一种污水管道修复的模块化一体式检测机器人装置的制作方法

1.本发明涉及污水管道修复技术领域，具体涉及一种污水管道修复的模块化一体式检测机器人装置。


背景技术：

2.检测机器人广泛应用于管道修复领域的管道探伤领域，其主要原理是在爬行机器人上设置摄像头并利用控制器与爬行机器人之间通过线缆连接，在管道修复时，控制爬行机器人在管道内行走，爬行机器人通过摄像头获取管道内壁的影像并通过线缆与控制器的通信连接，将获取的管道内壁影像以数据的形式传递至控制器，控制器再将获取的数据以图片或视频的形式输出至显示器上。
3.由于污水管道内的环境复杂并存在有毒有害成分，爬行机器人出入管道之后，其行走轮上会残留大量的杂质和废弃物，尤其是爬行机器人的行走轮为了起到防滑效果在设置防滑槽及防滑齿之后，防滑槽或齿缝内残留的杂质和废弃物采用常规冲洗方式时，需要人工手持水枪对着行走轮进行冲洗，其冲洗效果不好且操作不便。同时，考虑到爬行机器人与线缆及控制器为一个完整的系统，现有技术中未考虑到爬行机器人与线缆及控制器相关装置之间的配合设置，导致爬行机器人与线缆装置及控制器呈相对独立的状态，作业施工时需要分别携带和搬运。
4.综上，本技术提供了一种污水管道修复的模块化一体式检测机器人装置。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提出一种呈模块化并可一体式携带、便于清洗且清洗效果好的污水管道修复的模块化一体式检测机器人装置。
6.本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种污水管道修复的模块化一体式检测机器人装置，包括爬行机器人和线缆收放装置，
8.所述爬行机器人的行走轮包括柱状部及设置在柱状部外侧面的锥台部，锥台部的外侧面开设有环形槽，柱状部的侧面开设有防滑槽，防滑槽的内侧端贯穿柱状部，锥台部内设置有连接槽，所述连接槽的两端分别连通环形槽及防滑槽，连接槽的两侧壁及防滑槽的两侧壁均设置有导向槽，且连接槽内的外侧端设置有钢珠，钢珠滚动设置在导向槽内，环形槽远离连接槽的一侧内壁对应于各个钢珠均嵌装有磁铁；
9.线缆收放器包括可移动的箱体及设置在箱体内的线缆收放器，线缆收放器的下方设置有停机仓，停机仓的两侧设置有用于冲洗行走轮的侧冲装置，停机仓的底部设置有支撑行走轮转动的轮支撑装置；
10.所述侧冲装置包括可伸缩的侧冲管、设置在侧冲管的活动部上可插入环形槽内的环管及用于控制侧冲管伸缩的管支座，环管具有环形的出水口，且出水口内呈中心对称的设置有多个圆弧形的隔磁板。
11.进一步地，所述钢珠在连接槽的外侧端的槽口时，将所述外侧端的槽口封闭，且所述导向槽设置成与钢珠相适配的圆形腔体。
12.进一步地，所述环管包括内管与外管，环管的环形出水口形成于内管与外管之间，且内管与外管之间连接有圆周方向等距分布的分流板，所述分流板包括沿平行于侧冲管轴向延伸的第一部分，及自所述第一部分的内侧端向两侧延伸形成“v”形的第二部分，所述隔磁板设置在相邻两个分流板之间的呈相邻的两个第二部分之间。
13.进一步地，所述管支座包括垂直于侧冲管轴向的管支撑板和丝杆，所述管支撑板的底部滑动设置在箱体的内底壁上，所述环管贯穿管支撑板，且环管通过外管固定在管支撑板上，所述丝杆贯穿管支撑板并与管支撑板螺纹配合，且丝杆转动安装在停机仓侧壁上。
14.进一步地，所述轮支撑装置包括两排分别等间距设置在停机仓两侧的支撑轴，所述支撑轴的一端转动安装在停机仓的侧壁上，支撑轴的另一端固定安装有齿形传动轮，且同一排齿形传动轮外共同啮合有齿形回转带，所述管支撑板上开设有用于支撑轴贯穿的轴孔。
