CN107642654A - 一种管道机器人壳体组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道机器人壳体组件，包括用于安装管道机器人控制器的筒体，筒体两端密封连接。壳体中装载控制器，壳体的底部与驱动滚筒连接，驱动滚筒中电机与控制器之间电连接，则构成整体管道机器人。机器人在管道检测过程中，两个摄像头将拍摄的同一个人的两个图像传送给控制装置，控制装置对所拍摄的两个图像进行处理后呈现在远程的显示屏上。针对不同尺寸的管道，控制器控制第一电机、第二电机来移动两个摄像头，使二者之间的距离改变，保证所拍摄的管道内壁、障碍物等管道内情况能清晰的呈现，三维图像立体感强，能满足不同尺寸的管道要求，适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道机器人壳体组件。
背景技术
市政管道环境非常恶劣，长期使用后容易发生腐蚀、疲劳破坏或者使管道内部潜在缺陷发展成破损而引起泄漏事故等，特别是水类管道，还容易堵塞等事故。因此管道的管内探测、清淤是一项十分重要的实用工程，目前管内探测、清污大多还采用人工进行操作，受管道尺寸、环境恶劣等因素限制，导致工作强度大、工作效率低，基于该问题，目前出现了管道机器人。管道机器人的控制器模块设置在壳体中，壳体的底部与驱动滚筒连接，管道机器人上设置有摄像机，为了呈现三维画面，便于更直观的了解管道内部情况，需要设置两个摄像头，对于不同尺寸的管道，需要调节两个摄像头之间的距离，现有的管道机器人不具有该功能，导致拍摄的图像清晰度较差，影响检测结果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种管道机器人壳体组件，解决现有技术中管道机器人的壳体防水性能差，且两个摄像头之间的距离不能自动调节，适应性差，导致拍摄的图像清晰度较差，影响检测结果的技术问题。
本发明为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种管道机器人壳体组件，包括用于安装管道机器人控制器的筒体，筒体两端密封连接。壳体中装载控制器，壳体的底部与驱动滚筒连接，驱动滚筒中电机与控制器之间电连接，则构成整体管道机器人。因为管道机器人工作环境的特殊性，所以防水是整个机器人的关键所在，壳体也不例外，筒体中一旦进水，则控制器损坏。筒体起到保护、支撑控制器的作用。
进一步改进，所述筒体两端分别设置有前端盖、后端盖，前端盖、后端盖均与筒体密封连接，通过设置前端盖、后端盖便于安装控制器，且分体设计，降低筒体的加工成本。
所述前端盖包括前腔和透明盖板，前腔中设置有两个摄像头，透明盖板密封设置在腔体的前端，摄像头与控制器之间电连接。机器人在管道中行进时，摄像头实时拍摄管道中的景象，并传送给地面上的上位机显示，便于直观的了解到管道内的实际情况，管道中环境复杂。
进一步改进，所述两个摄像头通过三维成像装置设置在前端盖的前腔中，三维成像装置包括支架，支架固定在前腔底板上，所述支架的前端设置有第一电机，第一电机输出轴水平设置，输出轴上设置有横杆，横杆与第一电机输出轴相垂直，第一电机输出轴位于横杆的中心，第一电机每两侧的立杆上沿其长度方向均设置有一丝杠，丝杆的两端与横杆转动连接，两个丝杠同轴设置，丝杠上设置滑块，滑块与丝杠螺纹连接，每个滑块上设置有一个摄像头和一个第一超声波测距传感器，两个摄像头到第一电机的间距相等，第一超声波测距传感器用于测量其到第一电机输出轴与横杆交点之间的距离，丝杠远离第一电机的一端固定设置有第二电机，第二电机驱动丝杠转动，两个丝杠的转动方向始终相反；
