CN113757483A - 一种管道环境检测机器人及检测方法 - Google Patents
一种管道环境检测机器人及检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113757483A CN113757483A CN202111074624.4A CN202111074624A CN113757483A CN 113757483 A CN113757483 A CN 113757483A CN 202111074624 A CN202111074624 A CN 202111074624A CN 113757483 A CN113757483 A CN 113757483A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- connecting rod
- groove
- motor
- plate
- rod
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
- F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
- F16L55/28—Constructional aspects
- F16L55/30—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables
- F16L55/32—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables being self-contained
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
- F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
- F16L55/28—Constructional aspects
- F16L55/30—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
- G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/56—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/695—Control of camera direction for changing a field of view, e.g. pan, tilt or based on tracking of objects
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
- H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
- H04N7/183—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a single remote source
- H04N7/185—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a single remote source from a mobile camera, e.g. for remote control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L2101/00—Uses or applications of pigs or moles
- F16L2101/30—Inspecting, measuring or testing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明属于环境检测机器人技术领域,尤其是一种管道环境检测机器人及检测方法,包括,移动装置,设置有螺旋自驱动轮、连接轴、锥形球、连杆、支撑底板、弹力牵引绳、门环;高度调节装置,高度调节装置设置有安装仓、铰接支撑杆、第一滑槽、电动伸缩杆、凹槽板、第二滑槽;检测装置,所述检测装置设置有驱动电机、法兰盘、斜侧板、中空雷达圆台、转轴、球形槽、球形连接杆、支撑三角架、激光雷达、径向电机、平行支撑架、蜗杆、回型支撑架、蜗轮、U型支撑台、轴向电机、高清摄影机、近光灯、远光灯、气体检测传感器、温湿度传感器。该管道环境检测机器人及检测方法,实现了管道环境检测机器人在多种大小管道内的环境进行多角度的检测、记录。
Description
技术领域
本发明涉及环境检测机器人技术领域,尤其涉及一种管道环境检测机器人及检测方法。
背景技术
众所周知,环境检测工作是维护生态环境、生态和谐的基础,在传统的环境检测中,是靠人工巡视记录实现,虽然技术上很容易实现,但是随着人工问题的存在,以及特定区域巡检、仪表点检、特特设备点检、危险设备巡检(电缆温度、变压器温度、电气开温度)等场景,传统环境检测已经难以实现现代的需求,而管道环境检测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。
但是现有的管道环境检测机器人在管道内探测环境指标时,因为探测机构不能灵活转动,导致管道内的角落环境不能实时的进行影像观察以及被破坏的部位进行定位,且机器人在回返时也会因为车轮碾压牵引线而导致车体回返困难,所以本发明的提出解决了上述技术问题的不足。
发明内容
(一)解决的技术问题
基于现有的管道环境检测机器人在管道内检测转动不灵活,不能多角度探测的技术问题,本发明提出了一种管道环境检测机器人及检测方法。
(二)技术方案
本发明提出的一种管道环境检测机器人及检测方法,包括,
优选地,移动装置、高度调节装置,所述高度调节装置连接在所述移动装置上,检测装置连接在所述高度调节装置上,所述高度调节装置用于调节检测装置的高度,所述检测装置设置有第一调节装置、第二调节装置、高清摄影机、近光灯、远光灯、气体检测传感器、温湿度传感器。
优选地,所述第一调节装置设置在所述高度调节装置的工作端的一侧,所述第二调节装置、所述气体检测传感器、所述温湿度传感器均设置在所述高度调节装置的工作端的上端,高清摄影机、所述远光灯均设置在所述第二调节装置的工作端,所述近光灯设置在所述高清摄影机的一侧表面,所述移动装置设置有螺旋自驱动轮、连接轴、锥形球、连杆、支撑底板、弹力牵引绳、门环,所述连接轴设置在所述螺旋自驱动轮的内部,所述锥形球设置在所述连接轴的两侧表面,所述连杆设置在所述锥形球的上表面,所述支撑底板设置在所述连杆的一侧表面,所述弹力牵引绳设置在所述支撑底板的一侧表面,所述门环设置在所述支撑底板的表面;
所述高度调节装置设置有安装仓、铰接支撑杆、第一滑槽、电动伸缩杆、凹槽板、第二滑槽,所述安装仓设置在所述支撑底板的上表面,所述铰接支撑杆设置在所述支撑底板的两侧表面,所述第一滑槽设置在所述支撑底板的两侧表面,所述电动伸缩杆设置在所述安装仓的上表面,所述凹槽板设置在所述铰接支撑杆的内表面,所述第二滑槽设置在所述凹槽板的两侧表面,所述驱动电机设置在所述安装仓的内部。
优选地,所述第一调节装置包括:驱动电机、法兰盘、斜侧板、中空雷达圆台、转轴、球形槽、球形连接杆、支撑三脚架、激光雷达,所述驱动电机设置在所述安装仓的内部,所述法兰盘设置在所述驱动电机的输出轴的外表面,所述斜侧板通过连接杆设置在所述法兰盘的一侧表面,所述中空雷达圆台设置在所述斜侧板的一侧表面,所述转轴设置在所述法兰盘的一侧表面,所述球形槽设置在所述转轴的一侧表面,所述球形连接杆设置在所述球形槽的内壁,所述支撑三脚架设置在所述中空雷达圆台的一侧表面,所述激光雷达设置在所述球形连接杆的一侧表面;
