CN111546360A - 暗涵检测爬行机器人 - Google Patents

Abstract

暗涵检测爬行机器人，涉及机器人领域，尤其是一种用于暗涵检测，降低检测风险，提高检测可靠性的暗涵检测爬行机器人。本发明包括机器人本体、操控箱和控制线缆，机器人本体放置在暗涵内进行检测，操控箱放置在地面上，机器人本体与操控箱之间通过控制线缆连接；机器人本体呈长条状，包括上壳体和下壳体，上壳体固定安装在下壳体上。本发明设有前后摄像头和灯光，实现了在没有光源的情况下可以清晰的看到该爬行机器人周身的情况，并通过显示屏成像给作业人员，形成录像，供作业人员去观察和发现暗涵里的情况。有效的完成暗涵检测，降低了作业人员的风险，增加了检测的可靠性，避免人为凭经验出现的错误信息，给暗涵检测造成更大的损失。

Description

暗涵检测爬行机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是一种用于暗涵检测，降低检测风险，提高检测可靠性的暗涵检测爬行机器人。

背景技术

由于河道的流速慢，会沉积大量泥沙，河道作为输送水资源的载体，流水冲击造成土壤迁移，沉积是造成当前河道淤泥的一大主要原因。当前有很多河道，由于建设年代比较早，缺乏科学的规划与施工，在水力、太阳烘晒以及人力交替下，产生严重的水土流失现象。流失的土壤一部分被沉积于河道的底部，经过长时间的作用造成河床的台升，而被带走的土壤则会对下河道产生淤塞，长期作用会造成水位落差的降低。

在日常生活中，会产生很多生活垃圾以及农业生产过程中产生的农作物秸秆等富含有机成分的物质，被人们随意的排放到河道中。由于河道本身有自净能力，若是未经水体净化的部分，则会以更大比重沉积在河床底部。施工人员每次去检测不仅要带上面罩防止有毒气体，还要面临突然涌水带来的涨水风险，由于环境恶劣，检测效果不佳，而且还存在人身伤亡的隐患。

发明内容

本发明所要解决的就是现有河道内部环境恶劣，检测效果不佳，还存在人身伤亡隐患的问题，提供一种用于暗涵检测，降低检测风险，提高检测可靠性的暗涵检测爬行机器人。

本发明的暗涵检测爬行机器人，其特征在于该爬行机器人包括机器人本体、操控箱和控制线缆，机器人本体放置在暗涵内进行检测，操控箱放置在地面上，机器人本体与操控箱之间通过控制线缆连接；机器人本体呈长条状，包括上壳体和下壳体，上壳体固定安装在下壳体上；其中：

上壳体上设置有控制模块、照明灯、摄像头、矩形支架、扇形支架以及后支架，控制模块固定在上壳体内部，矩形支架与扇形支架固定在上壳体前端，矩形支架位于扇形支架上方，后支架固定在上壳体后端；照明灯为四个，其中一个固定在上壳体前端顶部，向前照射，另一个照明灯固定在后支架上，向后照射，剩余两个照明灯固定在矩形支架两侧，向前照射；摄像头为五个，其中一个固定在矩形支架中间，位于矩形支架的两个照明灯之间，另一个摄像头固定在后支架上，与后支架上的照明灯以后支架中点为中心对称设置，其余三个摄像头等距固定在扇形支架的扇形面的左、中、右三个点上；

下壳体内设置有电源装置、电机、减速机、驱动器和行走装置，电源装置固定在下壳体内部中间，电机分为两组，分别设置在下壳体前部和后部，每组两个电机，分别固定在下壳体内部两侧；驱动器为两个，分别安装在电源装置的前端和后端，与两组电机分别连接，每个驱动器单独控制一组电机；减速机为四个，分别安装在下壳体四个角处，与四个电机一一对应连接，每个减速机均通过齿轮与电机联动；减速电机与行走装置连接，带动行走装置运动；

照明灯与摄像头并联后，与控制模块串联连接，控制模块通过控制线缆与操控箱连接；两个驱动器并联后与电源装置串联连接，每个驱动器连接两个电机，带动电机工作，控制模块通过导线与两个驱动器分别连接。

