CN109397306A - 一种用于电力管线巡检的机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电力管线巡检的机器人，包括：控制装置，用于接收和处理视频和测距信号；探测装置，用于实时检测电力管线管道内是否存在裂痕、障碍物以及阻塞情况；测距装置，进行内壁测距；通信装置，用于传输探测装置检测到的管道内情况以及所述测距装置测量的距离信号，实现上位机对机器人的控制；以及驱动装置，用于负责机器人行进提供功力。其测量精度高，可远程操控并准确观测电力管线内部阻塞情况，且成本相对低廉。
Description
技术领域
本发明属于电力检测领域，涉及一种可在电力管线行走的机器人，尤其涉及一种用于电力管线巡检的机器人。
背景技术
电力管线施工时，为了不阻断路面交通，避免破坏道路和植被，通常采用顶管(拉管)施工技术敷设钢管作为电缆走廊，地下顶管(拉管)工程在城区电缆建设工程中被广泛应用。由于电缆线的经济成本较高，所以在电缆顶管(拉管)的使用中，需要精确测量顶管(拉管)长度。目前较为先进的顶管(拉管)测距技术大多采用自动跟踪测量系统。该系统存在结构复杂、成本较高的不足，且其搭载的光学设备容易受到管道内部环境因素影响而出现测量偏差。
发明内容
本发明所要达到的目的就是提供一种用于电力管线巡检的机器人，其测量精度高，可远程操控并准确观测电力管线内部阻塞情况，且成本相对低廉。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于电力管线巡检的机器人，包括：
控制装置，用于接收和处理视频和测距信号；
探测装置，用于实时检测电力管线管道内是否存在裂痕、障碍物以及阻塞情况；
测距装置，进行内壁测距；
通信装置，用于传输探测装置检测到的管道内情况以及所述测距装置测量的距离信号，实现上位机对机器人的控制；
以及驱动装置，用于负责机器人行进提供功力。
进一步的，所述探测装置包括高清摄像头、LED模块以及显示器，所述LED模块由若干个LED灯组成，并设置于所述机器人前部作为车头探照灯，用于为管道内提供照明。
进一步的，所述测距装置包括测距码盘、自适应测量轮以及自适应杆，所述自适应杆可根据所述电力管线的管道内径自动调整高度，所述自适应测量轮固定在所述自适应杆的顶部，所述自适应测量轮在所述电力管线的内壁滚动，从而带动所述测距码盘转动实现内壁测距。
进一步的，所述自适应测量杆包括伸缩弹簧与支撑杆，根据管道内径自主调节径向尺寸，与车轮共同实现车体卡位。
进一步的，所述支撑杆与车轮形成了稳定的三角结构。
进一步的，所述自适应测量轮包括橡胶滚轮与轴承。
进一步的，所述通信装置包括无线收发模块以及无线图像传输与接收器。
进一步的，所述无线图像传输与接收器由TS832与RS832模块构成，TS832将所述高清摄像头采集到的视频信息以5.8GHz电磁波的方式发送出去，RS832负责将接收到的信号传输给显示装置；所述无线收发模块由两块SX1278无线传输模块构成，实现上位机与控制芯片之间的双向无线通信。
进一步的，所述驱动装置为机器人的行驶提供动力，还负责控制机器人进行转弯、后退的操作，所述驱动装置包括：
电机：为所述机器人提供直接的动力，驱动车轮；
电机驱动模块：向所述电机发送驱动指令，直接控制电机转速以及正反转，并实现机器人的转向。
进一步的，所述控制装置包括控制器，所述控制器采用STM32F103R8T6芯片。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
1、测量精度高：自适应测量杆具有弹性，可将自适应测量轮紧紧抵住管道内壁，同时测量轮为橡胶材质，可避免与管道内壁之间出现滑动摩擦，从而确保测量长度精确至毫米。
2、管道环境适应性强：自适应测量轮由自适应测量杆支撑，自适应测量杆结构可以自动根据管道内径变化伸缩，可适应内径在16cm～20cm之间的电力顶管(拉管)。
