一种污水管网潜水机器人及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机器人检测技术领域，具体涉及一种污水管网潜水机器人及检测方 法。
【背景技术】
[0002] 污水管网作为城市的重要组成部分，是一个城市的基本构成要素，通过污水管网 收集污水，处理后达到标准排放，避免污水乱排乱放，保护了生存的环境。因此，控制好污水 管网工程的施工质量直接关系到一个城市的形象和环境，直接影响着居民的生活。
[0003] 针对我国污水管网建设和管理一般相对滞后，其建设和管理中存在的问题也日益 突出，对此，近几年来，我国加大对污水管网的建设工程，建立统一协调的机制，扩大规划的 范围和深度，突出规划的整体性、系统性和严谨性，深入研究新城区的建设、老城区的改造、 城区内化工企业废水排污管理规划、城乡镇的排污管理规划、区域小型污水处理设施的课 题，根据水质污染状况、城区污水排放状况和治理情况的要求，制定出实施规划，加强对污 水管网的建设和管理，不断提高污水管网对污水的收集率和处理效率。
[0004] 污水管网是一个体系网络，当某处存在问题或者损坏就会造成连锁反映影响整个 体系的排水能力。为了能最大限度排水能力，延长管道使用寿命，必须建立完善的管道检测 评估方法和科学的养护手段对其进行定期的检查、评估、疏通和修复。
[0005] 因此，对管道内部的状况检测是提高污水管网对污水的收集率和处理效率重要组 成部分，不仅可以科学、直观地了解管道内部的状况，也可以为损坏的管道维修提供准确的 数据。目前污水管网中管道检测采用一套集机械化与智能化为一体的机器人设备，记录管 道内部具体情况。检测过程中先采用管道和检查井的潜水封堵、橡胶气囊辅助封堵，再进行 排水和高压疏通，然后进行管道检测，最后生产影像资料和文字报告。但是在检测过程中 需要控制管道中的水量不超过管径的5%，这使得管道检测操作比较复杂、难度较大，需要 花费更多时间和费用去进行检测；而且在检测过程中发现有部分管道存在的缺陷有漏检情 况，技术人员不得不进行二次检测，提高人力成本。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种污水管网潜水机器人及检测方法，按照划分出的检测管段，采 用潜水机器人直接在水下进行管道检测，潜水机器人在管道中无死角、全方位地对管道缺 陷进行精准捕捉，一次检测即可完成管道内所有位置的排查，操作简单、快速，而且检测定 位高精准，成本低，效率高。
[0007] 本发明采用如下技术方案：
[0008] -种污水管网潜水机器人，包括岸上控制系统和机器人本体，其特征在于：机器人 本体上设有框架载体，框架载体的上端设有浮力块，框架载体上设有控制舱，控制舱安装有 水下控制系统，水下控制系统连接岸上控制系统，控制舱中设有第一摄像头和照明灯，框架 载体上设有推进器和声纳；框架载体上设有导向曲杆，导向曲杆上设有横梁，横梁上设有曲 臂，曲臂连接有支撑杆；支撑杆上设有底盘，底盘上设有连接轴，连接轴上转动连接有三脚 触碰装置，三脚触碰装置包括三个支脚，三个支脚为一体结构，单个支脚上转动连接有导向 轮，连接轴上设有盖板，盖板将三脚触碰装置限位于连接轴上，盖板的底部设有平衡装置， 平衡装置与盖板之间设有复位件；框架载体上设有直线导轨，直线导轨上滑动连接有升降 台，升降台上设有机械手，直线导轨上设有第二摄像头。
[0009] 进一步，曲臂包括主动臂和从动臂，主动臂连接支撑杆，从动臂连接横梁，主动臂 和从动臂之间设有推杆，在导向轮触碰到管道内壁时，支撑杆上的受力带动曲臂弯曲，进行 缓冲作用，然后在推杆的作用下，曲臂恢复原始状态，对下一次触碰做好缓冲准备。
[0010] 进一步，连接轴与三脚触碰装置的安装孔之间设有硅胶垫片，硅胶垫片具有一定 的柔韧性、良好的压缩性和表面天然的粘性，能够填充缝隙，完成连接轴与三脚触碰装置的 安装孔之间的连接，起到固定连接和减震的作用。
[0011] 进一步，平衡装置包括壳体、平衡尾翼和连接板，平衡尾翼设于连接板之间，平衡 尾翼和连接板设于壳体中，连接板连接复位件，在导向轮触碰到管道内壁时，三脚触碰装置 转动并触碰平衡装置，平衡装置中的平衡尾翼打开，呈扇形状，在水的浮力作用下，潜水机 器人平稳地悬浮在水中，保证管道缺陷捕捉的精准性。
