混凝土管道内部质量检测的行走装置及操作方法与流程

本发明涉及建筑混凝土质量检测装置领域，特别是涉及一种混凝土管道内部质量检测的行走装置及操作方法。

背景技术：

在建筑施工或者市政基础设施建设过程中，需要用到混凝土管道，混凝土管道主要用于排污或者电力、网络的铺设，在建设过程中，需要对其质量进行检测，由于管道内部的空间有限，而且长度较长，相邻管路的接头位置存在着一定的接缝，在具体完成施工或者管道铺设之后需要对混凝土管道内部的质量进行检测，主要包括管道内衬表面质量的检测以及接缝质量检测，在检测过程中通常采用管道机器人搭载相应的摄像检测设备对其内部进行检测，就需要用到管道行走装置。

虽然，现有多种不同结构和类型的管道行走装置，例如：cn110159869a中公开了一种管道检测机器人及其多传感器融合检测方法，其通过在主体支架上搭载三组行走组件，以实现整个机器人的行走，为了适应不同的管径其采用四边形连杆机构，但是上述机器人的结构相对复杂，结构的稳定性无法获得很好的保障。

在cn20301011中公开了一种管道机器人，其采用多个关节，主要解决了变径管道内部的顺利行走，其将两个关节之间通过转弯机构连接，虽然公开了采用螺纹传动实现伸展，但是其本质上无法很好的与管道内壁相接触配合，无法实现正常的行走。

在cn105276334中公开一种管道检测机器人，其采用万向节和多级带传动摇杆机构实现与管道内部的贴合行走，但是上述的带式摇杆机构实际上无法很好的控制与管道内壁的贴合，其行走稳定性无法得到控制，结构相对复杂。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供混凝土管道内部质量检测的行走装置及操作方法，其能够搭载混凝土质量检测装备以及摄像设备实现混凝土管道内部质量的检测，以保证检测质量。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：混凝土管道内部质量检测的行走装置，它包括机架结构，所述机架结构的第一中部支撑板上连接有用于和管道内壁相支撑行走的头部行走轮组和两组头部支撑轮组，所述头部行走轮组和头部支撑轮组均布在第一中部支撑板的外缘上；

所述机架结构的第二中部支撑板上连接有用于和管道内壁相支撑行走的尾部行走轮组和两组尾部支撑轮组，所述尾部行走轮组和尾部支撑轮组均布在第二中部支撑板的外缘上；

所述机架结构上安装有用于驱动头部行走轮组和头部支撑轮组同步张开的头部张开装置；

所述头部张开装置通过同步传动机构与尾部张开装置相连，所述尾部张开装置与尾部支撑轮组和尾部行走轮组配合相连，并驱动其同步张开与管道内壁相贴合。

所述机架结构包括头部角板和尾部角板，所述头部角板和尾部角板之间固定安装有三根呈三棱柱布置的机架杆，所述机架杆的中间部位通过卡簧呈中心对称固定有第一中部支撑板和第二中部支撑板。

所述头部支撑轮组和尾部支撑轮组采用相同的结构，所述头部支撑轮组包括头部轮杆，所述头部轮杆通过第一销轴铰接在第一中部支撑板外缘上的第一耳板上，所述头部轮杆的另一端通过头部轮架安装有头部轮。

所述头部行走轮组和尾部行走轮组采用相同的结构，所述尾部行走轮组包括尾部轮杆，所述尾部轮杆通过第二销轴铰接在第二中部支撑板外缘上的第二耳板上，所述尾部轮杆的另一端通过尾部轮架支撑安装有行走轮，所述行走轮与用于驱动其转动行走的行走动力装置相连。

所述行走动力装置包括行走电机，所述行走电机通过电机固定架固定安装在尾部轮杆的侧壁上，所述行走电机的主轴通过定位销钉与锥齿轮轴套的一端相连，所述锥齿轮轴套的末端加工有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合传动，所述第二锥齿轮安装在行走轮的轮轴上。