3、可靠性高：自适应测量杆与车轮形成了稳定的三角结构，可对车体进行卡位，尤其在面临转弯以及爬坡的情况时，可确保机器人在管道内的平稳行驶。
4、成本相对低廉：在确保管线长度测量精度的基础上，各部分装置成本相对低廉，且操作方便，易于控制。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明中实施例的整体框架示意图。
具体实施方式
实施例：
如图1所示，本发明涉及一种用于电力管线巡检的机器人，包括：控制装置，用于接收和处理视频和测距信号；探测装置，用于实时检测电力管线管道内是否存在裂痕、障碍物以及阻塞情况；测距装置，进行内壁测距；通信装置，用于传输探测装置检测到的管道内情况以及所述测距装置测量的距离信号，实现上位机对机器人的控制；以及驱动装置，用于负责机器人行进提供功力。
在本实施例中，所述控制装置包括控制器，用STM32F103R8T6芯片作为控制器，使用高清摄像头装置通过无线图像传输与接收技术将管道内部图像实时传输到200m范围内的监视器上显示，实现远程检测。机器人采用的顶壁式机械结构可以满足车体紧贴管道圆形内壁的平稳行驶要求，可在管道内径为16cm的顶管内稳定行走，同时具备一定的爬坡能力。利用安装在自适应测量轮上的码盘作为距离测量装置，可提高码盘测距精度。当机器人在行驶过程中遇到障碍物阻塞通行时，可以反向开出巡检管道。
具体的，在本实施例中，STM32F103R8T6芯片用于检测信号，并负责测距信号、图像信号以及驱动信号的处理与产生。探测装置用于实时检测电力管线的内部情况。测距装置用于测量机器人在管线内行驶的距离，利用自适应滚轮进行测量，其输出为STM32F103R8T6芯片提供距离信号。通信装置用于实现STM32F103R8T6与上位机之间的通信，以及视频信号的发送与接收。显示器(5)用于实时显示电力管线内部情况。上位机控制器用于整合信号，并向机器人内置STM32F103R8T6芯片发送控制指令。驱动装置用于直接驱动机器人在管线内行走。电源用于为系统供电。
控制器采用STM32F103R8T6芯片(1)，它属于STM32F103系列中高性能、高配置32位的Cortex-M3内核处理器，CPU最高工作频率达72MHz。内含20k bytes的静态随机存储器(SRAM)和64k bytes的FLASH存储器。用于接收和处理视频和测距信号。
具体的，该机器人可以采用高清摄像头、LED灯模块以及显示器作为探测装置。探测装置可以清晰地实时检测管道内部是否存在裂痕，是否存在障碍物以及阻塞等情况。该装置的组成包括：车头探照灯：由若干个LED灯组成，为管道内提供照明。高清摄像头：用于直接采集管道内部信息。显示器：用于显示摄像头采集的视频信息。
采用测距码盘、自适应测量轮以及自适应测量杆作为测距装置。该装置的基本原理是，自适应测量杆可根据管道内径自动调整高度，实现机器人紧贴管内壁，避免出现滑动摩擦的现象。自适应测量轮固定在杆的顶部，它与内壁的滚动带动码盘的转动以实现内壁测距。该装置的组成包括：
自适应测量杆：由伸缩弹簧与支撑杆构成，根据管道内壁直径自主调节径向尺寸，与车轮共同实现车体卡位，可保持行驶过程中的车体稳定。
自适应测量轮：由橡胶滚轮与轴承构成，可紧贴管道内壁带动码盘转动，用于提高测距精度。
码盘测速器：用于测量机器人行驶的距离。
采用无线收发模块以及无线图像传输与接收器作为通信装置。该装置将距离信号以及管道内部视频信号分别通过无线信息传输与无线图像传输模块实现数据的传送，同时实现上位机对管线机器人的控制。该装置的组成包括：
无线图像传输与接收器：由TS832与RS832模块构成，TS832将摄像头采集到的视频信息以5.8GHz电磁波的方式发送出去，RS832负责将接收到的信号传输给显示装置。
无线收发模块：由两块SX1278无线传输模块构成，实现上位机与控制芯片之间的双向无线通信。
