一种CCTV管道检测机器人升降井辅助装置

技术领域

本发明涉及管道检测设备技术领域，具体涉及一种CCTV管道检测机器人升降井辅助装置。

背景技术

城市中，随着各种雨水管网、污水管网、供水管网以及天然气管网的铺设里程越来越长，管道维护、检修的任务越来越繁重。虽然现在出现了一些高科技的检测手段，比如利用超声波、红外线、放射性物质产生的射线来扫描管道，但是最准确的还是通过人眼直接观察。

但是，受到管道尺寸的限制，大多数的管道人无法进入，并且管道中的环境恶劣，管道中常有难闻的异味、肮脏的废弃物及排泄物甚至有毒气体。因此，检修人员越来越多的使用CCTV机器人进入管道，CCTV机器人会实时传回拍摄的视频和照片，检修人员通过显示器就可以观察管道内的情况。

管道铺设施工时，通常每隔一段距离就会建造一座检修井。城市管网中，比较常见的是60CM直径的检修井，管道在井底与检修井垂直相通。管道埋地深度大约在X米左右。

CCTV机器人外形狭长，整备质量在25KG左右。由于没有专业工具，检修人员一般采用绳索吊装CCTV机器人下井和升井，且需要两人配合。下井时，用绳索绑缚CCTV机器人的车身，检修人员站在井口调整好CCTV机器人的姿态，然后将CCTV机器人车头向下的放入井底；升井时，用绳索套住CCTV机器人车身上的挂钩，然后将CCTV机器人拉出井口。在下井和升井的过程中，由于绳索比较柔软，很难保持CCTV机器人不碰撞井壁；另外起吊时，如果井比较深，很难用绳索套住吊钩；由于检修人员须位于井口操作，CCTV机器人重量较大，会有掉入检修井的危险，同时还要忍受井口散逸的异味。

因此，需要设计一种CCTV管道检测机器人升降井辅助装置，能够方便的帮助CCTV机器人下井和升井，保护CCTV机器人不会与井壁碰撞，便于携带，并且保障检修人员的安全和健康。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种CCTV管道检测机器人升降井辅助装置，该装置由滑轨和用于承载机器人的滑车组成，随着滑车前进或后退，滑轨会在柔性和刚性之间转换；下井后，机器人会在井底自动脱离滑车；升井时，机器人会自动衔接滑车；本装置可操作简便的辅助机器人下井和升井，尤其适于深井作业，而且便于携带。

一种CCTV管道检测机器人升降井辅助装置，包括滑轨和滑车，滑轨呈链状，由多个单元节前后顺次铰接组成，每个单元节顶部设置有前后向延伸的单元轨道，中部设置有前后贯穿的单元穿线孔；

众多单元轨道共同组成前后向延伸的轨道，滑车的底部设置有夹持轨道滑行的多对滑车轮组；

众多单元穿线孔前后连通共同组成穿线管道，穿线管道内穿有缆绳，缆绳的前端与滑车固定连接；

单元节包括前链轮和后链轮，前一单元节的后链轮与邻接的后一单元节的前链轮通过铰轴铰接，铰轴的内侧端部具有弹性的横向伸入单元穿线孔内；

相铰接的后链轮和前链轮之间设置有制动盘，制动盘的摩擦面留有间隙的面对后链轮，制动盘与铰轴的轴杆连接并随铰轴横向移动。

优选的，每个单元节具有一个前链轮和两个后链轮，前链轮居中的位于单元节本体的前部，两个后链轮对称的位于单元节本体的后部。

滑轨至少会有两次变形，第一次是在井口向下弯曲，滑轨由在井外沿地面横向延伸改变方向为沿井壁竖直向下；第二次为在井底横向弯曲，滑轨由沿井壁竖直向下改变方向为沿管道横向延伸；

