对于等待绿灯的司机来说,市中心繁忙的十字路口和往常的早晨一样。
他们浑然不知自己正被钢筋混凝土包围——或者更准确地说,就站在钢筋混凝土之上。在他们下方几米处,一道耀眼的光束穿透黑暗,惊扰了这些地下“居民”。
摄像头将潮湿开裂的墙壁图像传输到地面,操作员则控制机器人并密切关注其前方的显示屏。这不是科幻或恐怖片,而是现代日常的下水道改造。我们的电机用于摄像头控制、工具功能和车轮驱动。
过去那种施工队挖开道路、造成交通瘫痪数周的下水道系统维护工作已经一去不复返了。如果管道能在地下进行检查和更新就好了。如今,下水道机器人可以在管道内部完成许多工作。这些机器人在城市基础设施维护中发挥着越来越重要的作用。如果下水道总长度超过50万公里,理想情况下,维护工作不应该影响到几米之外居民的生活。
过去,要发现地下管道的损坏情况,需要挖掘很长的距离才能找到管道。
如今,下水道机器人无需施工即可进行评估。较小直径的管道(通常是较短的房屋连接管)连接到电缆线束上。通过滚动线束,即可将机器人移入或移出。
这些管道仅配备用于损伤分析的旋转摄像头。而对于大直径管道,则可以使用安装在支架上并配备多功能工作头的机器。此类机器人长期以来一直用于水平管道,近年来也开始用于垂直管道。
最常见的机器人设计用于沿水平直线在坡度较小的下水道中行进。这些自推进机器人由底盘(通常是至少有两个轴的平板车)和带有集成摄像头的作业头组成。另一种型号能够穿过弯曲的管道段。如今,机器人甚至可以在垂直管道中移动,因为它们的轮子或履带可以从内壁压紧管道壁。框架上方的可移动悬架使设备保持在管道中心;弹簧系统可以补偿管道的不规则性和截面的微小变化,并确保必要的牵引力。
下水道机器人不仅用于下水道系统,还用于化工、石油化工或油气等行业的工业管道系统。电机必须能够拉动电源线并传输摄像头图像。为此,电机需要在体积尽可能小的情况下提供极高的功率。
下水道机器人可以配备用途非常广泛的工作头,用于自主维护。
工作头可用于清除管道壁上的堵塞物、结垢和沉积物,或通过铣削和研磨等方式校正凸出的套筒错位。工作头将承载密封胶的孔填充到管道壁上,或将密封塞插入管道。对于管道尺寸较大的机器人,工作头位于活动臂的末端。
这种下水道机器人需要处理多达四种不同的驱动任务:车轮或履带的移动、摄像头的移动,以及通过可拆卸机械臂驱动工具并将其移动到指定位置。对于某些型号,第五个驱动功能还可以用于调节摄像头的变焦。
摄像机本身必须能够摆动和旋转,以便始终提供所需的视角。
轮式驱动设计有所不同:整个框架、每个轴或每个车轮都可以由独立的电机驱动。电机不仅要将底座和附件移动到使用位置,还要沿着气动或液压管路牵引电缆。电机可以配备径向销,用于固定悬架并吸收过载时产生的力。机械臂的电机所需的力比径向驱动器小,空间也比相机版本更大。这种动力系统的要求不如下水道机器人那么高。
如今,损坏的污水管道通常不进行更换,而是采用塑料内衬进行修复。具体做法是,利用气压或水压将塑料管压入管道内。为了使柔软的塑料硬化,需要用紫外线照射。为此,可以使用配备高功率紫外线灯的专用机器人。作业完成后,需要将带有工作头的多功能机器人移入管道,切割出侧支管。这是因为软管最初会密封管道的所有入口和出口。在这种作业中,需要逐个铣削出硬塑料上的开口,通常需要几个小时。电机的使用寿命和可靠性对于不间断运行至关重要。