15.进一步地，所述侧冲管的固定部的进水端共同连接在同一供水管上，且供水管连接有水泵。
16.进一步地，所述箱体的底部自停机仓外侧壁向管支撑板的方向设置有排污口，排污口内设置有可向下开启的排污门，所述排污门靠近停机仓的一侧转动安装在排污口内，排污门远离停机仓的一侧通过控门部件连接在管支撑板上，且所述控门部件设置成在环管插入环形槽的过程中将排污门开启，侧冲管呈初始状态时保持排污门呈关闭状态。
17.进一步地，所述控门部件包括钢丝绳，所述钢丝绳呈靠近停机仓的一端向上倾斜的状态设置，钢丝绳的底端固定在排污门上，钢丝绳的顶端固定在管支撑板上。
18.进一步地，所述箱体包括位于停机仓顶部并的第一腔体，所述线缆收放器安装在第一腔体内，所述第一腔体的两侧均设置有用于储存清洗液的第二腔体，且水泵安装在第二腔体的底部，所述泵体、供水管被设置在停机仓两侧的并位于第二腔体底部的第三腔体内，且丝杆的外侧端贯穿第三腔体的外侧壁延伸至箱体外。
19.进一步地，所述停机仓的两侧壁自其入口向内开设有用于轮轴进入的通道，通道的宽度设置成与轮轴外径相适配，且通道内侧端设置成与轮轴相适配的半圆形结构，柱状部靠近停机仓外侧壁的一端向停机仓一侧延伸有辅助柱状部，防滑槽在柱状部的径向位于辅助柱状部的外侧，且钢珠运动至防滑槽的内侧端时，钢珠的内侧面位于柱状部长度范围内。
20.本发明具有如下有益效果：
21.1、将线缆收放装置与爬向机器人模块化配合设置，设计更加合理、美观，使得该污水管道修复的模块化一体式检测机器人装置的转运、携带和使用更加方便。
22.2、通过对行走轮上防滑槽的设置，并配合钢珠、环形槽和导向槽的设置，在侧冲装置的作用下，钢珠受到水压后从连接槽内冲出并经过防滑槽，实现对防滑槽的清理，尤其是清理防滑槽内卡的固体废弃物效果更加突出。此外，配合环形槽和连接槽对水流的引导作用，使得水流从连接槽内冲出之后，对防滑槽及行走轮具有自内向外冲洗的过程。进而，该污水管道修复的模块化一体式检测机器人装置中的爬行机器人在完成穿梭于污水管道之后，可直接在停机仓内对其行走轮进行清洗，以清理行走轮上粘附的异味、有毒有害物质或
固体废弃物。
23.3、通过设置轮支撑装置、分流板、隔磁板和磁铁，在冲洗行走轮的过程中，启动爬行机器人，爬行机器人的行走轮在原地转动，提高冲洗效果。同时，在行走轮转动过程中，钢珠受到其对应磁铁的磁吸作用呈间歇性状态，以便于钢珠在导向槽的两端之间往复位移，实现钢珠反复清理防滑槽的效果。
24.4、通过设置排污口、排污门和控门部件，使得清洗行走轮的操作过程中，排污门能够自动开启，以便于从行走轮上冲洗的废弃物被排出箱体。
25.5、通过设置第一腔体、第二腔体、第三腔体和停机仓均通过分隔箱体的腔体形成，达到对箱体内腔的有效利用，实现其模块化分区域多功能的优点，设计更加合理，集多种功能于一体。
26.6、通过设置辅助柱状部以配合停机仓的侧壁，使得防滑槽的内侧端与停机仓侧壁之间的区域可扩大被冲刷的废弃物脱离行走轮的空间，通过更加便于废弃物脱离行走轮提高冲洗效果。
附图说明
27.图1是本发明整体示意图；
28.图2是本发明的拆分示意图；
29.图3是本发明侧冲装置的示意图；
30.图4是本发明侧冲管的示意图；
31.图5是本发明环管的拆分示意图；
32.图6是本发明爬行机器人的行走轮的剖视图；
33.图7是本发明爬行机器人位于停机仓中时与侧冲装置的相对关系示意图；
34.图8是本发明排污门的示意图；
35.图9是本发明图8的另一视角图。
具体实施方式
36.下面将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。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。