所述头部张开装置包括通过轴承座支撑在头部角板和第一中部支撑板中部之间的传动丝杆，所述传动丝杆上通过丝杆传动配合安装有丝杆螺母，所述丝杆螺母固定安装在滑移板上，所述滑移板滑动支撑在机架结构的机架杆上，所述滑移板的外缘侧壁上通过多个第一耳座铰接有连杆，所述连杆的另一端与固定在头部行走轮组和头部支撑轮组上的第二耳座铰接相连，所述传动丝杆的端头通过联轴器与张开电机的主轴相连，所述张开电机固定安装在第一中部支撑板的侧壁上。

所述同步传动机构包括固定安装在头部张开装置的传动丝杆上的主动齿轮，所述主动齿轮与第一从动齿轮构成齿轮啮合传动，所述第一从动齿轮支撑安装在中间轴的一端，所述中间轴支撑安装在第一中部支撑板和第二中部支撑板之间，所述中间轴的另一端安装有第二从动齿轮，所述第二从动齿轮与第三从动齿轮啮合传动，所述第三从动齿轮固定安装在尾部张开装置的尾部传动丝杆上。

所述尾部张开装置包括支撑在第二中部支撑板和尾部角板之间的尾部传动丝杆，所述尾部传动丝杆上通过丝杆传动配合安装有尾部丝杆螺母，所述尾部丝杆螺母固定安装在尾部滑移板上，所述尾部滑移板滑动支撑在机架结构的机架杆上，所述尾部滑移板的外缘侧壁上通过多个第三耳座铰接有尾部连杆，所述尾部连杆的另一端与固定在尾部支撑轮组和尾部行走轮组上的第四耳座铰接相连。

在进行管道内部质量检测时，所述行走装置的机架结构上安装有用于对混凝土管道内部进行检测的检测设备。

所述混凝土管道内部质量检测的行走装置的操作方法，它包括以下步骤：

步骤1：将用于混凝土管道内部质量检测的专业检测设备固定安装在机架结构上；

步骤2：将行走装置整体放置于待检测混凝土管道的洞口位置；

步骤3：远程控制检测设备和头部张开装置的张开电机开启，通过张开电机驱动传动丝杆，通过传动丝杆驱动丝杆螺母，通过丝杆螺母带动连杆，再由连杆驱动头部行走轮组和头部支撑轮组同步张开，并使得头部轮和行走轮紧贴混凝土管道内壁；

步骤4：传动丝杆转动过程中，同步驱动同步传动机构的主动齿轮，通过主动齿轮同步驱动第一从动齿轮，再由第一从动齿轮驱动中间轴，通过中间轴驱动第二从动齿轮，再由第二从动齿轮驱动第三从动齿轮，进而通过第三从动齿轮驱动尾部传动丝杆，通过尾部传动丝杆驱动尾部丝杆螺母，再由尾部丝杆螺母同步带动尾部连杆，通过尾部连杆驱动尾部行走轮组和尾部支撑轮组同步张开，并使得行走轮紧贴混凝土管道内壁；

步骤5：待整个机架结构稳定支撑在混凝土管道内壁之后，启动头部行走轮组和尾部行走轮组，通过行走电机驱动主轴，通过主轴驱动锥齿轮轴套，再由锥齿轮轴套驱动第一锥齿轮，通过第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合传动，进而驱动轮轴，并通过轮轴驱动行走轮转动，最终通过行走轮与混凝土管道内壁相接触实现机架结构的稳定行走；

步骤6：在机架结构行走过程中，通过检测设备对混凝土管道内壁进行时时质量检测，并将检测结构通过远程传输到检测终端设备，直到完成整个管道的检测工作。

本发明有如下有益效果：

1、通过上述的行走装置，能够搭载混凝土质量检测装备以及摄像设备实现混凝土管道内部质量的检测，以保证检测质量。而且能够保证机架结构整体行走的可靠性和稳定性。

2、通过上述的机架结构能够对整个装置进行支撑，同时通过所述的机架杆起到导向滑动的作用。而且上述结构保证了整个装置的稳定性。

3、通过上述的头部支撑轮组和尾部支撑轮组能够将整个装置稳定的支撑在混凝土管道的内壁上，进而保证了头部行走轮组和尾部行走轮组能够与管内壁相贴合，实现整个装置的行走。

