一种管道修复机器人

技术领域

本发明涉及管道修复施工技术领域，具体为一种管道修复机器人。

背景技术

在城市地下管道建设和维护过程中，经常会发现较多城市输水管线存在结构性损伤、管道破裂、漏水等现象，需要对管道设施进行修复，传统一般采用挖掘方式修复管道，但是此种挖掘修复方式修复成本高，修复时间长，且对周围环境和地面有较大的破坏性，针对传统挖掘方式修复管道方式存在的缺陷提出了非开挖管道修复施工方式，非开挖管道修复方式具有降低成本和时间、最小化破坏和干扰、保护环境以及提升管道性能等优异性能。

目前非开挖管道修复方式有包裹修复、喷涂修复、内部衬里修复、管道局部修复以及喷涂衬里修复等几种方式，其中最为常见的是喷涂衬里修复方式，但目前喷涂衬里的管道修复方式存在以下缺陷：1、现有管道机器人在管道内壁行走并精准找到管道破损点或者管道渗漏点之后，一般直接喷涂环氧树脂涂层材料进行修复，但是由于管道内壁存在锈斑或者污物，导致环氧树脂涂层粘结性降低，环氧树脂涂层不容易形成衬里修复层。

2.现有的管道机器人自身平衡稳定性不强，在喷涂环氧树脂涂层材料时由于较高的喷涂压力使得喷涂过程中机体不够稳定，容易发生晃动，不能够进行稳定喷涂，大大降低了喷涂效果。

3.现有的管道机器人喷涂都是平面喷涂，但是管道是弧形结构，从而导致管道所需修复点在喷涂环氧树脂涂层材料时的各个位置喷涂压力不一样，从而使得喷涂形成的衬里修复层不均匀，修复效果较差。

所以，为了解决管内壁存在异物导致涂料粘结性不强、装置自身稳定性不足及喷涂不均匀等问题，本发明提供了一种管道修复机器人。

发明内容

本发明提供一种管道修复机器人，以解决相关技术中的管内壁存在异物导致涂料粘结性不强、装置自身稳定性不足及喷涂不均匀的问题。

本发明提供了一种管道修复机器人，包括：安装机体，所述安装机体下端设置有移动单元，安装机体上设置有执行单元，安装机体上且位于执行单元后侧设置有平衡单元。

所述执行单元包括滑动轨道板，安装机体内底端前侧固定安装有滑动轨道板，滑动轨道板上滑动设置有电滑动件，电滑动件上端固定安装有机器人臂，机器人臂的前端设置有多位安装件，多位安装件的前端设置有摄像机，多位安装件的上端固定安装有喷涂部，多位安装件的右下端固定安装有打磨部，多位安装件的左下端固定安装有清理除尘部。

所述平衡单元包括安装隔板，安装机体内且位于滑动轨道板后侧固定安装有安装隔板，安装隔板与安装机体后侧板之间转动连接有螺纹杆，螺纹杆上螺纹连接有安装套环，安装套环上设置有连杆组，安装隔板前端固定安装有电动机一，电动机一输出轴与螺纹杆固定连接。

在其中一个实施例中，所述连杆组包括固定支座一，安装套环上周向均匀设置有三个固定支座一，固定支座一上均转动连接有两个主动支杆，安装机体上对应于固定支座一的位置均开设有方形通孔组，方形通孔组均由两个对称的方形通孔组成，安装机体外端且位于方形通孔组前侧呈线性固定安装有两个固定支座二，固定支座二上均转动连接有稳定支架，同一侧的稳定支架之间共同转动连接有联动件，稳定支架远离固定支座二的一端均设置有双轮件，一侧的两个主动支杆均分别穿过对应的两个方形通孔后与后侧的稳定支架转动连接。