单个的单元节是刚性的组件，其内部的单元穿线孔的孔壁也是刚性的，因此滑轨弯曲时，各单元节的单元穿线孔的轴线会彼此错位，因此优选的方案是，单元穿线孔自前向后贯穿于前链轮且单元穿线孔的孔径呈从两端向中间逐渐缩小的趋势，这样便于缆绳穿过。

优选的，前链轮的两侧各自通过一个铰轴与两个后链轮分别铰接。

优选的，前链轮两侧的中部分别设置有用于安装铰轴的台阶孔；

两个后链轮的靠近前链轮的侧面中部均设置有用于安装铰轴的轴孔；

铰轴的两端分别可转动的安装于台阶孔和轴孔中。

优选的，台阶孔由圆孔和正多边形孔组成，圆孔开口设置于单元穿线孔的内壁，正多边形孔开口设置于前链轮的外侧面；

制动盘呈圆盘形，靠近前链轮的侧面固定设置有棱面形状与正多边形孔相应的多棱凸台，靠近后链轮的侧面为摩擦面；

制动盘的中部设置有用于穿过铰轴的过孔；

铰轴位于前链轮的一端设置有端帽，端帽呈半球形，端帽直径大于过孔；

缆绳穿过时，挤压铰轴向外运动，铰轴推动制动盘与后链轮摩擦，制动盘全程不能相对铰轴转动。

优选的，包括两个制动盘，两个制动盘分别设置于前链轮的左右两侧。

优选的，后链轮的外侧面设置有套筒，套筒中安装有制动弹簧；

套筒与轴孔连通，制动弹簧的一端与铰轴的端部弹性连接；

制动弹簧用于缆绳穿出单元穿线孔时推动铰轴和制动盘复位。

优选的，套筒设置有可拆卸的旋盖，制动弹簧的另一端固定在旋盖上；

通过旋转旋盖，可以拆除更换制动弹簧。

优选的，单元轨道由左右对称的两根L形轨道组成；

L形轨道具有呈L形的轨道基板，轨道基板的竖板的底边与单元节的顶部固定连接，轨道基板的横板的上表面上凸形成条状的上导轨，横板的下表面下凸形成条状的下导轨；

滑车的底部两侧分别设置有两组滑车轮组；

每组滑车轮组均包括沿上导轨滑行的上滑轮组和沿下导轨滑行的下滑轮组；

上滑轮组的滑轮的轮面设有与上导轨形状相应的滚槽，下滑轮组的滑轮的轮面设有与下导轨形状相应的滚槽；

由于滑车沿井壁下滑时处于竖向，因此滑车必须通过滑车轮组抱住轨道。

优选的，还包括支撑臂，每组滑车轮组通过一根支撑臂与滑车连接；

支撑臂的顶部与滑车固定连接；

滑车轮组可前后摆动的与支撑臂连接；

滑车在向上、向下变向时，其刚性的底盘无法像在平地上时一样与滑轨保持平行，因此需要滑车轮组能够改变倾角。

优选的，上滑轮组包括上连杆，上连杆的前后两端分别安装有滑轮；

上连杆的中部设置有弧面朝上的弧面滑槽，弧面滑槽的中部设置有纵向的第一贯穿孔，第一贯穿孔内壁的前后间距大于支撑臂的前后宽度；

支撑臂的中部固定设置有前后向延伸的滑块，滑块的底面具有与弧面滑槽相应的弧面，支撑臂的下部穿过第一贯穿孔，并通过滑块可前后摆动的支撑于上连杆上；

该技术方案允许带有滑块的支撑臂在弧面滑槽上前后摆动调整倾角，滑车在水平方向运动时，滑车以及CCTV机器人的重量分担在四个支撑臂上，支撑臂通过滑块压在弧面滑槽上，转向时，弧面滑槽允许滑块在弧面滑槽范围内滑动，使滑车前倾或后仰；