所述第一电机输出轴上设置有第一旋转编码器，支架上设置有自动追踪摄像头，自动追踪摄像头上设置有第二旋转编码器和第二超声波测距传感器；第一电机、第二电机、自动追踪摄像头、显示屏和两个摄像头均与控制器之间电连接；
以第一电机输出轴与横杆交点为原点o，建立直角坐标系；y轴表示摄像头到第一电机输出轴与横杆交点之间的距离，x轴表示障碍物到横杆中心的距离，则
其中，y、x的单位均为米；
通过控制模块控制两个摄像头移动，使得两个摄像头所拍摄的同一物体的图像经过控制器处理后呈现为三维图像。
机器人在管道检测过程中，两个摄像头将拍摄的图像传送给控制装置，控制装置对所拍摄的两个图像进行处理后呈现在上位机的显示屏上，呈现三维画面，便于直观、多方位观察管道中的情况，检测方便、准确。针对不同尺寸的管道、拍摄场景，控制器控制第一电机使横杆带动两个摄像头转动，实现对角度拍摄；根据管道机器人距离所拍摄物体的距离，控制器控制第二电机来移动两个摄像头，使二者之间的距离改变，保证所拍摄的管道内壁、障碍物等管道内情况能清晰的呈现，三维图像立体感强，能满足不同尺寸的管道要求，适应性强。
进一步改进，所述支架上设置有横杆支撑机构，支撑机构包括三个支撑杆和一支撑圈，三个支撑杆均匀设置在支架的周围，支撑杆的一端与支架固连，三个支撑杆的另一端设置有环形支撑圈，支撑圈与第一电机的输出轴同轴设置，三个支撑杆与支撑圈构成锥形框架，支撑圈上表面向下凹陷形成凹槽，凹槽中嵌有滚珠，横杆的底面与滚珠接触；所述横杆底部设置卡槽，部分滚轮的上部卡设在卡槽中。
因为横杆长度较长，在转动过程中，稳定性较差，提供支撑机构，保证整个装置的稳定性，设置滚轮减小摩擦，降低能耗。
进一步改进，所述筒体的两端设置有内螺纹，前端盖、后端盖上设置有外螺纹，筒体与前端盖、后端盖螺纹连接。螺纹连接，便于拆装，且连接牢靠。
进一步改进，还包括多个连接杆，连接杆的两端设置有外螺纹，所述后端盖的边缘向外延伸，形成第一连接部，第一连接部上开设有多个通孔；所述前端盖的边缘向外延伸，形成第二连接部，第二连接部上开设有多个通孔；所述连接杆与第一连接部、第二连接部上的通孔数量相同；每个连接杆依次穿过第一连接部、第二连接部上对应的一个通孔，连接杆的两端通过螺母分别与第一连接部、第二连接部紧固。通过设置连接杆，进一步将前端盖、后端盖与筒体连接为整体，增加整体强度，防止前端盖、后端盖与筒体松开甚至脱落。
进一步改进，还包括至少一个支撑环，所述支撑环套设在筒体上，每个支撑环的端面上开设有多个通孔，每个连接杆依次穿过第一连接部、支撑环、第二连接部上对应的一个通孔，连接杆的两端通过螺母分别与第一连接部、第二连接部紧固。为了防止筒体变形，在筒体上套设支撑环，类似于抱箍，提高筒体强度，防止变形，并通过连接杆将其与前端盖、后端盖连为一体。
进一步改进，所述支撑环的周面开设有多个螺纹通孔，通过螺钉将支撑环与筒体紧固，防止其滑动或转动，提高支撑效果。
进一步改进，所述筒体、前端盖、后端盖和连接杆为不锈钢、树脂或碳纤材质，防锈蚀，且强度高，使用寿命长。
进一步改进，所述筒体上设置有提手。管道机器人整体质量较轻、体积不大，通过设置提手，可以拎着搬运，方便、省事。
进一步改进，所述第一连接部、第二连接部上的通孔为阶梯孔，螺母位于阶梯孔中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、壳体中装载控制器，壳体的底部与驱动滚筒连接，驱动滚筒中电机与控制器之间电连接，则构成整体管道机器人。因为管道机器人工作环境的特殊性，所所以防水是整个机器人的关键所在，壳体也不例外，筒体中一旦进水，则控制器损坏。筒体起到保护、支撑控制器的作用。
