CN111015687A - 一种工业可燃气体泄漏源检测机器人及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业可燃气体泄漏源检测机器人及工作方法，一种工业可燃气体泄漏源检测机器人，包括：检测本体包括：固定安装在检测本体上的控制部，固定安装在检测本体顶部的摄像部，设在摄像头一侧的多传感器组件，以及通过导线电连个设备的供电装置；驱动组件，包括：固定安装检测本体的连接框架，以及传动穿插在连接框架上的四个驱动轮。本发明相对于现有技术避免了人工搜索泄漏源造成的伤亡，检测机器人通过多个传感器能够监控泄漏现场的情况，并将检测情况通过无线网发送至系统平台，并结合多传感器的信号强弱，寻找气体泄漏源，能够在工业可燃性气体的运输存储和使用过程中为气体泄漏提供有利的补救措施。
Description
技术领域
本发明属于自动化设备领域，尤其是一种工业可燃气体泄漏源检测机器人及工作方法。
背景技术
随着多次工业革命的兴起，人类对可燃性气体的认识从无知到充分利用，尤其是在工业车间中利用可燃性气体易燃特点时容易发生泄露事故，可燃性气体中通常包含烷类、醇类以及苯类不仅易燃易爆，还具有有毒有害特点对车间中的生产安全造成严重威胁，现有的可燃性排查装置多是采用固定在检测位置，只能固定的检测当前空域内的可燃气体含量无法移动得对泄露源进行搜索以及泄露情况进行检测，进而得不到可燃性气体的泄露扩散数值模型，为气体泄漏补救措施提供保障。
发明内容
发明目的：提供一种工业可燃气体泄漏源检测机器人及工作方法，以解决现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种工业可燃气体泄漏源检测机器人，包括：
检测本体，包括：固定安装在检测本体上的控制部，固定安装在检测本体顶部的摄像部，设在摄像头一侧的多传感器组件，以及通过导线电连个设备的供电装置；
驱动组件，包括：固定安装检测本体的连接框架，以及传动穿插在连接框架上的四个驱动轮。
在进一步的实施例中，所述控制部中设有定位组件，无线通讯模块，数据存储模块分析模块以及红外避障模块。
在进一步的实施例中，所述摄像部包括：安装在检测本体上的回转座，连接在回转座上的安装支架以及卡接在安装支架一端的高清摄像机；所述回转座内部设有转动电机，所述转动电机的动力输出端带动回转座转动，进而使安装在安装支架上的高清摄像机实现转动角度的调整。
在进一步的实施例中，所述多传感器组件包括：烟雾传感器、可燃气体探测器、以及红外传感器；所述烟雾传感器中敏感材料采用单晶半导体材料制成；所述可燃气体探测器中的敏感材料采用二氧化锡制成；所述红外传感器设在检测本体的外部，用于检测机器人行走过程中是否有障碍物。
在进一步的实施例中，所述多传感器组件中还包括超声波传感器设在红外传感器的一侧，对障碍物的尺寸进行检测，并将检测数据发送至控制部。
在进一步的实施例中，所述可燃气体探测器中设有微型空气泵、极限设定模块以及计时模块，所述微型空气泵对空气进行抽取，并将单位时间内的浓度信号转换为电压信号传送至控制部存储，所述可燃气体探测器的外部设有蜂鸣器，超出控制部对极限设定模块设定的极限值后自动开启蜂鸣器开关。
在进一步的实施例中，所述供电装置固定安装在在连接框架上包括驱动电池组和轮毂电机装置；所述驱动电池组通过控制电路连接轮毂电机装置对轮毂电机装置进行供电；所述轮毂电机装置为四个分别套接在四个驱动轮内部。
在进一步的实施例中，包括如下工作步骤：
S1、待检测车间内分为若干巡检片区，每一个巡检片区对应一个机器人进行巡检，机器人的控制部与系统工作台采用无线通讯；