第一贯穿孔内壁的前后间距大于支撑臂的前后宽度，不会限制支撑臂的摆动，同时第一贯穿孔内壁的左右间距略大于支撑臂的厚度，限制支撑臂左右摆动。

优选的，下滑轮组包括下连杆和回力弹簧；

下连杆的前后两端分别安装有滑轮，下连杆的中部设置有纵向的第二贯穿孔；

第二贯穿孔为台阶孔，回力弹簧位于下部的台阶孔内，且回力弹簧不受力时其高度大于下部的台阶孔高度；

支撑臂的底部穿过第二贯穿孔以及回力弹簧，支撑臂的底端安装有用于调节回力弹簧的螺帽；

在回力弹簧作用下，下滑轮组和上滑轮组配合抱紧滑轨，同时又允许滑车转向时下滑轮组和上滑轮组之间的间隙可以略微扩大，避免转向时卡死；

各种型号的CCTV机器人的重量不同，根据重量可以通过调节螺帽来调整下滑轮组和上滑轮组的抱合力。

优选的，每组滑车轮组还包括四组双联滑轮组，其中两组安装于上连杆的两端，另外两组安装于下连杆的两端；

双联滑轮组包括两个滑轮和一根横杆，两个滑轮分别安装于横杆的两端；

横杆的侧面中部向外伸出短轴，上连杆的两端和下连杆的两端均设置有与短轴配合的轴孔；

本技术方案可以在滑车转向时更加有效的调整方向，使滑车轮组更好的适应滑轨的弯曲度，避免卡死。

优选的，滑车的底部设置有用于牵引缆绳的牵引机构，单元穿线孔的顶壁开设有与单元穿线孔同向延伸的滑缝，牵引机构穿过滑缝伸入单元穿线孔内。

优选的，牵引机构包括牵引器和具有弹性的伸缩杆；

牵引器呈纺锤形，其后端连接缆绳，其上部与伸缩杆连接；

单元穿线孔呈中间细两头宽的双喇叭形，滑车转向时，纺锤形使牵引器在穿出一个单元穿线孔传进另一个单元穿线孔时更加顺畅。

优选的，滑轨的前端还设置有前车；

前车包括前车底盘、前置滚轮和支撑臂；

前车底盘包括前部的斜板和顶部的平板，前置滚轮设置于斜板前部，并且前置滚轮的轮边超出斜板的前端；

支撑臂固定设置于平板的底部，支撑臂的底部与滑轨的前端连接；

前车可以帮助CCTV机器人平稳的离开或回到滑车；

另外，在检修人员从井口放下滑轨时，需要保证滑轨接触井底后底面朝下的继续向管道平伸一小段距离，方便CCTV机器人驶下滑车；

本方案使滑轨前端触碰井底时是前置滚轮先着地，因而不会产生滑轨前端卡住底面无法横向伸展的问题。

优选的，前车还设置有前支脚和弹性顶杆；

前支脚一体的设置于斜板两侧的前部，前支脚的前端略超出前置滚轮的前端，并且前支脚的前端向上倾斜；

支撑臂底端与滑轨的前端底部转动连接，支撑臂的转动部的底部设置有限位卡边，限位卡边用于限制支撑臂逆时针转动；

支撑臂还通过弹性顶杆与滑轨的前端上部弹性连接；

本方案中，滑轨前端触碰井底时首先是前支脚触地，继续向下送滑轨，前车受到限位卡边的作用无法逆时针转动，而可以压迫弹性顶杆相对滑轨顺时针小角度偏转，由于前支脚的前端仅是略超出前置滚轮的前端，顺时针小角度偏转后前置滚轮即可触底，随着继续向下送滑轨，前支脚离开底面，滑轨前端便在前置滚轮作用下轻松的延伸，因此前支脚可以更方便的调整滑轨前端的延伸方向。

