CN109129513B - 一种管廊巡检机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管廊巡检机器人，包括轨道、主机、云台和电源模块；轨道固定安装在管廊内壁上，主机可滑动地安装在轨道上；云台能顺时针及顺时针旋转180°地安装在主机上；云台配置有摄像模块，用于实现360°无死角监控；主机内配置有处理器模块，处理器模块分别与云台、摄像模块连接，用于控制云台、摄像模块工作；电源模块分别与云台、处理器模块连接，用于为云台、处理器模块提供电力。与其他机器人不同的是，本发明具有弯道变相，自动换电池，超宽带定位，四合一气体传感检测，24小时不间断工作等优势。

Description

一种管廊巡检机器人
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种管廊巡检机器人，用于保证管廊内部设施的安全，减少维护和监测的成本。
背景技术
目前工业管道系统越来越受到冶金，石油，城市供暖，地下缆线等工程的青睐，但是由于工业管道内环境复杂恶劣，具有不确定性因素。由于潜在的威胁，所以巡查起来也十分不易，且管道的长期使用可能会出现腐蚀，疲劳性破坏导致管道破损泄漏出有毒气体威胁巡检人员健康；底线缆线错综复杂若是不定期巡查，长期使用也有可能发生老化和破损，导致着火，然而由于管道空间和环境有限，或是人员的不足，巡查起来则相当不易。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管廊巡检机器人，彻底解决环境恶劣及人员不足等问题。
本发明所采用的技术方案是：一种管廊巡检机器人，其特征在于：包括轨道、主机、云台和电源模块；
所述轨道固定安装在管廊内壁上，所述主机可滑动地安装在所述轨道上；
所述云台能顺时针及顺时针旋转180°地安装在所述主机上；所述云台配置有摄像模块，用于实现360°无死角监控；
所述主机内配置有处理器模块，所述处理器模块分别与所述云台、摄像模块连接，用于控制所述云台、摄像模块工作；
所述电源模块分别与所述云台、处理器模块连接，用于为所述云台、处理器模块提供电力。
与其他机器人不同的是，管廊机器人具有弯道变相，自动换电池，超宽带定位，四合一气体（一氧化碳、氧气、甲烷、硫化氢四钟气体）传感检测，24小时不间断工作等优势。
附图说明
图1为本发明实施例的结构图；
图2为本发明实施例的爆炸结构图；
图3为本发明实施例的电池车爆炸结构图；
图4为本发明实施例的充电平台爆炸结构图A；
图5为本发明实施例的充电平台爆炸结构图B。
图6为本发明实施例的挂臂爆炸结构图；
图7为本发明实施例的挂臂与轨道结构图；
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请见图1和图2，本发明提供的一种管廊巡检机器人，包括轨道1、主机2、云台3和电源模块；轨道1固定安装在管廊内壁上，主机2可滑动地安装在轨道1上；云台3能顺时针及顺时针旋转180°地安装在主机2上；云台3配置有摄像模块，用于实现360°无死角监控；主机2内配置有处理器模块201，处理器模块201分别与云台3、摄像模块连接，用于控制云台3、摄像模块工作；电源模块分别与云台3、处理器模块201连接，用于为云台3、处理器模块201提供电力。
本实施例的主机2配置有红外测距仪、超声波探测仪、有害气体感应器、水位检测感应器、温度湿度感应器；红外测距仪若干（本实施例设置为8个），分别设置于主机2前后外壳上，与处理器模块201连接，用于探测机器人前方或后方是否存在障碍物，若在一定距离内检测到障碍物，则通过处理器模块201报警并控制机器人停下来；超声波探测仪设置在云台3前端，与处理器模块201连接，用于探测云台3前方是否存在障碍物，若在一定距离内检测到障碍物，则通过处理器模块201报警并控制机器人停下来；有害气体感应器，用于检测一氧化碳、氧气、甲烷、硫化氢四钟气体；水位检测感应器，用于检测管道中是否有水及水位高低；温度湿度感应器，用于检查工作环境中温度湿度；电源模块分别与红外测距仪、超声波探测仪、有害气体感应器、水位检测感应器、温度感应器连接，用于为红外测距仪、超声波探测仪、有害气体感应器、水位检测感应器、温度感应器提供电力；处理器模块201分别与红外测距仪、超声波探测仪、有害气体感应器、水位检测感应器、温度感应器连接，用于控制红外测距仪、超声波探测仪、有害气体感应器、水位检测感应器、温度感应器工作。
