CN111911819A - 一种可移动行走机构、管道机器人及行走控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可移动行走机构、管道机器人及行走控制方法，其中可移动行走机构包括机架，螺母固定板，机架之间设置有驱动机构，螺母固定板与驱动机构固定连接；机架与第一伸缩支架内端铰接，螺母固定板与第二伸缩支架内端铰接，第一伸缩支架和第二伸缩支架的外端铰接，第一伸缩支架和第二伸缩支架的外端还铰接有行走机构；螺母固定板移动时，带动第一伸缩支架和第二伸缩支架的外端铰接点向外或向内移动；管道机器人的外端至少连接有两个上述的可移动行走机构。本发明通过设置的驱动机构，可适应不同管径的管道，行走机构，可适应复杂的管道情况并方便管道机器人在管道内的转向，摄像头，听水器等机构，可将渗水点的准确位置反馈给操作者。

Description

一种可移动行走机构、管道机器人及行走控制方法

技术领域

本发明涉及管道检测技术领域，具体涉及一种可移动行走机构、管道机器人及行走控制方法。

背景技术

当前城市地下埋设着各类不同的综合管道，如供水管道、循环水管道、排水管道等，供水管道等长期埋设于地下，可能会出现地下管道泄漏现象。地下管道渗漏后，定位渗水点十分困难。当管道渗水情况不严重或渗水时间较短时，如果没有及时发现管路渗水点，很容易发生严重的后果。

传统的轮式或者履带式机器人大多只能检测水流比较平缓的管径，当管径过大或者过小时就无法正常工作，且当管道内水流比较湍急时，在水流的作用下经常容易无法正常工作。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种可移动行走机构、管道机器人及行走控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提出了一种可移动行走机构，包括机架，螺母固定板，所述机架之间设置有驱动机构，所述螺母固定板与所述驱动机构固定连接；所述机架与第一伸缩支架内端铰接，所述螺母固定板与第二伸缩支架内端铰接，所述第一伸缩支架和所述第二伸缩支架的外端铰接，所述第一伸缩支架和所述第二伸缩支架的外端还铰接有行走机构；所述螺母固定板移动时，带动所述第一伸缩支架和所述第二伸缩支架的外端铰接点向外或向内移动。

优选的，所述机架上还固定连接有支撑板，所述驱动机构的组成为：所述支撑板的底端固定连接有伸缩电机，所述伸缩电机与丝杆的一端相连，所述丝杆的另一端与所述机架转动连接，所述螺母固定板与所述丝杆上的丝杆螺母固定连接。

优选的，还包括两对夹持板，所述两对夹持板分别铰接于所述第一伸缩支架和所述第二伸缩支架的外端，所述第一伸缩支架的内端与所述支撑板铰接。

优选的，所述行走机构的组成为：所述夹持板通过驱动电机固定板固定连接有驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定连接有第一斜齿轮，所述第一斜齿轮还啮合连接有第二斜齿轮，所述第二斜齿轮通过齿轮轴转动连接于其中一对所述夹持板之间；所述齿轮轴上还转动连接有主动轮，所述主动轮与所述第二斜齿轮固定连接；另一对所述夹持板之间通过转轴转动连接有从动轮。

本发明还提出了一种管道机器人，包括后固定板和前固定板，所述后固定板和所述前固定板之间包含有权利要求1所述的一种可移动行走机构，所述后固定板和所述前固定板固定连接在所述机架的两端；所述机架通过所述第一伸缩支架和所述第二伸缩支架至少连接有两个所述行走机构，所述行走机构与所述驱动机构相连，所述驱动机构设置在所述后固定板和所述前固定板之间；所述前固定板上固定连接有前摄像头，所述前摄像头通信连接有显示屏，所述伸缩电机和所述驱动电机与遥控器相连。

优选的，所述后固定板固定连接有所述伸缩电机，所述伸缩电机与所述丝杆的一端相连，所述丝杆的另一端与所述前固定板转动连接，所述丝杆上的丝杆螺母固定连接有至少两个所述螺母固定板，所述螺母固定板与所述行走机构相连；所述伸缩电机同时控制多个行走机构。

优选的，所述后固定板固定连接有至少两个所述伸缩电机，所述伸缩电机与所述丝杆的一端相连，所述丝杆的另一端与所述前固定板转动连接，所述丝杆上的丝杆螺母固定连接有所述螺母固定板，所述螺母固定板与所述行走机构相连；所述伸缩电机分别控制每个行走机构。

优选的，所述前固定板上固定连接有前摄像头、听水器和红外探头，所述后固定板上固定连接有后摄像头、无线模块和定位模块；所述听水器、所述红外探头和所述定位模块通过所述无线模块与所述显示屏相连，所述显示屏还与所述后摄像头相连。

