CN110529691A - 管道检测机器人 - Google Patents

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尤陈刚
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    • F16L2101/30—Inspecting, measuring or testing

Abstract

本发明公开了一种管道检测机器人，包括连接有电缆的机体、通过抬升装置设在机体上摄像装置、通过驱动装置设在机体上的轮胎，驱动装置包括设在机体内的驱动电机、与驱动电机通过轴连接的链轮组，轮胎与链轮组通过轴连接；驱动电机带动链轮组转动，链轮组带动轮胎转动，轮胎带动管道检测机器人运动。本发明的管道检测机器人增加了对管道内检测的检测范围，降低了管道检测机器人运动时的噪音，以及简化了控制电路，本发明的管道检测机器人还设有防护杆，降低了机器人在管道内运动碰撞受损的概率。

Description

管道检测机器人
技术领域
本发明涉及管道探测器领域，特别涉及管道检测机器人。
背景技术
城市管网指的是埋在城市各条道路下面的排水排污管道组成起来的管道网。在当今社会，现有的城市管道有一定的比例已经存在不同程度的堵塞、损坏及其他影响管道正常排水的情况，因此，需要对这些管道进行清理或修复。在清理或修复之前，则需要对这些管道进行检测，以便于制定清理或修复方案，实现管道的清理或修复。现有技术的管道检测机器人存在以下不足之处：一、无法对管道内进行全方位检测；二、爬行过程中噪音较大；三、机器人的控制电路复杂；四、未设置机器人防护装置，机器人在管道内运动中碰撞易损坏等。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供管道检测机器人。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
管道检测机器人，包括连接有电缆的机体、通过抬升装置设在机体上摄像装置、通过驱动装置设在机体上的轮胎，驱动装置包括设在机体内的驱动电机、与驱动电机通过轴连接的链轮组，轮胎与链轮组通过轴连接；驱动电机带动链轮组转动，链轮组带动轮胎转动，轮胎带动管道检测机器人运动。以上技术方案中，本发明的管道检测机器人设有两组分别带动机器人两侧轮胎的链轮组、与两组链轮组分别对应的两个驱动电机，两个驱动电机分别带动两个链轮组正反转，从而控制机器人两侧轮胎的正反转，从而带动本管道检测机器人的前行、后退、左转、右转。通过电缆使得管道检测机器人与外部保持通信等联系。抬升装置使得摄像装置能够处于不同的位置，从而摄像装置能够全方位检测到管道内的景象，解决了现有技术的管道检测机器人无法对管道内进行全方位检测的不足之处。通过链轮组实现驱动电机到轮胎的动力传输，相对于现有技术的管道检测机器人的齿轮传动，本发明的链轮组降低了机器人行动过程中的噪音，且减小了齿轮间的磨损、增加了传动效果；链轮组通过链条传动还能控制链轮的个数，降低了驱动装置的成本。
作为优选，链轮组包括与驱动电机连接的第一链轮、至少两个与第一链轮通过链条连接的第二链轮，至少两个第二链轮位于链条形成的封闭圈内，第一链轮位于链条形成的封闭圈外，链条形成的封闭圈呈凹形，轮胎与第二链轮连接。以上技术方案中，第一链轮和第二链轮使得链条处于绷紧状态，从而提升了链轮传动的传动效率。凹形相对应凸形更加节省了空间，从而缩小管道检测机器人整体体积，更有利管道检测机器人在管道内的爬行。
作为优选，摄像装置包括设在抬升装置上的基座、可转动得设在基座上的旋转座，旋转座安装有摄像头。以上技术方案中，抬升装置改变摄像装置位置，旋转座又带动摄像头转动，从而使得摄像头具备全方位检测管道内现场的功能。
作为优选，基座上安装有第一电机，旋转座通过旋转轴与第一电机连接，第一电机带动旋转座转动，从而第一电机带动摄像头转动。以上技术方案中，第一电机带动摄像头转动，从而增加了摄像头的拍摄范围。
作为优选，旋转座设有照明灯，照明灯与摄像头位于旋转座的同一侧。以上技术方案中，管道内一般无光线，照明灯将管道内现场照明，增加了摄像头拍摄视频或照片的清晰度；照明灯与摄像头位于旋转座的同一侧，进一步增加了摄像头拍摄视频或照片的清晰度。
