一種管道非開挖修復用爬行器的制作方法

本發明涉及爬行器領域，特別涉及一種管道非開挖修復用爬行器。

背景技術：

隨著我國經濟的快速發展，現有各類管道的總長度已非常長，由于許多地下管道鋪設時間長，而且當時的施工工藝和管道材質較差，在常年運行中這些管道由于腐蝕、過載荷、基礎沉陷或人為因素等造成局部損壞，發生路面塌陷等事故，帶來巨大的經濟損失。目前常用的管道修復方法為內襯修復法，非開挖管道局部修復的主要工藝技術有不銹鋼薄板焊接內襯和管道噴涂內襯。

在進行非開挖管道局部修復時，首先需要管道爬行器進入到管道中，爬行器上安裝有攝像裝置，在爬行器進入到管道通過攝像裝置拍攝管道內的畫面并傳輸到工作人員手中，工作人員根據傳輸的畫面采取修補方案，其中，管道中基礎沉陷等情況將導致管道內存在凸起的石塊，爬行器在管道中前行時，由于石塊的存在將造成爬行器在前行中大幅度的起伏，從而容易造成爬行器上攝像裝置的損壞、振落、位置偏移，導致攝像裝置拍攝的畫面存在偏移的情況，從而現有的爬行器在管道中前行的穩定性較低，因此存在一定的改進之處。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種管道非開挖修復用爬行器，具有在管道中行駛穩定性高的特點。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種管道非開挖修復用爬行器，包括主體，該爬行器還包括：

行走組件，安裝于主體上，該行走組件包括呈中空設置的驅動軸、以及兩個對稱安裝于驅動軸兩端的驅動輪組，其中，驅動輪組包括設置在內側的第一驅動輪和設置在外側的第二驅動輪，所述第一驅動輪與第二驅動輪之間預留有安裝間隙；

檢測組件，安裝于主體上，該檢測組件包括殼體、以及設于殼體內的檢測球體，所述殼體上具有第一檢測點，于主體傾斜時，所述檢測球體觸碰第一檢測點以輸出相應的第一檢測信號；

緩沖組件，該緩沖組件包括氣管和氣囊，氣囊設置在安裝間隙中，氣管通過連接構件與驅動軸的內部相通，氣管上連接有電磁閥，電磁閥上連接有充氣泵，驅動軸上還設有與氣囊相通的氣孔；

氣壓傳感器，設于驅動軸上且伸入到氣囊中，用于檢測氣囊內部的氣壓值p；

控制器，其分別電連接于第一檢測點、氣壓傳感器、電磁閥和充氣泵，當控制器接收到第一檢測信號時，所述控制器控制充氣泵、電磁閥啟動以對氣囊充氣，在氣囊中的氣壓值p從初始氣壓值p0上升到氣壓值p1時停止對氣囊充氣。

通過上述技術方案，將該爬行器放置在管道中，爬行器在管道中前進，在爬行器遇到較大起伏的高地、石塊時，爬行器的主體經歷上升和下降的過程，其中，在主體下降過程中將產生一定的傾斜，在下降傾斜時，檢測球體觸碰到第一檢測點，第一檢測點輸出一第一檢測信號至控制器，控制器控制充氣泵、電磁閥啟動對氣囊進行充氣，將氣囊中的氣壓值p充到氣壓值p1，使得氣囊在安裝間隙中脹開并突出于驅動輪組的表面，由此，在行走組件落下時，氣囊先于行走組件與地面接觸，達到對主體減震、緩沖的效果，避免爬行器上的攝像裝置在沖擊中出現損壞、振落、位置偏移，導致攝像裝置拍攝的畫面存在偏移的情況，以提高爬行器在管道中的行駛穩定性。

優選的，所述殼體內具有用于檢測球體放置的放置槽、以及分別與放置槽連通的檢測腔a和檢測腔b，所述第一檢測點具有檢測點a和檢測點b,所述檢測點a位于檢測腔a中，所述檢測點b位于檢測腔b中；

該爬行器處于前行狀態時，所述控制器控制檢測點b不進行檢測工作；

該爬行器處于后退狀態時，所述控制器控制檢測點a不進行檢測工作。

通過上述技術方案，將爬行器前行狀態和后退狀態進行區分，以有效提高爬行器在管道中行駛時，第一檢測點對于主體傾斜狀態檢測的精度。

優選的，所述檢測腔a、檢測腔b與放置槽的銜接處開設有第一斜面。

通過上述技術方案，爬行器在管道中行駛時，不免經過小石頭等造成檢測球體在放置槽中跳動，通過第一斜面的設置，在檢測球體跳出放置槽時將檢測球體重新引導進入到放置槽中，以提高第一檢測點對于檢測球體的檢測精度。

