一種污水管網潛水機器人及檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于機器人檢測技術領域，具體涉及一種污水管網潛水機器人及檢測方 法。
【背景技術】
[0002] 污水管網作為城市的重要組成部分，是一個城市的基本構成要素，通過污水管網 收集污水，處理后達到標準排放，避免污水亂排亂放，保護了生存的環境。因此，控制好污水 管網工程的施工質量直接關系到一個城市的形象和環境，直接影響著居民的生活。
[0003] 針對我國污水管網建設和管理一般相對滯后，其建設和管理中存在的問題也日益 突出，對此，近幾年來，我國加大對污水管網的建設工程，建立統一協調的機制，擴大規劃的 范圍和深度，突出規劃的整體性、系統性和嚴謹性，深入研究新城區的建設、老城區的改造、 城區內化工企業廢水排污管理規劃、城鄉鎮的排污管理規劃、區域小型污水處理設施的課 題，根據水質污染狀況、城區污水排放狀況和治理情況的要求，制定出實施規劃，加強對污 水管網的建設和管理，不斷提高污水管網對污水的收集率和處理效率。
[0004] 污水管網是一個體系網絡，當某處存在問題或者損壞就會造成連鎖反映影響整個 體系的排水能力。為了能最大限度排水能力，延長管道使用壽命，必須建立完善的管道檢測 評估方法和科學的養護手段對其進行定期的檢查、評估、疏通和修復。
[0005] 因此，對管道內部的狀況檢測是提高污水管網對污水的收集率和處理效率重要組 成部分，不僅可以科學、直觀地了解管道內部的狀況，也可以為損壞的管道維修提供準確的 數據。目前污水管網中管道檢測采用一套集機械化與智能化為一體的機器人設備，記錄管 道內部具體情況。檢測過程中先采用管道和檢查井的潛水封堵、橡膠氣囊輔助封堵，再進行 排水和高壓疏通，然后進行管道檢測，最后生產影像資料和文字報告。但是在檢測過程中 需要控制管道中的水量不超過管徑的5%，這使得管道檢測操作比較復雜、難度較大，需要 花費更多時間和費用去進行檢測；而且在檢測過程中發現有部分管道存在的缺陷有漏檢情 況，技術人員不得不進行二次檢測，提高人力成本。
【發明內容】
[0006] 本發明提供了一種污水管網潛水機器人及檢測方法，按照劃分出的檢測管段，采 用潛水機器人直接在水下進行管道檢測，潛水機器人在管道中無死角、全方位地對管道缺 陷進行精準捕捉，一次檢測即可完成管道內所有位置的排查，操作簡單、快速，而且檢測定 位高精準，成本低，效率高。
[0007] 本發明采用如下技術方案：
[0008] -種污水管網潛水機器人，包括岸上控制系統和機器人本體，其特征在于：機器人 本體上設有框架載體，框架載體的上端設有浮力塊，框架載體上設有控制艙，控制艙安裝有 水下控制系統，水下控制系統連接岸上控制系統，控制艙中設有第一攝像頭和照明燈，框架 載體上設有推進器和聲納；框架載體上設有導向曲桿，導向曲桿上設有橫梁，橫梁上設有曲 臂，曲臂連接有支撐桿；支撐桿上設有底盤，底盤上設有連接軸，連接軸上轉動連接有三腳 觸碰裝置，三腳觸碰裝置包括三個支腳，三個支腳為一體結構，單個支腳上轉動連接有導向 輪，連接軸上設有蓋板，蓋板將三腳觸碰裝置限位于連接軸上，蓋板的底部設有平衡裝置， 平衡裝置與蓋板之間設有復位件；框架載體上設有直線導軌，直線導軌上滑動連接有升降 臺，升降臺上設有機械手，直線導軌上設有第二攝像頭。
[0009] 進一步，曲臂包括主動臂和從動臂，主動臂連接支撐桿，從動臂連接橫梁，主動臂 和從動臂之間設有推桿，在導向輪觸碰到管道內壁時，支撐桿上的受力帶動曲臂彎曲，進行 緩沖作用，然后在推桿的作用下，曲臂恢復原始狀態，對下一次觸碰做好緩沖準備。
[0010] 進一步，連接軸與三腳觸碰裝置的安裝孔之間設有硅膠墊片，硅膠墊片具有一定 的柔韌性、良好的壓縮性和表面天然的粘性，能夠填充縫隙，完成連接軸與三腳觸碰裝置的 安裝孔之間的連接，起到固定連接和減震的作用。
[0011] 進一步，平衡裝置包括殼體、平衡尾翼和連接板，平衡尾翼設于連接板之間，平衡 尾翼和連接板設于殼體中，連接板連接復位件，在導向輪觸碰到管道內壁時，三腳觸碰裝置 轉動并觸碰平衡裝置，平衡裝置中的平衡尾翼打開，呈扇形狀，在水的浮力作用下，潛水機 器人平穩地懸浮在水中，保證管道缺陷捕捉的精準性。
