CN116815903B - 一种边坡水平排水管铺设用辅助固定设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边坡水平排水管铺设用辅助固定设备，包括呈矩形形式的机架；所述机架在四角处均设置有托整机构；所述托整机构通过传感组件检测所述托整机构相对于水平的倾斜程度；所述托整机构用于将矩形形式的所述机架相对于边坡地面或需要铺设水管的沟渠施工面平行调整；一、多角度适应性增加：本发明的技术采用了并联组件、倾斜传感器等组件，实现了水管角度的自动调整。钳具能够实现俯仰角度的调节，从而在水平、倾斜和垂直等多种角度下安装水管，增加了排水系统的适用性。二、精确稳定铺设：自动化调整保证了水管的精确水平铺设和角度调整，从而确保了排水系统的稳定性和性能。

Description

一种边坡水平排水管铺设用辅助固定设备

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，特别涉及一种边坡水平排水管铺设用辅助固定设备。

背景技术

边坡是指水利工程中，河道、水库、堤防等土石质结构体的侧面倾斜部分。边坡的稳定性对工程的安全运行具有重要影响。边坡通常会受到外界因素(如水流冲刷、风浪侵蚀、地震等)以及内部因素(如土质的物理力学性质、坡度、坡高等)的影响，可能出现坡体滑动、崩塌、决口等问题，因此在水利工程设计中，边坡稳定性的分析与处理非常重要。

边坡水平排水管是在边坡内部设置的排水系统，用于控制边坡内部的水分，以减少边坡的液化和渗透问题，提高边坡的稳定性。在水利工程中，边坡内部积聚的水分可能会导致土壤饱和，使土壤失去一部分强度，从而增加边坡发生滑动、崩塌的风险。通过合理设计和布置水平排水管，可以降低土壤饱和度，减轻水压，提高边坡的稳定性。

在传统技术中，这种排水管的铺设流程大致是先对铺设区域清理、平整施工面，确保没有障碍物阻挡水管的铺设。工作人员开始手动铺设水平排水管。通常，他们会根据经验和目测来决定水管的位置，然后用手工工具将水管放置在合适的位置。这个过程可能会涉及多次调整和移动水管，以确保水平位置的准确性。一旦水平铺设完成，如果需要调整水管的角度，工作人员可能会手动调整水管的倾斜角度。这可能需要在边坡上进行操作，需要仔细的人工判断和调整。在调整水管位置和角度后，工作人员需要手动固定水管，通常使用支撑物或者填充物来确保水管在正确的位置和角度上保持稳定。

但是，经过发明人长期工作与研究发现，这种传统铺设技术中存在如下的技术问题亟需解决：

(1)人工操作不精准：传统方法需要工作人员根据经验进行水平铺设和调整，可能存在人为主观判断不准确的情况，导致排水管的位置和角度不精准。

(2)效率低下：由于依赖人工操作，铺设和调整过程较为耗时，特别是在需要多次调整的情况下，会影响施工的效率。

(3)安全隐患：由于在施工现场进行边坡水平排水管的调整和固定，可能会存在工作人员在斜坡上操作的安全隐患，容易导致意外事故。

(4)角度调整受限：传统方法难以实现多角度的调整，例如水管的倾斜或垂直安装，限制了排水系统的适用性。

(5)难以保持稳定性：由于依赖人工调整，水管在边坡上难以保持持久稳定的位置，可能会影响排水系统的效能和可靠性。

为此，提出一种边坡水平排水管铺设用辅助固定设备。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例希望提供一种边坡水平排水管铺设用辅助固定设备，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，即人工操作不精准、效率低下、安全隐患、角度调整受限和难以保持稳定性，并对此至少提供一种有益的选择；

本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种边坡水平排水管铺设用辅助固定设备，包括呈矩形形式的机架；所述机架在四角处均设置有托整机构；所述托整机构通过传感组件检测所述托整机构相对于水平的倾斜程度；所述托整机构用于将矩形形式的所述机架相对于边坡地面或需要铺设水管的沟渠施工面平行调整；所述机架的中部安装有两个用于配合于水管轴头处的调节机构，所述调节机构通过第五伺服电缸调整用于钳固水管的钳具作高度调节，所述第五伺服电缸通过并联组件作万向角度适配调节，所述并联组件安装在所述机架上。

在上述的实施方式中：该技术涉及一种边坡水平排水管的铺设用辅助固定设备。具体包括一个矩形形式的机架，机架的四角均设有托整机构。这些托整机构通过传感组件来检测其相对水平的倾斜程度，以实现对机架在边坡地面或铺设水管的沟渠施工面的平行调整。机架的中部安装有两个调节机构，这些调节机构与水管的轴头相配合。通过第五伺服电缸调整钳具的高度，而第五伺服电缸通过并联组件进行万向角度的适配调节，并将并联组件安装在机架上。

其中在一种实施方式中：所述托整机构包括第三伺服电缸，所述第三伺服电缸的活塞杆固定连接有用于接触地面的接地底盘。

在上述的实施方式中：托整机构由第三伺服电缸组成。第三伺服电缸的活塞杆固定连接有接地底盘，这个接地底盘用于与地面接触。传感组件安装在接地底盘内部。传感组件选用了倾斜传感器，这些倾斜传感器安装在接地底盘的底部。

其中在一种实施方式中：所述托整机构还包括铰臂；所述铰臂的一端铰接于所述机架的四个角中的其中一个，第一伺服电缸的缸体和活塞杆分别铰接于所述机架和所述铰臂的端部；第二伺服电缸的缸体和活塞杆分别铰接于所述铰臂的中部和所述第三伺服电缸的缸体；所述第三伺服电缸的缸体端部铰接于所述铰臂的外表面。

