一種污水管網(wǎng)潛水機器人及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機器人檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污水管網(wǎng)潛水機器人及檢測方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 污水管網(wǎng)作為城市的重要組成部分，是一個城市的基本構(gòu)成要素，通過污水管網(wǎng) 收集污水，處理后達到標(biāo)準(zhǔn)排放，避免污水亂排亂放，保護了生存的環(huán)境。因此，控制好污水 管網(wǎng)工程的施工質(zhì)量直接關(guān)系到一個城市的形象和環(huán)境，直接影響著居民的生活。
[0003] 針對我國污水管網(wǎng)建設(shè)和管理一般相對滯后，其建設(shè)和管理中存在的問題也日益 突出，對此，近幾年來，我國加大對污水管網(wǎng)的建設(shè)工程，建立統(tǒng)一協(xié)調(diào)的機制，擴大規(guī)劃的 范圍和深度，突出規(guī)劃的整體性、系統(tǒng)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，深入研究新城區(qū)的建設(shè)、老城區(qū)的改造、 城區(qū)內(nèi)化工企業(yè)廢水排污管理規(guī)劃、城鄉(xiāng)鎮(zhèn)的排污管理規(guī)劃、區(qū)域小型污水處理設(shè)施的課 題，根據(jù)水質(zhì)污染狀況、城區(qū)污水排放狀況和治理情況的要求，制定出實施規(guī)劃，加強對污 水管網(wǎng)的建設(shè)和管理，不斷提高污水管網(wǎng)對污水的收集率和處理效率。
[0004] 污水管網(wǎng)是一個體系網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)某處存在問題或者損壞就會造成連鎖反映影響整個 體系的排水能力。為了能最大限度排水能力，延長管道使用壽命，必須建立完善的管道檢測 評估方法和科學(xué)的養(yǎng)護手段對其進行定期的檢查、評估、疏通和修復(fù)。
[0005] 因此，對管道內(nèi)部的狀況檢測是提高污水管網(wǎng)對污水的收集率和處理效率重要組 成部分，不僅可以科學(xué)、直觀地了解管道內(nèi)部的狀況，也可以為損壞的管道維修提供準(zhǔn)確的 數(shù)據(jù)。目前污水管網(wǎng)中管道檢測采用一套集機械化與智能化為一體的機器人設(shè)備，記錄管 道內(nèi)部具體情況。檢測過程中先采用管道和檢查井的潛水封堵、橡膠氣囊輔助封堵，再進行 排水和高壓疏通，然后進行管道檢測，最后生產(chǎn)影像資料和文字報告。但是在檢測過程中 需要控制管道中的水量不超過管徑的5%，這使得管道檢測操作比較復(fù)雜、難度較大，需要 花費更多時間和費用去進行檢測；而且在檢測過程中發(fā)現(xiàn)有部分管道存在的缺陷有漏檢情 況，技術(shù)人員不得不進行二次檢測，提高人力成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種污水管網(wǎng)潛水機器人及檢測方法，按照劃分出的檢測管段，采 用潛水機器人直接在水下進行管道檢測，潛水機器人在管道中無死角、全方位地對管道缺 陷進行精準(zhǔn)捕捉，一次檢測即可完成管道內(nèi)所有位置的排查，操作簡單、快速，而且檢測定 位高精準(zhǔn)，成本低，效率高。