在其中一个实施例中，所述喷涂部包括电动伸缩件二，多位安装件的上端固定安装有电动伸缩件二，电动伸缩件二的上端固定安装有固定底板，固定底板上端左右对称设置有稳定铺匀组，固定底板的上端中部固定安装有固定容器，固定容器上端均匀设置有出料头，多位安装件上且位于电动伸缩件二右侧固定安装有压力供料器，压力供料器上端固定连接有出料支管，出料支管均固定连接有输料管。

在其中一个实施例中，所述稳定铺匀组包括自动伸缩杆，固定底板上端左右对称且同侧呈线性设置有自动伸缩杆，同侧的自动伸缩杆上端共同固定安装有安装支架一，安装支架一上均转动连接有防粘辊筒，自动伸缩杆上均套设有弹簧，弹簧一端与固定底板固定连接，另一端与安装支架一固定连接。

在其中一个实施例中，所述清理除尘部包括电动伸缩件四，多位安装件的左下端固定安装有电动伸缩件四，电动伸缩件四的伸缩端固定安装有吸附器，吸附器远离电动伸缩件四的一端中部固定安装有清理刷，吸附器上且位于清理刷两侧对称均匀设置有多个吸入管，吸入管的管头均弯向清理刷。

在其中一个实施例中，所述打磨部包括电动伸缩件三，多位安装件的右下端固定安装有电动伸缩件三，电动伸缩件三的伸缩端固定安装有安装支架二，安装支架二上转动连接有打磨辊，安装支架二上设置有传动组，传动组与打磨辊之间固定连接。

在其中一个实施例中，所述传动组包括电动机二，安装支架二上且靠近电动伸缩件三的一端固定安装有电动机二，电动机二输出轴固定连接有主动带轮，打磨辊的后端固定连接有从动带轮，主动带轮与从动带轮之间通过皮带传动连接。

在其中一个实施例中，所述移动单元包括承托机底，安装机体的下端固定安装有承托机底，承托机底下端均匀设置有电动伸缩件一，电动伸缩件一的下端共同固定安装有移动机构。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1、本发明提供一种管道修复机器人，设置的执行单元，通过打磨部先对管内壁待修复处进行内表面打磨，以除去表面附着的脏污或锈斑，保证待修复处表面光滑，然后，通过清理除尘部沿管周向对打磨后的表面进行一定范围内的往复清扫除尘，使得被打磨过后的待修复处表面存在的碎屑残渣清理干净，通过打磨部与清理除尘部的配合，使得待修复处表面光洁，最后，通过喷涂部转动到待修复处，对其进行一定范围内的往复喷涂并进行涂料铺匀，以形成一层厚度均匀的涂层衬里；设置的平衡单元，通过电动机一进行正向或反向转动来最终实现三个连杆组的同步收起和展开动作，可适应于一定范围管径的管道，来保证整个机器的稳定性，使得机器人的各工作部件能够进行稳定的工作，保证喷涂效果理想。

2、本发明设置的清理除尘部，通过贴合在管道内壁进行周向往复运动的清理刷扫去待修复处表面因打磨附着的残屑，之后通过吸附器将扫落的残屑由吸入管吸进吸附器中，保证打磨处的光净，利于涂料的涂覆粘接形成稳定严密的内衬修复层。

3、本发明设置的喷涂部，通过贴合管内壁转动的稳定铺匀组可以对喷涂在内管壁上的涂料进行滚平，来回喷涂滚匀保证涂层质量可靠且贴合管内壁，避免涂层翘边通水发生脱落的情况，最终形成均匀涂层使密封效果好。

除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请实施例提供的基于一种管道修复机器人所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步的详细说明。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的主视立体结构示意图。

