一种运维巡检清淤机器人及其清淤方法与流程

本发明涉及机器人，尤其涉及一种运维巡检机器人及其清淤方法。

背景技术：

1、随着排水管道长时间的使用，管道底部容易堆积淤泥，造成管道过水量降低，然而现有的检测中，无法有效获取管道淤泥沉积信息，同时也无法在检测过程中对管道进行疏通。

2、目前在排水管道检测和清淤工作中，已经出现了一些检测和清淤的设备，例如，中国专利文献cn111043448a，就公开了一种管道机器人，通过在轮式结构的机器人车体上安装声呐，从而能够在排水管道的淤泥上运行，并利用声呐检测管道的截面信息。但是，该机器人无法在检测过程中对管道进行清淤疏通。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供了一种运维巡检清淤机器人及其清淤方法，用以解决现有技术中管道机器人无法在检测过程中对管道进行疏通的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种运维巡检清淤机器人，包括爬行器主体，所述爬行器主体的前端安装有桨叶驱动器，桨叶驱动器的输出轴上安装有螺旋桨叶，爬行器主体的顶部安装有第一升降装置，第一升降装置上安装有云台相机和光源，爬行器主体上在位于螺旋桨叶的一侧安装有声呐探头，声呐探头用于检测管道内淤泥沉积厚度；所述螺旋桨叶设置有两个，且两个所述螺旋桨叶的旋转方向相反。

3、所述爬行器主体上还安装有气压传感器。

4、所述桨叶驱动器包括电机、第一伞齿轮、第二伞齿轮、第三伞齿轮以及输出管轴，电机的输出轴上固定安装有第一伞齿轮，输出管轴转动的安装在电机的输出轴上，输出管轴上固定安装有第三伞齿轮，桨叶驱动器的壳体上转动的安装有第二伞齿轮，第二伞齿轮位于第一伞齿轮和第三伞齿轮之间，第一伞齿轮与第二伞齿轮啮合，第二伞齿轮与第三伞齿轮啮合。

5、所述爬行器主体上安装有声呐固定架, 声呐探头安装在声呐固定架上。

6、所述第一升降装置包括第一升降座、第一舵机、第一支臂以及第二支臂，第一舵机安装在爬行器主体上，第一舵机两侧的输出轴上分别与两个第一支臂的一端连接，第一支臂的另一端与第一升降座铰接，所述第一升降座上横向设置有固定臂，第二支臂一端与第一升降座铰接，另一端与固定臂远离第一升降座的一端铰接，且第一支臂与第二支臂的中部交叉铰接；所述第一升降装置还包括第一推杆，第一推杆一端与第一升降座铰接，另一端与爬行器主体铰接。

7、所述爬行器主体上还安装有第二升降装置，第二升降装置上安装激光雷达。

8、所述第二升降装置包括第二升降座、第二舵机、第三支臂以及第四支臂，所述第二舵机安装在爬行器主体上，第二舵机两侧的输出轴上分别与两个第三支臂的一端连接，第三支臂的另一端与第二升降座铰接，第四支臂一端与爬行器主体铰接，另一端与第二升降座铰接，第二推杆一端与爬行器主体铰接，另一端与第四支臂铰接；激光雷达安装在第二升降座上。

9、所述爬行器主体采用轮式或者履带式行走结构。

10、两个所述螺旋桨叶上的叶片倾斜方向相同或者相反。

11、一种运维巡检清淤的方法，用于管道内清淤，采用了所述的一种运维巡检清淤机器人，方法包括以下步骤：

12、s1. 将机器人放置到待清淤的管道内，机器人通过爬行器主体在管道内移动；

13、s2.机器人的第一升降装置启动，将云台相机举升到高位，通过云台相机对管道内壁进行全方位拍摄，获取管道内的图像信息，光源在管道检测过程中提供照明；同时启动声呐探头，通过声呐探头获得管道底部淤泥沉积厚度信息；

14、其中，通过声呐探头获得管道底部淤泥沉积厚度信息的方法为：

15、通过声呐探头探知管道底部到声呐探头之间的距离，再根据预先设置的管道参数和实际测得的距离值做比对，获得管道底部淤泥沉积厚度信息；

16、或者是采用管道变形率做对比，根据实际管径和声呐探头测得管径，此时由于管道底部存在淤泥，则管道圆心到底部的距离要小于管道原始管径，进而通过管径差得到管道变形状态，而管道底部变形是由淤泥沉积造成，从而测得管道底部淤泥厚度；

17、s3.在检测完整段管道后，机器人回退或者将机器人掉头；

18、s4.爬行器主体前端的桨叶驱动器启动，驱动两个螺旋桨叶旋转，两个螺旋桨叶朝着相反的方向转动，通过螺旋桨叶切削、刮除管道底部的淤泥，同时螺旋桨叶带动管道内的水对淤泥进行冲刷，最后散开的淤泥再借由管道内部的水流带出。

19、本发明有如下有益效果：

20、1、本发明可以使得机器人在满水管道中检测时，不仅仅获得管道内壁缺陷信息，同时可以通过前端设置的声呐探头获取管道内部的淤泥沉积信息，提升了管道检测数据的全面性，同时在机器人检测完成后能够通过螺旋桨叶对管道底部沉积的淤泥进行清理，做到检测的同时对管道进行清淤，提升了管道运维效率。