作为优选，抬升装置包括设在机体内的抬升电机、与抬升电机通过轴连接的减速箱、与减速箱连接的输出轴、与输出轴连接的曲杆，曲杆一端与输出轴连接，曲杆另一端与基座连接。以上技术方案中，抬升装置用于升降摄像头从而增加摄像头的拍摄范围。为了保证摄像头拍摄的清晰度，抬升装置的升降过程要缓慢进行，减速箱将抬升电机的转动经过减速后通过输出轴传送给曲杆，曲杆带动基座做升降运动，从而摄像头做升降运动，从而增加了摄像头的拍摄范围。机体与基座还通过曲板可转动的连接，曲板配合曲杆进一步增加了基座的稳定性，降低基座脱离或者晃动的概率，使得摄像头拍摄到清晰有用的视频或照片。减速箱为蜗轮蜗杆减速箱，涡轮蜗杆减速箱一方面在降速的同时提高了输出扭矩，另一方面降低了负载的惯量，增加输出轴的使用寿命。
作为优选，减速箱内还设有控制抬升电机运行或停止的限位开关，开关设在输出轴与减速箱连接端的一侧，输出轴与减速箱连接的一端为椭圆形。以上技术方案中，当基座运动至极限位置时，椭圆形的输出轴一端刚好接触到限位开关，从而限位开关控制抬升电机停止转动，从而预防了基座运动到极限位置时电机继续转动的情况发生，对抬升装置起到了限位保护作用。
作为优选，机体上还设有拉钩，电缆通过拉钩与机体连接；机体上还设有保护装置，保护装置包括设在机体上的防护杆；机体上还可转动地设有提拉手柄。以上技术方案中，管道检测机器人通过电缆与外界保持通信等联系，拉钩稳固了电缆与管道检测机器人的连接。防护杠对管道检测机器人进行保护，降低了管道检测机器人在管道内运动时发生撞击而损坏的概率。提拉手柄方便了工作人员对管道检测机器人的手提搬运，管道检测机器人在管道内爬行时，提拉手柄保持放置在机体上的状态。
作为优选，机体内还设有用于控制驱动电机转动的控制电路。以上技术方案中，通过控制电路对管道检测机器人进行前行、后退、左转、右转的运动。
作为优选，控制电路包括分别控制机器人前行、后退、左转、右转的第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4。以上技术方案中，第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4分别与驱动电机的信号端连接并用于控制驱动电机信号端的电位差的变化，从而控制驱动电机的正反转。用继电器控制管道机器人的运动方向，使得控制电路大大地得到简化并能方便地控制管道机器人的运动方向。本管道机器人具体设有六个轮胎，两侧各设有相对应的三个轮胎，每一侧的三个轮胎各通过一个驱动电机控制运动，即一个驱动电机通过与该驱动轮胎相对应的链轮组控制设在管道机器人一侧的三个轮胎运动，控制管道机器人轮胎的驱动电机包括第一驱动电机和第二驱动电机。本控制电路利用继电器控制电机信号输入端的电位差，从而控制第一驱动电机和第二驱动电机的转动，从而控制管道检测机器人的运动状态。第一驱动电机的两个信号端分别为1E+和1E-，第二驱动电机的两个信号端分别为2E+和2E-，用继电器分别控制1E+和1E-、2E+和2E-的电位开关从而控制实现1E+和1E-、2E+和2E-的电位差的变化，从而分别控制第一驱动电机和第二驱动电机的正反转，从而控制管道检测机器人的前行、后退、左转、右转。控制电路的控制逻辑表如下：
1E+ 1E- 2E+ 2E-
停止 - - + +
前进 + - - +
后退 - + + -
左转 + - + -
右转 - + - +
初始状态时，第一驱动电机的1E+和1E-信号端均为低电平，第二驱动电机的2E+和2E-信号端均为高电平，此时第一驱动电机和第二驱动电机均保持停止状态。当第一继电器K1工作时，第一继电器K1分别吸附并控制与1E+端连接的第一开关S1、与2E+连接的第二开关S2接通，从而第一驱动电机和第二驱动电机保持相对应的正转，从而管道检测机器人前进；当第二继电器K2工作时，第二继电器K2分别吸附并控制与1E-端连接的第三开关S3、与2E-端连接的第三开关S4接通，从而第一驱动电机和第二驱动电机保持相对应的反转，从而管道检测机器人后退；当第三继电器K3工作时，第三继电器K3分别吸附并控制与1E+端连接的第五开关S5、与2E-端连接的第六开关S6接通，从而第一驱动电机正转，第二驱动电机反转，从而管道检测机器人左转；当第四继电器K4工作时，第四继电器K4分别吸附并控制与1E-连接的第七开关S7、与2E+连接的第八开关S8连通，从而第一驱动电机反转，第二驱动电机正转，从而管道检测机器人右转。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明的管道检测机器人增加了对管道内检测的检测范围；