優選的，所述第一驅動輪上設有電控鎖，所述驅動軸上設有供電控鎖的鎖舌插接以實現第一驅動輪固定的鎖孔；

所述檢測球體采用浮力材料制成，所述殼體上設有與放置槽相通的通槽，所述殼體上具有與放置槽相對的檢測腔c，所述檢測腔c中設有第二檢測點，于第二檢測點被檢測球體觸發時輸出一第二檢測信號；

所述控制器還用于接收到第二檢測信號以控制電控鎖的鎖舌從鎖孔中退出，并控制充氣泵、電磁閥啟動以對氣囊充氣，在氣囊中的氣壓值p從初始氣壓值p0上升到氣壓值p2時停止對氣囊充氣。

通過上述技術方案，由于工作人員的操作不當，在管道前方出現斷層時，若斷層中存在水坑，若水坑過深導致水漫過攝像裝置將造成攝像裝置的損壞，由此，在該爬行器進入水坑時，檢測球體將在水體的浮力下浮起，并在水深過深時，檢測球體將觸碰到第二檢測點，使得第二檢測點輸出第二檢測信號至控制器，控制器控制電控鎖動作，并相應控制充氣泵、電磁閥啟動對氣囊充氣，此時，第一驅動輪在脹開的氣囊的驅動下沿著驅動軸滑動，并將氣囊中的氣壓值p上升到氣壓值p2，從而該爬行器將在氣囊的作用下漂浮在水面上，避免造成攝像裝置涉水而損壞。

優選的，所述檢測球體內設置有空腔，所述空腔中填充有泡沫顆粒。

通過上述技術方案，泡沫顆粒能提高檢測球體在水體中的漂浮度。

優選的，所述驅動軸上安裝有固定盤，所述固定盤上連接有用于提供第一驅動輪軸向推動力的復位彈簧。

通過上述技術方案，在檢測球體落回到放置槽中后，充氣泵不再對氣囊充氣，復位彈簧的設置，以方便對第一驅動輪進行復位。

優選的，所述檢測腔c與檢測腔a、檢測腔b的銜接處設置有第二斜面。

通過上述技術方案，第二斜面的設置，在檢測球體在水體中浮起時，第二斜面能起到引導的作用，使得檢測球體能穩定的進入到檢測腔c中。

優選的，所述氣囊的外壁上環繞穿插有收緊橡皮繩。

通過上述技術方案，收緊橡皮繩能在氣囊沒有充氣時，能對氣囊進行收緊，避免氣囊暴露在安裝間隙外，對該爬行器的運行造成干擾。

優選的，所述連接構件包括通過軸承安裝在驅動軸上的安裝軸套，所述安裝軸套的外壁上連接有支架，所述安裝軸套通過支架連接在主體上，所述氣管連接在安裝軸套上以與其內部相通，所述驅動軸上開設有與安裝軸套內部相通的通孔。

通過上述技術方案，通過軸承安裝在驅動軸上的安裝軸套，能夠保證安裝軸套不隨著驅動軸轉動。

優選的，所述電磁閥上連接有抽氣泵，于檢測球體觸碰到第一檢測點且從第一檢測點上脫離后，所述控制器控制抽氣泵在預設時間后啟動以對氣囊抽氣，在氣囊中的氣壓值p從氣壓值p1下降到初始氣壓值p0時停止對氣囊抽氣。

通過上述技術方案，通過抽氣泵對氣囊進行抽氣，以提高了氣囊中氣壓值p下降的速度。

綜上所述，本發明對比于現有技術的有益效果為：

在行走組件落下時，氣囊先于行走組件與地面接觸，達到對主體減震、緩沖的效果，避免爬行器上的攝像裝置在沖擊中出現損壞、振落、位置偏移，導致攝像裝置拍攝的畫面存在偏移的情況，以提高爬行器在管道中的行駛穩定性；本申請相比于傳統的爬行器更加節能資源、有助于綠色發展。

