CN108196551A - 一种地下管道巡检机器人控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种地下管道巡检机器人控制系统，包括机器人本体、升降平台、微处理器、环境监测模块、位姿监测模块、动物监测模块、通信模块、电机驱动模块和信息处理电路；所述的环境监测模块和所述的动物监测模块分别与信息处理电路电连接，所述的信息处理电路、所述的通信模块、所述的位姿监测模块和所述的电机驱动模块分别与微处理器电连接。通过传感器检测可燃气体和有害气体，摄像机全方位地对管道进行摄像和拍照，通过动物监测模块实现了机器人的避障和驱赶小动物的功能，通过编码器和姿态传感器保障了机器人运动时的自纠偏和调速。实现了地下管道24小时全方位的巡检，及时了解掌握管道里的情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人应用领域，尤其涉及一种地下管道的巡检机器人的控制技术的应用。
背景技术
随着经济的快速发展，城镇化的推进，城市地下管道在急剧的增加，大量的管道和线路敷设，给安全巡检工作带来了巨大的挑战。地下管道有敷设的电网、布置的水管、安放的燃气管道等种类繁多，新旧层次突出，这些管道的可靠、稳定的运行是保证市民正常生活的基础。
对管道的探索、巡检、定位以及维修等工作的难度极大，而且人工巡检费事费力耗时，还有危险。因此，研发一款地下管道巡检机器人来替代人工作业，能够对管道进行不间断的巡检，采集地下管道现场的温湿度、可燃气体、氧气浓度等环境参数，提高巡检的效率，降低工作人员的劳动强度，及时地疏通和实时维护地下管道，确保管道顺利畅通，里面敷设的管路安全、稳定的工作。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种地下管道巡检机器人控制系统，通过机器人本体上安装的传感系统采集现场的数据，传递给地面上的监控终端，实时的了解管道里面的情况，确保敷设在管道里的管路安全、稳定运行。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的。
一种地下管道巡检机器人控制系统，包括：机器人本体、微处理器、环境监测模块、通信模块、电机驱动模块和摄像机，其特征在于：还包括位姿监测模块、动物监测模块、升降平台、传动机构和信息处理电路；所述的环境监测模块和动物监测模块分别与信息处理电路电连接，所述的信息处理电路、通信模块、位姿监测模块和电机驱动模块分别与微处理器电连接，所述的升降平台设置在机器人本体的中间，可以自由的在机器人本体的上面自由的升降。
所述的升降平台上面设置的有安放摄像机的支架，所述的支架可以360度旋转，摄像机固定支架上可以全方位的拍摄管道里的情况。
所述的电机驱动模块与所述的传动机构相连，传动机构与电机相连，电机驱动模块输出的能量来驱动传动机构，传动机构把能量合理的分配给电机。
所述的环境监测模块包括温湿度传感器、可燃气传感器、一氧化碳传感器、甲烷传感器和氧气传感器；温湿度传感器检测管道里面的温湿度，可燃气传感器用于检测易燃易爆气体泄漏的情况，一氧化碳传感器用于检测一氧化碳传感器的浓度，甲烷传感器用于检测甲烷的浓度，氧气传感器用于检测氧的浓度。
所述的动物监测模块包括采热释电红外传感器和超声波传感器，热释电红外传感器用于检测是否有动物，超声波传感器检测动物的距离以及障碍物的距离。
所属的位姿监测模块包括编码器和姿态传感器，编码器用于检测电机的速度，姿态传感器用于检测机器人的三位运动姿态。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种地下管道巡检机器人控制系统，控制系统通过传感器检测可燃气体和有害气体，实时掌握管道里的环境情况；自由的升降平台和360度可旋转的支架保证了摄像机全方位地对管道进行摄像和拍照，地上可以非常清晰的看到管道里的情况；通过动物监测模块实现了机器人的避障和驱赶小动物的功能；通过编码器和姿态传感器保障了机器人运动时的自纠偏和调速。该系统结构科学合理、控制策越高效，实现了地下管道24小时全方位的巡检，确保了地下管道安全稳定的运行。
附图说明
图1为本发明的系统结构控制框图；