在上述的实施方式中：在另一种实施方式中，托整机构还包括铰臂。这些铰臂的一端铰接在机架的四个角之一，第一伺服电缸的缸体和活塞杆分别铰接在机架和铰臂的端部。第二伺服电缸的缸体和活塞杆分别铰接在铰臂的中部和第三伺服电缸的缸体。第三伺服电缸的缸体端部铰接在铰臂的外表面。

其中在一种实施方式中：所述调节机构包括所述并联组件，所述并联组件包括固定连接于所述机架上的第一架体，所述第一架体的下部设有第二架体；在所述第一架体和所述第二架体之间的空间中，以所述第一架体的中轴线为基准，依此环形阵列式排布有六个第四伺服电缸，所述第四伺服电缸驱动所述第二架体作万向角度调节。

在上述的实施方式中：这个并联组件包括固定连接在机架上的第一架体，第一架体的下部设有第二架体。在第一架体和第二架体之间的空间中；这些第四伺服电缸通过驱动第二架体来进行万向角度的调节。

其中在一种实施方式中：所述第四伺服电缸的缸体和活塞杆均分别通过万向节联轴器与所述第一架体和所述第二架体相互相对的各自一面上万向铰接。

在上述的实施方式中：第四伺服电缸的缸体和活塞杆通过万向节联轴器与第一架体和第二架体相互连接。这些万向节联轴器被安装在各自一面上，并通过万向铰接与第一架体和第二架体相对连接。

其中在一种实施方式中：每两两相邻的两个所述第四伺服电缸相互之间呈V形或者倒V形排布。这种排布模式的目的是扩大极限行程点位并增加控制精度。

在上述的实施方式中：这种排布模式意味着第四伺服电缸的安装位置与基准轴之间形成一个倒V字型或V字型的角度布局。

其中在一种实施方式中：所述第二架体的下部固定连接有所述第五伺服电缸，所述第五伺服电缸的活塞杆朝下固定连接有第三架体，所述第三架体上设有所述钳具。

其中在一种实施方式中：所述钳具铰接于所述第三架体，所述第三架体上安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴固设于所述钳具的外表面。伺服电机的设计使得钳具能够作俯仰角度的调节，在使用时既可以水平安置水管，也可以以倾斜或者垂直的形式安装水管。

在上述的实施方式中：钳具通过铰接与第三架体相连。第三架体上安装有伺服电机，伺服电机的输出轴被固定在钳具的外表面上。伺服电机的设计使得钳具能够实现俯仰角度的调节，从而在使用时可以将水管水平放置，也可以以倾斜或垂直的形式安装水管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、多角度适应性增加：本发明的技术采用了并联组件、倾斜传感器等组件，实现了水管角度的自动调整。钳具能够实现俯仰角度的调节，从而在水平、倾斜和垂直等多种角度下安装水管，增加了排水系统的适用性。

二、精确稳定铺设：自动化调整保证了水管的精确水平铺设和角度调整，从而确保了排水系统的稳定性和性能。

三、灵活性增强：本发明的技术能够适应不同角度的铺设需求，包括水平、倾斜和垂直，为不同施工场景提供了灵活的解决方案。

四、自动化精确调整：本发明的技术利用倾斜传感器和伺服电缸，实现了水管的自动水平和角度调整，从而大大提高了调整的准确性和稳定性，避免了人为判断和操作的误差。

五、高效节约：自动化调整减少了人工操作的需求，提高了施工效率，节约了时间和人力成本。相较于传统的手动操作，本发明的技术可以更快速地完成排水管的铺设和调整。自动化调整能够在较短时间内完成水管的铺设和调整，从而提高了施工效率，减少了施工时间。

六、安全性提升：本发明使工作人员不必在陡坡上操作，减少了施工过程中的安全风险。倾斜传感器和伺服电缸的自动调整消除了在陡坡上的危险情况，保障了工作人员的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体示意图；

图2为本发明的托整机构立体示意图；

图3为本发明的调节机构立体示意图；

图4为本发明的托整机构的半折叠示意图；

图5为实施例四的控制程序示意图(第1部分)；

图6为实施例四的控制程序示意图(第2部分)；

附图标记：1、机架；2、托整机构；201、铰臂；202、第一伺服电缸；203、第二伺服电缸；204、第三伺服电缸；205、接地底盘；206、传感组件；3、调节机构；301、第一架体；302、第二架体；303、第四伺服电缸；304、万向节联轴器；305、第五伺服电缸；306、第三架体；307、伺服电机；4、钳具；

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制；

需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量；

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征；同时，所有的轴向描述例如X轴向、Y轴向、Z轴向、X轴向的一端、Y轴向的另一端或Z轴向的另一端等，均基于笛卡尔坐标系。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型；可以是机械连接，可以是直接相连，可以是焊接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书附图结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