本发明还提出了一种行走控制方法，包括以下步骤：

S1:启动伸缩电机，通过遥控器控制行走机构向内收缩，使管道机器人放入管道开口内；

S2:通过遥控器控制伸缩电机启动，行走机构在丝杆上的丝杆螺母的作用下逐渐张开，使行走机构顶紧管道内壁，此时，通过遥控器控制伸缩电机停止；

S3:通过遥控器控制驱动电机启动，通过第一斜齿轮和第二斜齿轮驱动主动轮转动，驱动管道机器人在管道内行走，同时显示屏显示管道内的漏水情况。

优选的，步骤S3中管道机器人在管道内行走的方法包括：

显示屏通过前摄像头和后摄像头显示管道内的情况，当管道机器人在管道交叉口需要转向时；

右转弯为：通过遥控器控制伸缩电机和驱动电机，使机架上下两端的行走机构向外张开，上下两端的主动轮向前行走，左端的行走机构向外张开，左端的主动轮向前行走，右端的行走机构向内收缩，右端的主动轮倒转，实现管道机器人的右转弯；

左转弯为：通过遥控器控制伸缩电机和驱动电机，使机架上下两端的行走机构向外张开，上下两端的主动轮向前行走，右端的行走机构向外张开，右端的主动轮向前行走，左端的行走机构向内收缩，左端的主动轮倒转，实现管道机器人的左转弯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过设置的驱动机构，可以适应不同管径的管道，同时抓地力比较强，当管道内水流过大时，保证管道机器人不会被水流冲走；

2.本发明通过设置的多个行走机构，可适应复杂的管道情况，驱动力强劲保证机器人的正常前进，同时可根据管道实际情况，方便管道机器人转向；

3.本发明通过设置的摄像头等检测装置，可方便观察管道的前后情况，判断出管道漏水的具体情况，同时设置的定位模块，可将渗水点的准确位置反馈给操作者。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明整体主视图；

图2是本发明整体左视图；

图3是本发明整体图。

附图标记说明:

1驱动电机；2第二斜齿轮；3第三斜齿轮；4主动轮；5从动轮；6第一旋转轴；7第一伸缩支架；8第二旋转轴；9后固定板；10伸缩电机；11夹持板；12第二伸缩支架；13第三旋转轴；14丝杆；15螺母固定板；16支撑板；17机架；18前固定板；19驱动电机固定板；20水力发电机；21前摄像头；22听水器；23红外探头；24后摄像头；25无线模块；26蓄电池；27定位模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-3所示，本实施例提出了一种管道机器人，它包括通过机架17固定连接在一起的后固定板9和前固定板18，后固定板9和前固定板18之间设置有可移动行走机构，上述的可移动行走机构，包括支撑板16，螺母固定板15，机架17上设置有驱动机构，螺母固定板15与驱动机构固定连接，驱动机构用于驱动螺母固定板15移动。

驱动机构的组成为：为了保证装置的平稳运行，支撑板16设置有两对，其中一对支撑板16与后固定板9上下两端固定连接，另外一对支撑板16与后固定板9左右两端固定连接；支撑板16的底端固定连接有伸缩电机10，伸缩电机10通过联轴器连接有丝杆14，丝杆14与前固定板18转动连接，螺母固定板15与丝杆14上的丝杆螺母固定连接，当伸缩电机10运转时，带动丝杆14转动，同时丝杆14上的丝杆螺母左右移动，进而带动螺母固定板15左右移动。

支撑板16通过第二旋转轴8与第一伸缩支架7内端铰接，螺母固定板15通过第三旋转轴13与第二伸缩支架12内端铰接，第一伸缩支架7和第二伸缩支架12的外端铰接，螺母固定板15移动时，带动第一伸缩支架7和第二伸缩支架12的外端铰接点向外或向内移动。

还包括两对夹持板11，两对夹持板11通过第一旋转轴6分别铰接于第一伸缩支架7和第二伸缩支架12的外端，夹持板11连接有行走机构，行走机构的组成为：

用来驱动装置整体移动的驱动电机1，驱动电机1通过驱动电机固定板19与其中一对夹持板11固定连接，驱动电机1输出轴固定连接有第一斜齿轮2；

第二斜齿轮3，第二斜齿轮3与第一斜齿轮2啮合连接，且通过齿轮轴转动连接于其中一对夹持板2之间；

主动轮4，主动轮4套设于齿轮轴且与第二斜齿轮3固定连接；

从动轮5，从动轮5通过转轴转动连接于另一对夹持板2之间。

两对夹持板11都通过第一旋转轴6与第一伸缩支架7和第二伸缩支架12的外端铰接，其中固定连接有驱动电机1的一对夹持板2位于第一旋转轴6的两端，从动轮5起到支撑装置整体的作用，启动驱动电机1，在第一斜齿轮2和第二斜齿轮3的作用下带动主动轮4转动，进而带动管道机器人整体移动。4个支撑板16都连接有上述行走机构，当管道内水流较大时，保证管道机器人不会被水流冲走。