优选的，滑车设置有相互配合的锁扣和卡头，锁扣固定设置于滑车的后部，卡头固定安装于CCTV管道检测机器人的后端；

锁扣的锁孔呈喇叭形，锁扣内设置有锁舌；

卡头的后端呈锥形；

本方案可以更加方便的回收CCTV机器人，回收时，CCTV机器人倒车驶上前车以及滑车，前车和滑车的两侧设置有帮助CCTV机器人保持方向的带有倾角的翼板，CCTV机器人继续倒车，将卡头撞入锁孔并卡住。

优选的，还包括解锁机构；

解锁机构包括设置于滑车上的滑杆、设置于前车后端的挡块和设置于锁舌喉部的斜口；

滑杆的前端可弹性伸缩的突出设置于滑车的前端面，滑车的前端为铁质材料，挡块为磁性材料；

锁舌的底部设置有锁簧，锁舌的喉部设置有斜口；

滑杆的后端设置有与斜口相应的斜面；

滑车的前端吸附住挡块时，滑杆向后缩回，斜面通过斜口推动锁舌向下运动，锁扣被打开；

从滑轨后端回抽缆绳，滑车与挡块脱离，滑杆向前弹出且锁舌向上回弹复位；

继续回抽缆绳，滑车以及承载的CCTV机器人一起被拉出井口，此时滑轨恢复为柔性，再卷起或折叠滑轨；

柔性的滑轨便于运输和布置。

本发明的有益效果为：一种CCTV管道检测机器人升降井辅助装置，包括滑轨和滑车，滑轨顶部设有轨道，滑轨中部设有穿线管道，穿线管道内穿有缆绳，缆绳的前端与滑车固定连接；滑轨呈链状，由多个单元节前后顺次铰接组成，铰接处设有与铰轴连接的制动盘；随着滑车前进或后退，滑轨会在柔性和刚性之间转换；下井后，机器人会在井底自动脱离滑车；升井时，机器人会自动衔接滑车；本装置可操作简便的辅助机器人下井和升井，尤其适于深井作业，而且便于携带。

附图说明

下面结合附图对本发明一种CCTV管道检测机器人升降井辅助装置作进一步说明。

图1是滑车位于井道外时CCTV管道检测机器人升降井辅助装置的结构示意图。

图2是滑车位于井道底部时CCTV管道检测机器人升降井辅助装置的组装示意图。

图3是CCTV管道检测机器人升降井辅助装置的俯视图。

图4是CCTV管道检测机器人升降井辅助装置的右侧视角的纵截面图。

图5是单元节的结构示意图。

图6是单元节的右侧视角的纵截面图。

图7是单元节的前视角的纵截面图。

图8是相邻两个单元节的结构爆炸图。

图9是滑车的组装示意图。

图10是滑车的右视图。

图11是牵引机构右侧视角的纵截面图。

图12是滑车去除底盘后的结构示意图。

图13是滑车轮组的结构爆炸图。

图14是双联滑轮组的结构图。

图15是滑车的后视图。

图16是锁扣的后视角的纵截面图。

图17是解锁机构的结构示意图。

图18是卡头的结构示意图。

图19是前车的结构示意图。

图中：

01-滑轨，02-滑车，03-轨道，04-穿线管道，05-缆绳，1-单元节，11-前链轮，111-台阶孔，12-后链轮，121-轴孔，122-套筒，123-制动弹簧，124-旋盖，13-铰轴，131-端帽，2-单元轨道，21-轨道基板，22-上导轨，23-下导轨，3-单元穿线孔，31-滑缝，4-滑车轮组，41-上滑轮组，410-上连杆，4101-弧面滑槽，4102-第一贯穿孔，42-下滑轮组，420-下连杆，4201-第二贯穿孔，421-回力弹簧，43-支撑臂，431-滑块，44-双联滑轮组，441-滑轮，442-横杆，443-短轴，5-制动盘，51-多棱凸台，52-过孔，6-牵引机构，61-牵引器，62-伸缩杆，7-前车，71-前车底盘，72-前置滚轮，73-支撑臂，731-限位卡边，74-前支脚，75-弹性顶杆，81-锁扣，810-锁孔，811-锁舌，812-锁簧，82-卡头，91-滑杆，911-斜面，92-挡块，93-斜口。