图2为本发明的后视立体结构示意图。

图3为本发明的图2中M处的放大图。

图4为本发明的图2中N处的放大图。

图5为本发明的纵向竖直半剖结构示意图。

图6为本发明的图5的A-A向剖视图。

图7为本发明的主视平面结构示意图。

图8为本发明的图7的B-B向剖视图。

附图标记：

1、安装机体；2、移动单元；21、承托机底；22、电动伸缩件一；23、移动机构；3、执行单元；31、滑动轨道板；32、电滑动件；33、机器人臂；34、多位安装件；35、摄像机；36、喷涂部；361、电动伸缩件二；362、固定底板；363、稳定铺匀组；3631、自动伸缩杆；3632、安装支架一；3633、防粘辊筒；3634、弹簧；364、固定容器；365、出料头；366、压力供料器；367、出料支管；368、输料管；37、打磨部；371、电动伸缩件三；372、安装支架二；373、打磨辊；374、传动组；3741、电动机二；3742、主动带轮；3743、从动带轮；3744、皮带；38、清理除尘部；381、电动伸缩件四；382、吸附器；383、清理刷；384、吸入管；4、平衡单元；41、安装隔板；42、螺纹杆；43、安装套环；44、连杆组；441、固定支座一；442、主动支杆；443、方形通孔组；444、固定支座二；445、稳定支架；446、联动件；447、双轮件；45、电动机一。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅图1，一种管道修复机器人，包括：安装机体1、移动单元2、执行单元3与平衡单元4，所述安装机体1下端设置有移动单元2，安装机体1上设置有执行单元3，安装机体1上且位于执行单元3后侧设置有平衡单元4。

请参阅图1、图2、图3和图5，所述执行单元3包括滑动轨道板31、电滑动件32、机器人臂33、多位安装件34、摄像机35、喷涂部36、打磨部37与清理除尘部38，安装机体1内底端前侧固定安装有滑动轨道板31，滑动轨道板31上滑动设置有电滑动件32，电滑动件32上端固定安装有机器人臂33，机器人臂33的前端设置有多位安装件34，多位安装件34的前端设置有摄像机35，多位安装件34的上端固定安装有喷涂部36，多位安装件34的右下端固定安装有打磨部37，多位安装件34的左下端固定安装有清理除尘部38。

本机器人被放入待修复管道中时，由技术人员输入操控指令对其进行控制；通过移动单元2使得机器人能够在管道内移动，通过平衡单元4接触到管内壁后对整个机器人起到维稳作用，配合移动单元2来确保机器人整体能够稳定移动；通过摄像机35检测到破损点或渗漏点时，根据检测得到的位置，进行移动调整；初始时，电滑动件32位于滑动轨道板31的最靠后的位置，即多位安装件34正好位于安装机体1的前端口处，控制使用时，电滑动件32在滑动轨道板31上由后向前移动，设置的机器人臂33可以进行灵活的周向转动与设定范围内的往复转动；首先，机器人臂33根据指令将打磨部37转动到待修复处，通过打磨部37对管内壁待修复处进行内表面打磨，以除去表面附着的脏污或锈斑，保证待修复处表面光滑，然后，通过机器人臂33将清理除尘部38转动到待修复处，沿周向进行一定范围内的往复运动，以使得被打磨过后的待修复处表面存在的碎屑残渣给清理干净，最后，通过机器人臂33将喷涂部36转动到待修复处进行喷涂并铺匀环氧树脂涂层，待涂层固化后，修复工作便完成。

请参阅图2、图5和图6，所述平衡单元4包括安装隔板41、螺纹杆42、安装套环43、连杆组44与电动机一45，安装机体1内且位于滑动轨道板31后侧固定安装有安装隔板41，安装隔板41与安装机体1后侧板之间转动连接有螺纹杆42，螺纹杆42上螺纹连接有安装套环43，安装套环43上设置有连杆组44，安装隔板41前端固定安装有电动机一45，电动机一45输出轴与螺纹杆42固定连接；通过电动机一45进行正向或反向转动来带动螺纹杆42进行同步转动，以驱动安装套环43沿着螺纹杆42进行前后向的移动，当安装套环43向后移动时，可收起连杆组44，待安装套环43向前移动时，可支撑起连杆组44，三个连杆组44在安装套环43的驱动下可进行同步地收起和展开动作，可适应于一定范围管径的管道，来保证机器人的稳定。