本实施例的主机2配置有超宽带模块，用于定位工作时机器人所在的位置；电源模块与超宽带模块连接，用于为超宽带模块提供电力；处理器模块201与超宽带模块连接，用于控制超宽带模块工作。
本实施例的主机2配置有灭火器5、步进电机和绞盘；灭火器5通过灭火器支架固定安装在主机2底板上，步进电机和绞盘固定安装在主机2底板上；处理器模块201与步进电机连接，用于控制步进电机工作；当发生火灾时，处理器模块201控制步进电机转动并拉动链接在绞盘和灭火器5间的钢丝绳，灭火器5握把受到挤压，通过喷头喷射出干粉，达到灭火的效果。
请见图3、4、5，本实施例的电源模块包括备用电池202、可充电主电池203；本实施例的可充电主电池203通过电池车204可拆卸地设置在主机2内；管廊巡检机器人还配置有充电平台4若干，分别独立设置在管廊内预定位置处，用于给主电池203充电；
本实施例的电池车204配置有小滑轮205、第一光轴206、导电片207、充电弹片208、电池车仓门209、充电手臂210；
本实施例的充电平台4配置有带丝杆步进电机401、第二光轴402、法兰螺母403、推杆支架404、第二激光传感器405、电吸盘406、第二电池车锁407、散热风扇408；散热风扇408用于给充电平台4散热；
当主电池203电量即将或者已经耗尽时，机器人利用自身携带的备用电池202返回到充电平台4处，此时充电平台4中配置的第二激光传感器405发射镭射激光与机器人配置的第一激光传感器对接，第一激光传感器接收到第二激光传感器405发射的激光后，机器人中配置的第一电池车锁会松开原本锁紧的电池车锁，这时电池车中配置的第一光轴206与充电平台中的第二光轴402处于同一直线，电池车204顺着机器人光轴开向充电平台，第二激光传感器405监察到电池车204的距离后，触发设置在充电平台4上的电吸盘支架上的电吸盘406，紧紧吸住电池车仓门209，同时充电平台4内的第二电池车锁407卡住电池车204，保证电池车204稳定；电池车204进来的同时，电池车仓门209挤压充电手臂210，充电手臂210上的充电弹片208压在导电片207上，给电池车204上的主电池203进行充电；机器人依靠备用电池202供电，运行到另一个充电平台4，充电平台4中的带丝杆步进电机401转动，通过法兰螺母403推动推杆支架404，使电池车204在光轴上运动直到进入机器人内部，机器人则触发电池车锁，将充满电的电池车牢牢锁紧，从而保证机器人继续不间断工作。
请见图6、7，本实施例的主机2通过挂臂及方向结构在轨道1上滑动；挂臂及方向结构包括同步带齿轮XL40齿101、钢管102、步进电机103、挂臂104、包胶小滑轮105、编码器计米轮106、长方向键支架107、短方向键支架108、第三光轴109；步进电机103通过皮带与同步带齿轮XL40齿101连接，步进电机103通过步进电机支架固定安装在挂臂104上；同步带齿轮XL40齿101、编码器计米轮106固定在第三光轴109上，并在相应位置配上同直径大小的卡簧以防止其滑动的内直径6mm钢管102，钢管102外套上线直径1.5外直径12总长20（1.5*12*20）的弹簧，通过螺丝螺母固定在挂臂上；第三光轴109固定在104上，便于编码器计米轮106的安装；挂臂104固定在主机2底板上；挂臂104链接长方向键支架107和短方向键支架108，用于固定方向键；编码器计米轮106可滑动地安装在轨道1的滑轨内；包胶小滑轮105位于挂臂上，安装时紧紧贴着轨道1内壁，用于固定机器人整体不左右晃动，以及遇到弯轨道时可以变相，与挂臂104配合运作。