[0012] 进一步，第二摄像头的水下云台转速为6° /S，第二摄像头的俯仰范围为±15°， 第二摄像头的左右摆动范围为±30°，微调第二摄像头，可将第二摄像头精准定位到管道 缺陷上，进行缺陷拍摄。
[0013] 进一步，照明灯采用两个LED灯，LED灯的功率为35W，LED灯由半导体芯片封装在 环氧树脂中，LED灯采用冷发光技术，两个LED灯为管道内部提供光源，方便水下机器人拍 摄管道内部每一个位置，技术人员可清楚了解管道内部具体情况，便于作出判断。
[0014] 一种污水管网潜水机器人检测方法，其特征在于包括如下步骤：
[0015] (a)建立管道信息站：对建设单位提供的污水管网管道竣工图纸进行了解和分 析，了解管道的管内底标高、水流方向、管径、交汇井位置和管道材料，再用红笔在图纸上标 出各个交汇点和接入点，分析出实际检测具体分布情况，划分出检测管段，然后根据分析出 的数据图在岸上控制系统上建立检测的管道信息站；
[0016] (b)组装检测系统：将电缆连接聚焦式电极阵列探头，再将聚焦式电极阵列探头 固定在潜水机器人前置设计的盖板上，接着将聚焦式电极阵列探头接入的电缆缠绕到支撑 杆，并将电缆顺着框架载体接入到岸上控制系统上；
[0017] (C)高压射水疏通：采用高压射水机对每段管段进行高压水流喷射作用，将管道 中的淤泥和垃圾冲刷到检查井处，然后抽至运送车，运送车将淤泥和垃圾拉倒指定地点进 行排放；
[0018] (d)水下管道检测：开启潜水机器人控制电开关，将潜水机器人从检查井中放入 到水中，进行第一级管段中管道检测，通过岸上控制系统开启照明灯，照明灯设置在潜水机 器人前后位置，保证潜水机器人前后一段的管道照亮，并开启第一摄像头，用第一摄像头对 管道内部的情况进行实时影像监视、记录、图像抓拍的操作，开启推进器，根据管道水压和 水流的实际情况，控制推进器的转速，然后通过无线手柄远程遥控潜水机器人，对潜水机器 人发送控制命令，潜水机器人进行水下三维自由度沿着水流运动，技术人员在岸上接入接 地电极探头，并不停的进行电流探测，潜水机器人装载的聚焦式电极阵列探头、水、管道、大 地和接地电极探头形成回路，岸上控制系统上显示电流变化图，当遇到电流变化出现明显 上升时，说明此处管道出现破裂、变形、错位、脱节和渗漏的缺陷，技术人员通过无线手柄控 制潜水机器人靠近缺陷处，将三脚触碰装置触碰到管道的内壁上，在导向轮的转动下，带动 三脚触碰装置上的支脚转动，支脚触碰到平衡装置，平衡装置中的平衡尾翼打开，潜水机器 人平稳地停留在缺陷处，平衡尾翼进行平衡作用，然后技术人员在岸上控制系统上调节机 械手支撑在管道内壁上的角度，并开启第二摄像头，第二摄像头对准缺陷处，进行精准拍 摄，获取缺陷的图片，岸上控制系统显示缺陷数据后，复位件将平衡尾翼收入壳体中，平衡 装置恢复原始状态，然后技术人员继续控制潜水机器人在管道中前进，完成该管段的管道 检测，再对下一段管段进行同样的管道检测；
[0019] (e)缺陷定位及维修：针对岸上控制系统中的数据，对管道内部进行图像检测、编 辑、记录、回放，对管道缺陷定位实时记录，确认管道缺陷的分类，确定维修的精准位置，安 排专属技术人员进行维修工作。
[0020] 进一步，建立管道信息站操作中，检测管段的长度范围在0~120m，长度精确到 0.1m 〇
[0021] 进一步，水下管道检测操作中，潜水机器人的航速控制在0~10m/min，潜水机器 人处于水下工作时间控制在O~I. 5h。
[0022] 进一步，缺陷定位操作中，管道缺陷的位置定位精度为lcm，定位分辨率的范围在 0· 05~0· lm，管道探测距离为150m。
[0023] 本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
[0024] 本发明中的潜水机器人具有直接在水下作业的功能，在具体检测过程中，按照划 分出的检测管段，采用潜水机器人直接在水下进行管道检测。技术人员通过岸上控制系统 控制水下控制系统，使得潜水机器人在推进器的作用下前行，照明灯提供管道内部拍摄的 光源，第一摄像头拍摄整个管道内部的实际情况；当电流变化图中的电流变化出现明显上 升时，说明此处管道存在缺陷，技术人员通过无线手柄远程遥控潜水机器人到管道缺陷的 具体位置，将三脚触碰装置触碰到管道的内壁上，在导向轮的转动下，带动三脚触碰装置上 的支脚转动，支脚触碰到平衡装置，平衡装置中的平衡尾翼打开