CN112984274A - 一种具有防起雾功能的管道机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有防起雾功能的管道机器人，属于管道机器人技术领域，用于解决不能有效防止管道机器人镜头起雾的问题。包括车体，车体内部设有控制器和蓄电池，控制器内部设有Wi‑Fi无线模块、信息处理模块和控制模块，车体上设置有旋转机构和驱动机构，旋转机构上设置有摄像机壳体和除气机构，摄像机壳体内部设有摄像机体、湿度传感器和第二温度传感器，摄像机壳体端部设有凸起，凸起上螺接有防护罩，防护罩内侧设有加热机构；本具有防起雾功能的管道机器人可以实时监控摄像机壳体和管道内部的温度及湿度，并对镜头进行加热，同时抽走摄像机壳体内部的水气，可有效防止镜头起雾，并能调节镜头的拍摄角度，提高了镜头的拍摄效果。

Description

一种具有防起雾功能的管道机器人
技术领域
本发明属于管道机器人技术领域，涉及一种具有防起雾功能的管道机器人。
背景技术
管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统，根据管道机器人的不同驱动模式，大致可以分为八种，第一种是流动式机器人，第二种是轮式机器人，第三种是履带式机器人，第四种是腹壁式机器人，第五种是行走式机器人，第六种是蠕动式机器人，第七种是螺旋驱动式，第八种是蛇型机器人。
目前由于管道内环境复杂，管道机器人在管道内工作时，由于摄像机内外温差较大时，管道机器人的镜头表面容易起雾，严重影响摄像机镜头的图像采集识别等功能，进而影响管道机器人的工作情况，且由于摄像机模组无法达到完全密封，空气混合着水气通过材料的缝隙处进入腔体内部，对摄像机造成损坏。
因此，现设计一种有效防止管道机器人镜头起雾的管道机器人。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种具有防起雾功能的管道机器人，该装置要解决的技术问题是：如何有效防止管道机器人的镜头起雾。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种具有防起雾功能的管道机器人，包括车体，所述车体内部设有控制器和蓄电池，控制器内部设有Wi-Fi无线模块、信息处理模块和控制模块，车体上设置有旋转机构和驱动机构，旋转机构上设置有摄像机壳体和除气机构，摄像机壳体内部设有摄像机体、湿度传感器和第二温度传感器，摄像机体端部设有镜头，摄像机壳体端部设有凸起，凸起上螺接有防护罩，镜头抵触在防护罩上，摄像机壳体侧端开设有进气槽，进气槽上设有吸水过滤层，防护罩外侧设有第一温度传感器，防护罩内侧设有加热机构，控制器与控制模块电性连接。
本发明的工作原理是：操作人员将车体放入管道内部，通过Wi-Fi无线模块与控制平台连接传递信号，通过控制模块控制驱动机构运动，使车体在管道内部移动，通过旋转机构可以控制摄像机壳体转动，使摄像机体观察到管道内部的情况，第一温度传感器收集管道外部的温度，湿度传感器收集摄像机壳体内部的湿度，第二温度传感器收集摄像机壳体内部的温度，通过信息处理模块分析各项数据，当第一温度传感器与第二温度传感器的温差过大，低于露点温度时，镜头表面会起雾，控制模块控制加热机构启动，对镜头进行加热，当像机壳体内部的湿度过大，控制模块控制除气机构启动，排出像机壳体内部的空气，除去像机壳体内部的水气，防止起雾。
所述防护罩外侧开设有弧形槽，第一温度传感器设置在弧形槽上，防护罩内侧开设有安装槽。
采用以上结构，防护罩用来固定镜头，弧形槽安装第一温度传感器，检测外部环境温度。
所述加热机构包括柔性加热片，柔性加热片设置在安装槽上，柔性加热片上设有导热板，导热板抵触在镜头上，柔性加热片与控制模块电性连接。
采用以上结构，当镜头于像机壳体内部的温差过大，启动柔性加热片，产生的热量通过导热板传递到镜头上，可以防止镜头起雾。
所述旋转机构包括第一电机和调节轴，第一电机固定在车体内部，第一电机的输出轴上固定有第一锥齿轮，调节轴转动设置在车体上，调节轴的一端固定有转板，摄像机壳体固定在转板上，调节轴的另一端固定有第二锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮相互啮合，第一电机与控制模块电性连接。
采用以上结构，启动第一电机，第一电机的输出轴带动第一锥齿轮转动，进而带动相互啮合的第二锥齿轮转动，从而使调节轴和转板转动，可以调节镜头的拍摄方向。