2、本发明的管道检测机器人降低了管道检测机器人运动时的噪音；
3、本发明的管道检测机器人简化了控制电路；
4、本发明的管道检测机器人设有防护杆，降低了机器人在管道内运动碰撞受损的概率。
附图说明
图1是本发明的管道检测机器人的结构示意图；
图2是本发明的管道检测机器人的后视图；
图3是本发明的管道检测机器人侧面的内部结构示意图；
图4是本发明的抬升电机、减速箱、输出轴和限位开关的结构示意图；
图5是本发明的控制电路的电路图。
图中：1、机体，100、第一座体，101、第二座体，2、轮胎，3、驱动电机，4、第一链轮，5、第二链轮，6、第三链轮，7、链条，8、基座，9、旋转座，10、摄像头，11、第一电机，12、旋转轴，13、照明灯，14、抬升电机，15、减速箱，16、输出轴，17、曲杆，18、限位开关，19、曲板，20、防护杆，21、提拉手柄，22、电缆，23、拉钩。
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1-5所示，本发明的管道检测机器人，包括连接有电缆22的机体1、通过抬升装置设在机体1上摄像装置、通过驱动装置设在机体1上的轮胎2，驱动装置包括设在机体1内的驱动电机3、与驱动电机3通过轴连接的链轮组，轮胎2与链轮组通过轴连接；驱动电机3带动链轮组转动，链轮组带动轮胎2转动，轮胎2带动管道检测机器人运动。机体1包括第一座体100、设在第一座体100上方的第二座体101，摄像装置通过抬升装置设在第二座体101上，驱动装置设在第一座体100上，第二座体101体积小于第一座体100体积，第二座体101设在第一座体100后端，摄像装置设在第二座体101上并向前方延伸，从而提升了本发明的管道检测机器人的平衡性，从而更好地在管道内运动并更好地获取管道内的信息。
本实施例中，链轮组包括与驱动电机3连接的第一链轮4、至少两个与第一链轮4通过链条7连接的第二链轮5，至少两个第二链轮5位于链条7形成的封闭圈内，第一链轮4位于链条7形成的封闭圈外，链条7形成的封闭圈呈凹形且处于绷紧状态，轮胎2与第二链轮5连接。链轮组还包括第三链轮6，第三链轮6通过链条7分别与第一链轮4和第二链轮5连接，第三链轮6进一步地使得链条7处于绷紧状态，进一步地提升了链轮传动的传动效率。
本实施例中，摄像装置包括设在抬升装置上的基座8、可转动得设在基座8上的旋转座9，旋转座9安装有摄像头10。
本实施例中，基座8上安装有第一电机11，旋转座9通过旋转轴12与第一电机11连接，第一电机11带动旋转座9转动，从而第一电机11带动摄像头10转动。
本实施例中，旋转座9设有照明灯13，照明灯13与摄像头10位于旋转座9的同一侧。
本实施例中，抬升装置包括设在机体1内的抬升电机14、与抬升电机14通过轴连接的减速箱15、与减速箱15连接的输出轴16、与输出轴16连接的曲杆17，曲杆17一端与输出轴16连接，曲杆17另一端与基座8连接。
本实施例中，减速箱15内还设有控制抬升电机14运行或停止的限位开关18，开关设在输出轴16与减速箱15连接端的一侧，输出轴16与减速箱15连接的一端为椭圆形。
本实施例中，机体1上还设有拉钩23，电缆22通过拉钩23与机体1连接；机体1上还设有保护装置，保护装置包括设在机体1上的防护杆20；机体1上还可转动地设有提拉手柄21。
本实施例中，机体1内还设有用于控制驱动电机3转动的控制电路。如图5所示。