在现有技术中，边坡水平排水管相对于安装位置的水平角度的正确安装可以确保排水管内的水流畅畅通通地流动。如果排水管的水平角度不准确，可能会导致积水、堵塞或水流不畅，从而降低排水效率，影响排水系统的正常工作；水平角度的准确安装可以帮助排水管迅速排除积水，防止在管道内部产生积水堆积，减少污水、泥沙等杂物的滞留，降低管道堵塞的风险；如果排水管的水平角度不正确，可能会导致管道连接处出现漏水问题。通过保持准确的水平角度，可以避免管道连接处的漏水现象，确保排水系统的完整性。如果排水管道的水平角度不合适，沉积物和杂物可能会在管道内部积聚。这不仅会影响排水效果，还可能加速管道的磨损和腐蚀。正确的水平安装可以确保排水系统的稳定性，避免管道倾斜、下沉或松动，从而保障系统的长期可靠运行。而这类工艺需求在传统技术中均需要工人利用一定的测量工具结合经验进行实施，但其正如前文，有较多的局限性；为此，请参阅图1-4，本具体实施方式将提供相关技术方案以解决上述技术问题：一种边坡水平排水管铺设用辅助固定设备，包括呈矩形形式的机架1；机架1在四角处均设置有托整机构2；托整机构2通过传感组件206检测托整机构2相对于水平的倾斜程度；托整机构2用于将矩形形式的机架1相对于边坡地面或需要铺设水管的沟渠施工面平行调整；机架1的中部安装有两个用于配合于水管(图1的A区)轴头处的调节机构3，调节机构3通过第五伺服电缸305调整用于钳固水管的钳具4作高度调节，第五伺服电缸305通过并联组件作万向角度适配调节，并联组件安装在机架1上。

在本方案中：使用时，基于托整机构2将机架1撑起于地面或需要铺设水管的沟渠施工面，期间依据传感组件206的进行微调；通过钳具4预先将水管的两端轴头钳固，随后根据该水管所需铺设的沉降尺寸、空间角度，使用调节机构3中的并联组件预先调整调节机构3的第五伺服电缸305及钳具4的空间角度，随后第五伺服电缸305调整钳具4的沉降尺寸或空间高度，将水管辅助固定在指定的空间工艺位置处后，交由工作人员进行安装作业即可。

在本方案中：该技术涉及一种边坡水平排水管的铺设用辅助固定设备。具体包括一个矩形形式的机架1，机架的四角均设有托整机构2。这些托整机构2通过传感组件206来检测其相对水平的倾斜程度，以实现对机架1在边坡地面或铺设水管的沟渠施工面的平行调整。机架1的中部安装有两个调节机构3，这些调节机构3与水管的轴头相配合。通过第五伺服电缸305调整钳具4的高度，而第五伺服电缸305通过并联组件进行万向角度的适配调节，并将并联组件安装在机架1上。

在本方案中，本装置整体的所有电器元件依靠机架1内所安装的蓄电池进行供能；具体的，装置整体的电器元件与蓄电池输出端口处通过继电器、变压器和按钮面板等装置进行常规电性连接，以满足本装置的所有电器元件的供能需求。

具体的，本装置的机架1还设有一控制器，该控制器用于连接并控制本装置整体的所有电器元件按照预先设置的程序作为预设值及驱动模式进行驱动；需要指出的是，上述驱动模式即对应了下文中的相关电器元件之间对应的启停时间间距、转速、功率等输出参数，即满足了下文所述的相关电器元件驱动相关机械装置按其所描述的功能进行运行的需求。

具体的：这项技术的原理是通过机架1和托整机构2的结合，通过传感组件206监测倾斜程度，以确保机架1相对于边坡地面或施工面平行，从而稳定地支撑水管。调节机构3与第五伺服电缸305的组合使得钳具4的高度和角度都可以进行调整。这样，在水管的轴头被钳固后，调节机构3的第五伺服电缸305可以通过并联组件进行角度适配，从而在不同的沉降尺寸和空间角度情况下，调整水管的空间高度和位置，确保水管能够在预定的空间位置固定。

可以理解的是，在本具体实施方式中：这项技术的功能在于提供了一种有效的方法来辅助固定边坡水平排水管的铺设。通过机架1和托整机构2的结合，可以确保机架平行于施工面，保证水管的稳定铺设。调节机构3和第五伺服电缸305的应用，使得水管的高度和角度可以根据具体需求进行精确调整，适应不同的施工条件。这种设备可以提高铺设效率，减少人工调整的复杂性，确保水管的准确位置和稳定性，从而提升边坡水利工程的稳定性和安全性。同时，通过传感组件206的使用，可以实时监测托整机构2的倾斜情况，确保机架的调整符合水平要求，提高操作精度和安全性。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2～3：托整机构2包括第三伺服电缸204，第三伺服电缸204的活塞杆固定连接有用于接触地面的接地底盘205。

在本方案中：托整机构2由第三伺服电缸204组成。第三伺服电缸204的活塞杆固定连接有接地底盘205，这个接地底盘205用于与地面接触。传感组件206安装在接地底盘205内部。传感组件206选用了倾斜传感器，这些倾斜传感器安装在接地底盘205的底部。

具体的：通过第三伺服电缸204、接地底盘205和倾斜传感器206的协同作用来实现托整机构的倾斜检测和调整。第三伺服电缸204通过控制活塞杆的伸缩来改变接地底盘205的高度，从而实现机架1相对于地面的调整。倾斜传感器206被安装在接地底盘205的底部，能够实时监测底盘的倾斜情况。通过监测倾斜传感器的输出，可以判断机架1是否平行于地面，从而根据需要调整第三伺服电缸204的长度，使机架1保持水平位置。