所述除气机构包括吸气管和除气盒，除气盒固定在转板上，除气盒的一端开设有排气孔，除气盒的另一端开设有进气孔，除气盒内部设有轴流风机和吸水层，吸气管的一端设置在摄像机壳体上，吸气管的另一端设置在进气孔上，轴流风机与控制模块电性连接。
采用以上结构，当摄像机壳体内部的湿度过大时，启动轴流风机，通过吸气管抽取摄像机壳体内部的水气，水气被吸水层，通过排气孔排出。
所述驱动机构包括两个第二电机、四个车轴和四个车轮，两个第二电机均固定在车体内部，两个第二电机的输出轴上均固定有第四锥齿轮，四个车轴均转动设置在车体上，两个车轮为一组，一组车轮转动设置在一侧的车轴上，两组车轮上均设有履带，其中两个车轴上固定有第三锥齿轮，第三锥齿轮与对应的第四锥齿轮相互啮合，第二电机与控制模块电性连接。
采用以上结构，启动两个第二电机，第二电机的输出轴带动两个第四锥齿轮转动，进而带动相互啮合的第三锥齿轮转动，从而使车轴、车轮和履带转动，使车体前后移动，并通过控制两个第二电机的正反转，使车体转向。
所述车体和摄像机壳体的材料均采用聚乙烯材质。
采用以上结构，聚乙烯材质无臭，无毒，化学性质稳定，耐酸碱，质量轻。
与现有技术相比，本具有防起雾功能的管道机器人具有以下优点：
1、通过防护罩、除气机构和加热机构的配合，可以对镜头进行加热，并抽走摄像机壳体内部的水气，可有效防止镜头起雾，提高了镜头的拍摄效果；
2、通过第一温度传感器、湿度传感器、第二温度传感器和控制器的配合，可以实时监控摄像机壳体和管道上的温度及湿度，并控制轴流风机和柔性加热片的启动；
3、通过车体和旋转机构的配合，可以调节镜头的拍摄角度，多方向观察管道内部的情况。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的后视结构示意图；
图3是本发明的侧视剖面结构示意图；
图4是图3中A处的放大结构示意图
图5是本发明中部分部件的剖面结构示意图；
图6是本发明的控制流程框图；
图中：1-车体、2-防护罩、201-弧形槽、202-安装槽、3-摄像机壳体、301-凸起、4-除气机构、401-吸气管、402-除气盒、403-排气孔、404-吸水层、405-轴流风机、406-进气孔、5-旋转机构、501-转板、502-第一锥齿轮、503-第一电机、504-第二锥齿轮、505-调节轴、6-驱动机构、601-履带、602-第二电机、603-第三锥齿轮、604-车轴、605-第四锥齿轮、606-车轮、7-蓄电池、8-第一温度传感器、9-加热机构、901-柔性加热片、902-导热板、10-摄像机体、1001-镜头、11-湿度传感器、12-第二温度传感器、13-控制器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，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，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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专利和简化描述，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专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
请参阅图1-6，本实施例提供了一种具有防起雾功能的管道机器人，包括车体1，车体1内部设有控制器13和蓄电池7，控制器13内部设有Wi-Fi无线模块、信息处理模块和控制模块，车体1上设置有旋转机构5和驱动机构6，旋转机构5上设置有摄像机壳体3和除气机构4，摄像机壳体3内部设有摄像机体10、湿度传感器11和第二温度传感器12，摄像机体10端部设有镜头1001，摄像机壳体3端部设有凸起301，凸起301上螺接有防护罩2，镜头1001抵触在防护罩2上，摄像机壳体3侧端开设有进气槽，进气槽上设有吸水过滤层，防护罩2外侧设有第一温度传感器8，防护罩2内侧设有加热机构9，控制器13与控制模块电性连接；