所述的下壳体上还设置有顶盖，顶盖覆盖在下壳体顶部，顶盖与下壳体之间的缝隙处设置有防水结构，上壳体与下壳体之间的缝隙处设置有防水结构，该防水结构包括密封圈和密封脂，在密封圈的四周涂满密封脂，放入顶盖与下壳体之间的缝隙以及上壳体与下壳体之间的缝隙中，并利用螺钉紧固连接下壳体与顶盖、下壳体与上壳体。

所述的下壳体内部设置有L型支撑架，L型支撑架为四个，分别设置在下壳体内部的四个角，L型支撑架通过螺钉与下壳体内壁固定连接，四个电机均固定在L型支撑架上。

所述的上壳体后端设置有电缆口，控制模块与电缆口连接，控制线缆与电缆口连接，控制模块的数据经过电缆口后通过控制线缆传输至操控箱。

所述的下壳体后端还设置有吊环，在进入暗涵的时候，可以使用钢绳起吊爬行机器人放入暗涵入口处。

所述的操控箱包括箱体、箱盖、接口、按键、摇杆和显示屏，箱体侧壁上设有接口，箱体上表面设置按键和摇杆，箱体顶部设置有箱盖，箱盖内壁设置显示屏，接口与控制线缆连接，操控箱通过控制线缆与下壳体内的控制模块连接，操控箱通过控制模块控制机器人本体运行。

所述的爬行机器人还包括有线缆收纳装置，线缆收纳装置包括线缆盘、线缆架、转轴、拉手以及电源口，线缆架呈框型，中间水平设置有转轴，线缆盘安装在转轴上，绕转轴转动，控制线缆缠绕在线缆盘上；拉手设置在线缆架顶部，线缆架底部还设置有滚轮；线缆盘上还设置有电源口，电源口与外接电源连接，外接电源通过控制线缆为操控箱、控制模块、摄像头以及照明灯供电。

所述的行走装置包括锥齿轮、轴套、轴承、车轮盘和车轮，轴套里面设置油封盖，轴套通过螺钉与下壳体的侧面下部固定连接，轴承穿过轴套安装，轴承一端固定安装车轮盘，另一端固定安装锥齿轮；电机包括动力输出轴和传动齿轮，减速机包括动力输入轴、动力传输轴、传动齿轮以及锥齿轮，动力输出轴与动力输入轴上均安装传动齿轮，两个传动齿轮相互啮合，动力传输轴上设置锥齿轮，该锥齿轮与轴承上的锥齿轮啮合，电机转动，通过动力输出轴带动减速机的动力输入轴转动，经过减速机变速后，动力由动力传输轴输出，通过锥齿轮带动轮轴以及车轮转动。

所述的控制模块中包含通信模块，控制模块通过控制线缆与操控箱连接，通过数据线与驱动器连接，操控箱发出的指令，通过控制线缆传递至控制模块，控制模块根据指令，控制照明灯和摄像头的开启、关闭，同时将行走命令传递给驱动器，驱动器根据行走命令控制电机正转、反转或停转，进而实现机器人本体的运动；同时摄像头拍摄的画面信号，通过控制模块实时的传输给操控箱，由操控箱的显示屏分画面进行显示，便于施工人员观察判断。

本发明的暗涵检测爬行机器人，设有前后摄像头和灯光，实现了在没有光源的情况下可以清晰的看到该爬行机器人周身的情况，同时爬行机器人带有的摄像头可以通过显示屏成像给作业人员，可以形成录像，供作业人员去观察和发现暗涵里的情况。该机器人可以有效的完成暗涵检测，从而降低了作业人员检查的风险，增加了暗涵检测的可靠性，不在是人为凭经验去观察暗涵里的情况，避免人为凭经验出现的错误信息，给暗涵检测造成更大的损失。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明下壳体内部结构示意图。