可以理解的是，在本具体实施方式中：托整机构2的功能得到进一步的提升。第三伺服电缸204的应用使得接地底盘205可以在垂直方向上进行精确调整，从而调整机架1的高度。倾斜传感器206的安装使得托整机构2能够实时监测机架的倾斜情况，确保机架1始终保持水平。这种组合可以自动化地调整机架1的位置，提高铺设水管的准确性和效率。通过传感器的反馈，可以实现精确的调整，避免了传统调整方式中的主观判断和人工干预，从而提高了工作的可靠性和安全性。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2～3：托整机构2还包括铰臂201；铰臂201的一端铰接于机架1的四个角中的其中一个，第一伺服电缸202的缸体和活塞杆分别铰接于机架1和铰臂201的端部；第二伺服电缸203的缸体和活塞杆分别铰接于铰臂201的中部和第三伺服电缸204的缸体；第三伺服电缸204的缸体端部铰接于铰臂201的外表面。

在本方案中：在另一种实施方式中，托整机构2还包括铰臂201。这些铰臂201的一端铰接在机架1的四个角之一，第一伺服电缸202的缸体和活塞杆分别铰接在机架1和铰臂201的端部。第二伺服电缸203的缸体和活塞杆分别铰接在铰臂201的中部和第三伺服电缸204的缸体。第三伺服电缸204的缸体端部铰接在铰臂201的外表面。

具体的：这个实施方式的原理是通过铰臂201、第一、二、三伺服电缸的组合来实现机架1的展开和调整。在使用时，首先第一伺服电缸202展开铰臂201，将其从机架1的一个角铰接点旋转展开。然后第二伺服电缸203展开第三伺服电缸204，将接地底盘205抵顶于地面。通过这种布置，实现了对机架1的高度和倾斜角度的调整，使机架平行于地面。

可以理解的是，在本具体实施方式中：铰臂201和多个伺服电缸的结合使得托整机构2的调整更加灵活。通过控制第一、二、三伺服电缸的伸缩，可以实现机架1的高度和倾斜角度的调整，确保机架与地面平行，保证水管的稳定铺设。此外，这种布置模式还具有便于收回和运输的特点。在不使用时，请参阅图4，将第一、二、三伺服电缸收回，可以使铰臂201和托整机构2的其余部分折叠在机架1内，从而便于运输和管理。通过这种布置，该装置不仅实现了有效的边坡水平排水管的铺设辅助固定，还在非使用状态下方便了装置的携带和储存。这种功能性布局提高了装置的实用性和便捷性。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2～3：调节机构3包括并联组件，并联组件包括固定连接于机架1上的第一架体301，第一架体301的下部设有第二架体302；在第一架体301和第二架体302之间的空间中，以第一架体301的中轴线为基准，依此环形阵列式排布有六个第四伺服电缸303，第四伺服电缸303驱动第二架体302作万向角度调节。

在本方案中：这个并联组件包括固定连接在机架1上的第一架体301，第一架体301的下部设有第二架体302。在第一架体301和第二架体302之间的空间中；这些第四伺服电缸303通过驱动第二架体302来进行万向角度的调节。

具体的：通过并联组件中的第四伺服电缸303来实现调节机构3的角度调节。第一架体301作为固定基准，第二架体302通过第四伺服电缸303的控制实现万向角度的调整。六个第四伺服电缸303被排列在环形阵列中，分布在第一架体301和第二架体302之间。通过调整不同的第四伺服电缸303的伸缩程度，可以控制第二架体302的倾斜角度，从而实现水管钳具的空间角度调整。

可以理解的是，在本具体实施方式中：调节机构3的功能得到了进一步的强化。通过并联组件和第四伺服电缸303的组合，实现了水管钳具的空间角度的精确调整。由于六个第四伺服电缸303的环形阵列，能够实现全方位的万向角度调节，从而满足不同空间角度需求。这种功能性布局使得水管的铺设能够适应不同的施工场景，提高了装置的适用性和灵活性。同时，通过电缸的控制，可以实现精确的角度调整，保证水管的合适位置和方向，提高了铺设的准确性和效率。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2～3：第四伺服电缸303的缸体和活塞杆均分别通过万向节联轴器304与第一架体301和第二架体302相互相对的各自一面上万向铰接。

在本方案中：第四伺服电缸303的缸体和活塞杆通过万向节联轴器304与第一架体301和第二架体302相互连接。这些万向节联轴器304被安装在各自一面上，并通过万向铰接与第一架体301和第二架体302相对连接。

具体的：通过万向节联轴器304的使用，实现第四伺服电缸303的运动传递。万向节联轴器304允许在不同平面上进行自由旋转和弯曲。通过将万向节联轴器304安装在第一架体301和第二架体302的各自一面上，使得第四伺服电缸303的运动可以在不同的角度和方向上进行传递，从而实现调节机构3的万向角度调整。

可以理解的是，在本具体实施方式中：通过万向节联轴器304的运用，调节机构3的功能得到了增强。万向节联轴器304允许第四伺服电缸303在不同平面上进行自由运动，从而实现了水管钳具的多方向角度调整。这种布局使得装置能够更加灵活地适应不同的空间角度需求，提高了调节的精度和准确性。同时，万向节联轴器304的结构简单，操作方便，保证了装置的稳定性和可靠性。通过这种方式，调节机构3能够有效地实现水管的空间角度调整，为边坡水平排水管的铺设提供了高效的辅助固定方法。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2～3：每两两相邻的两个第四伺服电缸303相互之间呈V形或者倒V形排布。这种排布模式的目的是扩大极限行程点位并增加控制精度。