操作人员将车体1放入管道内部，通过Wi-Fi无线模块与控制平台连接传递信号，通过控制模块控制驱动机构6运动，使车体1在管道内部移动，通过旋转机构5可以控制摄像机壳体3转动，使摄像机体10观察到管道内部的情况，第一温度传感器8收集管道外部的温度，湿度传感器11收集摄像机壳体3内部的湿度，第二温度传感器12收集摄像机壳体3内部的温度，通过信息处理模块分析各项数据，当第一温度传感器8与第二温度传感器12的温差过大，低于露点温度时，镜头1001表面会起雾，控制模块控制加热机构9启动，对镜头1001进行加热，当像机壳体3内部的湿度过大，控制模块控制除气机构4启动，排出像机壳体3内部的空气，除去像机壳体3内部的水气，防止起雾。
防护罩2外侧开设有弧形槽201，第一温度传感器8设置在弧形槽201上，防护罩2内侧开设有安装槽202；防护罩2用来固定镜头1001，弧形槽201安装第一温度传感器8，检测外部环境温度。
加热机构9包括柔性加热片901，柔性加热片901设置在安装槽202上，柔性加热片901上设有导热板902，导热板902抵触在镜头1001上，柔性加热片901与控制模块电性连接；当镜头1001于像机壳体3内部的温差过大，启动柔性加热片901，产生的热量通过导热板902传递到镜头1001上，可以防止镜头1001起雾。
旋转机构5包括第一电机503和调节轴505，第一电机503固定在车体1内部，第一电机503的输出轴上固定有第一锥齿轮502，调节轴505转动设置在车体1上，调节轴505的一端固定有转板501，摄像机壳体3固定在转板501上，调节轴505的另一端固定有第二锥齿轮504，第一锥齿轮502与第二锥齿轮504相互啮合，第一电机503与控制模块电性连接；启动第一电机503，第一电机503的输出轴带动第一锥齿轮502转动，进而带动相互啮合的第二锥齿轮504转动，从而使调节轴505和转板501转动，可以调节镜头1001的拍摄方向。
除气机构4包括吸气管401和除气盒402，除气盒402固定在转板501上，除气盒402的一端开设有排气孔403，除气盒402的另一端开设有进气孔406，除气盒402内部设有轴流风机405和吸水层404，吸气管401的一端设置在摄像机壳体3上，吸气管401的另一端设置在进气孔406上，轴流风机405与控制模块电性连接；当摄像机壳体3内部的湿度过大时，启动轴流风机405，通过吸气管401抽取摄像机壳体3内部的水气，水气被吸水层404，通过排气孔403排出。
驱动机构6包括两个第二电机602、四个车轴604和四个车轮606，两个第二电机602均固定在车体1内部，两个第二电机602的输出轴上均固定有第四锥齿轮605，四个车轴604均转动设置在车体1上，两个车轮606为一组，一组车轮606转动设置在一侧的车轴604上，两组车轮606上均设有履带601，其中两个车轴604上固定有第三锥齿轮603，第三锥齿轮603与对应的第四锥齿轮605相互啮合，第二电机602与控制模块电性连接；启动两个第二电机602，第二电机602的输出轴带动两个第四锥齿轮605转动，进而带动相互啮合的第三锥齿轮603转动，从而使车轴604、车轮606和履带601转动，使车体1前后移动，并通过控制两个第二电机602的正反转，使车体1转向。
车体1和摄像机壳体3的材料均采用聚乙烯材质；聚乙烯材质无臭，无毒，化学性质稳定，耐酸碱，质量轻。
在本实施例中，上述固定方式均为本领域中最常用的固定连接方式如焊接等；上述各电气元件如轴流风机405等，均为现有技术产品，可直接在市场购买使用即可，具体原理不再赘述。
本发明的工作原理：操作人员将车体1放入管道内部，通过Wi-Fi无线模块与控制平台连接传递信号，通过控制模块控制启动两个第二电机602，第二电机602的输出轴带动两个第四锥齿轮605转动，进而带动相互啮合的第三锥齿轮603转动，从而使车轴604、车轮606和履带601转动，使车体1前后移动，并通过控制两个第二电机602的正反转，使车体1转向，通过控制模块控制第一电机503的启动，第一电机503的输出轴带动第一锥齿轮502转动，进而带动相互啮合的第二锥齿轮504转动，从而使调节轴505和转板501转动，可以调节镜头1001的拍摄方向，观察到管道内部的情况，第一温度传感器8收集管道外部的温度，湿度传感器11收集摄像机壳体3内部的湿度，第二温度传感器12收集摄像机壳体3内部的温度，通过信息处理模块分析各项数据，当第一温度传感器8与第二温度传感器12的温差过大，低于露点温度时，镜头1001表面会起雾，当镜头1001于像机壳体3内部的温差过大，控制模块控制柔性加热片901启动，产生的热量通过导热板902传递到镜头1001上，对镜头1001进行加热，可以防止镜头1001起雾，当像机壳体3内部的湿度过大，控制模块控制轴流风机405启动，通过吸气管401抽取摄像机壳体3内部的水气，水气被吸水层404，通过排气孔403排出，防止起雾。