图3为操控箱结构示意图。

图4为线缆收纳装置结构示意图。

图5为电机与减速机连接结构示意图。

图6为摄像头与照明灯连接电路示意图。

图7为驱动器和电机连接电路示意图。

其中，上壳体1，下壳体2，照明灯3，摄像头4，矩形支架5，扇形支架6，后支架7，电源装置8，电机9，减速机10，驱动器11，传动齿轮12，吊环13，箱体14，箱盖15，接口16，按键17，摇杆18，显示屏19，线缆盘20，线缆架21，转轴22，拉手23，电源口24，锥齿轮25。

具体实施方式

实施例1：一种暗涵检测爬行机器人，包括机器人本体、操控箱和控制线缆，机器人本体放置在暗涵内进行检测，操控箱放置在地面上，机器人本体与操控箱之间通过控制线缆连接；机器人本体呈长条状，包括上壳体1和下壳体2，上壳体1固定安装在下壳体2上；其中：

上壳体1上设置有控制模块、照明灯3、摄像头4、矩形支架5、扇形支架6以及后支架7，控制模块固定在上壳体1内部，矩形支架5与扇形支架6固定在上壳体1前端，矩形支架5位于扇形支架6上方，后支架7固定在上壳体1后端；照明灯3为四个，其中一个固定在上壳体1前端顶部，向前照射，另一个照明灯3固定在后支架7上，向后照射，剩余两个照明灯3固定在矩形支架5两侧，向前照射；摄像头4为五个，其中一个固定在矩形支架5中间，位于矩形支架5的两个照明灯3之间，另一个摄像头4固定在后支架7上，与后支架7上的照明灯3以后支架7中点为中心对称设置，其余三个摄像头4等距固定在扇形支架6的扇形面的左、中、右三个点上；上壳体1后端设置有电缆口，控制模块与电缆口连接，控制线缆与电缆口连接，控制模块的数据通过电缆口后通过控制线缆传输至操控箱。

下壳体2内设置有电源装置8、电机9、减速机10、驱动器11和行走装置，电源装置8固定在下壳体2内部中间，电机9分为两组，分别设置在下壳体2前部和后部，每组两个电机9，分别固定在下壳体2内部两侧；驱动器11为两个，分别安装在电源装置8的前端和后端，与两组电机9分别连接，每个驱动器11单独控制一组电机9；减速机10为四个，分别安装在下壳体2四个角处，与四个电机9一一对应连接，每个减速机10均通过齿轮与电机9联动；减速电机9与行走装置连接，带动行走装置运动；下壳体2上还设置有顶盖，顶盖覆盖在下壳体2顶部，顶盖与下壳体2之间的缝隙处设置有防水结构，上壳体1与下壳体2之间的缝隙处设置有防水结构，该防水结构包括密封圈和密封脂，在密封圈的四周涂满密封脂，放入顶盖与下壳体2之间的缝隙以及上壳体1与下壳体2之间的缝隙中，并利用螺钉紧固连接下壳体2与顶盖、下壳体2与上壳体1。下壳体2内部设置有L型支撑架，L型支撑架为四个，分别设置在下壳体2内部的四个角，L型支撑架通过螺钉与下壳体2内壁固定连接，四个电机9均固定在L型支撑架上；下壳体后端还设置有吊环13，在进入暗涵的时候，可以使用钢绳起吊爬行机器人放入暗涵入口处；

照明灯3与摄像头4并联后，与电源装置8和控制模块串联连接；两个驱动器11并联后与电源装置8串联连接，每个驱动器11连接两个电机9，带动电机9工作；控制模块、照明灯3、摄像头4和驱动器11通过导线与电源装置8连接，摄像头4摄像头4与控制模块连接，控制模块通过控制线缆与操控箱连接。

行走装置包括锥齿轮25、轴套、轴承、车轮盘和车轮，轴套里面设置油封盖，轴套通过螺钉与下壳体2的侧面下部固定连接，轴承穿过轴套安装，轴承一端固定安装车轮盘，另一端固定安装锥齿轮25；电机9包括动力输出轴和传动齿轮12，减速机10包括动力输入轴、动力传输轴、传动齿轮12以及锥齿轮25，动力输出轴与动力输入轴上均安装传动齿轮12，两个传动齿轮12相互啮合，动力传输轴上设置锥齿轮25，该锥齿轮25与轴承上的锥齿轮25啮合，电机9转动，通过动力输出轴带动减速机10的动力输入轴转动，经过减速机10变速后，动力由动力传输轴输出，通过锥齿轮25带动轮轴以及车轮转动。