在本方案中：这种排布模式意味着第四伺服电缸303的安装位置与基准轴之间形成一个倒V字型或V字型的角度布局。

具体的：通过倒V形或V形排布的方式，来实现第四伺服电缸303的角度范围扩大和控制精度提升。当第四伺服电缸303之间呈倒V字型或V字型排布时，它们的运动范围在平面上得到了扩展。这种布局使得每个电缸的活动范围更广，可以覆盖更大的角度范围，同时也有助于提高整体的控制精度。

进一步的，通过将第四伺服电缸303两两相邻地呈V形或倒V形排布，可以使得电缸的活动范围得到扩展。在传统的线性排布中，电缸的活动范围可能受到限制，而采用V形或倒V形排布可以在同样的尺寸范围内实现更大的活动范围。这样，调整水管角度时能够覆盖更多的可能性，适应更广泛的施工需求。在V形或倒V形排布中，两个相邻的电缸的运动轨迹有一定的夹角，这意味着它们在空间中可以互相补充。当一个电缸的活动范围接近极限时，另一个电缸可以继续运动，从而实现更大的总体行程范围。这种协同运动的方式类似于在一个角度变化时，多个电缸相互叠加运动，从而扩展了水平排水管调整的行程。而V形或倒V形排布可以通过使每个电缸的单独行程相对较小，从而增加了电缸的分辨率。较小的单独行程意味着在相同尺寸的电缸中，更多的步数或位移可以被分配给整个行程，从而提高了控制精度。通过在更小的角度范围内分配更多的步进或位移，电缸可以实现更精细的运动，进而实现更大的总体行程范围。

进一步的，V形或倒V形排布通过分配行程和角度来实现更高的控制精度。相对于传统的线性排布，这种布局方式可以在相同的物理尺寸内实现更多的角度变化，从而更精细地调整水管的位置和角度。当电缸之间呈现一定的角度排布时，它们的运动可以相互协调，使得调整更加平稳。这种布局可以降低单个电缸的行程，从而提高了电缸的分辨率，进一步增加了控制的精度。通过精细的控制，可以更准确地调整水管的角度和位置，确保排水系统的稳定性。

可以理解的是，在本具体实施方式中：通过倒V形或V形排布的布局，第四伺服电缸303的功能得到了增强。这种排布模式能够在不同的角度范围内进行调整，适应更广泛的空间角度需求。同时，通过扩大每个电缸的行程范围，提高了调节机构的活动灵活性。这种布局模式还有助于增加控制精度，确保水管的空间角度调整更加准确。通过充分利用V形或倒V形排布的优势，实现了较大的角度调整范围和更高的操作精度，提升了装置的性能和应用范围。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2～3：第二架体302的下部固定连接有第五伺服电缸305，第五伺服电缸305的活塞杆朝下固定连接有第三架体306，第三架体306上设有钳具4。

具体的：通过第五伺服电缸305、第三架体306和钳具4的组合，实现水管的高度和空间角度的调整。第五伺服电缸305的作用是通过活塞杆的伸缩来改变第二架体302的高度。第二架体302与第三架体306的连接使得第五伺服电缸305的运动可以传递到第三架体306，从而实现水管钳具的高度调整。钳具4被安装在第三架体306上，用于固定水管。

可以理解的是，在本具体实施方式中：第五伺服电缸305、第三架体306和钳具4的组合增强了装置的功能。第五伺服电缸305的应用使得第二架体302的高度可以进行调整，从而实现水管的高度调整。第三架体306的连接使得高度调整能够传递到钳具4，实现水管的固定。这种布局模式使得装置可以同时进行水平和垂直方向的调整，满足不同角度需求。通过第五伺服电缸305的控制，可以实现精确的高度调整，保证水管的稳定铺设。通过这种方式，实现了水管的全方位调整和固定，提高了装置的适用性和铺设效率。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2～3：钳具4铰接于第三架体306，第三架体306上安装有伺服电机307，伺服电机307的输出轴固设于钳具4的外表面。伺服电机307的设计使得钳具4能够作俯仰角度的调节，在使用时既可以水平安置水管，也可以以倾斜或者垂直的形式安装水管。

在本方案中：钳具4通过铰接与第三架体306相连。第三架体306上安装有伺服电机307，伺服电机307的输出轴被固定在钳具4的外表面上。伺服电机307的设计使得钳具4能够实现俯仰角度的调节，从而在使用时可以将水管水平放置，也可以以倾斜或垂直的形式安装水管。

具体的：通过伺服电机307的驱动，实现钳具4的俯仰角度调节。伺服电机307的输出轴固定在钳具4的外表面上，通过电机的旋转运动来改变钳具4的角度。当伺服电机307旋转时，钳具4也会随之改变角度，从而实现水管的俯仰角度调整。

可以理解的是，在本具体实施方式中：通过伺服电机307的应用，钳具4的功能得到了增强。伺服电机307的设计使得装置能够实现水管的俯仰角度调整，从而适应不同的铺设需求。无论是水平安置水管还是倾斜或垂直安装水管，都可以通过伺服电机307进行精确的调节。这种功能性布局提高了装置的适用性和灵活性，使得水管的安装更加方便。通过电机的控制，可以实现精确的角度调整，保证水管的合适位置和方向，提高了铺设的准确性和效率。通过这种方式，实现了水管的多角度调整，为边坡水平排水管的铺设提供了更加灵活的解决方案。

需要指出的是，在本具体实施方式中，钳具4的具体结构和选型可以根据实际情况选择，可以选择现有技术中已经广为使用的电动钳具或是机械式钳爪，但是钳固部一定要与水管的外表面曲率相适配。这可以通过实际选型和具体的施工需求进行适配化选型。