4、通过上述的头部行走轮组和尾部行走轮组主要用于提供整个装置在管道内部行走的动力。

5、通过上述的行走动力装置能够提供行走的动力，进而驱动行走轮转动。

6、通过上述同步传动机构主要是为了将头部张开装置的动力稳定的传递给尾部张开装置，同时保证了两者同步的张开动作。

7、所述尾部张开装置是为了将尾部支撑轮组和尾部行走轮组张开，进而使其能够支撑在管道内壁上，进而方便的实现行走。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明第一视角三维图。

图2为本发明第二视角三维图。

图3为本发明第三视角三维图。

图4为本发明主视图。

图5为本发明图4中a-a视图。

图中：机架结构1、头部支撑轮组2、头部行走轮组3、尾部行走轮组4、头部张开装置5、同步传动机构6、尾部张开装置7、尾部支撑轮组8；

卡簧101、第一中部支撑板102、机架杆103、头部角板104、第二中部支撑板105、尾部角板106；

头部轮201、头部轮架202、头部轮杆203、第一耳板204、第一销轴205；

第二耳板401、第二销轴402、尾部轮杆403、电机固定架404、行走电机405、主轴406、定位销钉407、锥齿轮轴套408、第一锥齿轮409、轮轴410、第二锥齿轮411、行走轮412；

轴承座501、传动丝杆502、滑移板503、第一耳座504、连杆505、第二耳座506、丝杆螺母507、张开电机508；

主动齿轮601、第一从动齿轮602、中间轴603、第三从动齿轮604、第二从动齿轮605；

尾部传动丝杆701、第四耳座702、尾部连杆703、尾部丝杆螺母704、尾部滑移板705、第三耳座706。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-5，混凝土管道内部质量检测的行走装置，它包括机架结构1，所述机架结构1的第一中部支撑板102上连接有用于和管道内壁相支撑行走的头部行走轮组3和两组头部支撑轮组2，所述头部行走轮组3和头部支撑轮组2均布在第一中部支撑板102的外缘上；所述机架结构1的第二中部支撑板105上连接有用于和管道内壁相支撑行走的尾部行走轮组4和两组尾部支撑轮组8，所述尾部行走轮组4和尾部支撑轮组8均布在第二中部支撑板105的外缘上；所述机架结构1上安装有用于驱动头部行走轮组3和头部支撑轮组2同步张开的头部张开装置5；所述头部张开装置5通过同步传动机构6与尾部张开装置7相连，所述尾部张开装置7与尾部支撑轮组8和尾部行走轮组4配合相连，并驱动其同步张开与管道内壁相贴合。通过上述的行走装置，能够搭载混凝土质量检测装备以及摄像设备实现混凝土管道内部质量的检测，以保证检测质量。而且能够保证机架结构1整体行走的可靠性和稳定性。

具体工作过程中，通过上述的头部行走轮组3、头部支撑轮组2、尾部支撑轮组8和尾部行走轮组4能够与混凝土管道内壁紧密的接触配合，进而通过均布的三角支撑，将整个机架结构1支撑的圆形管道内部，通过所述的头部张开装置5和尾部张开装置7能够将所述的轮组撑开，进而适应不同管径的使用需求，并通过头部行走轮组3和尾部行走轮组4同步的驱动整个装置的洞内行走。以搭载检测设备对管道内壁进行检测。