[0007] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種污水管網(wǎng)潛水機器人，包括岸上控制系統(tǒng)和機器人本體，其特征在于：機器人 本體上設(shè)有框架載體，框架載體的上端設(shè)有浮力塊，框架載體上設(shè)有控制艙，控制艙安裝有 水下控制系統(tǒng)，水下控制系統(tǒng)連接岸上控制系統(tǒng)，控制艙中設(shè)有第一攝像頭和照明燈，框架 載體上設(shè)有推進器和聲納；框架載體上設(shè)有導(dǎo)向曲桿，導(dǎo)向曲桿上設(shè)有橫梁，橫梁上設(shè)有曲 臂，曲臂連接有支撐桿；支撐桿上設(shè)有底盤，底盤上設(shè)有連接軸，連接軸上轉(zhuǎn)動連接有三腳 觸碰裝置，三腳觸碰裝置包括三個支腳，三個支腳為一體結(jié)構(gòu)，單個支腳上轉(zhuǎn)動連接有導(dǎo)向 輪，連接軸上設(shè)有蓋板，蓋板將三腳觸碰裝置限位于連接軸上，蓋板的底部設(shè)有平衡裝置， 平衡裝置與蓋板之間設(shè)有復(fù)位件；框架載體上設(shè)有直線導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌上滑動連接有升降 臺，升降臺上設(shè)有機械手，直線導(dǎo)軌上設(shè)有第二攝像頭。
[0009] 進一步，曲臂包括主動臂和從動臂，主動臂連接支撐桿，從動臂連接橫梁，主動臂 和從動臂之間設(shè)有推桿，在導(dǎo)向輪觸碰到管道內(nèi)壁時，支撐桿上的受力帶動曲臂彎曲，進行 緩沖作用，然后在推桿的作用下，曲臂恢復(fù)原始狀態(tài)，對下一次觸碰做好緩沖準(zhǔn)備。
[0010] 進一步，連接軸與三腳觸碰裝置的安裝孔之間設(shè)有硅膠墊片，硅膠墊片具有一定 的柔韌性、良好的壓縮性和表面天然的粘性，能夠填充縫隙，完成連接軸與三腳觸碰裝置的 安裝孔之間的連接，起到固定連接和減震的作用。
[0011] 進一步，平衡裝置包括殼體、平衡尾翼和連接板，平衡尾翼設(shè)于連接板之間，平衡 尾翼和連接板設(shè)于殼體中，連接板連接復(fù)位件，在導(dǎo)向輪觸碰到管道內(nèi)壁時，三腳觸碰裝置 轉(zhuǎn)動并觸碰平衡裝置，平衡裝置中的平衡尾翼打開，呈扇形狀，在水的浮力作用下，潛水機 器人平穩(wěn)地懸浮在水中，保證管道缺陷捕捉的精準(zhǔn)性。
[0012] 進一步，第二攝像頭的水下云臺轉(zhuǎn)速為6° /S，第二攝像頭的俯仰范圍為±15°， 第二攝像頭的左右擺動范圍為±30°，微調(diào)第二攝像頭，可將第二攝像頭精準(zhǔn)定位到管道 缺陷上，進行缺陷拍攝。
[0013] 進一步，照明燈采用兩個LED燈，LED燈的功率為35W，LED燈由半導(dǎo)體芯片封裝在 環(huán)氧樹脂中，LED燈采用冷發(fā)光技術(shù)，兩個LED燈為管道內(nèi)部提供光源，方便水下機器人拍 攝管道內(nèi)部每一個位置，技術(shù)人員可清楚了解管道內(nèi)部具體情況，便于作出判斷。
[0014] 一種污水管網(wǎng)潛水機器人檢測方法，其特征在于包括如下步驟：
[0015] (a)建立管道信息站：對建設(shè)單位提供的污水管網(wǎng)管道竣工圖紙進行了解和分 析，了解管道的管內(nèi)底標(biāo)高、水流方向、管徑、交匯井位置和管道材料，再用紅筆在圖紙上標(biāo) 出各個交匯點和接入點，分析出實際檢測具體分布情況，劃分出檢測管段，然后根據(jù)分析出 的數(shù)據(jù)圖在岸上控制系統(tǒng)上建立檢測的管道信息站；
[0016] (b)組裝檢測系統(tǒng)：將電纜連接聚焦式電極陣列探頭，再將聚焦式電極陣列探頭 固定在潛水機器人前置設(shè)計的蓋板上，接著將聚焦式電極陣列探頭接入的電纜纏繞到支撐 桿，并將電纜順著框架載體接入到岸上控制系統(tǒng)上；