总结性的，针对传统技术中的相关问题，本具体实施方式基于上述所提供的一种边坡水平排水管铺设用辅助固定设备，采用了如下的技术手段或特征实现了解决：

(1)精确性和稳定性的提升：本具体实施方式的技术通过伺服电缸、倾斜传感器和并联组件的协同作用，实现了水管的自动化调整。倾斜传感器能够实时监测托整机构2的倾斜情况，通过伺服电缸的控制，使机架保持水平状态。这样，本具体实施方式的技术能够准确地调整水管的位置和角度，大大提高了水平性和稳定性。

(2)高效节约：本具体实施方式的技术通过自动化调整，无需多次人工操作，提高了施工效率。借助伺服电缸、倾斜传感器和并联组件，水管的调整和铺设可以在较短时间内完成，减少了人力投入和施工时间。

(3)安全性的提升：自动化系统使工作人员不需要在陡坡上进行操作，减少了施工过程中的安全风险。倾斜传感器和伺服电缸的自动调整消除了在陡坡上的危险情况，保障了工作人员的安全。

(4)多角度适应性的增加：本具体实施方式的技术采用了伺服电缸、倾斜传感器等组件，实现了水管角度的自动调整。特别是通过伺服电机307的设计，钳具4能够实现俯仰角度的调节，从而在水平、倾斜和垂直等多种角度下安装水管，极大地增加了排水系统的适用性。

以上所述具体实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述具体实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

实施例二

在边坡水利工程中，水平排水管的安装需要确保水管的水平位置，以实现排水的高效性。通过第三伺服电缸204、接地底盘205和倾斜传感器206的协同作用，本实施例的技术实现了对机架1的倾斜程度的检测和自动调整。这些组件通过相互配合，使机架1能够保持平行于地面，从而确保了水管的正确安装角度。

使用时：

S1、初始化设置：在开始水平排水管铺设前，首先需要将系统进行初始化设置。这包括校准倾斜传感器206，确保其准确读取地面的倾斜角度。

S2、机架升起：开始施工时，第三伺服电缸204通过控制活塞杆的伸缩，将接地底盘205抬升至合适的高度，将机架1升起于地面。这个过程中，倾斜传感器206会持续监测接地底盘205的倾斜情况。

S3、实时倾斜监测：一旦机架1升起到位，倾斜传感器206会实时监测接地底盘205的倾斜情况。倾斜传感器206可以检测到接地底盘205是否平行于地面，即机架1是否平稳升起。

S4、自动调整：基于倾斜传感器206的输出，控制系统可以判断机架1是否平行于地面。如果监测到倾斜，控制系统会相应地调整第三伺服电缸204的伸缩长度，从而改变接地底盘205的高度，实现机架1的平行调整。

S5、稳定保持：一旦机架1调整到平稳位置，第三伺服电缸204会保持其伸缩长度，维持机架1的平行状态。倾斜传感器206会持续监测，以确保机架1的稳定性。

S6、施工进行：在机架1平行于地面的稳定状态下，施工人员可以开始进行水平排水管的铺设。由于机架1的平行性得到了自动调整和维护，水平排水管的安装将更加精确和稳定。

S7、即时校正：在施工过程中，倾斜传感器206可以持续监测倾斜情况。如果由于地面的变化或其他因素导致机架1的倾斜，控制系统会即时校正并调整第三伺服电缸204的长度，以保持机架1的水平状态。

需要指出的是，在本具体实施方式中，这种驱动模式具有如下有益效果：

(1)精确调整：在边坡区域，地形可能不平坦，因此机架1的平行调整尤为重要。通过协同作用的第三伺服电缸204和倾斜传感器206，本具体实施方式的技术可以实时监测和调整机架1的倾斜程度，从而实现了高精度的水平调整，确保水管的正确安装角度。

(2)安全性提升：由于边坡区域可能具有不稳定性，工作人员的安全性尤为重要。本具体实施方式的技术通过自动化调整，减少了工作人员在陡坡上进行调整的需求，从而降低了操作中的安全风险。

(3)提高效率：传统的手动调整可能需要多次尝试和调整，耗费时间和人力。通过倾斜传感器的实时监测和第三伺服电缸的自动调整，本具体实施方式的技术可以更快速、更精确地完成调整，提高了施工效率。

(4)适应性增强：无论地形多么复杂，本具体实施方式的技术都能够实现机架1的准确平行调整。这种适应性增强了本具体实施方式的技术在不同环境中的适用性，为边坡水平排水管的铺设提供了更可靠的解决方案。

进一步的，上述S1～S7的控制算法：

A和B表示倾斜传感器的读数，α表示托整机构2的倾斜程度，L表示第三伺服电缸204的伸缩长度：

倾斜传感器读数与托整机构倾斜程度关系：假设倾斜传感器的读数A和B分别对应于托整机构的倾斜角度α1和α2。则可以通过一定的数学关系来表示这两者之间的关系，例如线性关系：

α1＝k1*A+c1α2＝k2*B+c2

其中k1、k2为传感器读数和倾斜角度之间的比例系数，c1、c2为偏移量。

调整第三伺服电缸的伸缩长度：通过测量托整机构的倾斜程度α，控制算法可以判断机架1是否平行于地面。如果α1、α2的平均值接近于0，表示机架1已经处于平行状态。如果α1、α2的平均值偏离0，就需要调整第三伺服电缸的伸缩长度L来实现机架1的平行调整。