37.请参照图1至图9所示，本发明提供的污水管道修复的模块化一体式检测机器人装置主要包括爬行机器人1和线缆收放装置，爬行机器人1上集成有位于前端及顶端的摄像头，线缆收放装置可通过线缆连接显示器，用于获取爬行机器人1拍摄的管道内部情况，此处为现有技术，在此不做赘述。
38.爬行机器人1作为穿梭于管道内部的部分，其行走轮设置成包括柱状部1.1及设置在柱状部1.1外侧面的锥台部1.2，锥台部1.2的外侧面开设有环形槽1.3，柱状部1.1的侧面开设有防滑槽1.4，防滑槽1.4的内侧端贯穿柱状部1.1，锥台部1.2内设置有连接槽1.5，连接槽1.5的两端分别连通环形槽1.3及防滑槽1.4。防滑槽1.4与环形槽1.3均呈外露状态，连接槽1.5呈隐藏状态，连接槽1.5与防滑槽1.4的交汇处为圆弧形结构。在本实施例中，连接
槽1.5将环形槽1.3及防滑槽1.4连通之后，使得自环形槽1.3经过连接槽1.5再到防滑槽1.4形成一个完成的水流通道2.1.1。
39.连接槽1.5的两侧壁及防滑槽1.4的两侧壁均设置有导向槽1.6，且连接槽1.5内的外侧端设置有钢珠1.8，钢珠1.8位于连接槽1.5内，钢珠1.8滚动设置在导向槽1.6内。导向槽1.6设置成与钢珠1.8相适配的圆形腔体。环形槽1.3远离连接槽1.5的一侧内壁对应于各个钢珠1.8均嵌装有磁铁1.7。磁铁1.7对钢珠1.8具有磁吸作用，保持钢珠1.8在初始状态下位于连接槽1.5内的外侧端的插口处，并将连接槽1.5的外侧端的槽口密封，以防止颗粒性杂质从连接槽1.5的外侧端槽口进入其内部。同时，钢珠1.8还能够在外力作用下从连接槽1.5的外侧端并在导向槽1.6的导向作用下经过防滑槽1.4并运动至防滑槽1.4的内侧端位置。而在钢珠1.8从连接槽1.5的外侧端达到防滑槽1.4的内侧端位置的过程中，钢珠1.8能够将其经过区域的固体废弃物冲出防滑槽1.4，以达到清理防滑槽1.4的作用。
40.线缆收放器包括可移动的箱体2及设置在箱体2内的线缆收放器，线缆收放器包括线缆卷绕辊及排向器，线缆收放器为现有技术，在此不再赘述。线缆收放器的下方设置有停机仓2.1，停机仓2.1的两侧设置有用于冲洗行走轮的侧冲装置3，停机仓2.1的底部设置有支撑行走轮转动的轮支撑装置4。当爬行机器人1进入停机仓2.1之后，行走轮位于轮支撑装置4上，此时，启动爬行机器人1时，行走轮可原地转动。
41.侧冲装置3包括可伸缩的侧冲管3.1、设置在侧冲管3.1的活动部上3.1.1可插入环形槽1.3内的环管3.2及用于控制侧冲管3.1伸缩的管支座3.3，环管3.2具有环形的出水口。通过操作管支座3.3使得侧冲管3.1的活动部伸出，并使得环管3.2插入环形槽1.3内。使得侧冲管3.1与环形槽1.3连通，进而使得环管3.2内的水流可通过其出水口进入环形槽1.3内，之后，水流克服磁铁1.7对钢珠1.8的磁吸作用，推动钢珠1.8运动清理防滑槽1.4的同时，水流自内向外的清理行走轮。
42.出水口内呈中心对称的设置有多个圆弧形的隔磁板3.4。隔磁板3.4的作用是在轮支撑装置4支撑行走轮转动时，相互对应的磁铁1.7及钢珠1.8会依次经过多个隔磁板3.4，并在此过程中，磁铁1.7对钢柱的磁吸作用会短暂消失，此时，钢珠1.8在水流冲击下会运动至防滑槽1.4的内侧端，并对防滑槽1.4进行清理。而当隔磁板3.4离开磁铁1.7及钢珠1.8之间后，磁铁1.7对钢柱的磁吸作用会恢复，进而使得钢柱返回至连接槽1.5的外侧端。之后，通过磁铁1.7和钢柱依次经过多个呈间隔设置的隔磁板3.4，可使得钢柱往复运动，达到反复清理防滑槽1.4的作用。