S2、检测路线通过系统工作台下发至若干个机器人控制部，机器人按照预设路线对车间内的空气进行检测；
S3、多传感器中可燃气体探测器根据微型空气泵抽取的可燃性气体的浓度生成电压值发送至控制部，烟雾传感器根据烟雾的浓度生成电压值发送至控制部，控制部将检测的数据转存至数据存储分析模块，根据时间点生成敏感特性曲线，控制部自动控制驱动组件向曲线上升方向前进；可燃气体探测器输出的电压值大于预设极限值时，蜂鸣器自动开启提示车间内人员立即撤出，同时机器人通过无线电通信模块发出无线报警信号至系统工作台；
S4、在前进过程中，红外传感器对前进道路中的障碍物进行判断，红外传感器检测到障碍物时控制部开启超声波传感器对障碍物的大小尺寸进行检测，使检测机器人避开障碍物；
S5、搜索到泄露源后，控制部控制摄像部对泄露源周围的场景进行全景拍摄，并将拍摄情况和位置通过无线网传输至系统平台。
有益效果：本发明相对于现有技术避免了人工搜索泄漏源造成的伤亡，检测机器人通过多个传感器能够监控泄漏现场的情况，并将检测情况通过无线网发送至系统平台，并结合多传感器的信号强弱，寻找气体泄漏源，能够在工业可燃性气体的运输存储和使用过程中为气体泄漏提供有利的补救措施。
附图说明
图1是本发明可燃气体泄漏源检测机器人立体图。
图2是本发明可燃气体泄漏源检测机器人回转座结构示意图。
图3是本发明可燃气体泄漏源检测机器人回转座剖视图。
图4是本发明可燃气体泄漏源检测机器人可燃气体探测器正视图。
图5是本发明可燃气体泄漏源检测机器人结构示意图。
附图标记：检测本体1、摄像部2、回转座20、安装支架21、高清摄像机22、转动电机23、供电装置3、驱动电池组30、轮毂电机装置31、连接框架4、驱动轮5、红外传感器6、微型空气泵7、蜂鸣器8。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
申请人发现随着城市化和工业化的推进，可燃性气体的应用范围广泛尤其是在工业生产中如果可燃性气体发生泄漏将会引起中毒、火灾甚至是爆炸，因此可燃性气体泄漏源的搜索工作在存储和运输过程中更为重要，现有的可燃性排查装置多是采用固定在检测位置，只能固定的检测当前空域内的可燃气体含量无法移动得对泄露源进行搜索以及泄露情况进行检测，进而得不到可燃性气体的泄露扩散数值模型，为气体泄漏补救措施提供保障。
如图1所示的一种工业可燃气体泄漏源检测机器人，包括：检测本体1、摄像部2、回转座20、安装支架21、高清摄像机22、转动电机23、供电装置3、驱动电池组30、轮毂电机装置31、连接框架4、驱动轮5、红外传感器6、微型空气泵7、蜂鸣器8。
其中，检测机器人分为检测本体1和驱动组件，检测主体包括：控制部、摄像部2、多传感器组件以及供电装置3；控制部固定安装在检测本体1上的，用来收集多传感器采集的气体参数，生成控制参数以及将现场实时图像通过无线网发生至系统工作台对应的接收模块中，计算机中设有实时控制软件；摄像部2固定安装在检测本体1的顶部，对现场情况进行采集和拍摄；多传感器组件设在摄像头的一侧，多巡检路线中的空气气体进行检测，甄别泄露的可燃性气体，供电装置3通过导线电连个设备保证机器人的正常运行。
驱动组件包括：连接框架4和四个驱动轮5；连接框架4固定安装检测本体1，四个驱动轮5传动穿插在连接框架4上带动检测本体1移动。
所述控制部中设有定位组件，无线通讯模块，数据存储模块分析模块以及红外避障模块。定位组件为GPS定位追踪器，能够对机器人的移动位移和路径进行定位和记录。红外避障模块，设置在机器人的前后两侧，控制器接收到障碍信号对前进和后退路径中的障碍物完成躲避。