基于比例-积分-微分(PID)控制或其他控制策略来调整伸缩长度L：

ΔL＝Kp*α+Ki*∫αdt+Kd*dα/dt

其中ΔL为需要调整的伸缩长度变化量，Kp、Ki、Kd为控制增益，α为托整机构的倾斜程度，dt为时间间隔，dα/dt为倾斜程度的变化率。这个变化量将会通过控制第三伺服电缸204的控制信号，实现电缸的伸缩长度的调整。

以上所述具体实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述具体实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

实施例三

本实施例中，调节机构3是用于进行水管轴头处的高度调节和角度调整，以确保水管在安装过程中能够保持正确的位置和角度；它包括：

S1、初始化设置：在开始使用调节机构3之前，需要进行初始化设置。这可能包括校准伺服电缸、传感器或其他控制组件，以确保其正常运行。

S2、水管固定：首先，使用钳具4将水管的两端轴头固定在第三伺服电缸306的钳具上。这将确保水管在调整过程中不会移动。

S3、调整角度：如果需要调整水管的角度，可以通过控制伺服电机307来改变钳具4的俯仰角度。伺服电机307的输出轴连接在钳具4的外表面，这使得水管可以以倾斜或垂直的形式安装。

S4、高度调节：钳具4的高度可以通过控制第五伺服电缸305的伸缩长度来调整。通过改变伺服电缸305的长度，可以将水管的高度调整到需要的位置。

S5、角度和高度联动：在调整水管时，可以同时调整角度和高度，以便实现最佳的安装位置。伺服电机307和第五伺服电缸305的联动控制可以使水管在不同角度和高度之间灵活移动。

S6、固定调整：一旦水管达到所需的角度和高度，可以通过控制锁定机构或固定装置来固定调整后的位置。这将确保水管在施工和使用过程中保持稳定。

S7、安装作业：在水管调整完成后，可以交由工作人员进行后续的安装作业，例如连接管道、接口和其他相关组件。

需要指出的是，在本具体实施方式中，这种驱动模式具有如下有益效果：

(1)精准调整：电机和电缸的控制可以实现精确的角度和高度调整，确保水管的正确安装位置。

(2)灵活性：调节机构3允许水管在不同角度和高度之间进行灵活切换，适应不同的安装需求。

(3)自动化：通过自动化控制，调整过程变得更加便捷，减少了手动操作的需求，提高了安装效率。

(4)适应性：调节机构3可以适应不同类型和尺寸的水管，提供了通用性和适应性。

(5)稳定性：一旦调整到位，通过固定机构的帮助，水管可以保持稳定的位置，不易受外部影响干扰。

进一步的：

(1)万向角度调节控制算法伺服电机307用于实现水管的俯仰角度调节。假设水管的目标俯仰角度为θtarget，当前水管的俯仰角度为θcurrent，控制算法可以采用比例控制策略。控制输出为角度变化量，表示为Δθ：

Δθ＝Kpθ*(θtarget-θcurrent)

其中，Kpθ为角度控制增益。

(2)高度调节控制算法：第五伺服电缸305用于实现水管的高度调节。假设水管的目标高度为htarget，当前水管的高度为hcurrent，控制算法可以同样采用比例控制策略。控制输出为伸缩长度变化量，表示为ΔL：

ΔL＝Kph*(htarget-hcurrent)

其中，Kph为高度控制增益。

(3)综合控制：在实际应用中，可以综合考虑万向角度和高度的调节。因此，最终的控制输出可以表示为综合的控制变化量，包括角度变化量和伸缩长度变化量：

Δθ＝Kpθ*(θtarget-θcurrent)ΔL＝Kph*(htarget-hcurrent)

其中，Δθ用于控制伺服电机307的输出，ΔL用于控制第五伺服电缸305的输出。

以上所述具体实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述具体实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

实施例四

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图5～6：图中所示的为本具体实施方式上述所提供的一种边坡水平排水管铺设用辅助固定设备在实际应用时，对其进行驱动或控制的程序，该程序存储于实施例一所述的控制器内，采用C++伪代码的形式展示其逻辑和原理，其原理为：

(1)类定义和成员函数：

在示例代码中，通过定义不同的类(如ServoMotor、LinearActuator、SlopeAdjustmentSystem等)来驱动机械系统的不同部件。每个类具有成员函数来模拟相应的动作，如设置角度、设置长度等。这些类和成员函数用于封装控制的逻辑。

(2)SlopeAdjustmentSystem类：

adjustSlope(double angle)函数模拟调整坡度的动作。这个函数在实际系统中，它会与实际的伺服电机通信，设置伺服电机的角度，以达到所需的坡度角度。

(3)PipeInstallationSystem类：

adjustPipeAngle(double angle)函数模拟调整管道角度的动作。实际应用中会与实际的伺服电机通信，设置伺服电机的角度，以实现所需的管道角度调整。

adjustPipeHeight(double length)函数模拟调整管道高度的动作。实际应用中会与实际的线性执行器通信，设置线性执行器的长度，以达到所需的管道高度。

clampPipe(double angle)函数模拟固定管道的动作。实际应用中会与实际的夹具部件通信，设置夹具的角度，以固定管道。

(4)main函数：

在main函数中，示例代码创建了SlopeAdjustmentSystem和PipeInstallationSystem的实例。然后，它使用不同的函数来模拟调整坡度、管道角度和高度，以及固定管道的过程。

以上所述具体实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述具体实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

应用例

为使本发明的上述具体实施方式更加明显易懂，接下来将采用应用例的形式对本发明做详细的应用性的说明。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的应用例的限制。