附圖說明

圖1為實施例的結構示意圖；

圖2A為爬行器的驅動示意圖；

圖2B為檢測組件的結構示意圖；

圖3為氣囊氣壓值p時的狀態示意圖；

圖4為氣囊氣壓值p1時的狀態示意圖；

圖5為氣囊氣壓值p2時的狀態示意圖；

圖6為爬行器上坡的狀態示意圖；

圖7為爬行器下坡的狀態示意圖；

圖8為爬行器涉水的狀態示意圖；

圖9為實施例中控制器的系統框圖。

附圖標記：1、主體；2、行走組件；201、驅動軸；202、第一驅動輪；203、第二驅動輪；204、安裝間隙；205、鏈輪；206、驅動電機；207、傳動鏈；3、檢測組件；301、殼體；302、檢測球體；303、放置槽；304、檢測腔a；305、檢測腔b、306、檢測點a；307、檢測點b；308、第一斜面；309、空腔；310、泡沫顆粒；311、通槽；312、檢測腔c；313、第二檢測點；314、第二斜面；4、緩沖組件；401、氣管；402、氣囊；403、收緊橡皮繩；404、氣孔；405、連接構件；4051、軸承；4052、安裝軸套；4053、支架；4054、通孔；4055、密封蓋；406、電磁閥；407、充氣泵；5、氣壓傳感器；6、電控鎖；7、鎖孔；8、固定盤；9、復位彈簧；10、抽氣泵；11、攝像裝置；12、安裝架；13、儲存腔；14、管道修復劑；15、管路；16、管道泵；17、噴頭；18、導管。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

結合圖1、圖2A和圖3所示，一種管道非開挖修復用爬行器，包括主體1、行走組件2、檢測組件3、緩沖組件4、氣壓傳感器5和控制器。

在主體1的首端設置有安裝架12，在安裝架12上設有攝像裝置11，主體1中還設有儲存腔13，儲存腔13中填充有管道修復劑14，儲存腔13通過管路15連接有管道泵16，在安裝架12上還設置有噴頭17，噴頭17通過導管18連接在管道泵16上；由此，通過攝像裝置11拍攝管道內的畫面，在發現管道內存在裂痕時，控制管道泵16啟動，管道泵16抽取儲存腔13中的管道修復劑14，管道修復劑14在管道泵的加壓作用下從噴頭17中噴出，以噴涂在裂痕上，達到修補裂痕的目的。

本實施例中，行走組件2安裝于主體1上，本實施例中，行走組件2設有兩個，兩個行走組件2分別安裝在主體1的首端和尾端。

每個行走組件2均包括呈中空設置的驅動軸201、以及兩個對稱安裝于驅動軸201兩端的驅動輪組，在驅動軸201上相應設置有鏈輪205，在主體1內設置有驅動電機206，驅動電機206的輸出軸通過傳動鏈207連接在鏈輪205上以驅使驅動軸201轉動。

驅動輪組包括設置在內側的第一驅動輪202和設置在外側的第二驅動輪203，本實施例中，第二驅動輪203上設有電控鎖6，驅動軸201上設有供電控鎖6的鎖舌插接以實現第一驅動輪202固定的鎖孔7，第二驅動輪203采用螺釘固定在驅動軸201上。值得說明的是，第一驅動輪202與第二驅動輪203之間預留有安裝間隙204。

如圖2B所示，檢測組件3安裝于主體1上，該檢測組件3包括殼體301、以及設于殼體301內的檢測球體302，殼體301上具有第一檢測點，于主體1傾斜時，檢測球體302觸碰第一檢測點以輸出相應的第一檢測信號，在一個實施例中，第一檢測點采用觸點開關。

值得說明的是，殼體301內相應具有用于檢測球體302放置的放置槽303、以及分別與放置槽303連通的檢測腔a304和檢測腔b305，其中，殼體301上具有第一檢測點，第一檢測點具有檢測點a306和檢測點b307，檢測點a306位于檢測腔a304中，檢測點b307位于檢測腔b305中。

當該爬行器處于前行狀態時，控制器控制檢測點b307不進行檢測工作；當該爬行器處于后退狀態時，控制器控制檢測點a306不進行檢測工作。

其中，檢測腔a304、檢測腔b305與放置槽303的銜接處開設有第一斜面308。本實施例中，第一斜面308的傾斜角度在30°~45°之間。

如圖3、圖4和圖5所示，緩沖組件4包括氣管401和氣囊402，氣囊402設置在安裝間隙204中，氣囊402的外壁上環繞穿插有收緊橡皮繩403，驅動軸201上還設有與氣囊402相通的氣孔404，其中，氣管401通過連接構件405與驅動軸201的內部相通，氣管401上連接有電磁閥406，電磁閥406上連接有充氣泵407。本實施例中，連接構件405包括通過軸承4051安裝在驅動軸201上的安裝軸套4052，安裝軸套4052的外壁上連接有支架4053，安裝軸套4052通過支架4053連接在主體1上，氣管401連接在安裝軸套4052上以與其內部相通，驅動軸201上開設有與安裝軸套4052內部相通的通孔4054。值得說明的是，在軸承4051安裝在安裝軸套4052中后，安裝軸套4052的兩端加裝有密封蓋4055進行密封。

氣壓傳感器5設于驅動軸201上且伸入到氣囊402中，氣壓傳感器5用于檢測氣囊402內部的氣壓值p。

如圖9所示，控制器分別電連接于第一檢測點、氣壓傳感器5、電磁閥406、抽氣泵10和充氣泵407，當控制器接收到第一檢測信號時，控制器控制充氣泵407啟動，并通過電磁閥406以使充氣泵407對氣囊402充氣，在氣囊402中的氣壓值p從初始氣壓值p0上升到氣壓值p1時停止對氣囊402充氣。