前固定板18上固定连接有前摄像头21、听水器22和红外探头23，后固定板9上固定连接有后摄像头24、无线模块25和定位模块27；听水器22、红外探头23、定位模块27都与无线模块25相连。

伸缩电机10和驱动电机1内置电源且与遥控器相连，该遥控器可分别控制伸缩电机10和驱动电机1的启停，前摄像头21与后摄像头24通信连接有显示屏，同时显示屏与无线模块25相连，无线模块25将听水器22、红外探头23、定位模块27相应的信号进行处理后发送给显示屏，显示屏负责显示管道机器人在管道内的情况以及管道的漏水情况，显示屏放置在管道外面。

在管道泄漏处，水在压力下逸出产生的一种噪音，这种噪音会沿管道向两侧传播，或沿介质传播到地面，听水器22通过拾取这种漏水的声音，并转换为电信号，将相应的信号传输给无线模块25，经过相应放大并作数字化滤波处理后，将相应的信号传输给显示屏，通过显示屏来显示漏水点的准确位置。红外探头23可直接通过渗水处与其余位置成像颜色的不同，将红外成像的画面反馈与后方工作人员进行再次判断。管道机器人上装有定位模块27，可将渗水点的准确位置反馈于后方，并且可以在管道机器人的回收时精确定位。

水力发电机20，水力发电机20设置在后固定板9中间的空腔内；蓄电池26与水力发电机20相连，水力发电机20可将管路内水流的动力转换为电力同时给蓄电池26充电，蓄电池26负责给管道机器人相关装置供电。

本发明还提出了一种行走控制方法，包括以下步骤：

S1:启动伸缩电机10，通过遥控器控制行走机构向内收缩，使管道机器人放入管道开口内；

S2:通过遥控器控制伸缩电机10启动，行走机构在丝杆14上的丝杆螺母的作用下逐渐张开，使行走机构顶紧管道内壁，此时，通过遥控器控制伸缩电机10停止；

S3:通过遥控器控制驱动电机1启动，通过第一斜齿轮2和第二斜齿轮3驱动主动轮4转动，驱动管道机器人在管道内行走，同时显示屏显示管道内的漏水情况。

步骤S3中，管道机器人在管道内行走的方法包括：

显示屏通过前摄像头21和后摄像头24显示管道内的情况，当管道机器人在管道交叉口需要转向时；

右转弯为：通过遥控器控制伸缩电机10和驱动电机1，使机架17上下两端的行走机构向外张开，上下两端的主动轮4向前行走，左端的行走机构向外张开，左端的主动轮4向前行走，右端的行走机构向内收缩，右端的主动轮4倒转，实现管道机器人的右转弯；

左转弯为：通过遥控器控制伸缩电机10和驱动电机1，使机架17上下两端的行走机构向外张开，上下两端的主动轮4向前行走，右端的行走机构向外张开，右端的主动轮4向前行走，左端的行走机构向内收缩，左端的主动轮4倒转，实现管道机器人的左转弯。

另外，听水器22通过拾取管道泄漏处漏水的声音，并转换为电信号，将相应的信号传输给无线模块25，经过相应放大并作数字化滤波处理后，将相应的信号传输给显示屏，通过显示屏来显示漏水点的准确位置。红外探头23可直接通过渗水处与其余位置成像颜色的不同，将红外成像的画面反馈与后方工作人员进行再次判断。管道机器人上的定位模块27，可将渗水点的准确位置反馈于后方，并且可以在管道机器人的回收时精确定位；同时可以通过遥控器控制管道机器人移动到相应的漏水位置，显示屏通过前摄像头21和后摄像头24显示相应的漏水情况，进一步观察。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种可移动行走机构，包括机架(17)，螺母固定板(15)，其特征在于，所述机架(17)之间设置有驱动机构，所述螺母固定板(15)与所述驱动机构固定连接；所述机架(17)与第一伸缩支架(7)内端铰接，所述螺母固定板(15)与第二伸缩支架(12)内端铰接，所述第一伸缩支架(7)和所述第二伸缩支架(12)的外端铰接，所述第一伸缩支架(7)和所述第二伸缩支架(12)的外端还铰接有行走机构；所述螺母固定板(15)移动时，带动所述第一伸缩支架(7)和所述第二伸缩支架(12)的外端铰接点向外或向内移动。