所述摄像部2包括：安装在检测本体1上的回转座20，连接在回转座20上的安装支架21以及卡接在安装支架21一端的高清摄像机22；回转座20内部设有第一转动电机23所述第一转动电机23的动力输出轴穿插过回转座20顶部，安装支架21由第一连接架210和第二连接架211组成；所述回转座20顶部卡接有转盘，所述第一转动电机23动力输出轴连接转盘，带动转盘转动，所述转盘上铰接有第一连接架210，所述第一连接架210的一侧固定安装第二转动电机24，所述第二转动电机24的动力输出端与第一连接架210垂直穿插，进而第二转动电机24带动第一连接架210实现角度调整，所述第一连接架210的另一端铰接第二连接架211，所述第二连接架211的一侧固定安装第三转动电机25，所述第三转动电机25的动力输出端与第一连接架210垂直穿插，进而第三转动电机25带动第二连接架211实现角度调整。所述高清摄像机22在第一转动电机23、第二转动电机24以及第三转动电机25带动下实现对摄像部2多个轴向的调整，使摄像部2能够拍摄处泄露现场的全景情况，所述转动电机的型号为5IK60GU-CF。
可燃性气体使用和存储车间人员物品摆放杂乱，为了防止多种不定性因素设置多种传感器进行检测，多传感器组件通过导线连接控制部，在检测机器人行走过程中对行走路径周围的环境进行检测以防止突发事件；所述多传感器组件包括：烟雾传感器、可燃气体探测器、以及红外传感器6；所述烟雾传感器中敏感材料采用单晶半导体材料制成，能快速，灵敏地检测出空气中的烟雾，第一时间发送至系统控制平台；所述可燃气体探测器中的敏感材料采用二氧化锡制成；当传感器所在空气中含有可燃性气体，传感器的电导率随可燃性气体浓度的增加而增加，所述可燃气体探测器中设有微型空气泵7、极限设定模块以及计时模块，所述微型空气泵7对空气进行抽取，并将单位时间内的浓度信号转换为电压信号传送至控制部存储，所述可燃气体探测器的外部设有蜂鸣器8，超出控制部对极限设定模块设定的极限值后自动开启蜂鸣器8开关。
所述红外传感器6设在检测本体1的外部，用于检测机器人行走过程中是否有障碍物。超声波传感器设在红外传感器6的一侧，当检测到通行的路径中具有障碍物，控制部开启超声波传感器对障碍物的尺寸进行检测，并将检测数据发送至控制部，控制部控制驱动组件避障动作，绕开障碍物继续前进。
在进一步的实施例中，所述供电装置3固定安装在在连接框架4上包括驱动电池组30和轮毂电机装置31；所述驱动电池组30通过控制电路连接轮毂电机装置31对轮毂电机装置31进行供电；所述轮毂电机装置31为四个分别套接在四个驱动轮5内部。
工作原理如下：待检测车间内分为若干巡检片区，每一个巡检片区对应一个机器人进行巡检，机器人的控制部与系统工作台采用无线通讯；检测路线通过系统工作台下发至若干个机器人控制部，机器人按照预设路线对车间内的空气进行检测；多传感器中可燃气体探测器根据微型空气泵7抽取的可燃性气体的浓度生成电压值发送至控制部，烟雾传感器根据烟雾的浓度生成电压值发送至控制部，控制部将检测的数据转存至数据存储分析模块，根据时间点生成敏感特性曲线，控制部自动控制驱动组件向曲线上升方向前进；可燃气体探测器输出的电压值大于预设极限值时，蜂鸣器自动开启提示车间内人员立即撤出，同时机器人通过无线电通信模块发出无线报警信号至系统工作台；在前进过程中，红外传感器6对前进道路中的障碍物进行判断，红外传感器6检测到障碍物时控制部开启超声波传感器对障碍物的大小尺寸进行检测，使检测机器人避开障碍物；搜索到泄露源后，控制部控制摄像部2对泄露源周围的场景进行全景拍摄，并将拍摄情况和位置通过无线网传输至系统平台。