所述第二调节装置包括:径向电机、平行支撑架、蜗杆、回型支撑架、蜗轮、U型支撑台、轴向电机,所述径向电机、所述平行支撑架、所述轴向电机均设置在所述凹槽板的上表面,所述蜗杆设置在所述径向电机输出轴的外表面,所述回型支撑架设置在所述轴向电机输出轴的外表面,所述蜗轮设置在所述回型支撑架的内表面,所述U型支撑台设置在所述回型支撑架的两侧表面,所述高清摄影机设置、所述远光灯均设置在所述U型支撑台的上表面。
优选地,所述螺旋自驱动轮设置有两个,两个所述螺旋自驱动轮的内壁均滑动连接有所述连接轴,所述连接轴的两侧表面均固定连接有所述锥形球,两个所述锥形球的上表面固定连接有连杆,所述连杆呈U型,所述连杆的一侧表面固定连接有挡板,所述挡板的内表面固定连接有所述支撑底板。
通过上述技术方案,螺旋自驱动轮代替了一般的自驱动圆轮,不仅能任意方向驱动,还能在泥沙、淤泥中行驶,其螺旋的设置能将淤泥与泥沙向两边推开,而螺旋自驱动轮两侧设置的锥形球能冲开淤泥与泥沙,其锥形球的高度低于螺旋自驱动轮的高度,不妨碍螺旋自驱动轮的转动行驶,其内侧与连杆连接的挡板不仅能阻挡冲开的泥沙对检测机构的影响,还能为检测机构提供支撑的连接机构,所述支撑底板的一侧表面固定连接有绳锁扣,所述绳锁扣的表面固定套接有所述弹力牵引绳,所述支撑底座的两侧表面通过销轴铰接有门环,所述门环的长度能穿过所述高清摄影机。
通过上述技术方案,将一般的直线牵引绳设置为弹力牵引绳,能在管道环境检测机器人回返时,其弹力的收缩不会使得回返的机器人压到牵引绳而造成缠绕。
优选地,所述支撑底板的上表面固定连接有所述安装仓,所述安装仓的内部设置有蓄电池以及控制器,所述支撑底板的两侧均开设有所述第一滑槽,所述凹槽板的两侧均开设有所述第二滑槽,所述铰接支撑杆包括有第一滑杆与第二滑杆,所述第一滑杆的一端通过滑块与所述第一滑槽的内侧壁滑动连接,所述第一滑杆的另一端通过销轴与所述凹槽板的一侧表面铰接,所述第二滑杆的一端通过销轴与所述支撑底板的一侧表面铰接,所述第二滑杆的另一端通过滑块与所述第二滑槽的内侧壁滑动连接,所述第一滑杆与所述第二滑杆相交处通过销轴铰接,所述安装仓的上表面固定连接有所述电动伸缩杆,所述电动伸缩杆的上表面固定连接有所述凹槽板,所述凹槽板的内表面呈凹槽型。
通过上述技术方案,安装仓的内部装有管道环境检测机器人的控制元件以及对机器人的供电装置,安装仓对这些元件及装置起防护作用,通过销轴铰接的第一滑杆与第二滑杆可以在第一滑槽与第二滑槽的内壁滑动,从而达到收缩与撑起的作用,而凹槽板的内表面呈凹槽型,可以在安装仓上方电动伸缩杆升起时,与铰接支撑杆撑起凹槽板上检测装置,当电动伸缩杆与铰接支撑杆同时收缩时,凹槽板的内表面可以盖住安装仓,对其进行防护,也对下降进入管道的机器人表面结构进行防护。
优选地,所述安装仓的一端内底壁固定连接有驱动电机,所述驱动电机的输出轴外表面与所述安装仓一侧表面开设的转孔滑动连接,所述驱动电机的输出轴外表面固定套接有所述法兰盘,所述法兰盘的一侧表面通过连接杆固定连接有所述斜侧板,所述斜侧板呈中空型,所述斜侧板的表面固定连接有所述中空雷达圆台。
通过上述技术方案,驱动电机可以驱动电机带动法兰盘进行转动,而法兰盘的侧端上表面安装了长短不一的多个连接杆,在连接杆的上方安装斜侧板及中空雷达圆台,可对中空雷达圆台表面的结构进行灵活的多角度转动。
优选地,所述中空雷达圆台的表面固定连接有所述支撑三脚架,所述支撑三脚架的支脚呈L型,所述支撑三脚架的支脚交接处上表面固定连接有支撑圆管,所述法兰盘的一侧表面固定连接有转轴,所述转轴的一侧表面固定连接有所述球形槽,所述球形槽的内侧壁铰接有所述球形连接杆,所述球形连接杆的底部呈球形,其直径大于球形槽的开口宽度,所述球形连接杆的一端呈弯曲的连接部,所述球形连接杆的外表面与所述支撑圆管的内壁滑动连接,所述球形连接杆的一侧固表面定连接有所述激光雷达。
通过上述技术方案,法兰盘上的转轴随着法兰盘的转动而转动,而转轴的一侧表面安装的球形槽内壁转动铰接着球形杆底部的球形块,使得整个球形杆在转动的球形槽内实现不倒翁式的多角度转动,而与球形杆在支撑三脚架与支撑圆管的作用下连接的激光雷达则随之转动,激光雷达的作用是能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状,探测、识别、分辨和跟踪目标。
优选地,所述凹槽板的上表面固定连接有所述径向电机与所述平行支撑架,所述径向电机的输出轴外表面与所述平行支撑架开设的转孔滑动连接,所述径向电机的输出轴外表面与所述蜗杆的内壁固定连接,所述蜗杆的两侧表面与所述平行支撑架的内表面滑动连接,所述凹槽板的上表面固定连接有所述轴向电机,所述轴向电机的输出轴外表面与所述平行支撑架的一侧表面开设的转孔滑动连接,所述轴向电机的输出轴外表面与所述蜗杆的内壁滑动连接,所述轴向电机的输出轴外表面固定套接有所述回型支撑架,所述回型支撑架的一端内侧壁与所述径向电机的输出轴外表面滑动连接。
通过上述技术方案,驱动径向电机正转,可以带动蜗杆随之正转,而与蜗杆啮合的蜗轮则带动U型支撑台向右径向转动,从而使得高清摄影机,远光灯与近光灯同时向右偏转,驱动径向电机反转,则可使高清摄像机与两个灯光向左偏转,驱动轴向电机正转,可以带动回型支撑架随之轴向向前正转,从而带动U型支撑台与其上方的高清摄影机及两个灯光向前正转,驱动轴向电机反转则可使得高清摄影机与两个灯光向后反转。
优选地,所述回型支撑架的中部内壁滑动连接有转动轴,所述转动轴的中部外表面固定套接有蜗轮,所述蜗轮的表面与所述蜗杆的表面啮合,所述转动轴的两端外表面固定套接有所述U型支撑台,所述U型支撑台的上表面固定连接有所述远光灯与所述高清摄影机,所述高清摄影机的表面固定连接有所述近光灯。
通过上述技术方案,高清摄像机转动结构的设置不仅能使机器人在前进时,对管道内部环境进行多角度的摄像观察,还能在回返时调转高清摄影机及灯光,使得机器人安全退出管道,而不用调转机器人机身进行回返路线的观察。
优选地,所述凹槽板的上表面固定连接有安装座,所述安装座的上表面固定连接有所述气体检测传感器与所述温湿度传感器,所述气体检测传感器、所述温湿度传感器、所述激光雷达、所述高清摄影机、多个所述电机均与控制器及蓄电池电性连接。
优选地,所述移动装置设置有螺旋自驱动轮、连接轴、锥形球、连杆、支撑底板、弹力牵引绳、门环,所述连接轴设置在所述螺旋自驱动轮的内部,所述锥形球设置在所述连接轴的两侧表面,所述连杆设置在所述锥形球的上表面,所述支撑底板设置在所述连杆的一侧表面,所述弹力牵引绳设置在所述支撑底板的一侧表面,所述门环设置在所述支撑底板的表面;
所述高度调节装置设置有安装仓、铰接支撑杆、第一滑槽、电动伸缩杆、凹槽板、第二滑槽,所述安装仓设置在所述支撑底板的上表面,所述铰接支撑杆设置在所述支撑底板的两侧表面,所述第一滑槽设置在所述支撑底板的两侧表面,所述电动伸缩杆设置在所述安装仓的上表面,所述凹槽板设置在所述铰接支撑杆的内表面,所述第二滑槽设置在所述凹槽板的两侧表面,所述驱动电机设置在所述安装仓的内部。
所述第一调节装置包括:驱动电机、法兰盘、斜侧板、中空雷达圆台、转轴、球形槽、球形连接杆、支撑三脚架、激光雷达,所述驱动电机设置在所述安装仓的内部,所述法兰盘设置在所述驱动电机的输出轴的外表面,所述斜侧板通过连接杆设置在所述法兰盘的一侧表面,所述中空雷达圆台设置在所述斜侧板的一侧表面,所述转轴设置在所述法兰盘的一侧表面,所述球形槽设置在所述转轴的一侧表面,所述球形连接杆设置在所述球形槽的内壁,所述支撑三脚架设置在所述中空雷达圆台的一侧表面,所述激光雷达设置在所述球形连接杆的一侧表面;