43.其中，环管3.2包括内外嵌套的内管3.2.1与外管3.2.2，环管3.2的环形出水口形成于内管3.2.1与外管3.2.2之间，具体而言，通过设置内管3.2.1与外管3.2.2的尺寸，使得内外管3.2.2之间通过两者的尺寸差形成环形出水口。在本实施例中，外管3.2.2上还设置有限位套3.2.3，限位套3.2.3用于环管3.2插入环形槽1.3并在轴向与连接槽1.5的外侧端的槽口外侧平齐时，限位套3.2.3与锥台部1.2的外侧端接触，以限制环管3.2插入环形槽1.3的深度，防止外侧管将连接槽1.5的外侧槽口封死。
44.内管3.2.1与外管3.2.2之间连接有圆周方向等距分布的分流板3.5，分流板3.5具有将内管3.2.1与外管3.2.2固定的作用。分流板3.5包括沿平行于侧冲管3.1轴向延伸的第一部分3.5.1，及自第一部分3.5.1的内侧端向两侧延伸形成“v”形的第二部分3.5.2，隔磁板3.4设置在分流板3.5的两个第二部分3.5.2之间。具体而言，多个分流板3.5在圆周方向
上将环管3.2的内腔分隔为多个单独的部分，以实现将水流进行分流。其中，通过设置的第一部分3.5.1，用于将侧冲管3.1内的水流在进入环管3.2的瞬间即开始进行分流和导向。通过设置第二部分3.5.2，第二部分3.5.2的两个内侧端之间的区域为无水区，且隔磁板3.4在环管3.2的圆周方向位于该无水区内。当环形槽1.3的某部分运动至该区域之后，环形槽1.3的该部分停止供入水流。也即是，与环形槽1.3该部分对应的钢珠1.8能够在磁铁1.7的磁吸作用下快速恢复至连接槽1.5的外侧端槽口位置。且在此过程中，无水流冲击阻碍钢珠1.8的恢复运动，更加便于钢珠1.8的有效复位，进而提高钢珠1.8往复运动清理防滑槽1.4的效率。
45.此外，当环形槽1.3的某部分运动至隔磁板3.4的区域时，与环形槽1.3该部分对应的钢珠1.8及磁铁1.7被隔磁板3.4分隔，使得钢珠1.8不再受到磁铁1.7的磁吸作用力，同时，在该过程中，环形出水口内的水流会进入环形槽1.3内清洗行走轮的同时冲击钢珠1.8。因此，通过卸去磁铁1.7对钢珠1.8的磁吸作用力，可提高钢珠1.8受到水流冲击后的动能，增强其清理防滑槽1.4的效果。
46.管支座3.3包括垂直于侧冲管3.1轴向的管支撑板3.3.1和丝杆3.3.2，管支撑板3.3.1的底部滑动设置在箱体2的内底壁上，环管3.2贯穿管支撑板3.3.1，且环管3.2通过外管3.2.2固定在管支撑板3.3.1上。在本实施例中，直接将限位套3.2.3与管支撑板3.3.1固定，然后将外管3.2.2固定在限位套3.2.3上。使得限位套3.2.3不仅具有限制环管3.2插入环形槽1.3内深度的作用，还起到将环管3.2与管支撑板3.3.1固定的作用。
47.丝杆3.3.2贯穿管支撑板3.3.1并与管支撑板3.3.1螺纹配合，且丝杆3.3.2转动安装在停机仓2.1的侧壁上。转动丝杆3.3.2驱动管支撑板3.3.1在箱体2上沿着侧冲管3.1的轴向位移，进而可带动侧冲管3.1的活动部分位移，控制环管3.2插入环形槽1.3或从环形槽1.3内分离。
48.在本实施例中，在管支撑板3.3.1底部的两侧均开设缺口，在箱体2的内底壁上对应于缺口设置滑轨，并在管支撑板3.3.1的缺口位置安装滑动设置在滑轨内的滑块。利用滑块在滑轨上的滑动实现管支撑板3.3.1在箱体2内的位移。同时，滑块、滑轨及缺口可保持管支撑板3.3.1的底部与箱体2内底壁具备良好的接触效果，使得管支撑板3.3.1的底部与箱体2内底壁具备一定的密封性能。