进一步的，所述机架结构1包括头部角板104和尾部角板106，所述头部角板104和尾部角板106之间固定安装有三根呈三棱柱布置的机架杆103，所述机架杆103的中间部位通过卡簧101呈中心对称固定有第一中部支撑板102和第二中部支撑板105。通过上述的机架结构1能够对整个装置进行支撑，同时通过所述的机架杆103起到导向滑动的作用。而且上述结构保证了整个装置的稳定性。

进一步的，所述头部支撑轮组2和尾部支撑轮组8采用相同的结构，所述头部支撑轮组2包括头部轮杆203，所述头部轮杆203通过第一销轴205铰接在第一中部支撑板102外缘上的第一耳板204上，所述头部轮杆203的另一端通过头部轮架202安装有头部轮201。通过上述的头部支撑轮组2和尾部支撑轮组8能够将整个装置稳定的支撑在混凝土管道的内壁上，进而保证了头部行走轮组3和尾部行走轮组4能够与管内壁相贴合，实现整个装置的行走。

进一步的，所述头部行走轮组3和尾部行走轮组4采用相同的结构，所述尾部行走轮组4包括尾部轮杆403，所述尾部轮杆403通过第二销轴402铰接在第二中部支撑板105外缘上的第二耳板401上，所述尾部轮杆403的另一端通过尾部轮架支撑安装有行走轮412，所述行走轮412与用于驱动其转动行走的行走动力装置相连。通过上述的头部行走轮组3和尾部行走轮组4主要用于提供整个装置在管道内部行走的动力。工作过程中，通过行走动力装置驱动相应的行走轮412，进而通过行走轮412与管道内壁之间的啮合实现整个装置的行走。

进一步的，所述行走动力装置包括行走电机405，所述行走电机405通过电机固定架404固定安装在尾部轮杆403的侧壁上，所述行走电机405的主轴406通过定位销钉407与锥齿轮轴套408的一端相连，所述锥齿轮轴套408的末端加工有第一锥齿轮409，所述第一锥齿轮409与第二锥齿轮411啮合传动，所述第二锥齿轮411安装在行走轮412的轮轴410上。通过上述的行走动力装置能够提供行走的动力，进而驱动行走轮412转动。具体工作过程中，通过行走电机405驱动主轴406，再由主轴406驱动锥齿轮轴套408，进而通过锥齿轮轴套408驱动第一锥齿轮409，最终通过第一锥齿轮409驱动第二锥齿轮411，再由第二锥齿轮411驱动轮轴410，最终通过轮轴410驱动行走轮412。

进一步的，所述头部张开装置5包括通过轴承座501支撑在头部角板104和第一中部支撑板102中部之间的传动丝杆502，所述传动丝杆502上通过丝杆传动配合安装有丝杆螺母507，所述丝杆螺母507固定安装在滑移板503上，所述滑移板503滑动支撑在机架结构1的机架杆103上，所述滑移板503的外缘侧壁上通过多个第一耳座504铰接有连杆505，所述连杆505的另一端与固定在头部行走轮组3和头部支撑轮组2上的第二耳座506铰接相连，所述传动丝杆502的端头通过联轴器与张开电机508的主轴相连，所述张开电机508固定安装在第一中部支撑板102的侧壁上。通过上述的头部张开装置5主要用于调节头部支撑轮组2和头部行走轮组3张开程度，进而使其能够适应不同管径的混凝土管道，同时使得相应的行走轮和头部轮能够与管道内壁紧密贴合。保证后续正常的行走过程。工作过程中，通过张开电机508驱动传动丝杆502，通过传动丝杆502驱动丝杆螺母507，通过丝杆螺母507带动连杆505，再由连杆505驱动头部行走轮组3和头部支撑轮组2同步张开，并使得头部轮201和行走轮紧贴混凝土管道内壁。