请参阅图5和图6，所述连杆组44包括固定支座一441、主动支杆442、方形通孔组443、固定支座二444、稳定支架445、联动件446与双轮件447，安装套环43上周向均匀设置有三个固定支座一441，固定支座一441上均转动连接有两个主动支杆442，安装机体1上对应于固定支座一441的位置均开设有方形通孔组443，方形通孔组443均由两个对称的方形通孔组443成，安装机体1外端且位于方形通孔组443前侧呈线性固定安装有两个固定支座二444，固定支座二444上均转动连接有稳定支架445，同一侧的稳定支架445之间共同转动连接有联动件446，稳定支架445远离固定支座二444的一端均设置有双轮件447，一侧的两个主动支杆442均分别穿过对应的两个方形通孔后与后侧的稳定支架445转动连接；安装套环43向后移动时，带动主动支杆442绕固定支座一441转动，使得主动支杆442与稳定支架445之间的夹角增大，此时带动相连的稳定支架445绕对应的固定支座二444向后侧转动，后侧稳定支架445通过联动件446带动前侧稳定支架445进行同步同向的转动，双轮件447能够贴在较小管径的管道内壁；同理，安装套环43前移使得稳定支架445展开，适应较大管径的管道；设置的双轮件447能够与管道内壁稳定接触，保证整个机器人稳定移动或定点开展相应指令工作。

请参阅图7和图8，所述打磨部37包括电动伸缩件三371、安装支架二372、打磨辊373与传动组374，多位安装件34的右下端固定安装有电动伸缩件三371，电动伸缩件三371的伸缩端固定安装有安装支架二372，安装支架二372上转动连接有打磨辊373，安装支架二372上设置有传动组374，传动组374与打磨辊373之间固定连接；通过机器人臂33将打磨部37转动到待修复处，控制电动伸缩件三371伸出一定长度使得打磨辊373贴合在管道内表面，在传动组374的驱动下打磨辊373可沿管道周向进行打磨工作，保证内壁面的污垢或铁锈凸起被打磨光滑。

请参阅图8，所述传动组374包括电动机二3741、主动带轮3742、从动带轮3743与皮带3744，安装支架二372上且靠近电动伸缩件三371的一端固定安装有电动机二3741，电动机二3741输出轴固定连接有主动带轮3742，打磨辊373的后端固定连接有从动带轮3743，主动带轮3742与从动带轮3743之间通过皮带3744传动连接；通过电动机二3741转动带动主动带轮3742转动，再通过皮带3744将转动力传递给从动带轮3743，从动带轮3743带着打磨辊373进行连续转动，以实现对待修复处一定范围内的壁面打磨。

请参阅图4和图5，所述清理除尘部38包括电动伸缩件四381、吸附器382、清理刷383与吸入管384，多位安装件34的左下端固定安装有电动伸缩件四381，电动伸缩件四381的伸缩端固定安装有吸附器382，吸附器382远离电动伸缩件四381的一端中部固定安装有清理刷383，吸附器382上且位于清理刷383两侧对称均匀设置有多个吸入管384，吸入管384的管头均弯向清理刷383；待打磨部37打磨掉表面的污垢或锈斑后，通过机器人臂33将清理除尘部38转移动到待修复处，控制电动伸缩件四381伸出，使得清理刷383能够贴合在管道内壁，通过清理刷383扫去待修复处表面因打磨附着的残屑，之后通过启动吸附器382将扫落的残屑由吸入管384吸进吸附器382中，保证打磨处光滑干净。