本實施例中，氣囊402的數量設置有四個，四個氣囊402逐一位于安裝間隙204中，其中，氣壓傳感器5相應設置有四個，每個氣壓傳感器5逐一安裝于氣囊402中。值得說明的是，檢測組件3設置有兩個，每個檢測組件3獨立進行檢測，并通過控制器對首端、尾端中的緩沖組件4、行走組件2進行獨立控制。

參照圖2B所示，檢測球體302采用浮力材料制成，在檢測球體302內設置有空腔309，空腔309中填充有泡沫顆粒310。其中，在殼體301上設有與放置槽303相通的通槽311，通槽311位于放置槽303的底部，在殼體301上具有與放置槽303相對的檢測腔c312，檢測腔c312中設有第二檢測點313，在檢測腔c312與檢測腔a304、檢測腔b305的銜接處設置有第二斜面314。

在本實施例中，第二檢測點313采用觸點開關，于第二檢測點313被檢測球體302觸發時輸出一第二檢測信號。

如圖9所示，控制器還用于接收到第二檢測信號以控制電控鎖6的鎖舌從鎖孔7中退出，并控制充氣泵407、電磁閥406啟動以對氣囊402充氣，在氣囊402中的氣壓值p從初始氣壓值p0上升到氣壓值p2時停止對氣囊402充氣。

值得說明的是，如圖3所示，驅動軸201上安裝有固定盤8，固定盤8上連接有復位彈簧9，復位彈簧9的一端連接在固定盤8上，復位彈簧9的另一端連接在第一驅動輪202上以用于提供第一驅動輪202軸向推動力。

如圖1所示，電磁閥406上連接有抽氣泵10，本實施例中，電磁閥406采用三通電磁閥406，于檢測球體302觸碰到第一檢測點且從第一檢測點上脫離后，控制器控制電磁閥406以使得氣囊402與抽氣泵10相連通，并控制抽氣泵10在預設時間后啟動以對氣囊402抽氣，在氣囊402中的氣壓值p從氣壓值p1下降到初始氣壓值p0時停止對氣囊402抽氣。本實施例中，預設時間在1s~2s之間。

工作過程：

結合圖6、圖7和圖8所示，以爬行器前行狀態為例進行說明，將該爬行器放置在管道中，爬行器在管道中前進，在爬行器遇到較大起伏的高地、石塊時，爬行器的主體1經歷上升和下降的過程，其中，在主體1下降過程中將產生一定的傾斜，在下降傾斜時，檢測球體302觸碰到第一檢測點（檢測點a306），第一檢測點輸出一第一檢測信號至控制器，控制器控制充氣泵407、電磁閥406啟動對氣囊402進行充氣，將氣囊402中的氣壓值p從初始氣壓值p0充到氣壓值p1，使得氣囊402在安裝間隙204中脹開并突出于驅動輪組的表面，由此，在行走組件2落下時，氣囊402先于行走組件2與地面接觸，達到對主體1減震、緩沖的效果，避免爬行器上的攝像裝置11在沖擊中出現損壞、振落、位置偏移，導致攝像裝置11拍攝的畫面存在偏移的情況，以提高爬行器在管道中的行駛穩定性。

當檢測球體302觸碰到第一檢測點且從第一檢測點上脫離后，控制器控制電磁閥406以與抽氣泵10相連通，并控制抽氣泵10在預設時間后啟動以對氣囊402抽氣，在氣囊402中的氣壓值p從氣壓值p1下降到初始氣壓值p0時停止對氣囊402抽氣。

其中，由于工作人員的操作不當，在管道前方出現斷層時，若斷層中存在水坑，若水坑過深導致水漫過攝像裝置11將造成攝像裝置11的損壞，由此，在該爬行器進入水坑涉水時，檢測球體302將在水體的浮力下浮起，并在水深過深時，檢測球體302將觸碰到第二檢測點313，使得第二檢測點313輸出第二檢測信號至控制器，控制器控制電控鎖6動作，控制電磁閥406轉接到與充氣泵407相連通的管路上，并相應控制充氣泵407啟動以對氣囊402充氣，此時，第一驅動輪202在脹開的氣囊402的驅動下沿著驅動軸201滑動，并將氣囊402中的氣壓值p從初始氣壓值p0上升到氣壓值p2，從而該爬行器將在氣囊402的作用下漂浮在水面上，避免造成攝像裝置11涉水而損壞。

以上所述僅是本發明的示范性實施方式，而非用于限制本發明的保護范圍，本發明的保護范圍由所附的權利要求確定。