[发明专利]一种输水隧洞水下检测与处置机器人及其使用方法

权利要求书

1.一种输水隧洞水下检测与处置机器人，包括机身本体和控制系统，其特征在于：机身本体内设有可伸缩收纳和可伸展至机身本体外部的作业仓，作业仓通过直线推杆控制伸出与回收，作业仓伸展至机身本体外部后，其底部镂空，露出作业面，形成作业空间；作业仓上方设有作业仓上盖板，上盖板可通过直线推杆控制伸出与回收，作业仓内至少包括仓内照明模块、仓内双目立体视觉模块和作业工具库，所述作业工具库呈圆形回转设计，由伺服电机驱动，作业工具库圆周布置至少6个工具卡槽，逐一配对放置至少6种作业工具，通过水下机械臂选取作业工具库中的工具；

还包括动力系统、前视检测导航模块、中部测距模块、所述前视检测导航模块和中部测距模块分别与动力系统相连接，通过动力系统的供给实现机身本体的移动；所述前视检测导航模块位于作业仓前部外表面上，实现机身本体的位置导航与定位；所述中部测距模块设于机身本体中部及两侧，用于测量和控制机身本体在隧洞内的位置；

还包括净水系统，所述净水系统安装在作业仓内部，用于过滤作业仓内浑水；

还包括位于机身本体上方中部的液压杆和位于机身本体尾部的脐带缆，所述液压杆呈可伸缩状，可穿过机身本体上方与隧洞壁面稳定连接，所述脐带缆分别和动力系统、前视检测导航模块、中部测距模块相连接，用于供电和数据传输；

所述动力系统、作业工具库、前视检测导航模块、中部测距模块、脐带缆分别与控制系统相连接，所述机身本体下表面呈弧形，与隧洞壁面紧密贴合。

2.如权利要求1所述的一种输水隧洞水下检测与处置机器人，其特征在于：所述动力系统至少包括四组垂直推进器和四组水平斜向布置推进器；所述前视检测导航模块至少包括剖面声呐，避障声纳、多普勒捷联惯导组合导航装置和摄像机。

3.如权利要求1所述的一种输水隧洞水下检测与处置机器人，其特征在于：所述作业工具库内至少包括切割模块、磨刷模块、钻孔模块、高压冲洗模块、水下处置剂模块和抹平模块。

4.一种输水隧洞水下检测与处置机器人的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将机器人从上下游洞口或支洞吊放至水中，开启动力系统，并对前视检测导航模块和中部测距模块设定待检测参数；

S2、机器人入水后，若水质浑浊，前视检测导航模块将自动使用声纳检测和避障；若水质清澈，前视检测导航模块将使用声纳和摄像机同时检测和避障；同时，多普勒捷联惯导组合导航装置可测出机器人行驶速度和距离，用以导航定位；

S3、通过前视检测导航模块，识别洞口，进入隧洞，开启自动检测，通过脐带缆实时传回检测数据，当检测到缺陷时，记录缺陷位置状态数据，并通过脐带缆再次传回，继续步骤S4；若检测完毕无缺陷，检测停止，等待控制系统下一步指令或完成作业；

S4、根据缺陷情况，由操作者通过控制系统发出指令，确认是否处置修复，若需要修复，继续步骤S5；若不需要修复，返回步骤S3继续检测；

S5、启动动力系统中的垂直推进器，推动机身本体向壁面垂直运动，直到机体下表面与隧洞壁面贴合，推出作业仓和作业仓上盖板，形成静水作业空间；启动液压杆，顶到隧洞壁面，与机身形成三角稳定作业区域，将机身压紧固定在隧洞壁面上；

S6、关闭推进器，进入稳定处置修复模式，开启净水过滤器，将不可视的浑浊水净化干净，达到可视作业的程度；启动水下机械臂，操作水下机械臂从工具库取出工具，对有缺陷的地方进行处置：若需要清洁时，通过水下机械臂取出清洁工具完成清洁；需要修复时，换装钻头或切割机对缺陷做处置修复前预处理；对于裂缝缺陷，使用钻头钻取灌浆孔；对于外表剥落缺陷，使用切割机割出规则区域；处理完毕后，操控机械臂换装可在水下凝固的双组份灌浆模块,进行灌浆操作；灌浆完毕后，操作机械臂换装抹平工具，将修复表面抹平；

S7、等待灌浆初步固化后，开启垂直推进器，压紧机体后收回液压杆；液压杆收回后，收回作业仓和作业仓上盖板，收回过程中，将切割钻孔作业时产生的碎块，废料一并回收；

S8、作业仓收回后，机器人返航至起点，出水，结束水下检测和处置工作。