综上，通过防护罩2、除气机构4和加热机构9的配合，可以对镜头1001进行加热，并抽走摄像机壳体3内部的水气，可有效防止镜头1001起雾，提高了镜头的拍摄效果；通过第一温度传感器8、湿度传感器11、第二温度传感器12和控制器13的配合，可以实时监控摄像机壳体3和管道上的温度及湿度，并控制轴流风机405和柔性加热片901的启动；通过车体1和旋转机构5的配合，可以调节镜头1001的拍摄角度，多方向观察管道内部的情况。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种具有防起雾功能的管道机器人，包括车体（1），其特征在于，所述车体（1）内部设有控制器（13）和蓄电池（7），控制器（13）内部设有Wi-Fi无线模块、信息处理模块和控制模块，车体（1）上设置有旋转机构（5）和驱动机构（6），旋转机构（5）上设置有摄像机壳体（3）和除气机构（4），摄像机壳体（3）内部设有摄像机体（10）、湿度传感器（11）和第二温度传感器（12），摄像机体（10）端部设有镜头（1001），摄像机壳体（3）端部设有凸起（301），凸起（301）上螺接有防护罩（2），镜头（1001）抵触在防护罩（2）上，摄像机壳体（3）侧端开设有进气槽，进气槽上设有吸水过滤层，防护罩（2）外侧设有第一温度传感器（8），防护罩（2）内侧设有加热机构（9），控制器（13）与控制模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有防起雾功能的管道机器人，其特征在于，所述防护罩（2）外侧开设有弧形槽（201），第一温度传感器（8）设置在弧形槽（201）上，防护罩（2）内侧开设有安装槽（202）。
3.根据权利要求2所述的一种具有防起雾功能的管道机器人，其特征在于，所述加热机构（9）包括柔性加热片（901），柔性加热片（901）设置在安装槽（202）上，柔性加热片（901）上设有导热板（902），导热板（902）抵触在镜头（1001）上，柔性加热片（901）与控制模块电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种具有防起雾功能的管道机器人，其特征在于，所述旋转机构（5）包括第一电机（503）和调节轴（505），第一电机（503）固定在车体（1）内部，第一电机（503）的输出轴上固定有第一锥齿轮（502），调节轴（505）转动设置在车体（1）上，调节轴（505）的一端固定有转板（501），摄像机壳体（3）固定在转板（501）上，调节轴（505）的另一端固定有第二锥齿轮（504），第一锥齿轮（502）与第二锥齿轮（504）相互啮合，第一电机（503）与控制模块电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种具有防起雾功能的管道机器人，其特征在于，所述除气机构（4）包括吸气管（401）和除气盒（402），除气盒（402）固定在转板（501）上，除气盒（402）的一端开设有排气孔（403），除气盒（402）的另一端开设有进气孔（406），除气盒（402）内部设有轴流风机（405）和吸水层（404），吸气管（401）的一端设置在摄像机壳体（3）上，吸气管（401）的另一端设置在进气孔（406）上，轴流风机（405）与控制模块电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种具有防起雾功能的管道机器人，其特征在于，所述驱动机构（6）包括两个第二电机（602）、四个车轴（604）和四个车轮（606），两个第二电机（602）均固定在车体（1）内部，两个第二电机（602）的输出轴上均固定有第四锥齿轮（605），四个车轴（604）均转动设置在车体（1）上，两个车轮（606）为一组，一组车轮（606）转动设置在一侧的车轴（604）上，两组车轮（606）上均设有履带（601），其中两个车轴（604）上固定有第三锥齿轮（603），第三锥齿轮（603）与对应的第四锥齿轮（605）相互啮合，第二电机（602）与控制模块电性连接。
7.根据权利要求1或2所述的一种具有防起雾功能的管道机器人，其特征在于，所述车体（1）和摄像机壳体（3）的材料均采用聚乙烯材质。
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