图2为本发明的机器人运动控制结构框图。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种地下管道巡检机器人控制系统，包括：机器人本体、微处理器、环境监测模块、通信模块、电机驱动模块和摄像机，还包括位姿监测模块、动物监测模块、升降平台、传动机构和信息处理电路；所述的环境监测模块和动物监测模块分别与信息处理电路电连接，所述的信息处理电路、通信模块、位姿监测模块和电机驱动模块分别与微处理器电连接，所述的升降平台设置在机器人本体的中间，可以自由的在机器人本体的上面自由的升降。
升降平台上面设置可以360度旋转的支架，该支架上面固定安放摄像机，摄像机可以全方位的拍摄管道你内部的情况，通过通信模块把视屏图像信息传到地面上的监控终端；环境监测模块、动物监测模块和位姿监测模块三者采集的信息经过信息处理电路进行调理，存储在存储单元中，然后通过微处理器进行运算、分析、做出判断，若有数据信息超过正常工作范围值，将在监控终端发出报警，同时该信息以短信或微信的形式发送到工作人员手机上，提醒工作人员管道里面有异常要及时的排除安全隐患。
环境监测模块包括温湿度传感器、可燃气传感器、一氧化碳传感器、甲烷传感器和氧气传感器；温湿度传感器用于检测管道里面的温湿度，及时了解管道里面的温度和湿度；一氧化碳传感器用于检测一氧化碳的浓度，氧气传感器用于检测氧的浓度，氧气的非常稀薄或缺氧的情况下对工作人员巡检是非常危险的。甲烷传感器用于检测甲烷的浓度，甲烷与氧气混合达到一定浓度遇明火容易发生爆炸，可燃气传感器用于检测易燃易爆气体泄漏的情况以及管道中的易燃易爆气体，防止可燃气体形成爆炸性混合气体而直接威胁到管道的自身安全。
动物监测模块包括采热释电红外传感器和超声波传感器，热释电红外传感器用于检测是否有动物，超声波传感器检测动物的距离以及障碍物的距离，当检测到地下管道里敷设的管路上有小动物(如老鼠、蛇、夜猫、蟾等小动物)时，机器人本体上面安装的声光报警装置发出报警，将它们驱逐赶走，根据超声波传感器检测的障碍物，机器人能够绕过障碍物继续前行或后退。
位姿监测模块包括编码器和姿态传感器，编码器用于检测电机的速度，姿态传感器是由集高精度的三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴地磁场传感器于一体的姿态传感器模块，用于检测机器人的三位运动姿态，该模块采用先进的动力学解算和卡尔曼动态滤波算法综合作用，得出系统实时姿态，便于高效、快速地对机器人运动的轨迹进行纠偏，控制机器人的运动。电机驱动模块与传动机构相连，传动机构与电机相连，电机驱动模块输出的能量来驱动传动机构，传动机构把能量合理的分配给电机，控制电机的正传、反转以及正传调速和反转调速。
Claims (6)
1.一种地下管道巡检机器人控制系统，包括：机器人本体、微处理器、环境监测模块、通信模块、电机驱动模块和摄像机，其特征在于：还包括位姿监测模块、动物监测模块、升降平台、传动机构和信息处理电路；所述的环境监测模块和动物监测模块分别与信息处理电路电连接，所述的信息处理电路、通信模块、位姿监测模块和电机驱动模块分别与微处理器电连接，所述的升降平台设置在机器人本体的中间，可以自由的在机器人本体的上面自由的升降。
2.根据权利要求1所述的巡检机器人控制系统，其特征在于：所述的升降平台上面设置的有安放摄像机的支架，支架可以360度旋转，摄像机在支架上可以全方位的拍摄管道里的情况。
3.根据权利要求1所述的巡检机器人控制系统，其特征在于：所述的电机驱动模块与所述的传动机构相连，传动机构与电机相连，电机驱动模块输出的能量来驱动传动机构，传动机构把能量合理的分配给电机。
4.根据权利要求1所述的巡检机器人控制系统，其特征在于：所述的环境监测模块包括温湿度传感器、可燃气传感器、一氧化碳传感器、甲烷传感器和氧气传感器；温湿度传感器检测管道里面的温湿度，可燃气传感器用于检测易燃易爆气体泄漏的情况，一氧化碳传感器用于检测一氧化碳传感器的浓度，甲烷传感器用于检测甲烷的浓度，氧气传感器用于检测氧的浓度。
5.根据权利要求1所述的巡检机器人控制系统，其特征在于：所述的动物监测模块包括采热释电红外传感器和超声波传感器，热释电红外传感器用于检测是否有动物，超声波传感器检测动物的距离以及障碍物的距离。
6.根据权利要求1所述的巡检机器人控制系统，其特征在于：所属的位姿监测模块包括编码器和姿态传感器，编码器用于检测电机的速度，姿态传感器用于检测机器人的三位运动姿态。
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