[發明專利]一種用于輸水管道檢修的水下機器人及其結構尺寸優選方法

在審

• 申請號: 202310174441.2
• 申請日: 2023-02-28
• 公開（公告）號: CN116293193A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 殷寶吉;徐文星;唐文獻;張建;蘇世杰;張葉磊;陸杰;辛伯彧;顏靜
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L55/40;F16L101/30
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本發明公開了一種用于輸水管道檢修的水下機器人及其結構尺寸優選方法，水下機器人包括水下機器人主體模塊、后支撐伸縮模塊和前支撐伸縮模塊，機器人主體模塊包括導流罩、垂直推進艙、前水平推進艙、機械臂艙、液壓缸艙、后水平推進艙、電子艙模塊和尾翼模塊，前支撐伸縮模塊和后支撐伸縮模塊分別由三根相同的支腿安裝在水下機器人主體模塊上。運動模式下，機械臂和前、后水平推進艙都收縮在水下機器人主體內，能夠快速運動到故障位置，同樣能夠以較為快速的狀態檢查管道內部狀態。當發現故障點后，水下機器人主體模塊兩端的前、后支撐伸縮模塊展開將水下機器人固定與管道內壁，安裝于后支撐伸縮模塊上的機械臂由折疊狀態打開，開始進行作業。

技術領域

本發明涉及水下機器人領域，具體涉及一種輸水管道檢修的水下機器人。

背景技術

當今工業和城鎮的發展飛速，管道因為運輸簡便被廣泛運用于供水等系統，并被廣泛鋪設。在使用過程中管道時長受外力、環境等因素的影響，容易使受到細微損傷，在長時間的使用過程中出現腐蝕、破損等情況。為了避免這些情況帶來經濟損失，則需要對管道經行定期檢修，人工檢修工作量大且效率低，而水下機器人作為一種工作于水下的機器人能夠搭載攝像頭、機械臂和聲納等傳感器，進入管道內部進行檢修作業。

專利號為CN111306401A，名為“一種用于輸水管道檢測的可旋轉帆船式自主水下機器人”的中國專利，設計了一種可旋轉帆船式自主水下機器人，通過水流推動水下機器人，實現無動力航行，顯著降低能耗。然而此裝置由水流作為動力源，推動水下機器人再管道中檢修，錯過故障點后不能返回故障點詳細檢測。專利號為CN104613275A，名為“一種管道水下機器人檢測裝置”的中國專利，設計了一種管道水下機器人，利用四周推桿并配合攝像頭，詳細觀測管道內壁情況。然而此管道水下機器人，僅由前端四周推桿支撐，對于紊流的擾動沒有很好的抵抗能力。

發明內容

發明目的：針對以上缺點，本發明提供一種用于輸水管道檢修的水下機器人，有運動和工作兩種模式。在運動模式下，本發明專利能夠快速運動并對管道內壁進行巡檢。在工作模式下，本發明專利能夠穩定固定在管道內，且安裝在支腿上的機械臂作業范圍得到增大，且前、后推進艙能夠將水下機器人沿管道周向轉動，進一步擴大作業范圍。本發明專利提供了一種結構尺寸優選方法，該方法在水下機器人結構設計上能夠使支腿驅動桿力臂最大，并且為控制支腿的液壓缸行程提供設計依據。

技術方案：為解決上述問題，本發明采用一種用于輸水管道檢修的水下機器人，其特征在于，包括主體模塊、后支撐收縮模塊和前支撐收縮模塊；

所述后支撐收縮模塊包括若干后支腿、后支腿驅動桿和后滑移連接環；主體模塊上設有與后支腿后端鉸接的后支撐固定架，后支腿驅動桿一端與后支腿鉸接；后支腿驅動桿另一端與后滑移連接環鉸接；后支腿驅動桿和后支腿的鉸接處與后支腿和后支撐固定架的鉸接處之間具有一段距離形成杠桿結構；

所述前支撐收縮模塊包括若干前支腿、前支腿驅動桿和前滑移連接環；主體模塊上設有與前支腿后端鉸接的前支撐固定架，前支腿驅動桿一端與前支腿鉸接；前支腿驅動桿另一端與前滑移連接環鉸接；前支腿驅動桿和前支腿的鉸接處與前支腿和前支撐固定架的鉸接處之間具有一段距離形成杠桿結構；

主體模塊外側設有與主體模塊軸線平行延伸的絲桿，后滑移連接環、前滑移連接環位于絲桿上，且絲桿、后滑移連接環、前滑移連接環共同形成雙向絲桿結構，當絲桿轉動時，后滑移連接環與前滑移連接環相互靠近或相互遠離，當后滑移連接環與前滑移連接環相互遠離時，后支腿驅動桿與前支腿驅動桿分別將后支腿與前支腿相對于主體模塊打開。

進一步的，所述前支腿上安裝有前水平固定架，且前水平固定架中設有前水平推進器；所述后支腿上安裝有后水平固定架，且后水平固定架中設有后水平推進器；所述主體模塊設有用以收容前水平固定架的前水平固定艙及收容后水平固定架的后水平固定艙；前水平固定艙與后水平固定艙均設有凹槽；當前支腿相對主體模塊收縮時，前水平固定架收容于前水平固定艙的凹槽內；后水平固定架收容于后水平固定艙的凹槽內。