市政排水管道局部破损修复机器人及修复方法技术

本发明专利技术公开了市政排水管道局部破损修复机器人及修复方法，该机器人包括机器人本体和连接在机器人本体上的定位胀环和膨胀修复装置，定位胀环和膨胀修复装置均包括支撑架，支撑架包括多个液压伸缩杆，多个液压伸缩杆的外端部卡接涡卷钢胀圈，涡卷钢胀圈的外周面上套设橡胶圈，涡卷钢胀圈位于外侧的一端内表面设有棘齿，位于内侧的一端铰接双联棘爪，支撑架上还连接解锁组件，解锁组件用于拉动下棘爪并松开所述棘齿与上棘爪的配合后使涡卷钢胀圈在所述橡胶圈的压紧作用下收缩。本发明专利技术提供的机器人通过伸缩操作即可实现涡卷钢胀圈的扩径，实现破损处的封堵，且封堵后自带压力，提高了修复的可靠性，还简化了市政管道的修复方式。式。式。

【技术实现步骤摘要】
市政排水管道局部破损修复机器人及修复方法


[0001]本专利技术属于市政管道
，特别涉及市政排水管道局部破损修复机器人及修复方法。

技术介绍

[0002]市政排水管道在运行过程中常出现管道破损、错口等局部结构性缺陷。目前，从修复经济性和高效性的角度考虑，针对管道破损、错口（错位＜20cm）等局部缺陷，一般采用不锈钢双胀环的非开挖修复方式，该技术采用的主要材料为环状橡胶止水密封带与不锈钢套环，在管道局部损坏部位安装橡胶双胀环，橡胶带就位后用不锈钢胀环固定，达到止水的目的。但此种方法需要人工进入管道，不适用于管道直径1米以下的中小管道，同时人工作业强度大，且管道环境恶劣，存在较高的人工作业成本和较大的安全作业风险。
[0003]现有技术中，已有专利技术人提出采用管道修复机器人对管道进行修复，公开号为CN114754227A的中国专利申请，提出了一种可视化管道修复机器人，包括顶压驱动组件、连接块、牵引装置、影像摄取组件和控制器，其中，顶压驱动组件具有至少一个伸缩驱动端，该专利将管道修复材料运送至破损或裂口的位置，利用压力将修复材料涂覆到待修复部位，但由于管道运行一定时间后，管道内壁粘接了一定的附着物，采用修复材料很难将裂口、破损的管壁粘接，或者粘接后无法维持较长的运行时间，修复效果并不理想。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提出一种市政排水管道局部破损修复机器人，该机器人改进了管道修复方式，采用机械定位原理和物理修复原理，提高了管道局部破损修复的准确性和可靠性。
[0005]本专利技术的技术目的是通过以下技术方案得以实现的：市政排水管道局部破损修复机器人，它包括：机器人本体，所述机器人本体底部连接移动轮，所述机器人本体内设置动力系统，所述动力系统与所述移动轮驱动连接；和连接在机器人本体一端的臂杆，所述臂杆上连接定位胀环和膨胀修复装置；所述定位胀环和所述膨胀修复装置均包括连接在所述臂杆上的支撑架，所述支撑架包括多个一端连接在一起的液压伸缩杆，多个所述液压伸缩杆的外端部卡接涡卷钢胀圈，多个液压伸缩杆用于伸长后使所述涡卷钢胀圈扩张；所述涡卷钢胀圈的外周面上套设橡胶圈，所述涡卷钢胀圈设置轴向开口，且所述涡卷钢胀圈的两端在橡胶圈的压紧作用下在开口处重叠；在该重叠处，所述涡卷钢胀圈位于外侧的一端内表面设有棘齿，位于内侧的一端铰接双联棘爪，所述双联棘爪包括与棘齿相配合的上棘爪和与所述上棘爪固定连接的下棘爪；所述支撑架上还连接解锁组件，所述解锁组件用于拉动所述下棘爪并松开所述棘齿与上棘爪的配合后使所述涡卷钢胀圈在所述橡胶圈的压紧作用下收缩；所述定位胀环的涡卷钢胀圈的外圆周面上还连接多个间隔布置的弹簧片，多个所
述弹簧片沿径向向外倾斜；所述机器人本体内还设置有液压站和控制器，所述液压站与所述液压伸缩杆连接，所述控制器用于控制动力系统和液压站的动作。
[0006]优选的，所述臂杆为二级伸缩液压杆，所述定位胀环和所述膨胀修复装置分别连接在所述二级伸缩液压杆的两个活塞杆上。
[0007]优选的，所述解锁组件包括第一液压伸缩杆和连接在第一液压伸缩杆端部第二液压伸缩杆，所述第二液压伸缩杆的活塞杆上固定连接压板，所述第一液压伸缩杆和第二压抑伸缩杆均与所述液压站连接。
[0008]优选的，所述支撑架包括三个液压伸缩杆，三个液压伸缩杆之间形成120
°
的夹角，所述解锁组件连接在其中两个液压伸缩杆之间。
[0009]优选的，每个所述弹簧片均与所述涡卷钢胀圈的直径平面成2
°‑
12
°
的夹角。
[0010]优选的，所述动力系统包括电机和与电机连接的减速器，所述减速器与所述移动轮传动连接。
[0011]优选的，所述机器人本体顶部还设置有摄像头。
