[发明专利]一种堤坝作业水下机器人

说明书

本发明公开了一种堤坝作业水下机器人，包括结构框架、控制舱、以及与控制舱电连接和通信连接的动力系统、组合导航仪器、漏点检测系统和漏点封堵系统；所述动力系统、控制舱、组合导航仪器、漏点检测系统及漏点封堵系统均安装在结构框架内。本发明具有定点精准封堵、安全高效、施工快捷、省料省力、作业深度大、对各类漏洞和施工水域适应性好等优点，自动化程度高并具备一定的智能化，在水利、海上风电等水下结构物运行维护领域应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，具体涉及一种可用于堤坝漏点封堵作业的机器人。

背景技术

我国拥有世界上最多的水库堤坝，目前达到 9.8 万余座，其中 95%以上为土石坝；还有 44.5万千米堤防，堤防多为土质堆筑，其中 30% 的堤坝存在各种不同程度的病险隐患。土石坝存在堤身不密实、内部结构复杂、地上悬河、堤身内部存有历史决口遗址、埽工及乱石等问题，渗漏是其常见病害，典型代表是黄河大堤，作为流域性重要堤防，一旦出现渗漏，就会造成堤坝整体强度降低，进而出现更大的渗漏或是坝体破裂，严重威胁人民生命及财产安全。

常规的堵漏技术包括开挖回填、充填灌浆技术、岸上抛笼、蛙人水下封堵等方式，其中，开挖回填需要在枯水期进行且对水位以下漏点不适用，适用范围窄；充填灌浆技术需要准确确定坝体内部渗漏通道并钻孔，导致施工周期长、效率低且成本高；岸上抛笼的方式较为传统，对于较大的漏洞、应急场合较为有效，但投料量大、利用率低且难以完全封闭；蛙人水下封堵的方式安全性差、无法长时间工作且不适用于较深水深的场合。综上所述，目前传统的堵漏技术均存在不同程度的问题和不足，难以适应智慧水利的新要求，亟待发展新的堤坝堵漏作业技术。

发明内容

本发明为解决传统堵漏技术存在的作业效率低，封堵效果不理想等问题，提供一种堤坝作业水下机器人。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种堤坝作业水下机器人，包括结构框架、控制舱、以及与控制舱电连接和通信连接的动力系统、组合导航仪器、漏点检测系统和漏点封堵系统；所述动力系统、控制舱、组合导航仪器、漏点检测系统及漏点封堵系统均安装在结构框架内。

进一步，所述动力系统包括水平面推进装置和垂直面推进装置，为所述机器人提供动力以驱动机器人在水下运动，所述水平面推进装置包括至少2个水平推进器，分别设置在结构框架的左侧和后侧，所述垂直面推进装置包括4个垂直推进器，4个垂直推进器分别安装在所述结构框架的上面四个角上。

进一步，所述漏点检测系统包括流速仪、双目视觉相机和照明灯，所述流速仪与控制舱电连接和信号连接，实时获取水流的速度和流向发送至控制舱，所述双目视觉相机和照明灯分别与控制舱电连接和信号连接，双目视觉相机采集漏点的位置、大小以及分布信息。

进一步，所述漏点封堵系统包括发射箱、高压气瓶和喷枪，所述发射箱上布置有矩阵分布式发射管，发射管内填充有膨胀体，所述发射箱后仓通过高压软管与高压气瓶连接，所述高压软管上设有供气电磁阀，所述供气电磁阀与控制舱电连接；所述喷枪一端通过复合脐带缆与岸上泵站相连，一端固定于水下机器人居中位置，所述喷枪上设有流量控制阀，流量控制阀与控制舱电连接。

进一步，所述复合脐带缆内还包括供电电缆、通信电缆，通过供电电缆连接电源为控制舱供电，通过通信电缆与控制舱连接，用于控制指令收发及视频信号传输。

进一步，所述复合脐带缆的外部包裹密度小于水的材料，并在水面上设置与之相连的浮球。

进一步，所述组合导航仪器包括惯性导航、DVL和电子罗盘。

进一步，所述结构框架的上部固定有浮材。

本发明的有益效果：本发明具有定点精准封堵、安全高效、施工快捷、省料省力、作业深度大、对各类漏洞和施工水域适应性好等优点，自动化程度高并具备一定的智能化，在水利、海上风电等水下结构物运行维护领域应用前景广阔，具有较高的经济和社会效益。