本实施的机器人当获得供电后，通过软件可触发其运动工作。具体如下；供电后带有电机的一个挂臂上的编码器计米轮106紧贴着轨道1下避，用于控制方向及固定的长方向键携带着包胶小滑轮105紧贴这轨道内侧，其他四个挂臂亦是如此。此时，主机2的前盖和后盖上设置的运行指示灯亮起来。此时机器人开始在轨道上行驶，云台的摄像模块及超宽带模块、红外测距仪、超声波探测仪、有害气体感应器、水位检测感应器、温度湿度感应器等模块和测距传感器模块也都开始工作，运行途中会收集相应数据进行分析对比和储存，前后盖两端八个测距传感器会感应到相应的距离时停下，当遇到弯曲轨道时紧贴在轨道内壁控制方向的小滑轮则会根据轨道的弯曲程度进行一定角度的变相到另一轨道，如果运行过程中发现有着火或是异常温度，此时固定在灭火器5旁的步进电机会转动并拉动链接在绞盘灭火器间的钢丝绳，灭火器5握把受到挤压，通过喷头喷射出干粉，达到灭火的效果。
尽管本说明书较多地使用了轨道1、主机2、云台3、电源模块、充电平台4、灭火器5、处理器模块201、红外测距仪、超声波探测仪、有害气体感应器、水位检测感应器、温度湿度感应器、超宽带模块、第一激光传感器、同步带齿轮XL40齿101、钢管102、步进电机103、挂臂104、包胶小滑轮105、编码器计米轮106、长方向键支架107、短方向键支架108、第三光轴109、备用电池202、可充电主电池203、池车204、小滑轮205、第一光轴206、导电片207、充电弹片208、电池车仓门209、充电手臂210、带丝杆步进电机401、第二光轴402、法兰螺母403、推杆支架404、第二激光传感器405、电吸盘406、第二电池车锁407、散热风扇408等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种管廊巡检机器人，其特征在于：包括轨道（1）、主机（2）、云台（3）和电源模块；
所述轨道（1）固定安装在管廊内壁上，所述主机（2）可滑动地安装在所述轨道（1）上；
所述云台（3）能顺时针及顺时针旋转180°地安装在所述主机（2）上；所述云台（3）配置有摄像模块，用于实现360°无死角监控；
所述主机（2）内配置有处理器模块（201），所述处理器模块（201）分别与所述云台（3）、摄像模块连接，用于控制所述云台（3）、摄像模块工作；
所述电源模块分别与所述云台（3）、处理器模块（201）连接，用于为所述云台（3）、处理器模块（201）提供电力；
可充电主电池（203）通过电池车（204）可拆卸地设置在所述主机（2）内；
所述管廊巡检机器人还配置有充电平台（4）若干，分别独立设置在管廊内预定位置处，用于给可充电主电池（203）充电；
所述电池车（204）配置有小滑轮（205）、第一光轴（206）、导电片（207）、充电弹片（208）、电池车仓门（209）、充电手臂（210）；
所述充电平台（4）配置有带丝杆步进电机（401）、第二光轴（402）、法兰螺母（403）、推杆支架（404）、第二激光传感器（405）、电吸盘（406）、第二电池车锁（407）；
当可充电主电池（203）电量即将或者已经耗尽时，所述机器人利用自身携带的备用电池（202）返回到充电平台（4）处，此时充电平台（4）中配置的第二激光传感器（405）发射镭射激光与机器人配置的第一激光传感器对接，第一激光传感器接收到第二激光传感器（405）发射的激光后，机器人中配置的第一电池车锁会松开原本锁紧的电池车锁，这时电池车中配置的第一光轴（206）与充电平台中的第二光轴（402）处于同一直线，电池车（204）顺着机器人光轴开向充电平台，第二激光传感器（405）监察到电池车（204）的距离后，触发设置在充电平台（4）上的电吸盘支架上的电吸盘（406），紧紧吸住电池车仓门（209），同时充电平台（4）内的第二电池车锁（407）卡住电池车（204），保证电池车（204）稳定；电池车（204）进来的同时，电池车仓门（209）挤压充电手臂（210），充电手臂（210）上的充电弹片（208）压在导电片（207）上，给电池车（204）上的可充电主电池（203）进行充电；
