故千余起，造成了很多人員傷亡；同時(shí)，經(jīng)濟(jì)損失間接達(dá)百億余之多。于是，管道機(jī)器人的需求就應(yīng)運(yùn)而生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種管道清淤檢測機(jī)器人。該管道清淤檢測機(jī)器人可完成管內(nèi)的缺陷檢測，管道及管壁的清潔、管內(nèi)修復(fù)等任務(wù)，能夠極大地提高作業(yè)的準(zhǔn)確性、可靠性和工作效率。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型包括管路電纜集成管道、吸水管、送水管、氣缸、支撐臂、移動載體、車輪、水洗刀驅(qū)動電機(jī)、轉(zhuǎn)動軸及水洗刀，其中移動載體兩側(cè)均設(shè)有車輪，每側(cè)的車輪均通過傳動機(jī)構(gòu)由獨(dú)立的、安裝在該移動載體內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；所述移動載體的兩側(cè)均安裝有氣缸，每側(cè)所述氣缸的輸出端均連接有支撐臂，該支撐臂上安裝有攝像頭，通過所述氣缸帶動支撐臂伸縮，適應(yīng)不同管徑的管道；所述移動載體的前端設(shè)有轉(zhuǎn)動軸，該轉(zhuǎn)動軸包括固定在移動載體上的外殼、容置于外殼內(nèi)的內(nèi)芯及位于外殼與內(nèi)芯之間的動靜密封環(huán)，所述內(nèi)芯通過動靜密封環(huán)相對于外殼旋轉(zhuǎn)，該內(nèi)芯分為相對獨(dú)立的外套及內(nèi)套，所述外殼上分別設(shè)有與外套或內(nèi)套相連通的送水口及與內(nèi)套或外套相連通的吸水口，所述內(nèi)芯的一端與安裝在移動載體上的水洗刀驅(qū)動電機(jī)相連，另一端連接有所述水洗刀，該水洗刀上均布有多個(gè)通水孔；所述送水口通過送水管與管路電纜集成管道相連，吸水口通過吸水管與管路電纜集成管道相連。

其中：所述動靜密封環(huán)沿軸向?qū)⑼鈿?nèi)分為兩部分，每部分的外套上均設(shè)有開口，其中一部分的開口連通于所述外套與送水口或吸水口，另一部分的開口連通于所述內(nèi)套與吸水口或送水口；所述外套、內(nèi)套及外殼的軸向中心線共線；所述水洗刀內(nèi)部與外套及內(nèi)套均相連通，所述通水孔沿水洗刀底盤的圓周均勻布置；所述支撐臂為圓柱狀，其前后兩端均安裝有攝像頭，該攝像頭及移動載體內(nèi)的電機(jī)通過氣管、電線集成管路與所述管路電纜集成管道相連通；所述移動載體的每側(cè)各設(shè)有三個(gè)車輪，每側(cè)的三個(gè)車輪由一個(gè)電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為：

1.單電機(jī)驅(qū)動單側(cè)車輪；機(jī)器人從移動方式上可以分為輪式、履帶式和放生蠕動式等，由于輪式移動方式與其它方式相比，具有速度快，運(yùn)動平穩(wěn)，負(fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛用于多種管線作業(yè)機(jī)器人中，并且這種移動方式在直管中的使用效果很好；另外，兩側(cè)各使用一個(gè)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，并采用傳動效率高的齒輪傳動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動三個(gè)輪子。

2.管道變徑適應(yīng)和機(jī)器人鎖定；下水管道內(nèi)部多是濕滑表面，特別是最底下，還有淤泥，使得機(jī)器人在移動時(shí)，很容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，不能實(shí)現(xiàn)移動；另外，下水管道的直徑多有不同，這要求機(jī)器人應(yīng)該具有一定的適應(yīng)能力；為解決這些問題，在機(jī)器人上面，安裝有一個(gè)用氣缸實(shí)現(xiàn)升降的支撐臂，當(dāng)支撐臂升降時(shí)，可以適應(yīng)不同管徑的管道；時(shí)，增加輪子對管壁的壓力，提高機(jī)器人的牽引力，保證機(jī)器人實(shí)現(xiàn)正常的移動；另外，當(dāng)支撐臂上升，使得圓柱體緊貼住管道上邊面時(shí)，可以將機(jī)器人鎖定在當(dāng)前的位置，使得旋轉(zhuǎn)的水洗刀作業(yè)時(shí)，不被水流沖走，確保機(jī)器人完成管道清污作業(yè)。