所述第二调节装置包括:径向电机、平行支撑架、蜗杆、回型支撑架、蜗轮、U型支撑台、轴向电机,所述径向电机、所述平行支撑架、所述轴向电机均设置在所述凹槽板的上表面,所述蜗杆设置在所述径向电机输出轴的外表面,所述回型支撑架设置在所述轴向电机输出轴的外表面,所述蜗轮设置在所述回型支撑架的内表面,所述U型支撑台设置在所述回型支撑架的两侧表面,所述高清摄影机设置、所述远光灯均设置在所述U型支撑台的上表面;
优选地,还包括:
力传感器,所述力传感器设置在所述球形连接杆上与激光雷达连接处,用于检测所述激光雷达在转动过程中,所述激光雷达对于所述球形连接杆的压力;
转速传感器,所述转速传感器设置在所述驱动电机上,用于检测所述驱动电机的转动速度;
角度传感器,所述角度传感器设置在所述激光雷达上,用于检测所述激光雷达在工作过程中与中空雷达圆台的上表面的夹角;
控制器,报警器,所述控制器与所述力传感器、所述转速传感器、所述角度传感器和所述报警器电连接,所述控制器基于所述力传感器、所述转速传感器、所述角度传感器控制所述报警器报警,包括以下步骤:
步骤一:基于所述力传感器、所述转速传感器、所述角度传感器和公式,计算所述驱动电机的实际最大转动扭矩:
其中,T为所述驱动电机的实际最大转动扭矩,F1为力传感器检测得到所述激光雷达在转动过程中,所述激光雷达对于所述球形连接杆的压力,π为圆周率,取值为3.14,α1为所述角度传感器检测得到的所述激光雷达在工作过程中的转动的最大角度,α2为所述角度传感器检测得到的所述激光雷达在工作过程中的转动的最小角度,R1为所述驱动电机输出轴的半径,L为所述驱动电机输出轴的长度,θ为所述驱动电机的转动效率,sin为正弦值,cos为余弦值;
步骤二:基于步骤一和公式计算驱动电机的实际最大输出功率:
其中,P为所述驱动电机的实际最大输功率,P1为所述驱动电机的额定输出功率,T为所述驱动电机的实际驱动扭矩,W为所述激光雷达在转动过程中与空气的阻力系数,δ为所述驱动电机输出端的传动系数,为所述力传感器的检测误差系数,K为转速传感器、角度传感器的平均精度;
步骤三:所述控制器比较所述驱动电机的实际最大输出功率与所述驱动电机的预设输出功率,若所述驱动电机的实际最大输出功率大于所述驱动电机的预设输出功率,则所述报警器报警。
通过上述技术方案,气体传感器与温湿度传感器可以对管道内的有毒气体及温湿度进行实时的检测,并将检测到的数据通过控制器传递到工作人员操作台界面上。
本发明中的有益效果为:
1、设置移动装置,对管道环境检测机器人进入管道进行移动上的控制。在调节的过程中,通过螺旋自驱动轮代替一般的自驱动圆轮,不仅能任意方向驱动,还能在泥沙、淤泥中行驶,其螺旋的设置能将淤泥与泥沙向两边推开,而螺旋自驱动轮两侧设置的锥形球能冲开淤泥与泥沙,其锥形球的高度低于螺旋自驱动轮的高度,不妨碍螺旋自驱动轮的转动行驶,其内侧与连杆连接的挡板不仅能阻挡冲开的泥沙对检测机构的影响,还能为检测机构提供支撑的连接机构,将一般的直线牵引绳设置为弹力牵引绳,能在管道环境检测机器人回返时,其弹力的收缩不会使得回返的机器人压到牵引绳而造成缠绕。
2、设置高度调节装置,对管道环境检测机器人在管道内进行移动检测提供一个高度上的调节,便于获取管道环境的精确数据。在调节的过程中,通过销轴铰接的第一滑杆与第二滑杆可以在第一滑槽与第二滑槽的内壁滑动,从而达到收缩与撑起的作用,而凹槽板的内表面呈凹槽型,可以在安装仓上方电动伸缩杆升起时,与铰接支撑杆撑起凹槽板上检测装置,当电动伸缩杆与铰接支撑杆同时收缩时,凹槽板的内表面可以盖住安装仓,对其进行防护,也对下降进入管道的机器人表面结构进行防护,从而实现了管道环境检测机器人在多种大小管道内进行精确有效的检测。
3、设置检测装置,使得管道环境检测机器人对管道内的环境进行多角度的检测、记录。在调节的过程中,通过驱动电机可以驱动电机带动法兰盘进行转动,而法兰盘的侧端上表面安装了长短不一的多个连接杆,在连接杆的上方安装斜侧板及中空雷达圆台,可对中空雷达圆台表面的结构进行灵活的多角度转动,而与球形杆在支撑三脚架与支撑圆管的作用下连接的激光雷达则随着法兰盘转动,激光雷达的作用是能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状,探测、识别、分辨和跟踪目标,驱动径向电机正转,可以带动蜗杆随之正转,而与蜗杆啮合的蜗轮则带动U型支撑台向右径向转动,从而使得高清摄影机,远光灯与近光灯同时向右偏转,径向电机反转则相反,驱动轴向电机正转,可以带动回型支撑架随之轴向向前正转,从而带动U型支撑台与其上方的高清摄影机及两个灯光向前正转,轴向电机反转则相反,而气体传感器与温湿度传感器可以对管道内的有毒气体及温湿度进行实时的检测,并将检测到的数据通过控制器传递到工作人员操作台界面上,从而实现了对管道内部环境进行多角度的摄像观察,还能在回返时调转高清摄影机及灯光,使得机器人安全退出管道,而不用调转机器人机身进行回返路线的观察。
附图说明
图1为本发明提出的一种管道环境检测机器人及检测方法的示意图;
图2为本发明提出的一种管道环境检测机器人及检测方法的A处结构放大图;
图3为本发明提出的一种管道环境检测机器人及检测方法的激光雷达结构立体图;
图4为本发明提出的一种管道环境检测机器人及检测方法的凹槽板结构侧视图;
图5为本发明提出的一种管道环境检测机器人及检测方法的高清摄影机结构侧视图;
图6为本发明提出的一种管道环境检测机器人及检测方法的螺旋自驱动轮结构俯视图。
图中:1、螺旋自驱动轮;2、连接轴;3、锥形球;4、连杆;41、挡板;5、支撑底板;51、绳锁扣;6、弹力牵引绳;7、门环;8、安装仓;9、铰接支撑杆;91、第一滑杆;92、第二滑杆;10、第一滑槽;11、电动伸缩杆;12、凹槽板;13、第二滑槽;14、驱动电机;15、法兰盘;16、斜侧板;17、中空雷达圆台;18、转轴;19、球形槽;20、球形连接杆;21、支撑三脚架;211、支撑圆管;22、激光雷达;23、径向电机;24、平行支撑架;25、蜗杆;26、回型支撑架;261、转动轴;27、蜗轮;28、U型支撑台;29、轴向电机;30、高清摄影机;31、近光灯;32、远光灯;33、气体检测传感器;34、温湿度传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
参照图1-6,一种管道环境检测机器人及检测方法,包括,
移动装置,移动装置设置有螺旋自驱动轮1、连接轴2、锥形球3、连杆4、支撑底板5、弹力牵引绳6、门环7,连接轴2设置在螺旋自驱动轮1的内部,锥形球3设置在连接轴2的两侧表面,连杆4设置在锥形球3的上表面,支撑底板5设置在连杆4的一侧表面,弹力牵引绳6设置在支撑底板5的一侧表面,门环7设置在支撑底板5的表面;
高度调节装置,高度调节装置设置有安装仓8、铰接支撑杆9、第一滑槽10、电动伸缩杆11、凹槽板12、第二滑槽13,安装仓8设置在支撑底板5的上表面,铰接支撑杆9设置在支撑底板5的两侧表面,第一滑槽10设置在支撑底板5的两侧表面,电动伸缩杆11设置在安装仓8的上表面,凹槽板12设置在铰接支撑杆9的内表面,第二滑槽13设置在凹槽板12的两侧表面;
检测装置,检测装置设置有驱动电机14、法兰盘15、斜侧板16、中空雷达圆台17、转轴18、球形槽19、球形连接杆20、支撑三脚架21、激光雷达22、径向电机23、平行支撑架24、蜗杆25、回型支撑架26、蜗轮27、U型支撑台28、轴向电机29、高清摄影机30、近光灯31、远光灯32、气体检测传感器33、温湿度传感器34,驱动电机14设置在安装仓8的内部,法兰盘15设置在驱动电机14的输出轴的外表面,斜侧板16通过连接杆设置在法兰盘15的一侧表面,中空雷达圆台17设置在斜侧板16的一侧表面,转轴18设置在法兰盘15的一侧表面,球形槽19设置在转轴18的一侧表面,球形连接杆20设置在球形槽19的内壁,支撑三脚架21设置在中空雷达圆台17的一侧表面,激光雷达22设置在球形连接杆20的一侧表面,径向电机23、平行支撑架24、轴向电机29、气体检测传感器33、温湿度传感器34均设置在凹槽板12的上表面,蜗杆25设置在径向电机23输出轴的外表面,回型支撑架26设置在轴向电机29输出轴的外表面,蜗轮27设置在回型支撑架26的内表面,U型支撑台28设置在回型支撑架26的两侧表面,高清摄影机30设置、远光灯32均设置在U型支撑台28的上表面,近光灯31设置在高清摄影机30的一侧表面。