[0017] (C)高壓射水疏通：采用高壓射水機對每段管段進行高壓水流噴射作用，將管道 中的淤泥和垃圾沖刷到檢查井處，然后抽至運送車，運送車將淤泥和垃圾拉倒指定地點進 行排放；
[0018] (d)水下管道檢測：開啟潛水機器人控制電開關(guān)，將潛水機器人從檢查井中放入 到水中，進行第一級管段中管道檢測，通過岸上控制系統(tǒng)開啟照明燈，照明燈設(shè)置在潛水機 器人前后位置，保證潛水機器人前后一段的管道照亮，并開啟第一攝像頭，用第一攝像頭對 管道內(nèi)部的情況進行實時影像監(jiān)視、記錄、圖像抓拍的操作，開啟推進器，根據(jù)管道水壓和 水流的實際情況，控制推進器的轉(zhuǎn)速，然后通過無線手柄遠(yuǎn)程遙控潛水機器人，對潛水機器 人發(fā)送控制命令，潛水機器人進行水下三維自由度沿著水流運動，技術(shù)人員在岸上接入接 地電極探頭，并不停的進行電流探測，潛水機器人裝載的聚焦式電極陣列探頭、水、管道、大 地和接地電極探頭形成回路，岸上控制系統(tǒng)上顯示電流變化圖，當(dāng)遇到電流變化出現(xiàn)明顯 上升時，說明此處管道出現(xiàn)破裂、變形、錯位、脫節(jié)和滲漏的缺陷，技術(shù)人員通過無線手柄控 制潛水機器人靠近缺陷處，將三腳觸碰裝置觸碰到管道的內(nèi)壁上，在導(dǎo)向輪的轉(zhuǎn)動下，帶動 三腳觸碰裝置上的支腳轉(zhuǎn)動，支腳觸碰到平衡裝置，平衡裝置中的平衡尾翼打開，潛水機器 人平穩(wěn)地停留在缺陷處，平衡尾翼進行平衡作用，然后技術(shù)人員在岸上控制系統(tǒng)上調(diào)節(jié)機 械手支撐在管道內(nèi)壁上的角度，并開啟第二攝像頭，第二攝像頭對準(zhǔn)缺陷處，進行精準(zhǔn)拍 攝，獲取缺陷的圖片，岸上控制系統(tǒng)顯示缺陷數(shù)據(jù)后，復(fù)位件將平衡尾翼收入殼體中，平衡 裝置恢復(fù)原始狀態(tài)，然后技術(shù)人員繼續(xù)控制潛水機器人在管道中前進，完成該管段的管道 檢測，再對下一段管段進行同樣的管道檢測；
[0019] (e)缺陷定位及維修：針對岸上控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，對管道內(nèi)部進行圖像檢測、編 輯、記錄、回放，對管道缺陷定位實時記錄，確認(rèn)管道缺陷的分類，確定維修的精準(zhǔn)位置，安 排專屬技術(shù)人員進行維修工作。
[0020] 進一步，建立管道信息站操作中，檢測管段的長度范圍在0~120m，長度精確到 0.1m 〇
[0021] 進一步，水下管道檢測操作中，潛水機器人的航速控制在0~10m/min，潛水機器 人處于水下工作時間控制在O~I. 5h。
[0022] 進一步，缺陷定位操作中，管道缺陷的位置定位精度為lcm，定位分辨率的范圍在 0· 05~0· lm，管道探測距離為150m。
[0023] 本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：
[0024] 本發(fā)明中的潛水機器人具有直接在水下作業(yè)的功能，在具體檢測過程中，按照劃 分出的檢測管段，采用潛水機器人直接在水下進行管道檢測。技術(shù)人員通過岸上控制系統(tǒng) 控制水下控制系統(tǒng)，使得潛水機器人在推進器的作用下前行，照明燈提供管道內(nèi)部拍攝的 光源，第一攝像頭拍攝整個管道內(nèi)部的實際情況；當(dāng)電流變化圖中的電流變化出現(xiàn)明顯上 升時，說明此處管道存在缺陷，技術(shù)人員通過無線手柄遠(yuǎn)程遙控潛水機器人到管道缺陷的 具體位置，將三腳觸碰裝置觸碰到管道的內(nèi)壁上，在導(dǎo)向輪的轉(zhuǎn)動下，帶動三腳觸碰裝置上 的支腳轉(zhuǎn)動，支腳觸碰到平衡裝置，平衡裝置中的平衡尾翼打開