一种适用于蛇形消防机器人的管道泄漏遥控封堵装置及方法

技术领域

本发明涉及管道泄漏遥控封堵技术领域，具体而言，尤其涉及一种适用于蛇形消防机器人的管道泄漏遥控封堵装置及方法。

背景技术

船舶及港口的管路是船舶装卸化危品及油、汽的重要组成部分，它是的整个货物装卸过程的纽带也是泄漏、火灾等严重消防事故的重灾区。船舶及港口的管路数量多，维修保养复杂，经常处于强振动、强噪声、腐蚀、高温、潮湿的环境下，而且环境约束复杂、布局空间多样，各零部件连接规范不一，管道系统发生故障难以避免，一旦运输或装载化危品的管路发生管道泄漏、法兰松动等情况，就容易导致消防事故的发生，一旦发生事故，工作人员进入现场进行故障点检测，无疑提高了工作人员的生命风险。泄漏发生后采用传统人工的方法进行管路泄漏检测也同样存在着较高难度。

仿生蛇形机器人由于其多关节、多自由度的特点，可以在二维空间、三维空间内实现多种运动方式：既可以实现生物蛇蜿蜒、蠕动等传统动作，又可以实现行波运动、翻滚运动等生物蛇无法实现的动作。破除了传统的轮式、履带式机器人只能应用于良好路段或非恶劣运动环境的局限性，有优良的环境适应能力。所以蛇形机器人可以完成消防等特种作业，也可以充分满足复杂管系下的管路检测任务，但对于蛇形机器人及其他种类的检测机器人都只能做到故障点的定位工作，而无法对于故障点进行有效的修补和处理。对于管道泄漏故障发生后的修补工作仍需人工进行，仍然存在危险。而现阶段设计的适用于蛇形机器人的机械抓手只能执行简单的抓取任务，而无法满足管系泄漏修补此类复杂的工作需求，满足复杂工作需求的堵漏装置体型庞大、结构复杂也无法应用于蛇形消防机器人。

发明内容

根据上述提出针对现有应用于管道泄漏检测的消防机器人的实际工作需求，亟需一种新型的适用于蛇形消防机器人的管道泄漏遥控封堵装置，能够有效满足管道泄漏情况下管道修补工作的复杂要求，有效为工作人员的生命财产安全提供保障的前提下高效完成管道修补的复杂作业。

本发明采用的技术手段如下：

一种适用于蛇形消防机器人的管道泄漏遥控封堵装置，包括：带有滑轨的可动机构和固定机构，其中：

所述固定机构，包括支撑结构和固定结构，支撑结构和固定结构为一整体；

所述可动机构，整体为组合设计，包括前可动机构壳体、后可动机构壳体、滑块、滑块挡板、柔性管夹、双头螺栓、滑轨、舵盘、齿轮、电机、机器人首节舵机；其中：

前可动机构壳体和后可动机构壳体通过螺栓固定，前可动机构壳体和后可动机构壳体的底部通过螺丝与滑块固定；

滑轨设置在支撑结构上，通过滑块挡板限制滑块在滑轨上的运动；

柔性管夹通过固定销固定设置在所述固定结构上；

舵盘的一端固定连接在所述支撑结构的侧面，舵盘的另一端与机器人首节舵机相连，实现整个管道泄漏遥控封堵装置的自由转动；

齿轮和电机设置在所述可动机构的顶端，实现双头螺栓的转动工作。

进一步地，所述滑块的内部固定销与所述滑块挡板上的固定销之间连接弯钩弹簧，用于管道修补工作完成后机构的复位工作。

进一步地，所述柔性管夹上设置有环形槽，环形槽包括大环槽和小环槽，小环槽用于保证双头螺栓顺利通过，大环槽用来卡住双头螺栓的螺帽部分。

进一步地，所述柔性管夹的外壁设置有T型槽，T型槽固定连接T型卡扣，T型卡扣和T型槽用于使柔性管夹紧固螺纹孔与所述固定结构和可动机构壳体的内壁始终保持垂直状态，并且柔性管夹紧固螺纹孔与双头螺栓同心，保证双头螺栓顺利拧入。

进一步地，所述双头螺栓的一端连接有双头螺栓螺帽，连接双头螺栓螺帽的一端从前可动机构壳体和后可动机构壳体之间拧入，转动过程中经过所述环形槽和所述柔性管夹紧固螺纹孔。

进一步地，所述柔性管夹包括外壳和设置在内壁的橡胶垫，外壳材质为柔性刚材料，橡胶垫材质为天然橡胶。

进一步地，所述电机通过外齿轮与所述齿轮实现传动，齿轮再通过内齿轮与双头螺栓实现传动。

本发明还提供了一种基于上述适用于蛇形消防机器人的管道泄漏遥控封堵装置的工作方法，包括：

当管道蛇形检测机器人实现对与故障点的定位时，正交结构的蛇形机器人利用关节扭转、摆动，再通过机器人首节舵机转动，将泄漏管道通过柔性管夹敞开的夹角抵在柔性管夹内部；

开始转动电机，在外齿轮的作用下齿轮发生转动同时齿轮的内螺纹带动双头螺栓向右转动；

当双头螺栓螺帽顶在环形槽的大环槽内时，柔性管夹开始发生弯曲；

电机继续转动，双头螺纹继续向右转动，由于T型卡扣与柔性管夹外壁的T型槽固定，使柔性管夹紧固螺纹孔与双头螺纹保持垂直状态，所以双头螺纹进入柔性管夹紧固螺纹孔；

受到双头螺纹和柔性管夹紧固螺纹孔的拧紧力矩作用，弯钩弹簧被拉伸，柔性管夹逐渐与泄漏管道同心并拧紧，再通过柔性管夹内壁的橡胶垫更好的贴合泄漏管道，实现修补过程；

双头螺栓的末端退出齿轮时，可动机构受弯钩弹簧预紧力向左滑动最终归位，此时蛇形机器人向垂直泄漏管管道壁方向拉动抓手，使T型卡扣与柔性管夹外壁的T型槽脱离，完成整个泄漏管系自动修补过程。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的适用于蛇形消防机器人的管道泄漏遥控封堵装置，能够在管道泄漏检测蛇形机器人对于故障点定位后，在保障工作人员生命财产安全的前提下，完成管道泄漏点的自动修补工作。