具体实施方式

下面结合附图1～19对本发明一种CCTV管道检测机器人升降井辅助装置作进一步说明。

一种CCTV管道检测机器人升降井辅助装置，包括滑轨01和滑车02，滑轨01呈链状，由多个单元节1前后顺次铰接组成，每个单元节1顶部设置有前后向延伸的单元轨道2，中部设置有前后贯穿的单元穿线孔3；

众多单元轨道2共同组成前后向延伸的轨道03，滑车02的底部设置有夹持轨道03滑行的多对滑车轮组4；

众多单元穿线孔3前后连通共同组成穿线管道04，穿线管道04内穿有缆绳05，缆绳05的前端与滑车02固定连接；

单元节1包括前链轮11和后链轮12，前一单元节1的后链轮12与邻接的后一单元节1的前链轮11通过铰轴13铰接，铰轴13的内侧端部具有弹性的横向伸入单元穿线孔3内；

相铰接的后链轮12和前链轮11之间设置有制动盘5，制动盘5的摩擦面留有间隙的面对后链轮12，制动盘5与铰轴13的轴杆连接并随铰轴13横向移动。

本实施例中，每个单元节1具有一个前链轮11和两个后链轮12，前链轮11居中的位于单元节本体的前部，两个后链轮12对称的位于单元节本体的后部。

本实施例中，单元穿线孔3自前向后贯穿于前链轮11；

单元穿线孔3的孔径呈从两端向中间逐渐缩小的趋势。

本实施例中，前链轮11的两侧各自通过一个铰轴13与两个后链轮12分别铰接。

本实施例中，前链轮11两侧的中部分别设置有用于安装铰轴13的台阶孔111；

两个后链轮12的靠近前链轮11的侧面中部均设置有用于安装铰轴13的轴孔121；

铰轴13的两端分别可转动的安装于台阶孔111和轴孔121中。

本实施例中，台阶孔111由圆孔和正多边形孔组成，圆孔开口设置于单元穿线孔3的内壁，正多边形孔开口设置于前链轮11的外侧面；

制动盘5呈圆盘形，靠近前链轮11的侧面固定设置有棱面形状与正多边形孔相应的多棱凸台51，靠近后链轮12的侧面为摩擦面；

制动盘5的中部设置有用于穿过铰轴13的过孔52；

铰轴13位于前链轮11的一端设置有端帽131，端帽131呈半球形，端帽直径大于过孔52。

本实施例中，包括两个制动盘5，两个制动盘5分别设置于前链轮11的左右两侧。

本实施例中，后链轮12的外侧面设置有套筒122，套筒122中安装有制动弹簧123；

套筒122与轴孔121连通，制动弹簧123的一端与铰轴13的端部弹性连接。

本实施例中，套筒122设置有可拆卸的旋盖124，制动弹簧123的另一端固定在旋盖124上。

本实施例中，单元轨道2由左右对称的两根L形轨道组成；

L形轨道具有呈L形的轨道基板21，轨道基板21的竖板的底边与单元节1的顶部固定连接，轨道基板21的横板的上表面上凸形成条状的上导轨22，横板的下表面下凸形成条状的下导轨23；

滑车02的底部两侧分别设置有两组滑车轮组4；

每组滑车轮组4均包括沿上导轨22滑行的上滑轮组41和沿下导轨23滑行的下滑轮组42；

上滑轮组41的滑轮的轮面设有与上导轨22形状相应的滚槽，下滑轮组42的滑轮的轮面设有与下导轨23形状相应的滚槽。

本实施例中，还包括支撑臂43，每组滑车轮组4通过一根支撑臂43与滑车02连接；

支撑臂43的顶部与滑车02固定连接；

滑车轮组4可前后摆动的与支撑臂43连接。

本实施例中，上滑轮组41包括上连杆410，上连杆410的前后两端分别安装有滑轮；

上连杆410的中部设置有弧面朝上的弧面滑槽4101，弧面滑槽4101的中部设置有纵向的第一贯穿孔4102，第一贯穿孔4102内壁的前后间距大于支撑臂43的前后宽度；

