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基于排爆机器人技术的管道检测疏通机器人

技术简介

       在我国,城市排水管道大多埋于地下,随着经济的发展和建设新型城市的需要,人们用水量不断增多,城市排水管道的排水量也越来越大。在排水管道中,往往由于居民生活垃圾、工厂废物、基建工地泥浆等在排水管道中发生沉淀,淤积过多造成了管道堵塞,必须及时进行清理、疏通,否则就会使污水溢流,污染环境,阻塞交通。错综复杂的城市排水管道系统所暴露出的问题也越来越多,其管理、养护、维修、疏通的任务也越来越重,特别是排水管道的清通和检修,己成为市政部门一项不可忽视的重要工作,越来越引起有关部门的关注。

       我国管道清淤设备领域的技术还比较落后,成型的实用设备较少,相应的基础技术研究起步也比较晚。然而,国内管道机器人品种较少,且对于管道的适应性较差,功能不足,国外设备非常昂贵,技术开发单位研制了新型管道机器人,机器人的驱动轮、从动轮与本体之间有弹性变径机构,压紧力调节部分由预紧滑套、支撑杆及平行四杆式驱动轮支架等组成。通过电机驱动,调节弹簧的预压缩量来调节驱动轮与管壁的接触压力,从而使驱动单元获得足够的拖动力,且驱动单元可适应一定范围的管径变化。机器人前端安装有冲击清淤工具,高压水流清淤工具和红外及可见光观察设备。机器人采用六点支撑在管道内移动,遇到障碍式可以通过弹性变径机构越过。当机器人遇到阻塞物时可利用前端的旋转冲击清淤工具进行清堵,再用高压水流将破碎物进行冲刷。前端的红外及可见光摄像机系统向控制器提供远程监控图像。机器人能够在完全侵入水中的状态下工作。


技术指标

       最大移动速度:20m/min
       防水性:IP68
       清淤方式:冲击/旋搅/高压水流冲刷
       观察方式:红外摄像机,可见光摄像机
       照明系统:高亮组合LED射灯
       检测能力:能搭载多种不同功能模块,如气体监测、温度、水位、流量、图像等
       定位方式:低频电磁波结合里程计定位
       定位精度:≦0.5m
       线缆长度:100m(可变)
       操作方法:易于操作的远程控制器
       温度范围:0℃~50℃
       管径适应性:不同管径的管道采用不同的型号的机器人,每种机器人能够适应不超过20%的管径变化
       管道适应性:适应坡道(不大于45°)、弯道(不小于1m)及障碍(不小于0.2m)


技术特点

       (1)基于单电机驱动的动力分配技术
       本项目采用一种由单电机输入,同时带动周向的多个驱动轮转动的机械差速系统。该驱动系统可以实现机器人的全主动驱动,从根本上解决单电机刚性传动引起的管道机器人在遇到不规则管或弯管时发生运动干涉的问题。
       (2)管道变径和弯管自适应技术
       本项目管道机器人驱动系统最大的特点就是具有机械自适应能力,利用机械方法,解决了直进轮式管道机器人遇到弯管或不规则管时发生运动干涉的问题,保证了整个机器人运行过程中的平稳性。
       (3)管道内机器人定位技术
       项目中提出一种精确定位方法:首先利用低频脉冲电涡流传感器探测管线中的焊缝,实现机器人在管道内的粗略定位,再结合里程仪确定其在相邻焊缝间的精确位置。机器人在环境恶劣的输油管线内工作时,只利用单个里程仪难以获得可靠的里程信息,因此采用多个里程仪提供里程定位数据,并对获得的冗余里程信息进行融合处理从而提高机器人的定位精度。
       (4)於堵清除作业工具
       管道机器人的清淤工具包括一个冲击钻和高压水枪,机器人遇到阻塞物后用冲击钻对阻塞物进行破坏,并将其打散打碎,同时配合高压水枪将破碎物从管道壁上冲刷掉。


技术水平

       国际先进


可应用领域和范围

       管道疏通,管道清淤,管道气体检测,管道辐射剂量检测,管道救援,管道危险品侦察与处置等。


专利状态

       已取得专利3项


技术状态

       试生产、应用开发阶段


合作方式

       合作开发、技术服务


投入需求

       1500万元


转化周期

       1.5年~2.5年


预期效益

       我国南方城市夏季雨水集中,并且雨季较长,这就需要城市排水管道有着高效、可靠的排水系统,管道作为一种市政排污排水的重要设施之一,发挥着难以替代的作用。然而,管道随着时间老化,难免出现破损,变形,老化的现象,对城市排水系统造成隐患,每年定期的维护、检修是非常必要的;人工传统的检测方法带来造成很多危险。目前,也没有成熟的可以应用与管道检测和清淤的机械方法。

       项目完成后将开发出具有实用性的系列化管道机器人,并实现产品化,将大大提升我国城市管道疏通和清淤的工作效率,减小因管道堵塞造成的生命财产损失。同时该技术也可应于管道气体检测,管道辐射剂量检测,管道救援,管道危险品侦察与处置等。
项目完成后预计年产值1000万~2000万。