操控箱包括箱体14、箱盖15、接口16、按键17、摇杆18和显示屏19，箱体14侧壁上设有接口16，箱体14上表面设置按键17和摇杆18，箱体14顶部设置有箱盖15，箱盖15内壁设置显示屏19，接口16与控制线缆连接，操控箱通过控制线缆与下壳体2内的控制模块连接，操控箱通过控制模块控制机器人本体运行。爬行机器人还包括有线缆收纳装置，线缆收纳装置包括线缆盘20、线缆架21、转轴22、拉手23以及电源口24，线缆架21呈框型，中间水平设置有转轴22，线缆盘20安装在转轴22上，绕转轴22转动，控制线缆缠绕在线缆盘20上；拉手23设置在线缆架21顶部，线缆架21底部还设置有滚轮；线缆盘20上还设置有电源口24，电源空通过电源线与操控箱连接，为操控箱提供电能。

控制模块中包含通信模块，控制模块通过控制线缆与操控箱连接，通过数据线与驱动器11连接，操控箱发出的指令，通过控制线缆传递至控制模块，控制模块根据指令，控制照明灯3和摄像头4的开启、关闭，同时将行走命令传递给驱动器11，驱动器11根据行走命令控制电机9正转、反转或停转，进而实现机器人本体的运动；同时摄像头4拍摄的画面信号，通过控制模块实时的传输给操控箱，由操控箱的显示屏19分画面进行显示，便于施工人员观察判断。

本装置中，电机9采用为42GP-775永磁直流行星减速电动机，驱动器11采用L298N驱动模块，控制模块采用SANUP数字控制系统。

Claims (9)

1.一种暗涵检测爬行机器人，其特征在于该爬行机器人包括机器人本体、操控箱和控制线缆，机器人本体放置在暗涵内进行检测，操控箱放置在地面上，机器人本体与操控箱之间通过控制线缆连接；机器人本体呈长条状，包括上壳体（1）和下壳体（2），上壳体（1）固定安装在下壳体（2）上；其中：

上壳体（1）上设置有控制模块、照明灯（3）、摄像头（4）、矩形支架（5）、扇形支架（6）以及后支架（7），控制模块固定在上壳体（1）内部，矩形支架（5）与扇形支架（6）固定在上壳体（1）前端，矩形支架（5）位于扇形支架（6）上方，后支架（7）固定在上壳体（1）后端；照明灯（3）为四个，其中一个固定在上壳体（1）前端顶部，向前照射，另一个照明灯（3）固定在后支架（7）上，向后照射，剩余两个照明灯（3）固定在矩形支架（5）两侧，向前照射；摄像头（4）为五个，其中一个固定在矩形支架（5）中间，位于矩形支架（5）的两个照明灯（3）之间，另一个摄像头（4）固定在后支架（7）上，与后支架（7）上的照明灯（3）以后支架（7）中点为中心对称设置，其余三个摄像头（4）等距固定在扇形支架（6）的扇形面的左、中、右三个点上；

下壳体（2）内设置有电源装置（8）、电机（9）、减速机（10）、驱动器（11）和行走装置，电源装置（8）固定在下壳体（2）内部中间，电机（9）分为两组，分别设置在下壳体（2）前部和后部，每组两个电机（9），分别固定在下壳体（2）内部两侧；驱动器（11）为两个，分别安装在电源装置（8）的前端和后端，与两组电机（9）分别连接，每个驱动器（11）单独控制一组电机（9）；减速机（10）为四个，分别安装在下壳体（2）四个角处，与四个电机（9）一一对应连接，每个减速机（10）均通过齿轮与电机（9）联动；减速电机（9）与行走装置连接，带动行走装置运动；