进一步的，所述同步传动机构6包括固定安装在头部张开装置5的传动丝杆502上的主动齿轮601，所述主动齿轮601与第一从动齿轮602构成齿轮啮合传动，所述第一从动齿轮602支撑安装在中间轴603的一端，所述中间轴603支撑安装在第一中部支撑板102和第二中部支撑板105之间，所述中间轴603的另一端安装有第二从动齿轮605，所述第二从动齿轮605与第三从动齿轮604啮合传动，所述第三从动齿轮604固定安装在尾部张开装置7的尾部传动丝杆701上。通过上述同步传动机构6主要是为了将头部张开装置5的动力稳定的传递给尾部张开装置7，同时保证了两者同步的张开动作。工作过程中，通过主动齿轮601同步驱动第一从动齿轮602，再由第一从动齿轮602驱动中间轴603，通过中间轴603驱动第二从动齿轮605，再由第二从动齿轮605驱动第三从动齿轮604，进而通过第三从动齿轮604驱动尾部传动丝杆701，通过尾部传动丝杆701驱动尾部丝杆螺母704，再由尾部丝杆螺母704同步带动尾部连杆703，通过尾部连杆703驱动尾部行走轮组4和尾部支撑轮组8同步张开，并使得行走轮412紧贴混凝土管道内壁。

进一步的，所述尾部张开装置7包括支撑在第二中部支撑板105和尾部角板106之间的尾部传动丝杆701，所述尾部传动丝杆701上通过丝杆传动配合安装有尾部丝杆螺母704，所述尾部丝杆螺母704固定安装在尾部滑移板705上，所述尾部滑移板705滑动支撑在机架结构1的机架杆103上，所述尾部滑移板705的外缘侧壁上通过多个第三耳座706铰接有尾部连杆703，所述尾部连杆703的另一端与固定在尾部支撑轮组8和尾部行走轮组4上的第四耳座702铰接相连。所述尾部张开装置7是为了将尾部支撑轮组8和尾部行走轮组4张开，进而使其能够支撑在管道内壁上，进而方便的实现行走。

进一步的，在进行管道内部质量检测时，所述行走装置的机架结构1上安装有用于对混凝土管道内部进行检测的检测设备。

实施例2：

所述混凝土管道内部质量检测的行走装置的操作方法，它包括以下步骤：

步骤1：将用于混凝土管道内部质量检测的专业检测设备固定安装在机架结构1上；

步骤2：将行走装置整体放置于待检测混凝土管道的洞口位置；

步骤3：远程控制检测设备和头部张开装置5的张开电机508开启，通过张开电机508驱动传动丝杆502，通过传动丝杆502驱动丝杆螺母507，通过丝杆螺母507带动连杆505，再由连杆505驱动头部行走轮组3和头部支撑轮组2同步张开，并使得头部轮201和行走轮紧贴混凝土管道内壁；

步骤4：传动丝杆502转动过程中，同步驱动同步传动机构6的主动齿轮601，通过主动齿轮601同步驱动第一从动齿轮602，再由第一从动齿轮602驱动中间轴603，通过中间轴603驱动第二从动齿轮605，再由第二从动齿轮605驱动第三从动齿轮604，进而通过第三从动齿轮604驱动尾部传动丝杆701，通过尾部传动丝杆701驱动尾部丝杆螺母704，再由尾部丝杆螺母704同步带动尾部连杆703，通过尾部连杆703驱动尾部行走轮组4和尾部支撑轮组8同步张开，并使得行走轮412紧贴混凝土管道内壁；

步骤5：待整个机架结构1稳定支撑在混凝土管道内壁之后，启动头部行走轮组3和尾部行走轮组4，通过行走电机405驱动主轴406，通过主轴406驱动锥齿轮轴套408，再由锥齿轮轴套408驱动第一锥齿轮409，通过第一锥齿轮409与第二锥齿轮411啮合传动，进而驱动轮轴410，并通过轮轴410驱动行走轮412转动，最终通过行走轮412与混凝土管道内壁相接触实现机架结构1的稳定行走；

步骤6：在机架结构1行走过程中，通过检测设备对混凝土管道内壁进行时时质量检测，并将检测结构通过远程传输到检测终端设备，直到完成整个管道的检测工作。