请参阅图3和图7，所述喷涂部36包括电动伸缩件二361、固定底板362、稳定铺匀组363、固定容器364、出料头365、压力供料器366、出料支管367与输料管368，多位安装件34的上端固定安装有电动伸缩件二361，电动伸缩件二361的上端固定安装有固定底板362，固定底板362上端左右对称设置有稳定铺匀组363，固定底板362的上端中部固定安装有固定容器364，固定容器364上端均匀设置有出料头365，多位安装件34上且位于电动伸缩件二361右侧固定安装有压力供料器366，压力供料器366上端固定连接有出料支管367，出料支管367均固定连接有输料管368；当机器人臂33将喷涂部36转动至待修复处后，通过电动伸缩件二361向外推动固定底板362向管内壁靠近，最终使得稳定铺匀组363贴合在管内壁，随着机器人臂33控制多位安装件34进行一定范围内匀速往复转动，与此同时，通过压力供料器366加压涂料，涂料经出料支管367、输料管368进入固定容器364内，再由出料头365将涂料均匀喷散在待修复处，贴合管内壁转动的稳定铺匀组363可以对涂层进行滚平，配合来回喷涂滚匀保证涂层质量可靠且贴合管内壁，避免涂层翘边通水导致再次脱落的情况。

请参阅图3和图5，所述稳定铺匀组363包括自动伸缩杆3631、安装支架一3632、防粘辊筒3633与弹簧3634，固定底板362上端左右对称且同侧呈线性设置有自动伸缩杆3631，同侧的自动伸缩杆3631上端共同固定安装有安装支架一3632，安装支架一3632上均转动连接有防粘辊筒3633，自动伸缩杆3631上均套设有弹簧3634，弹簧3634一端与固定底板362固定连接，另一端与安装支架一3632固定连接；当两个防粘辊筒3633刚贴合在管内壁后，出料头365开始随着多位安装件34转动喷出涂料，沿转动方向，一侧的防粘辊筒3633用于辊压铺匀，待二次反转喷涂，另一侧的防粘辊筒3633有同样的铺匀作用；两侧设置的防粘辊筒3633可保证出料头365对着待修复处进行稳定且均匀的涂料喷涂；设置的自动伸缩杆3631与弹簧3634配合可在径向进行一定的弹性位置补偿，能够灵活适应未喷涂的内管壁面与喷涂后具有一定厚度涂层的内管壁面，可辅助维稳与铺匀喷涂出的涂料。

请参阅图5和图6，所述移动单元2包括承托机底21、电动伸缩件一22与移动机构23，安装机体1的下端固定安装有承托机底21，承托机底21下端均匀设置有电动伸缩件一22，电动伸缩件一22的下端共同固定安装有移动机构23；在将本机器人放入待修复管道内后，通过控制电动伸缩件一22进行伸出或缩进，使得执行单元3的中心位于管道中心，以辅助各部顺利完成指令工作。

本发明工作原理：通过移动单元2使得机器人能够在管道内移动，通过平衡单元4接触到管内壁后对整个机器人起到维稳作用，配合移动单元2来确保机器人整体能够稳定移动；通过摄像机35检测到破损点或渗漏点时，根据检测得到的位置，进行移动调整；初始时，电滑动件32位于滑动轨道板31的最靠后的位置，即多位安装件34正好位于安装机体1的前端口处，控制使用时，电滑动件32在滑动轨道板31上由后向前移动，设置的机器人臂33可以进行灵活的周向转动与设定范围内的往复转动；首先，机器人臂33根据指令将打磨部37转动到待修复处，通过打磨部37对管内壁待修复处进行内表面打磨，以除去表面附着的脏污或锈斑，保证待修复处表面光滑，然后，通过机器人臂33将清理除尘部38转动到待修复处，沿周向进行一定范围内的往复运动，以使得被打磨过后的待修复处表面存在的碎屑残渣给清理干净，最后，通过机器人臂33将喷涂部36转动到待修复处进行喷涂并铺匀环氧树脂涂层，待涂层固化后，修复工作便完成。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明以及简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“一号”、“二号”、“一”、“二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，"多个"的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“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，或一体地连接、滑动连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依据本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。