[0012]本专利技术还提供了市政排水管道局部破损修复方法，使用上述的市政排水管道局部破损修复机器人，包括以下步骤：S1初始状态时，调整定位胀环和膨胀修复装置的外径，使定位胀环的弹簧片与管道内壁接触受压后向内摆动一定角度，同时使膨胀修复装置的外径小于管道内径；S2启动机器人沿管道前进，直至定位胀环的一个或几个弹簧片落入管道破损处，此时在破损处管壁对弹簧片的阻碍作用下机器人前进受阻，控制机器人停止前进；S3调整定位胀环，使其直径小于管道内径，控制机器人继续前进，本次前进距离为初始状态时定位胀环和膨胀修复装置之间的距离与橡胶圈宽度的一半之和，移动到位后，控制膨胀修复装置的支撑架伸长使其橡胶圈扩径直至涡卷钢胀圈将橡胶圈与管道破损处压紧；S4控制膨胀修复装置的的支撑架收缩，使其与涡卷钢胀圈脱离，同时回缩臂杆使定位胀环从已经与管道内壁顶紧的涡卷钢胀圈穿出；S5作业完成，机器人驶离管道。
[0013]优选的，步骤S3中定位胀环的调整方式为，解锁组件的第一液压伸缩杆伸长后，使第二液压伸缩杆伸长后所述压板抵接到所述下棘爪的上表面，随后第一液压伸缩杆收缩，使上棘爪与棘齿脱离后，所述涡卷钢胀圈在橡胶圈的压紧作用下收缩。
[0014]相比于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的市政排水管道局部破损修复机器人，借助可伸缩的支撑架以及具有棘爪和带有棘齿的涡卷钢胀圈，利用棘爪单向移动的原理，通过简单的伸缩操作即可方便实现涡卷钢胀圈的扩径，从而实现破损处的贴合封堵，封堵后自带压力，提高了管道修复的可靠性，管道修复后使用寿命更长。
[0015]2、本专利技术提供的市政排水管道局部破损修复机器人，通过带有弹簧片组的定位胀环在行驶过程中以机械方式对破损处进行自动定位，无需借助其他复杂的感知设备和定位方法，定位简单并且准确。
[0016]3、本专利技术提供的市政排水管道局部破损修复机器人，借助解锁组件以及双联棘
爪，通过简单的伸缩操作拨动棘爪即可实现涡卷钢胀圈的自然缩径，便于定位胀环从破损处移出，操作简单高效。
[0017]4、本专利技术提供的市政排水管道局部破损修复方法，利用机械结构，采用物理的方式对管道破损处进行修复，简化了市政管道的修复方式，修复更加可靠。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的立体结构示意图。
[0019]图2为本专利技术的主视结构示意图。
[0020]图3为本专利技术中涡卷钢胀圈的结构示意图。
[0021]图4为图3中A部放大结构示意图。
[0022]图5为本专利技术中定位胀环缩小状态的结构示意图。
[0023]图6 为本专利技术中定位胀环扩张状态的结构示意图。
[0024]图7为图6中B部放大结构示意图。
[0025]图8为本专利技术中解锁组件的结构示意图。
[0026]图9为本专利技术中膨胀修复装置缩小状态的结构示意图。
[0027]图10为本专利技术中膨胀修复装置扩张状态的结构示意图。
[0028]图11为本专利技术步骤S1的状态示意图。
[0029]图12为本专利技术步骤S2的状态示意图。
[0030]图13为图12中C部放大结构示意图。
[0031]图14为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.市政排水管道局部破损修复机器人，其特征在于，它包括：机器人本体，所述机器人本体底部连接移动轮，所述机器人本体内设置动力系统，所述动力系统与所述移动轮驱动连接；和连接在机器人本体一端的臂杆，所述臂杆上连接定位胀环和膨胀修复装置；所述定位胀环和所述膨胀修复装置均包括连接在所述臂杆上的支撑架，所述支撑架包括多个一端连接在一起的液压伸缩杆，多个所述液压伸缩杆的外端部卡接涡卷钢胀圈，多个液压伸缩杆用于伸长后使所述涡卷钢胀圈扩张；所述涡卷钢胀圈的外周面上套设橡胶圈，所述涡卷钢胀圈设置轴向开口，且所述涡卷钢胀圈的两端在橡胶圈的压紧作用下在开口处重叠；在该重叠处，所述涡卷钢胀圈位于外侧的一端内表面设有棘齿，位于内侧的一端铰接双联棘爪，所述双联棘爪包括与棘齿相配合的上棘爪和与所述上棘爪固定连接的下棘爪；所述支撑架上还连接解锁组件，所述解锁组件用于拉动所述下棘爪并松开所述棘齿与上棘爪的配合后使所述涡卷钢胀圈在所述橡胶圈的压紧作用下收缩；所述定位胀环的涡卷钢胀圈的外圆周面上还连接多个间隔布置的弹簧片，多个所述弹簧片沿径向向外倾斜；所述机器人本体内还设置有液压站和控制器，所述液压站与所述液压伸缩杆连接，所述控制器用于控制动力系统和液压站的动作。2.根据权利要求1所述的市政排水管道局部破损修复机器人，其特征在于：所述臂杆为二级伸缩液压杆，所述定位胀环和所述膨胀修复装置分别连接在所述二级伸缩液压杆的两个活塞杆上。3.根据权利要求1所述的市政排水管道局部破损修复机器人，其特征在于：所述解锁组件包括第一液压伸缩杆和连接在第一液压伸缩杆端部第二液压伸缩杆，所述第二液压伸缩杆的活塞杆上固定连接压板，所述第一液压伸缩杆和第二压抑伸缩杆均与所述液压站连接。4.根据权利要求1所述的市政排水管道局部破损修复机器人，其特征在于：所述支撑架包括三个液压伸缩杆，三个液压伸缩杆之间形成120
°
的...

【专利技术属性】
技术研发人员：付兴伟，陈先明，李铭，
申请(专利权)人：长江生态环保集团有限公司，
类型：发明
国别省市：