支撑臂43的中部固定设置有前后向延伸的滑块431，滑块431的底面具有与弧面滑槽4101相应的弧面，支撑臂43的下部穿过第一贯穿孔4102，并通过滑块431可前后摆动的支撑于上连杆410上。

本实施例中，下滑轮组42包括下连杆420和回力弹簧421；

下连杆420的前后两端分别安装有滑轮，下连杆420的中部设置有纵向的第二贯穿孔4201；

第二贯穿孔4201为台阶孔，回力弹簧421位于下部的台阶孔内，且回力弹簧421不受力时其高度大于下部的台阶孔高度；

支撑臂43的底部穿过第二贯穿孔4201以及回力弹簧421，支撑臂43的底端安装有用于调节回力弹簧421的螺帽。

本实施例中，每组滑车轮组4还包括四组双联滑轮组44，其中两组安装于上连杆410的两端，另外两组安装于下连杆420的两端；

双联滑轮组44包括两个滑轮441和一根横杆442，两个滑轮441分别安装于横杆442的两端；

横杆442的侧面中部向外伸出短轴443，上连杆410的两端和下连杆420的两端均设置有与短轴443配合的轴孔。

本实施例中，滑车02的底部设置有用于牵引缆绳05的牵引机构6，单元穿线孔3的顶壁开设有与单元穿线孔3同向延伸的滑缝31，牵引机构6穿过滑缝31伸入单元穿线孔3内。

本实施例中，牵引机构6包括牵引器61和具有弹性的伸缩杆62；

牵引器61呈纺锤形，其后端连接缆绳05，其上部与伸缩杆62连接。

本实施例中，滑轨01的前端还设置有前车7；

前车7包括前车底盘71、前置滚轮72和支撑臂73；

前车底盘71包括前部的斜板和顶部的平板，前置滚轮72设置于斜板前部，并且前置滚轮72的轮边超出斜板的前端；

支撑臂73固定设置于平板的底部，支撑臂73的底部与滑轨01的前端连接。

本实施例中，前车7还设置有前支脚74和弹性顶杆75；

前支脚74一体的设置于斜板两侧的前部，前支脚74的前端略超出前置滚轮72的前端，并且前支脚74的前端向上倾斜；

支撑臂73底端与滑轨01的前端底部转动连接，支撑臂73的转动部的底部设置有限位卡边731，限位卡边731用于限制支撑臂73逆时针转动；

支撑臂73还通过弹性顶杆75与滑轨01的前端上部弹性连接。

本实施例中，滑车02设置有相互配合的锁扣81和卡头82，锁扣81固定设置于滑车02的后部，卡头82固定安装于CCTV管道检测机器人的后端；

锁扣81的锁孔810呈喇叭形，锁扣内设置有锁舌811；

卡头82的后端呈锥形。

本实施例中，还包括解锁机构，用于滑车到达管道或井底时自动打开卡扣；

解锁机构包括设置于滑车02上的滑杆91、设置于前车7后端的挡块92和设置于锁舌811喉部的斜口93；

滑杆91的前端可弹性伸缩的突出设置于滑车02的前端面，滑车02的前端为铁质材料，挡块92为磁性材料；

锁舌811的底部设置有锁簧812，锁舌811的喉部设置有斜口93；

滑杆91的后端设置有与斜口93相应的斜面911；

滑车02的前端吸附住挡块时，滑杆91向后缩回，斜面911通过斜口93推动锁舌811向下运动，锁扣81被打开；

从滑轨01后端回抽缆绳05，滑车02与挡块92脱离，滑杆91向前弹出且锁舌811向上回弹复位。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。