本实施例中，控制电路包括分别控制机器人前行、后退、左转、右转的第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4。控制管道机器人轮胎的驱动电机包括用于带动管道机器人一侧轮胎的第一驱动电机和用于带动管道机器人另一侧轮胎的第二驱动电机，第一驱动电机的两个信号端分别为1E+和1E-，第二驱动电机的两个信号端分别为2E+和2E-，用继电器分别控制1E+和1E-、2E+和2E-的电位开关从而控制实现1E+和1E-、2E+和2E-的电位差的变化，从而分别控制第一驱动电机和第二驱动电机的正反转，从而控制管道检测机器人的前行、后退、左转、右转。初始状态时，第一驱动电机的1E+和1E-信号端均为低电平，第二驱动电机的2E+和2E-信号端均为高电平，此时第一驱动电机和第二驱动电机均保持停止状态。当第一继电器K1工作时，第一继电器K1分别吸附并控制与1E+端连接的第一开关S1、与2E+连接的第二开关S2接通，从而第一驱动电机和第二驱动电机保持相对应的正转，从而管道检测机器人前进；当第二继电器K2工作时，第二继电器K2分别吸附并控制与1E-端连接的第三开关S3、与2E-端连接的第三开关S4接通，从而第一驱动电机和第二驱动电机保持相对应的反转，从而管道检测机器人后退；当第三继电器K3工作时，第三继电器K3分别吸附并控制与1E+端连接的第五开关S5、与2E-端连接的第六开关S6接通，从而第一驱动电机正转，第二驱动电机反转，从而管道检测机器人左转；当第四继电器K4工作时，第四继电器K4分别吸附并控制与1E-连接的第七开关S7、与2E+连接的第八开关S8连通，从而第一驱动电机反转，第二驱动电机正转，从而管道检测机器人右转。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在不改变本发明的创造内容下进行简单的置换均视为相同的创造。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.管道检测机器人，其特征在于：包括连接有电缆(22)的机体(1)、通过抬升装置设在机体(1)上摄像装置、通过驱动装置设在机体(1)上的轮胎(2)，驱动装置包括设在机体(1)内的驱动电机(3)、与驱动电机(3)通过轴连接的链轮组，轮胎(2)与链轮组通过轴连接；驱动电机(3)带动链轮组转动，链轮组带动轮胎(2)转动，轮胎(2)带动管道检测机器人运动。
2.根据权利要求1所述的管道检测机器人，其特征在于：链轮组包括与驱动电机(3)连接的第一链轮(4)、至少两个与第一链轮(4)通过链条(7)连接的第二链轮(5)，至少两个第二链轮(5)位于链条(7)形成的封闭圈内，第一链轮(4)位于链条(7)形成的封闭圈外，链条(7)形成的封闭圈呈凹形且处于绷紧状态，轮胎(2)与第二链轮(5)连接。
3.根据权利要求1或2所述的管道检测机器人，其特征在于：摄像装置包括设在抬升装置上的基座(8)、可转动得设在基座(8)上的旋转座(9)，旋转座(9)安装有摄像头(10)。
4.根据权利要求4所述的管道检测机器人，其特征在于：基座(8)上安装有第一电机(11)，旋转座(9)通过旋转轴(12)与第一电机(11)连接，第一电机(11)带动旋转座(9)转动，从而第一电机(11)带动摄像头(10)转动。
5.根据权利要求4所述的管道检测机器人，其特征在于：旋转座(9)设有照明灯(13)，照明灯(13)与摄像头(10)位于旋转座(9)的同一侧。
6.根据权利要求1或2或4或5所述的管道检测机器人，其特征在于：抬升装置包括设在机体(1)内的抬升电机(14)、与抬升电机(14)通过轴连接的减速箱(15)、与减速箱(15)连接的输出轴(16)、与输出轴(16)连接的曲杆(17)，曲杆(17)一端与输出轴(16)连接，曲杆(17)另一端与基座(8)连接。
7.根据权利要求6所述的管道检测机器人，其特征在于：减速箱(15)内还设有控制抬升电机(14)运行或停止的限位开关(18)，限位开关(18)设在输出轴(16)与减速箱(15)连接端的一侧，输出轴(16)与减速箱(15)连接的一端为椭圆形。
8.根据权利要求1或2或4或5或7所述的管道检测机器人，其特征在于：机体(1)上还设有拉钩(23)，电缆(22)通过拉钩(23)与机体(1)连接；机体(1)上还设有保护装置，保护装置包括设在机体(1)上的防护杆(20)；机体(1)上还可转动地设有提拉手柄(21)。
9.根据权利要求8所述的管道检测机器人，其特征在于：机体(1)内还设有用于控制驱动电机(3)转动的控制电路。
10.根据权利要求9所述的管道检测机器人，其特征在于：控制电路包括分别控制机器人前行、后退、左转、右转的第一继电器(K1)、第二继电器(K2)、第三继电器(K3)、第四继电器(K4)。
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