2、本发明提供的适用于蛇形消防机器人的管道泄漏遥控封堵装置，能够有效满足管道泄漏情况下管道修补工作的复杂要求，有效为工作人员的生命财产安全提供保障的前提下，高效完成管道修补的复杂作业。

基于上述理由本发明可在管道泄漏遥控封堵等领域广泛推广。

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明管道泄漏遥控封堵装置整体结构示意图。

图2为本发明管道泄漏遥控封堵装置刨面图。

图中：1、支撑结构；2、固定结构；3、前可动机构壳体；4、后可动机构壳体；5、滑块；6、滑块挡板；7、柔性管夹；8、环形槽；9、柔性管夹紧固螺纹孔；10、双头螺栓；11、弯钩弹簧；12、滑轨；13、舵盘；14、齿轮；15、电机；16、橡胶垫；17、T型卡扣；18、T型槽；19、双头螺栓螺帽；20、机器人首节舵机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1-2所示，本发明提供了一种适用于蛇形消防机器人的管道泄漏遥控封堵装置，包括：带有滑轨的可动机构和固定机构，其中：

所述固定机构，包括支撑结构1和固定结构2，支撑结构1和固定结构2为一整体；

所述可动机构，整体为组合设计，包括前可动机构壳体3、后可动机构壳体4、滑块5、滑块挡板6、柔性管夹7、双头螺栓10、滑轨12、舵盘13、齿轮14、电机15、机器人首节舵机20；其中：

前可动机构壳体3和后可动机构壳体4通过螺栓固定，前可动机构壳体3和后可动机构壳体4的底部通过螺丝与滑块5固定；滑轨12设置在支撑结构1上，通过滑块挡板6限制滑块5在滑轨12上的运动；柔性管夹7通过固定销固定设置在所述固定结构2上；舵盘13的一端固定连接在所述支撑结构1的侧面，舵盘13的另一端与机器人首节舵机20相连，实现整个管道泄漏遥控封堵装置的自由转动；齿轮14和电机15设置在所述可动机构的顶端，实现双头螺栓10的转动工作。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述滑块5的内部固定销与所述滑块挡板6上的固定销之间连接弯钩弹簧11，用于管道修补工作完成后机构的复位工作。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述柔性管夹7上设置有环形槽8，环形槽8包括大环槽和小环槽，小环槽用于保证双头螺栓10顺利通过，大环槽用来卡住双头螺栓10的突起部分。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述柔性管夹7的外壁设置有T型槽18，T型槽18固定连接T型卡扣17，T型卡扣17和T型槽18用于使柔性管夹紧固螺纹孔9与所述固定结构2和可动机构壳体的内壁始终保持垂直状态，并且柔性管夹紧固螺纹孔9与双头螺栓10同心，保证双头螺栓10顺利拧入。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述双头螺栓10的一端连接有双头螺栓螺帽19，连接双头螺栓螺帽19的一端从前可动机构壳体3和后可动机构壳体4之间拧入，转动过程中经过所述环形槽8和所述柔性管夹紧固螺纹孔9。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述柔性管夹7包括外壳和设置在内壁的橡胶垫16，外壳材质为柔性刚材料，橡胶垫16材质为天然橡胶。

本发明还提供了一种基于上述适用于蛇形消防机器人的管道泄漏遥控封堵装置的工作方法，包括：

当管道蛇形检测机器人实现对与故障点的定位时，正交结构的蛇形机器人利用关节扭转、摆动，再通过机器人首节舵机20转动，将泄漏管道通过柔性管夹7敞开的夹角抵在柔性管夹7内部；此时，开始转动电机15，在外齿轮的作用下齿轮14发生转动同时齿轮14的内螺纹带动双头螺栓10向右转动；当双头螺栓螺帽19顶在环形槽8的大环槽内时，柔性管夹7开始发生弯曲；此时，电机15继续转动，双头螺纹10继续向右转动，由于T型卡扣17与柔性管夹外壁的T型槽18固定，使柔性管夹紧固螺纹孔9与双头螺纹10保持垂直状态，所以双头螺纹10进入柔性管夹紧固螺纹孔9；受到双头螺纹10和柔性管夹紧固螺纹孔9的拧紧力矩作用，弯钩弹簧11被拉伸，柔性管夹7逐渐与泄漏管道同心并拧紧，再通过柔性管夹7内壁的橡胶垫16更好的贴合泄漏管道，实现修补过程；双头螺栓10的末端退出齿轮14时，可动机构受弯钩弹簧11预紧力向左滑动最终归位，此时蛇形机器人向垂直泄漏管管道壁方向拉动抓手，使T型卡扣17与柔性管夹外壁的T型槽18脱离，完成整个泄漏管系自动修补过程。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。