2、机器人在管道检测过程中，两个摄像头将拍摄的同一个人的两个图像传送给控制装置，控制装置对所拍摄的两个图像进行处理后呈现在远程的显示屏上。针对不同尺寸的管道，控制器控制第一电机、第二电机来移动两个摄像头，使二者之间的距离改变，保证所拍摄的管道内壁、障碍物等管道内情况能清晰的呈现，三维图像立体感强，能满足不同尺寸的管道要求，适应性强。
附图说明
图1为本发明所述管道机器人壳体组件的立体图。
图2为图1的正视图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为前端盖结构图。
图5为后端盖结构图。
图6为支撑环结构图。
图7为双摄像头三维成像装置。
图8为图7的左视图。
图9为图7的A部放大视图。
具体实施方式
为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-9所示，一种管道机器人壳体组件，包括用于安装管道机器人控制器的筒体1，筒体1两端密封连接。壳体1中装载控制器，壳体1的底部与驱动滚筒连接，驱动滚筒中电机与控制器之间电连接，则构成整体管道机器人。因为管道机器人工作环境的特殊性，所所以防水是整个机器人的关键所在，壳体也不例外，筒体中一旦进水，则控制器损坏。筒体起到保护、支撑控制器的作用。
所述筒体两端分别设置有前端盖2、后端盖3，前端盖2、后端盖3均与筒体1密封连接，通过设置前端盖、后端盖便于安装控制器，且分体设计，降低筒体的加工成本。
所述前端盖2包括前腔和透明盖板21，前腔中设置有两个摄像头26，透明盖板密封设置在腔体的前端，摄像头26与控制器之间电连接。机器人在管道中行进时，摄像头实时拍摄管道中的景象，并传送给地面上的上位机显示，便于直观的了解到管道内的实际情况，管道中环境复杂。
在本实施例中，如图7所示，所述两个摄像头26通过三维成像装置22设置在前端盖的前腔中，三维成像装置22包括支架23，支架23固定在前腔底板上，所述支架23的前端设置有第一电机32，第一电机32输出轴水平设置，输出轴上设置有横杆24，横杆24与第一电机32输出轴相垂直，第一电机32输出轴位于横杆24的中心，第一电机每两侧的横杆24上沿其长度方向均设置有一丝杠34，丝杆34的两端与横杆转动连接，两个丝杠34同轴设置，丝杠上设置滑块25，滑块25与丝杠34螺纹连接，每个滑块25上设置有一个摄像头26和一个第一超声波测距传感器27，两个摄像头到第一电机的间距相等，第一超声波测距传感器用于测量其到第一电机输出轴与横杆交点之间的距离，丝杠远离第一电机的一端固定设置有第二电机11，第二电机11驱动丝杠34转动，两个丝杠34的转动方向始终相反；
所述第一电机32输出轴上设置有第一旋转编码器，支架23上设置有自动追踪摄像头12，自动追踪摄像头12上设置有第二旋转编码器和第二超声波测距传感器13；第一电机、第二电机、自动追踪摄像头、显示屏和两个摄像头均与控制器之间电连接；
以第一电机输出轴与横杆交点为原点o，建立直角坐标系；y轴表示摄像头到第一电机输出轴与横杆交点之间的距离，x轴表示障碍物到横杆中心的距离，则
其中，y、x的单位均为米；
通过控制模块控制两个摄像头移动，使得两个摄像头所拍摄的同一物体的图像经过控制器处理后呈现为三维图像。