驱动装置为机器人的行驶提供动力，还负责控制机器人进行转弯、后退的操作。该装置的组成包括：
减速电机：为机器人提供直接的动力，驱动车轮。
电机驱动模块：向电机发送驱动指令，直接控制电机转速以及正反转，并实现机器人的转向。
车轮：车轮除了直接用于行驶外，还与自适应测量杆配合共同实现车体在顶管(拉管)内的卡位。
采用上述技术方案后，1、测量精度高：自适应测量杆具有弹性，可将自适应测量轮紧紧抵住管道内壁，同时测量轮为橡胶材质，可避免与管道内壁之间出现滑动摩擦，从而确保测量长度精确至毫米。2、管道环境适应性强：自适应测量轮由自适应测量杆支撑，自适应测量杆结构可以自动根据管道内径变化伸缩，可适应内径在16cm～20cm之间的电力顶管(拉管)。3、可靠性高：自适应测量杆与车轮形成了稳定的三角结构，可对车体进行卡位，尤其在面临转弯以及爬坡的情况时，可确保机器人在管道内的平稳行驶。4、成本相对低廉：在确保管线长度测量精度的基础上，各部分装置成本相对低廉，且操作方便，易于控制。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
Claims (10)
1.一种用于电力管线巡检的机器人，其特征在于，包括：
控制装置，用于接收和处理视频和测距信号；
探测装置，用于实时检测电力管线管道内是否存在裂痕、障碍物以及阻塞情况；
测距装置，进行内壁测距；
通信装置，用于传输探测装置检测到的管道内情况以及所述测距装置测量的距离信号，实现上位机对机器人的控制；
以及驱动装置，用于负责机器人行进提供功力。
2.根据权利要求1所述的用于电力管线巡检的机器人，其特征在于，所述探测装置包括高清摄像头、LED模块以及显示器，所述LED模块由若干个LED灯组成，并设置于所述机器人前部作为车头探照灯，用于为管道内提供照明。
3.根据权利要求1所述的用于电力管线巡检的机器人，其特征在于，所述测距装置包括测距码盘、自适应测量轮以及自适应杆，所述自适应杆可根据所述电力管线的管道内径自动调整高度，所述自适应测量轮固定在所述自适应杆的顶部，所述自适应测量轮在所述电力管线的内壁滚动，从而带动所述测距码盘转动实现内壁测距。
4.根据权利要求3所述的用于电力管线巡检的机器人，其特征在于，所述自适应测量杆包括伸缩弹簧与支撑杆，根据管道内径自主调节径向尺寸，与车轮共同实现车体卡位。
5.根据权利要求4所述的用于电力管线巡检的机器人，其特征在于，所述支撑杆与车轮形成了稳定的三角结构。
6.根据权利要求3所述的用于电力管线巡检的机器人，其特征在于，所述自适应测量轮包括橡胶滚轮与轴承。
7.根据权利要求2所述的用于电力管线巡检的机器人，其特征在于，所述通信装置包括无线收发模块以及无线图像传输与接收器。
8.根据权利要求7所述的用于电力管线巡检的机器人，其特征在于，所述无线图像传输与接收器由TS832与RS832模块构成，TS832将所述高清摄像头采集到的视频信息以5.8GHz电磁波的方式发送出去，RS832负责将接收到的信号传输给显示装置；所述无线收发模块由两块SX1278无线传输模块构成，实现上位机与控制芯片之间的双向无线通信。
9.根据权利要求1所述的用于电力管线巡检的机器人，其特征在于，所述驱动装置为机器人的行驶提供动力，还负责控制机器人进行转弯、后退的操作，所述驱动装置包括：
电机：为所述机器人提供直接的动力，驱动车轮；
电机驱动模块：向所述电机发送驱动指令，直接控制电机转速以及正反转，并实现机器人的转向。
10.根据权利要求1所述的用于电力管线巡检的机器人，其特征在于，所述控制装置包括控制器，所述控制器采用STM32F103R8T6芯片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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