本发明相对于现有技术避免了人工搜索泄漏源造成的伤亡，检测机器人通过多个传感器能够监控泄漏现场的情况，并将检测情况通过无线网发送至系统平台，并结合多传感器的信号强弱，寻找气体泄漏源，能够在工业可燃性气体的运输存储和使用过程中为气体泄漏提供有利的补救措施。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种工业可燃气体泄漏源检测机器人，其特征在于；包括：
检测本体，包括：固定安装在检测本体上的控制部，固定安装在检测本体顶部的摄像部，设在摄像头一侧的多传感器组件，以及通过导线电连个设备的供电装置；
驱动组件，包括：固定安装检测本体的连接框架，以及传动穿插在连接框架上的四个驱动轮。
2.根据权利要求1所述的一种工业可燃气体泄漏源检测机器人，其特征在于，所述控制部中设有定位组件，无线通讯模块，数据存储分析模块以及红外避障模块。
3.根据权利要求1所述的一种工业可燃气体泄漏源检测机器人，其特征在于，所述摄像部包括：安装在检测本体上的回转座，连接在回转座上的安装支架以及卡接在安装支架一端的高清摄像机；所述回转座内部设有转动电机，所述转动电机的动力输出端带动回转座转动，进而使安装在安装支架上的高清摄像机实现转动角度的调整。
4.根据权利要求1所述的一种工业可燃气体泄漏源检测机器人，其特征在于，所述多传感器组件包括：烟雾传感器、可燃气体探测器、以及红外传感器；所述烟雾传感器中敏感材料采用单晶半导体材料制成；所述可燃气体探测器中的敏感材料采用二氧化锡制成；所述红外传感器设在检测本体的外部，用于检测机器人行走过程中是否有障碍物。
5.根据权利要求1所述的一种工业可燃气体泄漏源检测机器人，其特征在于，所述多传感器组件中还包括超声波传感器设在红外传感器的一侧，对障碍物的尺寸进行检测，并将检测数据发送至控制部。
6.根据权利要求1所述的一种工业可燃气体泄漏源检测机器人，其特征在于，所述可燃气体探测器中设有微型空气泵、极限设定模块以及计时模块，所述微型空气泵对空气进行抽取，并将单位时间内的浓度信号转换为电压信号传送至控制部存储，所述可燃气体探测器的外部设有蜂鸣器，超出控制部对极限设定模块设定的极限值后自动开启蜂鸣器开关。
7.根据权利要求1所述的一种工业可燃气体泄漏源检测机器人，其特征在于，所述供电装置固定安装在在连接框架上包括驱动电池组和轮毂电机装置；所述驱动电池组通过控制电路连接轮毂电机装置对轮毂电机装置进行供电；所述轮毂电机装置为四个分别套接在四个驱动轮内部。
8.基于权利要求1所述的一种工业可燃气体泄漏源检测机器人工作方法，其特征在于，包括如下工作步骤：
S1、待检测车间内分为若干巡检片区，每一个巡检片区对应一个机器人进行巡检，机器人的控制部与系统工作台采用无线通讯；
S2、检测路线通过系统工作台下发至若干个机器人控制部，机器人按照预设路线对车间内的空气进行检测；
S3、多传感器中可燃气体探测器根据微型空气泵抽取的可燃性气体的浓度生成电压值发送至控制部，烟雾传感器根据烟雾的浓度生成电压值发送至控制部，控制部将检测的数据转存至数据存储分析模块，根据时间点生成敏感特性曲线，控制部自动控制驱动组件向曲线上升方向前进；可燃气体探测器输出的电压值大于预设极限值时，蜂鸣器自动开启提示车间内人员立即撤出，同时机器人通过无线电通信模块发出无线报警信号至系统工作台；
S4、在前进过程中，红外传感器对前进道路中的障碍物进行判断，红外传感器检测到障碍物时控制部开启超声波传感器对障碍物的大小尺寸进行检测，使检测机器人避开障碍物；
S5、搜索到泄露源后，控制部控制摄像部对泄露源周围的场景进行全景拍摄，并将拍摄情况和位置通过无线网传输至系统平台。
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