机器人在管道检测过程中，两个摄像头将拍摄的图像传送给控制装置，控制装置对所拍摄的两个图像进行处理后呈现在上位机的显示屏上，呈现三维画面，便于直观、多方位观察管道中的情况，检测方便、准确。针对不同尺寸的管道、拍摄场景，控制器控制第一电机使横杆带动两个摄像头转动，实现对角度拍摄；根据管道机器人距离所拍摄物体的距离，控制器控制第二电机来移动两个摄像头，使二者之间的距离改变，保证所拍摄的管道内壁、障碍物等管道内情况能清晰的呈现，三维图像立体感强，能满足不同尺寸的管道要求，适应性强。
在本实施例中，所述支架上设置有横杆支撑机构，支撑机构包括三个支撑杆8和一支撑圈9，三个支撑杆8均匀设置在支架23的周围，支撑杆8的一端与支架23固连，三个支撑杆的另一端设置有环形支撑圈9，支撑圈与第一电机的输出轴同轴设置，三个支撑杆与支撑圈构成锥形框架，支撑圈上表面向下凹陷形成凹槽，凹槽中嵌有滚珠10，横杆的底面与滚珠接触；所述横杆底部设置卡槽，部分滚轮的上部卡设在卡槽中。
因为横杆长度较长，在转动过程中，稳定性较差，提供支撑机构，保证整个装置的稳定性，设置滚轮减小摩擦，降低能耗。
在本实施例中，所述筒体1的两端设置有内螺纹，前端盖2、后端盖3上设置有外螺纹，筒体与前端盖、后端盖螺纹连接。螺纹连接，便于拆装，且连接牢靠。
在其他实施例中，前端盖、后端盖可以为法兰，与筒体的两端面通过螺栓连接，法兰与筒体端面之间设置有密封垫。
在本实施例中，还包括六个连接杆4，连接杆4的两端设置有外螺纹，所述后端盖3的边缘向外延伸，形成第一连接部，第一连接部上开设有六个通孔；所述前端盖2的边缘向外延伸，形成第二连接部，第二连接部上开设有六个通孔；所述连接杆4与第一连接部、第二连接部上的通孔数量相同；每个连接杆依次穿过第一连接部、第二连接部上对应的一个通孔，连接杆的两端通过螺母分别与第一连接部、第二连接部紧固。通过设置连接杆，进一步将前端盖、后端盖与筒体连接为整体，增加整体强度，防止前端盖、后端盖与筒体松开甚至脱落。
在本实施例中，第一连接部、第二连接部的边缘轮廓为正六边形。在其他实施例中，可以第一连接部、第二连接部的边缘轮廓可以为其他形状，连接杆、通孔的数量也可以为一、二、三、四、五、七或者更多个。
在本实施例中，还包括两个支撑环5，如图6所示，所述两个支撑环5均布套设在筒体1上，每个支撑环的端面上开设有多个通孔51，每个连接杆依4次穿过第一连接部、支撑环、第二连接部上对应的一个通孔，连接杆的两端通过螺母分别与第一连接部、第二连接部紧固。为了防止筒体变形，在筒体上套设支撑环，类似于抱箍，提高筒体强度，防止变形，并通过连接杆将其与前端盖、后端盖连为一体。
在其他实施例中，支撑环为一、三或者更多个。
在本实施例中，所述支撑环5的周面开设有多个螺纹通孔52，通过螺钉将支撑环与筒体紧固，防止其滑动或转动，提高支撑效果。
在本实施例中，所述筒体1、前端盖2、后端盖3和连接杆4为不锈钢材质，防锈蚀，且强度高，使用寿命长。在其他实施例中，可以为树脂或碳纤。
在本实施例中，所述筒体上设置有提手6。管道机器人整体质量较轻、体积不大，通过设置提手，可以拎着搬运，方便、省事。
在本实施例中，所述第一连接部、第二连接部上的通孔为阶梯孔，螺母位于阶梯孔中。
本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。
Claims (10)
1.一种管道机器人壳体组件，其特征在于，包括用于安装管道机器人控制器的筒体，筒体两端密封连接。
2.根据权利要求1所述的管道机器人壳体组件，其特征在于，所述筒体两端分别设置有前端盖、后端盖，前端盖、后端盖均与筒体密封连接；
所述前端盖包括前腔和透明盖板，前腔中设置有两个摄像头，透明盖板密封设置在腔体的前端，摄像头与控制器之间电连接。