照明灯（3）与摄像头（4）并联后，与电源装置（8）和控制模块串联连接；两个驱动器（11）并联后与电源装置（8）串联连接，每个驱动器（11）连接两个电机（9），带动电机（9）工作；

控制模块、照明灯（3）、摄像头（4）和驱动器（11）通过导线与电源装置（8）连接，摄像头（4）摄像头（4）与控制模块连接，控制模块通过控制线缆与操控箱连接。

2.如权利要求1所述的暗涵检测爬行机器人，其特征在于所述的下壳体（2）上还设置有顶盖，顶盖覆盖在下壳体（2）顶部，顶盖与下壳体（2）之间的缝隙处设置有防水结构，上壳体（1）与下壳体（2）之间的缝隙处设置有防水结构，该防水结构包括密封圈和密封脂，在密封圈的四周涂满密封脂，放入顶盖与下壳体（2）之间的缝隙以及上壳体（1）与下壳体（2）之间的缝隙中，并利用螺钉紧固连接下壳体（2）与顶盖、下壳体（2）与上壳体（1）。

3.如权利要求1所述的暗涵检测爬行机器人，其特征在于所述的下壳体（2）内部设置有L型支撑架，L型支撑架为四个，分别设置在下壳体（2）内部的四个角，L型支撑架通过螺钉与下壳体（2）内壁固定连接，四个电机（9）均固定在L型支撑架上。

4.如权利要求1所述的暗涵检测爬行机器人，其特征在于所述的上壳体（1）后端设置有电缆口，控制模块与电缆口连接，控制线缆与电缆口连接，控制模块的数据通过电缆口后通过控制线缆传输至操控箱。

5.如权利要求1所述的暗涵检测爬行机器人，其特征在于所述的下壳体（2）后端还设置有吊环（13），在进入暗涵的时候，可以使用钢绳起吊爬行机器人放入暗涵入口处。

6.如权利要求1所述的暗涵检测爬行机器人，其特征在于所述的操控箱包括箱体（14）、箱盖（15）、接口（16）、按键（17）、摇杆（18）和显示屏（19），箱体（14）侧壁上设有接口（16），箱体（14）上表面设置按键（17）和摇杆（18），箱体（14）顶部设置有箱盖（15），箱盖（15）内壁设置显示屏（19），接口（16）与控制线缆连接，操控箱通过控制线缆与下壳体（2）内的控制模块连接，操控箱通过控制模块控制机器人本体运行。

7.如权利要求1所述的暗涵检测爬行机器人，其特征在于所述的爬行机器人还包括有线缆收纳装置，线缆收纳装置包括线缆盘（20）、线缆架（21）、转轴（22）、拉手（23）以及电源口（24），线缆架（21）呈框型，中间水平设置有转轴（22），线缆盘（20）安装在转轴（22）上，绕转轴（22）转动，控制线缆缠绕在线缆盘（20）上；拉手（23）设置在线缆架（21）顶部，线缆架（21）底部还设置有滚轮；线缆盘（20）上还设置有电源口（24），电源空通过电源线与操控箱连接，为操控箱提供电能。

8.如权利要求1所述的暗涵检测爬行机器人，其特征在于所述的行走装置包括锥齿轮（25）、轴套、轴承、车轮盘和车轮，轴套里面设置油封盖，轴套通过螺钉与下壳体（2）的侧面下部固定连接，轴承穿过轴套安装，轴承一端固定安装车轮盘，另一端固定安装锥齿轮（25）；电机（9）包括动力输出轴和传动齿轮（12），减速机（10）包括动力输入轴、动力传输轴、传动齿轮（12）以及锥齿轮（25），动力输出轴与动力输入轴上均安装传动齿轮（12），两个传动齿轮（12）相互啮合，动力传输轴上设置锥齿轮（25），该锥齿轮（25）与轴承上的锥齿轮（25）啮合。

9.如权利要求1所述的暗涵检测爬行机器人，其特征在于所述的控制模块中包含通信模块，控制模块通过控制线缆与操控箱连接，通过数据线与驱动器（11）连接。

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