3.管道內(nèi)機(jī)器人抗傾覆；抗傾覆是目前管道檢測、清污機(jī)器人中所沒有的，機(jī)器人在管道移動時(shí)，是沿著管道軸線方向移動的，一旦機(jī)器人移動時(shí)偏離了這個(gè)方向，就可能使機(jī)器人產(chǎn)生傾斜，嚴(yán)重時(shí)可造成機(jī)器人傾覆；為了保證機(jī)器人在移動時(shí)能夠安全正常作業(yè)，機(jī)器人通過氣缸驅(qū)動支撐臂支撐住管道內(nèi)壁面，避免機(jī)器人發(fā)生傾覆。

4.水洗刀邊旋轉(zhuǎn)邊進(jìn)行清污作業(yè)；在已有的下水管道清污作業(yè)機(jī)器人中，已有采用高壓水刀進(jìn)行清污作業(yè)的，包括定向噴水和旋轉(zhuǎn)噴水兩種；定向噴水的水刀存在噴射死角的問題，不能很好的清除管道內(nèi)部；旋轉(zhuǎn)噴水的水刀多是采用主動驅(qū)動的方式，這就需要增加一個(gè)電機(jī)做驅(qū)動，增加了系統(tǒng)復(fù)雜程度；為解決這個(gè)問題，設(shè)計(jì)了一種利用水流運(yùn)動實(shí)現(xiàn)自動旋轉(zhuǎn)的水洗刀，在減少驅(qū)動電機(jī)的同時(shí)，又解決噴水死角的問題。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主視圖；

圖3為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)動軸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1為管路電纜集成管道，2為吸水管，3為送水管，4為氣缸，5為支撐臂，6為本體，7為車輪，8為水洗刀驅(qū)動電機(jī)，9為轉(zhuǎn)動軸，10為水洗刀，11為通水孔，12為氣管、電線集成管路，13為攝像頭，14為外殼，15為送水口，16為吸水口，17為動靜密封環(huán)，18為開口A，19為開口B，20為外套，21為內(nèi)套。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。

如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括管路電纜集成管道1、吸水管2、送水管3、氣缸4、支撐臂5、移動載體6、車輪7、水洗刀驅(qū)動電機(jī)8、轉(zhuǎn)動軸9、水洗刀10及攝像頭13，其中移動載體6兩側(cè)均設(shè)有車輪7，每側(cè)的車輪7為三個(gè)，每側(cè)的三個(gè)車輪7由一個(gè)獨(dú)立的電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退和左右轉(zhuǎn)動；本實(shí)用新型的傳動機(jī)構(gòu)為齒輪傳動機(jī)構(gòu)，此為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。驅(qū)動兩側(cè)車輪的兩個(gè)電機(jī)安裝在移動載體6內(nèi)。

移動載體6的兩側(cè)均安裝有氣缸4，每側(cè)氣缸4的輸出端均連接有支撐臂5，該支撐臂5為圓柱狀，其前后兩端均安裝有攝像頭13，通過攝像頭13可以檢測管道內(nèi)壁情況，攝像頭13、氣缸4及移動載體6內(nèi)的兩個(gè)電機(jī)通過氣管、電線集成管路12與位于移動載體后端的管路電纜集成管道1相連通。移動載體6兩側(cè)的氣缸4分別帶動兩側(cè)的支撐臂5伸縮，適應(yīng)不同管徑的管道，提高機(jī)器人對不同管徑下水管的適應(yīng)能力，同時(shí)又可以增加機(jī)器人對地面的壓力，提高機(jī)器人的牽引力，保證機(jī)器人在濕滑的管道內(nèi)壁正常運(yùn)動。