机器人依靠备用电池（202）供电，运行到另一个充电平台（4），充电平台（4）中的带丝杆步进电机（401）转动，通过法兰螺母（403）推动推杆支架（404），使电池车（204）在光轴上运动直到进入机器人内部，机器人则触发电池车锁，将充满电的电池车牢牢锁紧，从而保证机器人继续不间断工作；
所述主机（2）通过挂臂及方向结构在所述轨道（1）上滑动；
所述挂臂及方向结构包括同步带齿轮XL40齿（101）、步进电机（103）、挂臂（104）、包胶小滑轮（105）、编码器计米轮（106）、长方向键支架（107）、短方向键支架（108）、第三光轴（109）；
所述步进电机（103）通过皮带与所述同步带齿轮XL40齿（101）连接，所述步进电机（103）通过步进电机支架固定安装在挂臂（104）上；
所述同步带齿轮XL40齿（101）、编码器计米轮（106）固定在所述第三光轴（109）上；所述第三光轴（109）固定在所述挂臂（104）上，便于编码器计米轮（106）的安装；所述挂臂（104）固定在所述主机（2）底板上，
所述挂臂（104）链接长方向键支架（107）和短方向键支架（108），用于固定方向键；
所述编码器计米轮（106）可滑动地安装在所述轨道（1）的滑轨内；所述包胶小滑轮（105）位于挂臂上，安装时紧紧贴着轨道（1）内壁，用于固定机器人整体不左右晃动，以及遇到弯轨道时可以变相，与挂臂（104）配合运作。
2.根据权利要求1所述的管廊巡检机器人，其特征在于：所述主机（2）配置有红外测距仪、超声波探测仪、有害气体感应器、水位检测感应器、温度湿度感应器；
所述红外测距仪若干，分别设置于所述主机（2）前后外壳上，与所述处理器模块（201）连接，用于探测机器人前方或后方是否存在障碍物，若在一定距离内检测到障碍物，则通过所述处理器模块（201）报警并控制机器人停下来；
超声波探测仪设置在所述云台（3）前端，与所述处理器模块（201）连接，用于探测云台（3）前方是否存在障碍物，若在一定距离内检测到障碍物，则通过所述处理器模块（201）报警并控制机器人停下来；
所述有害气体感应器，用于检测一氧化碳、氧气、甲烷、硫化氢四钟气体；
所述水位检测感应器，用于检测管道中是否有水及水位高低；
所述温度湿度感应器，用于检查工作环境中温度湿度；
所述电源模块分别与所述红外测距仪、超声波探测仪、有害气体感应器、水位检测感应器、温度感应器连接，用于为所述红外测距仪、超声波探测仪、有害气体感应器、水位检测感应器、温度感应器提供电力；
所述处理器模块（201）分别与所述红外测距仪、超声波探测仪、有害气体感应器、水位检测感应器、温度感应器连接，用于控制所述红外测距仪、超声波探测仪、有害气体感应器、水位检测感应器、温度感应器工作。
3.根据权利要求1所述的管廊巡检机器人，其特征在于：所述主机（2）配置有超宽带模块，用于定位工作时机器人所在的位置；
所述电源模块与所述超宽带模块连接，用于为所述超宽带模块提供电力；所述处理器模块（201）与所述超宽带模块连接，用于控制所述超宽带模块工作。
4.根据权利要求1所述的管廊巡检机器人，其特征在于：所述电源模块包括备用电池（202）、可充电主电池（203）。
5.根据权利要求1所述的管廊巡检机器人，其特征在于：所述充电平台（4）上配置有散热风扇（408），用于给所述充电平台（4）散热。
6.根据权利要求1所述的管廊巡检机器人，其特征在于：所述主机（2）配置有灭火器（5）、步进电机和绞盘；所述灭火器（5）通过灭火器支架固定安装在所述主机（2）底板上，步进电机和绞盘固定安装在所述主机（2）底板上；
所述处理器模块（201）与步进电机连接，用于控制所述步进电机工作；当发生火灾时，处理器模块（201）控制步进电机转动并拉动链接在绞盘和灭火器（5）间的钢丝绳，灭火器（5）握把受到挤压，通过喷头喷射出干粉，达到灭火的效果。
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