在本实施例中,螺旋自驱动轮1设置有两个,两个螺旋自驱动轮1的内壁均滑动连接有连接轴2,连接轴2的两侧表面均固定连接有锥形球3,两个锥形球3的上表面固定连接有连杆4,连杆4呈U型,连杆4的一侧表面固定连接有挡板41,挡板41的内表面固定连接有支撑底板5;
具体地,螺旋自驱动轮1代替了一般的自驱动圆轮,不仅能任意方向驱动,还能在泥沙、淤泥中行驶,其螺旋的设置能将淤泥与泥沙向两边推开,而螺旋自驱动轮1两侧设置的锥形球3能冲开淤泥与泥沙,其锥形球3的高度低于螺旋自驱动轮1的高度,不妨碍螺旋自驱动轮1的转动行驶,其内侧与连杆4连接的挡板41不仅能阻挡冲开的泥沙对检测机构的影响,还能为检测机构提供支撑的连接机构。
在本实施例中,支撑底板5的一侧表面固定连接有绳锁扣51,绳锁扣51的表面固定套接有弹力牵引绳6,支撑底座的两侧表面通过销轴铰接有门环7,门环7的长度能穿过高清摄影机30;
具体地,将一般的直线牵引绳设置为弹力牵引绳6,能在管道环境检测机器人回返时,其弹力的收缩不会使得回返的机器人压到牵引绳而造成缠绕。
在本实施例中,支撑底板5的上表面固定连接有安装仓8,安装仓8的内部设置有蓄电池以及控制器,支撑底板5的两侧均开设有第一滑槽10,凹槽板12的两侧均开设有第二滑槽13,铰接支撑杆9包括有第一滑杆91与第二滑杆92,第一滑杆91的一端通过滑块与第一滑槽10的内侧壁滑动连接,第一滑杆91的另一端通过销轴与凹槽板12的一侧表面铰接,第二滑杆92的一端通过销轴与支撑底板5的一侧表面铰接,第二滑杆92的另一端通过滑块与第二滑槽13的内侧壁滑动连接,第一滑杆91与第二滑杆92相交处通过销轴铰接,安装仓8的上表面固定连接有电动伸缩杆11,电动伸缩杆11的上表面固定连接有凹槽板12,凹槽板12的内表面呈凹槽型;
具体地,安装仓8的内部装有管道环境检测机器人的控制元件以及对机器人的供电装置,安装仓8对这些元件及装置起防护作用,通过销轴铰接的第一滑杆91与第二滑杆92可以在第一滑槽10与第二滑槽13的内壁滑动,从而达到收缩与撑起的作用,而凹槽板12的内表面呈凹槽型,可以在安装仓8上方电动伸缩杆11升起时,与铰接支撑杆9撑起凹槽板12上检测装置,当电动伸缩杆11与铰接支撑杆9同时收缩时,凹槽板12的内表面可以盖住安装仓8,对其进行防护,也对下降进入管道的机器人表面结构进行防护。
在本实施例中,安装仓8的一端内底壁固定连接有驱动电机14,驱动电机14的输出轴外表面与安装仓8一侧表面开设的转孔滑动连接,驱动电机14的输出轴外表面固定套接有法兰盘15,法兰盘15的一侧表面通过连接杆固定连接有斜侧板16,斜侧板16呈中空型,斜侧板16的表面固定连接有中空雷达圆台17;
具体地,驱动电机14可以驱动电机14带动法兰盘15进行转动,而法兰盘15的侧端上表面安装了长短不一的多个连接杆,在连接杆的上方安装斜侧板16及中空雷达圆台17,可对中空雷达圆台17表面的结构进行灵活的多角度转动。
在本实施例中,中空雷达圆台17的表面固定连接有支撑三脚架21,支撑三脚架21的支脚呈L型,支撑三脚架21的支脚交接处上表面固定连接有支撑圆管211,法兰盘15的一侧表面固定连接有转轴18,转轴18的一侧表面固定连接有球形槽19,球形槽19的内侧壁铰接有球形连接杆20,球形连接杆20的底部呈球形,其直径大于球形槽19的开口宽度,球形连接杆20的一端呈弯曲的连接部,球形连接杆20的外表面与支撑圆管的内壁滑动连接,球形连接杆20的一侧固表面定连接有激光雷达22;
具体地,法兰盘15上的转轴18随着法兰盘15的转动而转动,而转轴18的一侧表面安装的球形槽19内壁转动铰接着球形杆底部的球形块,使得整个球形杆在转动的球形槽19内实现不倒翁式的多角度转动,而与球形杆在支撑三脚架21与支撑圆管211的作用下连接的激光雷达22则随之转动,激光雷达22的作用是能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状,探测、识别、分辨和跟踪目标。
在本实施例中,凹槽板12的上表面固定连接有径向电机23与平行支撑架24,径向电机23的输出轴外表面与平行支撑架24开设的转孔滑动连接,径向电机23的输出轴外表面与蜗杆25的内壁固定连接,蜗杆25的两侧表面与平行支撑架24的内表面滑动连接,凹槽板12的上表面固定连接有轴向电机29,轴向电机29的输出轴外表面与平行支撑架24的一侧表面开设的转孔滑动连接,轴向电机29的输出轴外表面与蜗杆25的内壁滑动连接,轴向电机29的输出轴外表面固定套接有回型支撑架26,回型支撑架26的一端内侧壁与径向电机23的输出轴外表面滑动连接;
具体地,驱动径向电机23正转,可以带动蜗杆25随之正转,而与蜗杆25啮合的蜗轮27则带动U型支撑台28向右径向转动,从而使得高清摄影机30,远光灯32与近光灯31同时向右偏转,驱动径向电机23反转,则可使高清摄像机与两个灯光向左偏转,驱动轴向电机29正转,可以带动回型支撑架26随之轴向向前正转,从而带动U型支撑台28与其上方的高清摄影机30及两个灯光向前正转,驱动轴向电机29反转则可使得高清摄影机30与两个灯光向后反转。
在本实施例中,回型支撑架26的中部内壁滑动连接有转动轴261,转动轴261的中部外表面固定套接有蜗轮27,蜗轮27的表面与蜗杆25的表面啮合,转动轴261的两端外表面固定套接有U型支撑台28,U型支撑台28的上表面固定连接有远光灯32与高清摄影机30,高清摄影机30的表面固定连接有近光灯31;
具体地,高清摄像机转动结构的设置不仅能使机器人在前进时,对管道内部环境进行多角度的摄像观察,还能在回返时调转高清摄影机30及灯光,使得机器人安全退出管道,而不用调转机器人机身进行回返路线的观察。
在本实施例中,凹槽板12的上表面固定连接有安装座,安装座的上表面固定连接有气体检测传感器33与温湿度传感器34,气体检测传感器33、温湿度传感器34、激光雷达22、高清摄影机30、多个电机均与控制器及蓄电池电性连接;
具体地,气体传感器与温湿度传感器34可以对管道内的有毒气体及温湿度进行实时的检测,并将检测到的数据通过控制器传递到工作人员操作台界面上。
在本实施例中,包括:
力传感器,所述力传感器设置在所述球形连接杆20上与激光雷达22连接处,用于检测所述激光雷达22在转动过程中,所述激光雷达22对于所述球形连接杆20的压力;
转速传感器,所述转速传感器设置在所述驱动电机14上,用于检测所述驱动电机14的转动速度;
角度传感器,所述角度传感器设置在所述激光雷达22上,用于检测所述激光雷达22在工作过程中与中空雷达圆台17的上表面的夹角;
控制器,报警器,所述控制器与所述力传感器、所述转速传感器、所述角度传感器和所述报警器电连接,所述控制器基于所述力传感器、所述转速传感器、所述角度传感器控制所述报警器报警,包括以下步骤:
步骤一:基于所述力传感器、所述转速传感器、所述角度传感器和公式1,计算所述驱动电机14的实际最大转动扭矩:
其中,T为所述驱动电机14的实际最大转动扭矩,F1为力传感器检测得到所述激光雷达22在转动过程中,所述激光雷达22对于所述球形连接杆20的压力,π为圆周率,取值为3.14,α1为所述角度传感器检测得到的所述激光雷达22在工作过程中的转动的最大角度,α2为所述角度传感器检测得到的所述激光雷达22在工作过程中的转动的最小角度,R1为所述驱动电机14输出轴的半径,L为所述驱动电机14输出轴的长度,θ为所述驱动电机13的转动效率,sin为正弦值,cos为余弦值;
步骤二:基于步骤一和公式2计算所述驱动电机13的实际最大输出功率:
其中,P为所述驱动电机13的实际最大输出功率,P1为所述驱动电机13的额定输出功率,T为所述驱动电机14的实际驱动扭矩,W为所述激光雷达22在转动过程中与空气的阻力系数,δ为所述驱动电机输出端的传动系数,为所述力传感器的检测误差系数,K为转速传感器、角度传感器的平均精度;
步骤三:所述控制器比较所述驱动电机13的实际最大输出功率与所述驱动电机13的预设输出功率,若所述驱动电机13的实际最大输出功率大于所述驱动电机13的预设输出功率,则所述报警器报警。
上述技术方案的工作原理及有益效果为:
当驱动电机14经过多次转动时,利用力传感器、转速传感器、角度传感器检测所述驱动电机14工作过程中的转动速度与其所承受的力,控制器利用公式(1)得到所述驱动电机14的实际转动扭矩和公式(2)计算出所述驱动电机14的实际输出功率,若所述控制器比较所述驱动电机13的实际输出功率与所述驱动电机13的预设输出功率,若所述驱动电机13的实际输出功率小于所述驱动电机13的预设输出功率,则所述报警器报警。提醒操作者应检测驱动电机14的输出功率,提高了装置的安全性和可靠性。
在本实施例中,设置移动装置,对管道环境检测机器人进入管道进行移动上的控制。在调节的过程中,通过螺旋自驱动轮1代替一般的自驱动圆轮,不仅能任意方向驱动,还能在泥沙、淤泥中行驶,其螺旋的设置能将淤泥与泥沙向两边推开,而螺旋自驱动轮1两侧设置的锥形球3能冲开淤泥与泥沙,其锥形球3的高度低于螺旋自驱动轮1的高度,不妨碍螺旋自驱动轮1的转动行驶,其内侧与连杆4连接的挡板41不仅能阻挡冲开的泥沙对检测机构的影响,还能为检测机构提供支撑的连接机构,将一般的直线牵引绳设置为弹力牵引绳6,能在管道环境检测机器人回返时,其弹力的收缩不会使得回返的机器人压到牵引绳而造成缠绕。
设置高度调节装置,对管道环境检测机器人在管道内进行移动检测提供一个高度上的调节,便于获取管道环境的精确数据。在调节的过程中,通过销轴铰接的第一滑杆91与第二滑杆92可以在第一滑槽10与第二滑槽13的内壁滑动,从而达到收缩与撑起的作用,而凹槽板12的内表面呈凹槽型,可以在安装仓8上方电动伸缩杆11升起时,与铰接支撑杆9撑起凹槽板12上检测装置,当电动伸缩杆11与铰接支撑杆9同时收缩时,凹槽板12的内表面可以盖住安装仓8,对其进行防护,也对下降进入管道的机器人表面结构进行防护,从而实现了管道环境检测机器人在多种大小管道内进行精确有效的检测。
设置检测装置,使得管道环境检测机器人对管道内的环境进行多角度的检测、记录。在调节的过程中,通过驱动电机14可以驱动电机14带动法兰盘15进行转动,而法兰盘15的侧端上表面安装了长短不一的多个连接杆,在连接杆的上方安装斜侧板16及中空雷达圆台17,可对中空雷达圆台17表面的结构进行灵活的多角度转动,而与球形杆在支撑三脚架21与支撑圆管211的作用下连接的激光雷达22则随着法兰盘15转动,激光雷达22的作用是能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状,探测、识别、分辨和跟踪目标,驱动径向电机23正转,可以带动蜗杆25随之正转,而与蜗杆25啮合的蜗轮27则带动U型支撑台28向右径向转动,从而使得高清摄影机30,远光灯32与近光灯31同时向右偏转,径向电机23反转则相反,驱动轴向电机29正转,可以带动回型支撑架26随之轴向向前正转,从而带动U型支撑台28与其上方的高清摄影机30及两个灯光向前正转,轴向电机29反转则相反,而气体传感器与温湿度传感器34可以对管道内的有毒气体及温湿度进行实时的检测,并将检测到的数据通过控制器传递到工作人员操作台界面上,从而实现了对管道内部环境进行多角度的摄像观察,还能在回返时调转高清摄影机30及灯光,使得机器人安全退出管道,而不用调转机器人机身进行回返路线的观察。
工作原理:本发明在具体的实施例中,通过将弹力牵引绳6套入绳锁扣51中后,通过机械臂勾住门环7,将管道环境检测机器人放入管道入口后松开门环7,然后通过地面上工作人员操作无线控制端,驱动机器人机体底部的螺旋自驱动轮1旋转,其产生的螺旋力不仅能将前方的泥沙、淤泥向两侧推开,同时带动与螺旋自驱动轮1通过连杆4连接的支撑底板5及其上方的检测机构进行移动,与连接轴2连接的锥形球3及与连杆4连接的挡板41可以辅助螺旋自驱动轮1向前移动;当移到管道内合适的位置时,工作人员驱动安装仓8上方的电动伸缩杆11,在电动伸缩杆11升起时,铰接支撑杆9中的第一滑杆91的底部一端在第一滑槽10内向左移动,顶部与凹槽板12一侧铰接的一端顺时针转动,同时铰接支撑杆9中的第二滑杆92底部与支撑底板5一侧铰接的一端逆时针转动,顶部一端在第二滑槽13内向左移动,使得凹槽板12及其上方结构在铰接支撑杆9与电动伸缩杆11的支撑下缓缓上升;当检测机构上升到合适高度时,驱动螺旋自驱动轮1继续向前行驶,同时驱动安装仓8内驱动电机14,使其输出轴带动法兰盘15转动,而法兰盘15上方安装的长短不一的连接杆连接了斜侧板16及中空雷达圆台17也同时转动,又由于球形槽19内铰接了球形连接杆20,球形连接杆20呈弯曲的L型,所以连有球形槽19的转轴18在转动时不仅能使激光雷达22进行转动,还能在倾斜的中空雷达圆台17与球形槽19及球形连接杆20的铰接力下进行晃荡式的转动;驱动了激光雷达22之后,工作人员控制凹槽板12上的轴向电机29正转,使其输出轴外表面连接的回型支撑架26向前转动,同时带动与回型支撑架26通过转动轴261连接的U型支撑台28向前转动,则可将高清摄影机30及近光灯31、远光灯32向前调至合适的位置,然后驱动径向电机23正反转,使其输出轴外表面连接的蜗杆25在平行支撑架24作用下转动,则使得与蜗杆25啮合的蜗轮27进行左右转动,又因为蜗轮27通过转动轴261与U型支撑台28连接,所以左右转动的蜗轮27带动高清摄影机30及近光灯31、远光灯32左右转动,从而对管道内的环境进行实时的多角度观察、录像,而在管道环境检测机器人移动的过程中,气体检测传感器33以及温湿度传感器34对管道内的气体、温湿度进行实时的检测,并将检测的数据反馈到工作人员操作界面上。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种管道环境检测机器人,其特征在于:包括,
移动装置、高度调节装置,所述高度调节装置连接在所述移动装置上,检测装置连接在所述高度调节装置上,所述高度调节装置用于调节检测装置的高度,所述检测装置设置有第一调节装置、第二调节装置、高清摄影机(30)、近光灯(31)、远光灯(32)、气体检测传感器(33)、温湿度传感器(34)。
2.根据权利要求1所述的一种管道环境检测机器人,其特征在于:
所述第一调节装置设置在所述高度调节装置的工作端的一侧,所述第二调节装置、所述气体检测传感器(33)、所述温湿度传感器(34)均设置在所述高度调节装置的工作端的上端,高清摄影机(30)、所述远光灯(32)均设置在所述第二调节装置的工作端,所述近光灯(31)设置在所述高清摄影机(30)的一侧表面;
所述移动装置设置有螺旋自驱动轮(1)、连接轴(2)、锥形球(3)、连杆(4)、支撑底板(5)、弹力牵引绳(6)、门环(7),所述连接轴(2)设置在所述螺旋自驱动轮(1)的内部,所述锥形球(3)设置在所述连接轴(2)的两侧表面,所述连杆(4)设置在所述锥形球(3)的上表面,所述支撑底板(5)设置在所述连杆(4)的一侧表面,所述弹力牵引绳(6)设置在所述支撑底板(5)的一侧表面,所述门环(7)设置在所述支撑底板(5)的表面;