2.根据权利要求1所述的一种可移动行走机构，其特征在于，所述机架(17)上还固定连接有支撑板(16)，所述驱动机构的组成为：所述支撑板(16)的底端固定连接有伸缩电机(10)，所述伸缩电机(10)与丝杆(14)的一端相连，所述丝杆(14)的另一端与所述机架(17)转动连接，所述螺母固定板(15)与所述丝杆(14)上的丝杆螺母固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种可移动行走机构，其特征在于，还包括两对夹持板(11)，所述两对夹持板(11)分别铰接于所述第一伸缩支架(7)和所述第二伸缩支架(12)的外端，所述第一伸缩支架(7)的内端与所述支撑板(16)铰接。

4.根据权利要求3所述的一种可移动行走机构，其特征在于，所述行走机构的组成为：所述夹持板(11)通过驱动电机固定板(19)固定连接有驱动电机(1)，所述驱动电机(1)的输出轴固定连接有第一斜齿轮(2)，所述第一斜齿轮(2)还啮合连接有第二斜齿轮(3)，所述第二斜齿轮(3)通过齿轮轴转动连接于其中一对所述夹持板(2)之间；所述齿轮轴上还转动连接有主动轮(4)，所述主动轮(4)与所述第二斜齿轮(3)固定连接；另一对所述夹持板(2)之间通过转轴转动连接有从动轮(5)。

5.一种管道机器人，包括后固定板(9)和前固定板(18)，其特征在于，所述后固定板(9)和所述前固定板(18)之间包含有权利要求4所述的一种可移动行走机构，所述后固定板(9)和所述前固定板(18)固定连接在所述机架(17)的两端；所述机架(17)通过所述第一伸缩支架(7)和所述第二伸缩支架(12)至少连接有两个所述行走机构，所述行走机构与所述驱动机构相连，所述驱动机构设置在所述后固定板(9)和所述前固定板(18)之间；所述前固定板(18)上固定连接有前摄像头(21)，所述前摄像头(21)通信连接有显示屏，所述伸缩电机(10)和所述驱动电机(1)与遥控器相连。

6.根据权利要求5所述的一种管道机器人，其特征在于，所述后固定板(9)固定连接有所述伸缩电机(10)，所述伸缩电机(10)与所述丝杆(14)的一端相连，所述丝杆(14)的另一端与所述前固定板(18)转动连接，所述丝杆(14)上的丝杆螺母固定连接有至少两个所述螺母固定板(15)，所述螺母固定板(15)与所述行走机构相连；所述伸缩电机(10)同时控制多个所述行走机构。

7.根据权利要求5所述的一种管道机器人，其特征在于，所述后固定板(9)固定连接有至少两个所述伸缩电机(10)，所述伸缩电机(10)与所述丝杆(14)的一端相连，所述丝杆(14)的另一端与所述前固定板(18)转动连接，所述丝杆(14)上的丝杆螺母固定连接有所述螺母固定板(15)，所述螺母固定板(15)与所述行走机构相连；每个所述伸缩电机(10)分别控制相对应的所述行走机构。

8.根据权利要求5所述的一种管道机器人，其特征在于，所述前固定板(18)上固定连接听水器(22)和红外探头(23)，所述后固定板(9)上固定连接有后摄像头(24)、无线模块(25)和定位模块(27)；所述听水器(22)、所述红外探头(23)和所述定位模块(27)通过所述无线模块(25)与所述显示屏相连，所述显示屏还与所述后摄像头(24)相连。

9.一种行走控制方法，其特征在于，采用权利要求5-8任一项所述的一种管道机器人，包括以下步骤：

S1:启动伸缩电机(10)，通过遥控器控制行走机构向内收缩，使管道机器人放入管道开口内；

S2:通过遥控器控制伸缩电机(10)启动，行走机构在丝杆(14)上的丝杆螺母的作用下逐渐张开，使行走机构顶紧管道内壁，此时，通过遥控器控制伸缩电机(10)停止；

S3:通过遥控器控制驱动电机(1)启动，通过第一斜齿轮(2)和第二斜齿轮(3)驱动主动轮(4)转动，驱动管道机器人在管道内行走，同时显示屏显示管道内的漏水情况。

10.根据权利要求8所述的一种管道机器人的行走控制方法，其特征在于，步骤S3中，管道机器人在管道内行走的方法包括：

显示屏通过前摄像头(21)和后摄像头(24)显示管道内的情况，当管道机器人在管道交叉口需要转向时；

右转弯为：通过遥控器控制伸缩电机(10)和驱动电机(1)，使机架(17)上下两端的行走机构向外张开，上下两端的主动轮(4)向前行走，左端的行走机构向外张开，左端的主动轮(4)向前行走，右端的行走机构向内收缩，右端的主动轮(4)倒转，实现管道机器人的右转弯；

左转弯为：通过遥控器控制伸缩电机(10)和驱动电机(1)，使机架(17)上下两端的行走机构向外张开，上下两端的主动轮(4)向前行走，右端的行走机构向外张开，右端的主动轮(4)向前行走，左端的行走机构向内收缩，左端的主动轮(4)倒转，实现管道机器人的左转弯。

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