[0012] 進一步，第二攝像頭的水下云臺轉速為6° /S，第二攝像頭的俯仰范圍為±15°， 第二攝像頭的左右擺動范圍為±30°，微調第二攝像頭，可將第二攝像頭精準定位到管道 缺陷上，進行缺陷拍攝。
[0013] 進一步，照明燈采用兩個LED燈，LED燈的功率為35W，LED燈由半導體芯片封裝在 環氧樹脂中，LED燈采用冷發光技術，兩個LED燈為管道內部提供光源，方便水下機器人拍 攝管道內部每一個位置，技術人員可清楚了解管道內部具體情況，便于作出判斷。
[0014] 一種污水管網潛水機器人檢測方法，其特征在于包括如下步驟：
[0015] (a)建立管道信息站：對建設單位提供的污水管網管道竣工圖紙進行了解和分 析，了解管道的管內底標高、水流方向、管徑、交匯井位置和管道材料，再用紅筆在圖紙上標 出各個交匯點和接入點，分析出實際檢測具體分布情況，劃分出檢測管段，然后根據分析出 的數據圖在岸上控制系統上建立檢測的管道信息站；
[0016] (b)組裝檢測系統：將電纜連接聚焦式電極陣列探頭，再將聚焦式電極陣列探頭 固定在潛水機器人前置設計的蓋板上，接著將聚焦式電極陣列探頭接入的電纜纏繞到支撐 桿，并將電纜順著框架載體接入到岸上控制系統上；
[0017] (C)高壓射水疏通：采用高壓射水機對每段管段進行高壓水流噴射作用，將管道 中的淤泥和垃圾沖刷到檢查井處，然后抽至運送車，運送車將淤泥和垃圾拉倒指定地點進 行排放；
[0018] (d)水下管道檢測：開啟潛水機器人控制電開關，將潛水機器人從檢查井中放入 到水中，進行第一級管段中管道檢測，通過岸上控制系統開啟照明燈，照明燈設置在潛水機 器人前后位置，保證潛水機器人前后一段的管道照亮，并開啟第一攝像頭，用第一攝像頭對 管道內部的情況進行實時影像監視、記錄、圖像抓拍的操作，開啟推進器，根據管道水壓和 水流的實際情況，控制推進器的轉速，然后通過無線手柄遠程遙控潛水機器人，對潛水機器 人發送控制命令，潛水機器人進行水下三維自由度沿著水流運動，技術人員在岸上接入接 地電極探頭，并不停的進行電流探測，潛水機器人裝載的聚焦式電極陣列探頭、水、管道、大 地和接地電極探頭形成回路，岸上控制系統上顯示電流變化圖，當遇到電流變化出現明顯 上升時，說明此處管道出現破裂、變形、錯位、脫節和滲漏的缺陷，技術人員通過無線手柄控 制潛水機器人靠近缺陷處，將三腳觸碰裝置觸碰到管道的內壁上，在導向輪的轉動下，帶動 三腳觸碰裝置上的支腳轉動，支腳觸碰到平衡裝置，平衡裝置中的平衡尾翼打開，潛水機器 人平穩地停留在缺陷處，平衡尾翼進行平衡作用，然后技術人員在岸上控制系統上調節機 械手支撐在管道內壁上的角度，并開啟第二攝像頭，第二攝像頭對準缺陷處，進行精準拍 攝，獲取缺陷的圖片，岸上控制系統顯示缺陷數據后，復位件將平衡尾翼收入殼體中，平衡 裝置恢復原始狀態，然后技術人員繼續控制潛水機器人在管道中前進，完成該管段的管道 檢測，再對下一段管段進行同樣的管道檢測；
[0019] (e)缺陷定位及維修：針對岸上控制系統中的數據，對管道內部進行圖像檢測、編 輯、記錄、回放，對管道缺陷定位實時記錄，確認管道缺陷的分類，確定維修的精準位置，安 排專屬技術人員進行維修工作。
[0020] 進一步，建立管道信息站操作中，檢測管段的長度范圍在0~120m，長度精確到 0.1m 〇
[0021] 進一步，水下管道檢測操作中，潛水機器人的航速控制在0~10m/min，潛水機器 人處于水下工作時間控制在O~I. 5h。
[0022] 進一步，缺陷定位操作中，管道缺陷的位置定位精度為lcm，定位分辨率的范圍在 0· 05~0· lm，管道探測距離為150m。
[0023] 本發明由于采用了上述技術方案，具有以下有益效果：
[0024] 本發明中的潛水機器人具有直接在水下作業的功能，在具體檢測過程中，按照劃 分出的檢測管段，采用潛水機器人直接在水下進行管道檢測。技術人員通過岸上控制系統 控制水下控制系統，使得潛水機器人在推進器的作用下前行，照明燈提供管道內部拍攝的 光源，第一攝像頭拍攝整個管道內部的實際情況；當電流變化圖中的電流變化出現明顯上 升時，說明此處管道存在缺陷，技術人員通過無線手柄遠程遙控潛水機器人到管道缺陷的 具體位置，將三腳觸碰裝置觸碰到管道的內壁上，在導向輪的轉動下，帶動三腳觸碰裝置上 的支腳轉動，支腳觸碰到平衡裝置，平衡裝置中的平衡尾翼打開