所述高度调节装置设置有安装仓(8)、铰接支撑杆(9)、第一滑槽(10)、电动伸缩杆(11)、凹槽板(12)、第二滑槽(13),所述安装仓(8)设置在所述支撑底板(5)的上表面,所述铰接支撑杆(9)设置在所述支撑底板(5)的两侧表面,所述第一滑槽(10)设置在所述支撑底板(5)的两侧表面,所述电动伸缩杆(11)设置在所述安装仓(8)的上表面,所述凹槽板(12)设置在所述铰接支撑杆(9)的内表面,所述第二滑槽(13)设置在所述凹槽板(12)的两侧表面,所述驱动电机(14)设置在所述安装仓(8)的内部。
3.根据权利要求2所述的一种管道环境检测机器人,其特征在于:所述第一调节装置包括:驱动电机(14)、法兰盘(15)、斜侧板(16)、中空雷达圆台(17)、转轴(18)、球形槽(19)、球形连接杆(20)、支撑三脚架(21)、激光雷达(22),所述驱动电机(14)设置在所述安装仓(8)的内部,所述法兰盘(15)设置在所述驱动电机(14)的输出轴的外表面,所述斜侧板(16)通过连接杆设置在所述法兰盘(15)的一侧表面,所述中空雷达圆台(17)设置在所述斜侧板(16)的一侧表面,所述转轴(18)设置在所述法兰盘(15)的一侧表面,所述球形槽(19)设置在所述转轴(18)的一侧表面,所述球形连接杆(20)设置在所述球形槽(19)的内壁,所述支撑三脚架(21)设置在所述中空雷达圆台(17)的一侧表面,所述激光雷达(22)设置在所述球形连接杆(20)的一侧表面;
所述第二调节装置包括:径向电机(23)、平行支撑架(24)、蜗杆(25)、回型支撑架(26)、蜗轮(27)、U型支撑台(28)、轴向电机(29),所述径向电机(23)、所述平行支撑架(24)、所述轴向电机(29)均设置在所述凹槽板(12)的上表面,所述蜗杆(25)设置在所述径向电机(23)输出轴的外表面,所述回型支撑架(26)设置在所述轴向电机(29)输出轴的外表面,所述蜗轮(27)设置在所述回型支撑架(26)的内表面,所述U型支撑台(28)设置在所述回型支撑架(26)的两侧表面,所述高清摄影机(30)设置、所述远光灯(32)均设置在所述U型支撑台(28)的上表面。
4.根据权利要求3所述的一种管道环境检测机器人,其特征在于:所述螺旋自驱动轮(1)设置有两个,两个所述螺旋自驱动轮(1)的内壁均滑动连接有所述连接轴(2),所述连接轴(2)的两侧表面均固定连接有所述锥形球(3),两个所述锥形球(3)的上表面固定连接有连杆(4),所述连杆(4)呈U型,所述连杆(4)的一侧表面固定连接有挡板(41),所述挡板(41)的内表面固定连接有所述支撑底板(5),所述支撑底板(5)的一侧表面固定连接有绳锁扣(51),所述绳锁扣(51)的表面固定套接有所述弹力牵引绳(6),所述支撑底座的两侧表面通过销轴铰接有门环(7),所述门环(7)的长度能穿过所述高清摄影机(30);
所述支撑底板(5)的上表面固定连接有所述安装仓(8),所述安装仓(8)的内部设置有蓄电池以及控制器,所述支撑底板(5)的两侧均开设有所述第一滑槽(10),所述凹槽板(12)的两侧均开设有所述第二滑槽(13),所述铰接支撑杆(9)包括有第一滑杆(91)与第二滑杆(92),所述第一滑杆(91)的一端通过滑块与所述第一滑槽(10)的内侧壁滑动连接,所述第一滑杆(91)的另一端通过销轴与所述凹槽板(12)的一侧表面铰接,所述第二滑杆(92)的一端通过销轴与所述支撑底板(5)的一侧表面铰接,所述第二滑杆(92)的另一端通过滑块与所述第二滑槽(13)的内侧壁滑动连接,所述第一滑杆(91)与所述第二滑杆(92)相交处通过销轴铰接,所述安装仓(8)的上表面固定连接有所述电动伸缩杆(11),所述电动伸缩杆(11)的上表面固定连接有所述凹槽板(12),所述凹槽板(12)的内表面呈凹槽型。
5.根据权利要求4所述的一种管道环境检测机器人,其特征在于:所述安装仓(8)的一端内底壁固定连接有驱动电机(14),所述驱动电机(14)的输出轴外表面与所述安装仓(8)一侧表面开设的转孔滑动连接,所述驱动电机(14)的输出轴外表面固定套接有所述法兰盘(15),所述法兰盘(15)的一侧表面通过连接杆固定连接有所述斜侧板(16),所述斜侧板(16)呈中空型,所述斜侧板(16)的表面固定连接有所述中空雷达圆台(17);
所述中空雷达圆台(17)的表面固定连接有所述支撑三脚架(21),所述支撑三脚架(21)的支脚呈L型,所述支撑三脚架(21)的支脚交接处上表面固定连接有支撑圆管(211),所述法兰盘(15)的一侧表面固定连接有转轴(18),所述转轴(18)的一侧表面固定连接有所述球形槽(19),所述球形槽(19)的内侧壁铰接有所述球形连接杆(20),所述球形连接杆(20)的底部呈球形,其直径大于球形槽(19)的开口宽度,所述球形连接杆(20)的一端呈弯曲的连接部,所述球形连接杆(20)的外表面与所述支撑圆管的内壁滑动连接,所述球形连接杆(20)的一侧固表面定连接有所述激光雷达(22)。
6.根据权利要求5所述的一种管道环境检测机器人,其特征在于:所述凹槽板(12)的上表面固定连接有所述径向电机(23)与所述平行支撑架(24),所述径向电机(23)的输出轴外表面与所述平行支撑架(24)开设的转孔滑动连接,所述径向电机(23)的输出轴外表面与所述蜗杆(25)的内壁固定连接,所述蜗杆(25)的两侧表面与所述平行支撑架(24)的内表面滑动连接,所述凹槽板(12)的上表面固定连接有所述轴向电机(29),所述轴向电机(29)的输出轴外表面与所述平行支撑架(24)的一侧表面开设的转孔滑动连接,所述轴向电机(29)的输出轴外表面与所述蜗杆(25)的内壁滑动连接,所述轴向电机(29)的输出轴外表面固定套接有所述回型支撑架(26),所述回型支撑架(26)的一端内侧壁与所述径向电机(23)的输出轴外表面滑动连接。
7.根据权利要求6所述的一种管道环境检测机器人,其特征在于:所述回型支撑架(26)的中部内壁滑动连接有转动轴(261),所述转动轴(261)的中部外表面固定套接有蜗轮(27),所述蜗轮(27)的表面与所述蜗杆(25)的表面啮合,所述转动轴(261)的两端外表面固定套接有所述U型支撑台(28),所述U型支撑台(28)的上表面固定连接有所述远光灯(32)与所述高清摄影机(30),所述高清摄影机(30)的表面固定连接有所述近光灯(31)。
8.根据权利要求4所述的一种管道环境检测机器人,其特征在于:所述凹槽板(12)的上表面固定连接有安装座,所述安装座的上表面固定连接有所述气体检测传感器(33)与所述温湿度传感器(34),所述气体检测传感器(33)、所述温湿度传感器(34)、所述激光雷达(22)、所述高清摄影机(30)、多个所述电机均与控制器及蓄电池电性连接。
9.根据权利要求3所述的一种管道环境检测机器人,其特征在于:
还包括:
力传感器,所述力传感器设置在所述球形连接杆(20)上与激光雷达(22)连接处,用于检测所述激光雷达(22)在转动过程中,所述激光雷达(22)对于所述球形连接杆(20)的压力;
转速传感器,所述转速传感器设置在所述驱动电机(14)上,用于检测所述驱动电机(14)的转动速度;
角度传感器,所述角度传感器设置在所述激光雷达(22)上,用于检测所述激光雷达(22)在工作过程中与中空雷达圆台(17)的上表面的夹角;
控制器,报警器,所述控制器与所述力传感器、所述转速传感器、所述角度传感器和所述报警器电连接,所述控制器基于所述力传感器、所述转速传感器、所述角度传感器控制所述报警器报警,包括以下步骤:
步骤一:基于所述力传感器、所述转速传感器、所述角度传感器和公式(1),计算所述驱动电机(14)的实际最大转动扭矩:
其中,T为所述驱动电机(14)的实际最大转动扭矩,F1为力传感器检测得到所述激光雷达(22)在转动过程中,所述激光雷达(22)对于所述球形连接杆(20)的压力,π为圆周率,取值为3.14,α1为所述角度传感器检测得到的所述激光雷达(22)在工作过程中的转动的最大角度,α2为所述角度传感器检测得到的所述激光雷达(22)在工作过程中的转动的最小角度,R1为所述驱动电机(14)输出轴的半径,L为所述驱动电机(14)输出轴的长度,θ为所述驱动电机(13)的转动效率,sin为正弦值,cos为余弦值;
步骤二:基于步骤一和公式(2)计算所述驱动电机(13)的实际最大输出功率:
其中,P为所述驱动电机(13)的实际最大输出功率,P1为所述驱动电机(13)的额定输出功率,T为所述驱动电机(14)的实际最大转动扭矩,W为所述激光雷达(22)在转动过程中与空气的阻力系数,δ为所述驱动电机(13)输出端的传动系数,为所述力传感器的检测误差系数,K为转速传感器、角度传感器的平均精度;
步骤三:所述控制器比较所述驱动电机(13)的实际最大输出功率与所述驱动电机(13)的预设输出功率,若所述驱动电机(13)的实际最大输出功率大于所述驱动电机(13)的预设输出功率,则所述报警器报警。
10.一种如权利要求1-9任意一项所述的一种管道环境检测机器人的检测方法,其特征在于,
所述移动装置设置有螺旋自驱动轮(1)、连接轴(2)、锥形球(3)、连杆(4)、支撑底板(5)、弹力牵引绳(6)、门环(7),所述连接轴(2)设置在所述螺旋自驱动轮(1)的内部,所述锥形球(3)设置在所述连接轴(2)的两侧表面,所述连杆(4)设置在所述锥形球(3)的上表面,所述支撑底板(5)设置在所述连杆(4)的一侧表面,所述弹力牵引绳(6)设置在所述支撑底板(5)的一侧表面,所述门环(7)设置在所述支撑底板(5)的表面;
所述高度调节装置设置有安装仓(8)、铰接支撑杆(9)、第一滑槽(10)、电动伸缩杆(11)、凹槽板(12)、第二滑槽(13),所述安装仓(8)设置在所述支撑底板(5)的上表面,所述铰接支撑杆(9)设置在所述支撑底板(5)的两侧表面,所述第一滑槽(10)设置在所述支撑底板(5)的两侧表面,所述电动伸缩杆(11)设置在所述安装仓(8)的上表面,所述凹槽板(12)设置在所述铰接支撑杆(9)的内表面,所述第二滑槽(13)设置在所述凹槽板(12)的两侧表面,所述驱动电机(14)设置在所述安装仓(8)的内部;
所述第一调节装置包括:驱动电机(14)、法兰盘(15)、斜侧板(16)、中空雷达圆台(17)、转轴(18)、球形槽(19)、球形连接杆(20)、支撑三脚架(21)、激光雷达(22),所述驱动电机(14)设置在所述安装仓(8)的内部,所述法兰盘(15)设置在所述驱动电机(14)的输出轴的外表面,所述斜侧板(16)通过连接杆设置在所述法兰盘(15)的一侧表面,所述中空雷达圆台(17)设置在所述斜侧板(16)的一侧表面,所述转轴(18)设置在所述法兰盘(15)的一侧表面,所述球形槽(19)设置在所述转轴(18)的一侧表面,所述球形连接杆(20)设置在所述球形槽(19)的内壁,所述支撑三脚架(21)设置在所述中空雷达圆台(17)的一侧表面,所述激光雷达(22)设置在所述球形连接杆(20)的一侧表面;
所述第二调节装置包括:径向电机(23)、平行支撑架(24)、蜗杆(25)、回型支撑架(26)、蜗轮(27)、U型支撑台(28)、轴向电机(29),所述径向电机(23)、所述平行支撑架(24)、所述轴向电机(29)均设置在所述凹槽板(12)的上表面,所述蜗杆(25)设置在所述径向电机(23)输出轴的外表面,所述回型支撑架(26)设置在所述轴向电机(29)输出轴的外表面,所述蜗轮(27)设置在所述回型支撑架(26)的内表面,所述U型支撑台(28)设置在所述回型支撑架(26)的两侧表面,所述高清摄影机(30)设置、所述远光灯(32)均设置在所述U型支撑台(28)的上表面;
所述方法包括:
S1、通过将弹力牵引绳(6)固定后,通过机械臂勾住门环(7),将管道环境检测机器人放入管道入口后松开门环(7),然后通过地面上工作人员操作无线控制端,驱动机器人机体底部的螺旋自驱动轮(1)旋转,其产生的螺旋力不仅能将前方的泥沙、淤泥向两侧推开,同时带动与螺旋自驱动轮(1)通过连杆(4)连接的支撑底板(5)及其上方的检测机构进行移动,与连接轴(2)连接的锥形球(3)及与连杆(4)连接的挡板(41)辅助螺旋自驱动轮(1)向前移动,当移到管道内合适的位置时,工作人员驱动安装仓(8)上方的电动伸缩杆(11),在电动伸缩杆(11)升起时,铰接支撑杆(9)中的第一滑杆(91)的底部一端在第一滑槽(10)内向左移动,顶部与凹槽板(12)一侧铰接的一端顺时针转动,同时铰接支撑杆(9)中的第二滑杆(92)底部与支撑底板(5)一侧铰接的一端逆时针转动,顶部一端在第二滑槽(13)内向左移动,使得凹槽板(12)及其上方结构在铰接支撑杆(9)与电动伸缩杆(11)的支撑下缓缓上升;
S2、当检测机构上升到合适高度时,驱动螺旋自驱动轮(1)继续向前行驶,同时驱动安装仓(8)内驱动电机(14),使其输出轴带动法兰盘(15)转动,而法兰盘(15)上方安装的长短不一的连接杆连接了斜侧板(16)及中空雷达圆台(17)也同时转动,又由于球形槽(19)内铰接了球形连接杆(20),球形连接杆(20)呈弯曲的L型,所以连有球形槽(19)的转轴(18)在转动时不仅能使激光雷达(22)进行转动,还能在倾斜的中空雷达圆台(17)与球形槽(19)及球形连接杆(20)的铰接力下进行晃荡式的转;
S3、驱动了激光雷达(22)之后,工作人员控制凹槽板(12)上的轴向电机(29)正转,使其输出轴外表面连接的回型支撑架(26)向前转动,同时带动与回型支撑架(26)通过转动轴(261)连接的U型支撑台(28)向前转动,则可将高清摄影机(30)及近光灯(31)、远光灯(32)向前调至合适的位置,然后驱动径向电机(23)正反转,使其输出轴外表面连接的蜗杆(25)在平行支撑架(24)作用下转动,则使得与蜗杆(25)啮合的蜗轮(27)进行转动,又因为蜗轮(27)通过转动轴(261)与U型支撑台(28)连接,所以转动的蜗轮(27)带动高清摄影机(30)及近光灯(31)、远光灯(32)转动,从而对管道内的环境进行实时的多角度观察、录像,而在管道环境检测机器人移动的过程中,气体检测传感器(33)以及温湿度传感器(34)对管道内的气体、温湿度进行实时的检测,并将检测的数据反馈到工作人员操作界面上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111074624.4A CN113757483A (zh) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | 一种管道环境检测机器人及检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111074624.4A CN113757483A (zh) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | 一种管道环境检测机器人及检测方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113757483A true CN113757483A (zh) | 2021-12-07 |
Family