3.根据权利要求2所述的管道机器人壳体组件，其特征在于，所述两个摄像头通过三维成像装置设置在前端盖的前腔中，三维成像装置包括支架，支架固定在前腔底板上，所述支架的前端设置有第一电机，第一电机输出轴水平设置，输出轴上设置有横杆，横杆与第一电机输出轴相垂直，第一电机输出轴位于横杆的中心，第一电机每两侧的立杆上沿其长度方向均设置有一丝杠，丝杆的两端与横杆转动连接，两个丝杠同轴设置，丝杠上设置滑块，滑块与丝杠螺纹连接，每个滑块上设置有一个摄像头和一个第一超声波测距传感器，两个摄像头到第一电机的间距相等，第一超声波测距传感器用于测量其到第一电机输出轴与横杆交点之间的距离，丝杠远离第一电机的一端固定设置有第二电机，第二电机驱动丝杠转动，两个丝杠的转动方向始终相反；
所述第一电机输出轴上设置有第一旋转编码器，支架上设置有自动追踪摄像头，自动追踪摄像头上设置有第二旋转编码器和第二超声波测距传感器；第一电机、第二电机、自动追踪摄像头、显示屏和两个摄像头均与控制器之间电连接；
以第一电机输出轴与横杆交点为原点o，建立直角坐标系；y轴表示摄像头到第一电机输出轴与横杆交点之间的距离，x轴表示障碍物到横杆中心的距离，则
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其中，y、x的单位均为米；
通过控制模块控制两个摄像头移动，使得两个摄像头所拍摄的同一物体的图像经过控制器处理后呈现为三维图像。
4.根据权利要求3所述的管道机器人壳体组件，其特征在于，所述支架上设置有横杆支撑机构，支撑机构包括三个支撑杆和一支撑圈，三个支撑杆均匀设置在支架的周围，支撑杆的一端与支架固连，三个支撑杆的另一端设置有环形支撑圈，支撑圈与第一电机的输出轴同轴设置，三个支撑杆与支撑圈构成锥形框架，支撑圈上表面向下凹陷形成凹槽，凹槽中嵌有滚珠，横杆的底面与滚珠接触；所述横杆底部设置卡槽，部分滚轮的上部卡设在卡槽中；所述横杆底部设置卡槽，部分滚轮的上部卡设在卡槽中。
5.根据权利要求4所述的管道机器人壳体组件，其特征在于，所述筒体的两端设置有内螺纹，前端盖、后端盖上设置有外螺纹，筒体与前端盖、后端盖螺纹连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的管道机器人壳体组件，其特征在于，还包括多个连接杆，连接杆的两端设置有外螺纹，所述后端盖的边缘向外延伸，形成第一连接部，第一连接部上开设有多个通孔；
所述前端盖的边缘向外延伸，形成第二连接部，第二连接部上开设有多个通孔；
所述连接杆与第一连接部、第二连接部上的通孔数量相同；
每个连接杆依次穿过第一连接部、第二连接部上对应的一个通孔，连接杆的两端通过螺母分别与第一连接部、第二连接部紧固。
7.根据权利要求6所述的管道机器人壳体组件，其特征在于，还包括至少一个支撑环，所述支撑环套设在筒体上，每个支撑环的端面上开设有多个通孔，每个连接杆依次穿过第一连接部、支撑环、第二连接部上对应的一个通孔，连接杆的两端通过螺母分别与第一连接部、第二连接部紧固。
8.根据权利要求7所述的管道机器人壳体组件，其特征在于，所述支撑环的周面开设有多个螺纹通孔，通过螺钉将支撑环与筒体紧固。
9.根据权利要求7所述的管道机器人壳体组件，其特征在于，所述筒体上设置有提手；
所述第一连接部、第二连接部上的通孔为阶梯孔，螺母位于阶梯孔中。
10.根据权利要求1所述的管道机器人壳体组件，其特征在于，所述筒体、前端盖、后端盖和连接杆为不锈钢、树脂或碳纤材质。
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