21、2、本发明的螺旋桨叶设置有两个，且两个螺旋桨叶的旋转方向相反，起到三个作用，一是通过螺旋桨叶的旋转，切削、刮除黏在管道底部的淤泥，二是通过螺旋桨叶使管道内部的水快速流动，从而对淤泥进行搅拌冲刷，提高清淤效果，三是通过两个螺旋桨叶正反转来保持机器人的平稳作业，最后再借由管道内部的水流清理管道内部的淤泥，最终使淤泥排出。

技术特征：

1.一种运维巡检清淤机器人，包括爬行器主体（1），其特征在于：所述爬行器主体（1）的前端安装有桨叶驱动器（5），桨叶驱动器（5）的输出轴上安装有螺旋桨叶（6），爬行器主体（1）的顶部安装有第一升降装置（2），第一升降装置（2）上安装有云台相机（3）和光源，爬行器主体（1）上在位于螺旋桨叶（6）的一侧安装有声呐探头（7），声呐探头（7）用于检测管道内淤泥沉积厚度；所述螺旋桨叶（6）设置有两个，且两个所述螺旋桨叶（6）的旋转方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种运维巡检清淤机器人，其特征在于：所述爬行器主体（1）上还安装有气压传感器（8）。

3.根据权利要求1所述的一种运维巡检清淤机器人，其特征在于：所述桨叶驱动器（5）包括电机（51）、第一伞齿轮（52）、第二伞齿轮（53）、第三伞齿轮（54）以及输出管轴（55），电机（51）的输出轴上固定安装有第一伞齿轮（52），输出管轴（55）转动的安装在电机（51）的输出轴上，输出管轴（55）上固定安装有第三伞齿轮（54），桨叶驱动器（5）的壳体上转动的安装有第二伞齿轮（53），第二伞齿轮（53）位于第一伞齿轮（52）和第三伞齿轮（54）之间，第一伞齿轮（52）与第二伞齿轮（53）啮合，第二伞齿轮（53）与第三伞齿轮（54）啮合。

4.根据权利要求1所述的一种运维巡检清淤机器人，其特征在于：所述爬行器主体（1）上安装有声呐固定架（12）, 声呐探头（7）安装在声呐固定架（12）上。

5.根据权利要求1所述的一种运维巡检清淤机器人，其特征在于：所述第一升降装置（2）包括第一升降座（21）、第一舵机（22）、第一支臂（23）以及第二支臂（25），第一舵机（22）安装在爬行器主体（1）上，第一舵机（22）两侧的输出轴上分别与两个第一支臂（23）的一端连接，第一支臂（23）的另一端与第一升降座（21）铰接，所述第一升降座（21）上横向设置有固定臂（24），第二支臂（25）一端与第一升降座（21）铰接，另一端与固定臂（24）远离第一升降座（21）的一端铰接，且第一支臂（23）与第二支臂（25）的中部交叉铰接；所述第一升降装置（2）还包括第一推杆（26），第一推杆（26）一端与第一升降座（21）铰接，另一端与爬行器主体（1）铰接。

6.根据权利要求1所述的一种运维巡检清淤机器人，其特征在于：所述爬行器主体（1）上还安装有第二升降装置（4），第二升降装置（4）上安装激光雷达。

7.根据权利要求6所述的一种运维巡检清淤机器人，其特征在于：所述第二升降装置（4）包括第二升降座（41）、第二舵机（42）、第三支臂（43）以及第四支臂（44），所述第二舵机（42）安装在爬行器主体（1）上，第二舵机（42）两侧的输出轴上分别与两个第三支臂（43）的一端连接，第三支臂（43）的另一端与第二升降座（41）铰接，第四支臂（44）一端与爬行器主体（1）铰接，另一端与第二升降座（41）铰接，第二推杆（45）一端与爬行器主体（1）铰接，另一端与第四支臂（44）铰接；激光雷达安装在第二升降座（41）上。

8.根据权利要求1所述的一种运维巡检清淤机器人，其特征在于：所述爬行器主体（1）采用轮式或者履带式行走结构。

9.根据权利要求1所述的一种运维巡检清淤机器人，其特征在于：两个所述螺旋桨叶（6）上的叶片倾斜方向相同或者相反。

10.一种运维巡检清淤的方法，用于管道内清淤，其特征在于：采用了权利要求1-9任意一项所述的一种运维巡检清淤机器人，方法包括以下步骤：

技术总结一种运维巡检清淤机器人及其清淤方法，包括爬行器主体，爬行器主体的前端安装有桨叶驱动器，桨叶驱动器的输出轴上安装有螺旋桨叶，爬行器主体的顶部安装有第一升降装置，第一升降装置上安装有云台相机和光源，爬行器主体上在位于螺旋桨叶的一侧安装有声呐探头，螺旋桨叶设置有两个，且两个所述螺旋桨叶的旋转方向相反。通过上述结构，可以使得机器人在满水管道中检测时，不仅仅获得管道内壁缺陷信息，同时可以通过前端设置的声呐探头获取管道内部的淤泥沉积信息，提升了管道检测数据的全面性，同时在机器人检测完成后能够通过螺旋桨叶对管道底部沉积的淤泥进行清理，做到检测的同时对管道进行清淤，提升了管道运维效率。技术研发人员：刘龙志,王殿常,张田田,付兴伟受保护的技术使用者：三峡环境科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27