在本应用例中，均基于上述具体实施方式所提供的一种边坡水平排水管铺设用辅助固定设备结构、原理作为实施方式，并展示一个应用的场景，在该场景中采用了如上述具体实施方式所提供一种边坡水平排水管铺设用辅助固定设备的结构、原理进行应用性推导说明及展示，其中：在水利工程中，需要在边坡上铺设水平排水管，以防止边坡下的水积聚引发滑坡等问题。传统的安装方法需要手动铺设和调整，效率低且可能存在安装不稳定的问题。然而，通过本应用例提供的技术，可以实现自动化的边坡水平排水管安装，提高效率和安全性。

技术应用：本应用例提供的技术包括边坡水平排水管铺设用辅助固定设备，其中包括托整机构2、调节机构3和钳具4。

使用步骤：

S1、准备工作：在施工前，将机架1和托整机构2组装好，将倾斜传感器206安装在接地底盘205的底部。

S2、设置起始位置：将机架1放置在需要安装排水管的边坡位置。通过第三伺服电缸204和铰臂201的协同作用，调整托整机构2的倾斜角度，确保机架1相对于地面是平行的。

S3、固定机架1：一旦机架1达到平行位置，第三伺服电缸204将托整机构2固定在该位置。此时，机架1相对于地面保持平行，为水平排水管的安装提供了基准。

S4、安装水管：使用钳具4将水管的两端轴头固定在第三伺服电缸306的钳具上。这将确保水管在调整过程中不会移动。

S5、调整角度和高度：通过调节伺服电机307和第五伺服电缸305，调整水管的角度和高度。如果需要水管水平安装，角度为0°，如果需要倾斜安装，调整角度即可。通过控制第五伺服电缸的伸缩长度，可以调整水管的高度。

S6、固定调整后的位置：一旦水管达到所需的角度和高度，使用锁定机构或固定装置固定水管的位置，以确保在施工和使用过程中保持稳定。

S7、完成安装：在水管调整完成后，可以交由工作人员进行后续的安装作业，如连接管道、接口等。

总结：通过本应用例提供的技术，边坡水平排水管的安装变得更加高效和精确。通过自动化的托整机构2、调节机构3和钳具4的协同作用，可以实现水管的角度和高度调整，从而在水利工程中提供更好的安装解决方案。这种技术不仅可以提高施工效率，还可以提高安装的稳定性和安全性。

以上所述应用例仅表达了本发明的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种边坡水平排水管铺设用辅助固定设备，其特征在于，包括呈矩形形式的机架（1）；

所述机架（1）至少在四角处均设置有托整机构（2）；所述托整机构（2）通过传感组件（206）检测所述托整机构（2）相对于水平的倾斜程度；所述托整机构（2）用于将所述机架（1）相对于边坡地面平行调整；

所述机架（1）的中部至少安装有两个用于配合于水管轴头处的调节机构（3），所述调节机构（3）通过第五伺服电缸（305）调整用于钳固水管的钳具（4）作高度调节，所述第五伺服电缸（305）通过并联组件作万向角度适配调节，所述并联组件安装在所述机架（1）上；

所述调节机构（3）包括所述并联组件，所述并联组件包括固定连接于所述机架（1）上的第一架体（301），所述第一架体（301）的下部设有第二架体（302）；

在所述第一架体（301）和所述第二架体（302）之间的空间中，以所述第一架体（301）的中轴线为基准，依此环形阵列式排布有至少六个第四伺服电缸（303），所述第四伺服电缸（303）驱动所述第二架体（302）作万向角度调节；

所述第四伺服电缸（303）的缸体和活塞杆均分别通过万向节联轴器（304）与所述第一架体（301）和所述第二架体（302）相互相对的各自一面上万向铰接；

每两两相邻的两个所述第四伺服电缸（303）相互之间呈V形或者倒V形排布。

2.根据权利要求1所述的边坡水平排水管铺设用辅助固定设备，其特征在于：所述托整机构（2）包括第三伺服电缸（204），所述第三伺服电缸（204）的活塞杆固定连接有用于接触地面的接地底盘（205），所述接地底盘（205） 内安装有所述传感组件（206）。

3.根据权利要求2所述的边坡水平排水管铺设用辅助固定设备，其特征在于：所述传感组件（206）为倾斜传感器，所述倾斜传感器安装于所述接地底盘（205）的底部。

4.根据权利要求2所述的边坡水平排水管铺设用辅助固定设备，其特征在于：所述托整机构（2）还包括铰臂（201）；

所述铰臂（201）的一端铰接于所述机架（1）的四个角中的其中一个，第一伺服电缸（202）的缸体和活塞杆分别铰接于所述机架（1）和所述铰臂（201）的端部；

第二伺服电缸（203）的缸体和活塞杆分别铰接于所述铰臂（201）的中部和所述第三伺服电缸（204）的缸体；

所述第三伺服电缸（204）的缸体端部铰接于所述铰臂（201）的外表面。

5.根据权利要求1所述的边坡水平排水管铺设用辅助固定设备，其特征在于：所述第二架体（302）的下部固定连接有所述第五伺服电缸（305），所述第五伺服电缸（305）的活塞杆朝下固定连接有第三架体（306），所述第三架体（306）上设有所述钳具（4）。

6.根据权利要求5所述的边坡水平排水管铺设用辅助固定设备，其特征在于：所述钳具（4）铰接于所述第三架体（306），所述第三架体（306）上安装有伺服电机（307），所述伺服电机（307）的输出轴固设于所述钳具（4）的外表面。