移動載體6的前端設(shè)有轉(zhuǎn)動軸9，如圖3所示，轉(zhuǎn)動軸9包括固定在移動載體6上的外殼14、容置于外殼14內(nèi)的內(nèi)芯及位于外殼14與內(nèi)芯之間的動靜密封環(huán)17，內(nèi)芯通過動靜密封環(huán)17可相對于外殼14旋轉(zhuǎn)，該內(nèi)芯分為相對獨(dú)立的外套20及內(nèi)套21，外套20、內(nèi)套21及外殼14的軸向中心線共線。動靜密封環(huán)17沿軸向?qū)⑼鈿?4內(nèi)分為兩部分，每部分的外套20上均設(shè)有開口；外殼14上分別設(shè)有與外套20或內(nèi)套21相連通的送水口15及與內(nèi)套21或外套20相連通的吸水口16。其中一部分的開口連通于外套20與送水口15或吸水口16，另一部分的開口連通于內(nèi)套21與吸水口16或送水口15。本實(shí)用新型在動靜密封環(huán)17后側(cè)的外套20上設(shè)有與外套20內(nèi)相連通的開口A18，外殼14上對應(yīng)開口A18設(shè)有送水口15，該送水口15通過送水管3與管路電纜集成管道1相連；在動靜密封環(huán)17前側(cè)的外套20上設(shè)有開口B19，該開口B19與內(nèi)套21相連通，外殼14上對應(yīng)開口B19設(shè)有吸水口16，該吸水口16通過吸水管2與管路電纜集成管道1相連。內(nèi)芯的一端與安裝在移動載體6上的水洗刀驅(qū)動電機(jī)8相連，另一端連接有水洗刀10。水洗刀10的底盤上沿圓周方向均布有多個(gè)通水孔11，這些通水孔11既與外套20相連通，又與內(nèi)套21相連通。當(dāng)送水管3送水時(shí)，各通水孔11即為送水孔，水流由各旋轉(zhuǎn)的水洗刀10上的各通水孔11噴出，用以進(jìn)行下水管壁面清污作業(yè)；當(dāng)吸水管2吸水時(shí)，各通水孔11又為吸水孔，將污泥、污水抽出管道。

本實(shí)用新型的工作原理為：

本實(shí)用新型的機(jī)器人是一個(gè)有纜作業(yè)機(jī)器人，管路電纜集成管道11通過電纜與控制系統(tǒng)(本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù))相連。通過電纜與控制系統(tǒng)連接后，響應(yīng)控制系統(tǒng)的操作命令，如：移動載體6的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、停止、速度調(diào)節(jié)，攝像頭13的抬升、下降、燈光調(diào)節(jié)，攝像頭的調(diào)焦、變倍、前后視角切換等。在檢測、清淤過程中，控制系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示、錄制攝像頭13傳回的畫面以及移動載體6的狀態(tài)信息，并備注信息，可隨時(shí)控制水洗刀10的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)弱。在切削作業(yè)時(shí)，保證移動載體6的穩(wěn)定性，隨時(shí)將污泥、污水抽出管道。具體為：

移動載體6內(nèi)的兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動兩側(cè)的車輪7旋轉(zhuǎn)，根據(jù)管道內(nèi)的情況前進(jìn)、后退或轉(zhuǎn)向。移動載體6兩側(cè)的氣缸4驅(qū)動兩側(cè)的支撐臂5升降，利用前后的攝像頭13來觀察機(jī)器人行走方向的路況，同時(shí)對管道內(nèi)壁情況進(jìn)行觀察。當(dāng)需要對管道內(nèi)進(jìn)行清淤時(shí)，電機(jī)停止工作，氣缸4驅(qū)動支撐臂5上升至支撐住管道內(nèi)壁面，起到固定機(jī)器人的作用。水洗刀驅(qū)動電機(jī)8工作，通過轉(zhuǎn)動軸9帶動水洗刀10旋轉(zhuǎn)對作業(yè)面進(jìn)行切削，邊旋轉(zhuǎn)邊由通水孔11噴出水流，用以對管道內(nèi)壁面進(jìn)行清污作業(yè)。清淤后，吸水管2將污泥、污水抽出管道。

本實(shí)用新型能夠達(dá)到以下的技術(shù)性能指標(biāo)：最大移動速度為20m/min；防水等級為IP68；清淤方式為旋轉(zhuǎn)水流沖刷；觀察方式為可見光攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)；照明系統(tǒng)為組合LED射燈；檢測能力為能搭載多種不同功能模塊，如氣體檢測、溫度、水位、流量、圖像等；定位方式為低頻電磁波結(jié)合里程計(jì)；電纜長度為100m(可變)；操作方式為易于操作的遠(yuǎn)程控制器；溫度范圍為0～50℃；管道適應(yīng)性為管道直徑350mm～500mm。