49.在本发明的实施例中，轮支撑装置4包括两排分别等间距设置在停机仓2.1两侧的支撑轴4.1，支撑轴4.1的一端转动安装在停机仓2.1的侧壁上，支撑轴4.1的另一端固定安装有齿形传动轮4.2，且同一排齿形传动轮4.2外共同啮合有齿形回转带4.3，管支撑板3.3.1上开设有用于支撑轴4.1贯穿的轴孔。当爬行机器人1位于停机仓2.1时，行走轮位于支撑轴4.1上被其支撑。当行走轮转动时，会驱动与其接触的支撑轴4.1转动，当该支撑轴4.1转动时，通过齿形回转带4.3和齿形传动轮4.2使得所有的支撑轴4.1保持同步转动，进而，能够确保爬行机器人1在原地完成行走轮的转动。当然，当爬行机器人1为两驱时，该种方式可使得主动轮驱动从动轮同步转动，进而达到同步清理所有行走轮的效果。
50.其中，在本发明的实施例中，侧冲管3.1的固定部的进水端共同连接在同一供水管3.6上，且供水管3.6连接有水泵3.7。具体而言，供水管3.6横向设置在箱体2内，各个侧冲管3.1的固定端在供水管3.6的长度方向上分别连接在不同的位置。
51.进一步而言，在本发明的实施例中，箱体2的底部自停机仓2.1外侧壁向管支撑板
3.3.1的方向设置有排污口5，排污口5内设置有可向下开启的排污门6，排污门6靠近停机仓2.1的一侧转动安装在排污口5内，排污门6远离停机仓2.1的一侧通过控门部件7连接在管支撑板3.3.1上，且控门部件7设置成在环管3.2插入环形槽1.3的过程中将排污门6开启，侧冲管3.1呈初始状态时保持排污门6呈关闭状态。
52.更进一步而言，控门部件7包括钢丝绳，钢丝绳呈靠近停机仓2.1的一端向上倾斜的状态设置，钢丝绳的底端固定在排污门6上，钢丝绳的顶端固定在管支撑板3.3.1上。在环管3.2插入环形槽1.3内时，钢丝绳下放排污门6，此时，通过管支撑板3.3.1被丝杆3.3.2固定，使得排污门6被同步固定。进而，排污门6的开闭动作自动与爬行机器人1的清洗相适配。
53.其中，在本发明的实施例中，箱体2包括位于停机仓2.1顶部并的第一腔体2.2，线缆收放器安装在第一腔体2.2内，第一腔体2.2的两侧均设置有用于储存清洗液的第二腔体2.3，且水泵3.7安装在第二腔体2.3的底部，泵体、供水管3.6被设置在停机仓2.1两侧的并位于第二腔体2.3底部的第三腔体2.4内，且丝杆3.3.2的外侧端贯穿第三腔体2.4的外侧壁延伸至箱体2外。第一腔体2.2、第二腔体2.3和第三腔体2.4均通过在箱体2内设置隔板2.5形成。此时，通过利用隔板2.5合理的分隔出第一腔体2.2、第二腔体2.3和第三腔体2.4，并设置停机仓2.1。达到对箱体2的腔体进行合理化的设计和利用，以使得该污水管道修复的模块化一体式检测机器人装置具有模块化一体式的优点，满足多种功能的需求。
54.其中，停机仓2.1的两侧壁自其入口向内开设有用于轮轴进入的通道2.1.1，通道2.1.1的宽度设置成与轮轴外径相适配，且通道2.1.1内侧端设置成与轮轴相适配的半圆形结构，柱状部1.1靠近停机仓2.1外侧壁的一端向停机仓2.1一侧延伸有辅助柱状部1.1.1，防滑槽1.4在柱状部1.1的径向位于辅助柱状部1.1.1的外侧，且钢珠1.8运动至防滑槽1.4的内侧端时，钢珠1.8的内侧面位于柱状部1.1长度范围内。在本实施例中，通过设置辅助柱状部1.1.1以配合停机仓2.1的侧壁，使得防滑槽1.4的内侧端与停机仓2.1侧壁之间的区域可扩大被冲刷的废弃物脱离行走轮的空间，通过更加便于废弃物脱离行走轮提高冲洗效果。同时，利用通道2.1.1用于轮轴进入，使得停机仓2.1的侧壁其他位置将爬行机器人1与行走轮分开，防止冲洗行走轮时大量水流冲刷到爬行机器人1的机体上。
55.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。