ID=78795525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111074624.4A Withdrawn CN113757483A (zh) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | 一种管道环境检测机器人及检测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113757483A (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113944824A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-01-18 | 山东东研智能科技有限公司 | 一种压力管道内无损智能探测装置 |
CN114440054A (zh) * | 2022-02-11 | 2022-05-06 | 阜阳嘉瑞环境科技有限公司 | 螺旋推进式全地形管道检测机器人 |
CN114513599A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-05-17 | 湖北工业大学 | 电气工程用检测装置及方法 |
CN114620166A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-06-14 | 黑龙江工程学院 | 一种道路桥梁用具有自动跟随功能的实时监测设备 |
CN114877165A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-08-09 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种市政工程地下管道四足机器人管道检测装置及方法 |
CN115013640A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-06 | 浙江管迈环境科技有限公司 | 一种基于管道检测机器人用调节结构及调节方法 |
CN115278034A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-11-01 | 深圳市视鑫数码有限公司 | 一种usb双目人脸识别高清摄像机 |
-
2021
- 2021-09-14 CN CN202111074624.4A patent/CN113757483A/zh not_active Withdrawn
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113944824A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-01-18 | 山东东研智能科技有限公司 | 一种压力管道内无损智能探测装置 |
CN114440054A (zh) * | 2022-02-11 | 2022-05-06 | 阜阳嘉瑞环境科技有限公司 | 螺旋推进式全地形管道检测机器人 |
CN114620166A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-06-14 | 黑龙江工程学院 | 一种道路桥梁用具有自动跟随功能的实时监测设备 |
CN114513599A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-05-17 | 湖北工业大学 | 电气工程用检测装置及方法 |
CN114513599B (zh) * | 2022-04-13 | 2022-06-17 | 湖北工业大学 | 电气工程用检测装置及方法 |
CN115013640A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-06 | 浙江管迈环境科技有限公司 | 一种基于管道检测机器人用调节结构及调节方法 |
CN115013640B (zh) * | 2022-06-17 | 2024-02-02 | 浙江管迈环境科技有限公司 | 一种基于管道检测机器人用调节结构及调节方法 |
CN114877165A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-08-09 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种市政工程地下管道四足机器人管道检测装置及方法 |
CN115278034A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-11-01 | 深圳市视鑫数码有限公司 | 一种usb双目人脸识别高清摄像机 |
CN115278034B (zh) * | 2022-08-03 | 2024-03-26 | 深圳市视鑫数码有限公司 | 一种usb双目人脸识别高清摄像机 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113757483A (zh) | 一种管道环境检测机器人及检测方法 | |
US4677865A (en) | Pipe pig with running gear | |
CN108843892B (zh) | 一种多方向管道检测及自适应管径的螺旋驱动管道机器人 | |
CN207127426U (zh) | 焊接机器人 | |
CN108980511A (zh) | 一种新型管道机器人 | |
WO2007054703A1 (en) | Remotely operated machine with manipulator arm | |
CN112077823A (zh) | 一种管廊巡检机器人移动平台 | |
JPH0776797B2 (ja) | 遠隔処理装置用の遠隔操作可能な位置決め兼支持装置 | |
CN101915339A (zh) | 管道机器人 | |
CN208810758U (zh) | 一种电缆预埋管线巡检清障机器人 | |
CN113777484B (zh) | 一种gis缺陷检测装置及方法 | |
CN113210921B (zh) | 一种大型管道环缝焊接作业装置及焊接方法 | |
CN111610444B (zh) | 一种用于轮毂电机的性能衰减模拟测试设备 | |
CN210388599U (zh) | 一种电磁铁吸附自走式钢管焊缝内外同修设备 | |
CN114858142B (zh) | 一种可快速打开的全站仪支撑装置 | |
CN112077817A (zh) | 一种母舰式管廊巡检机器人 | |
CN107835385A (zh) | 翻转式钢管杆塔攀爬检测装置 | |
CN108106997A (zh) | 悬伸检测设备及其悬伸搭载装置 | |
CN210566980U (zh) | 管道爬行机器人 | |
CN105909234A (zh) | 一种井下自动对中探测装置 | |
KR20050017724A (ko) | 원자로 내부 검사장치 | |
CN213629680U (zh) | 一种用于云台快速寻北及方位跟踪的转位机构 | |
CN210153412U (zh) | 检测固定支撑架 | |
CN110126544B (zh) | 越障移动轮 | |
CN108107053A (zh) | 一种基于物联网的探测范围广的地下管廊巡检装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20211207 |
|
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |