CN114776930A - 用于检测排水管道堵塞状况的机器人及检测方法 - Google Patents

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柯善华
赵洪勇
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Abstract

本发明公开了一种用于检测排水管道堵塞状况的机器人，包括车体和行走机构，所述车体上设置有摄像组件，所述摄像组件包括摄像头和第一升降机构，所述第一升降机构设置于车体上，摄像头连接于第一升降机构上，所述车体上还设置有声呐和探地雷达，所述探地雷达设置于车体的下方，本发明能够同时对排水管道内水面之上、水内和水下方的混凝土结晶等杂物进行检测，同时获得某位置的全部堵塞情况，并结合控制软件可以绘制成像，在遇到相类似环境的排水管道需要清理时，可以直接应用此图像内容进行针对性的清理。

Description

用于检测排水管道堵塞状况的机器人及检测方法
技术领域
本发明属于排水管道检测技术领域，更具体的说涉及一种用于检测排水管道堵塞状况的机器人及方法。
背景技术
排水管是指预埋于混凝土内起到导水及排水作用的管道，材质多为PVC波纹管。目前，排水管都存在不同程度的堵塞问题。堵塞因素有多种，如自然泥砂未及时排走造成的堆积沉淀堵塞，地下水与空气接触产生化学反应生成的结晶物附着于管道内壁造成的堵塞，管道安装时流入的混凝土结晶及其它杂物造成的堵塞。
在对排水管道内的堵塞物进行清理前需要对排水管道内部的堵塞情况进行排查，目前通常的做法是利用一机器人携带摄像头进行拍摄，查看情况，但摄像头通常仅能够查看水面之上的区域，而排水管道内水下通常污浊无法看清，同时无法检测排水管道底部的混凝土结晶及其他杂物状况，不易做针对性的清理方案。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种能够同时对排水管道内水面之上、水内和水下方的混凝土结晶等杂物进行检测，同时获得某位置的全部堵塞情况。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种用于检测排水管道堵塞状况的机器人，包括车体和行走机构，所述车体上设置有摄像组件，所述摄像组件包括摄像头和第一升降机构，所述第一升降机构设置于车体上，摄像头连接于第一升降机构上，所述车体上还设置有声呐和探地雷达，所述探地雷达设置于车体的下方。
进一步的所述第一升降机构包括升降臂和第一驱动机构，所述升降臂的两端分别通过轴与车体和摄像头枢接，且第一驱动机构设置于车体上连接升降臂，所述升降臂上设置有第二驱动机构，第二驱动机构连接摄像头。
进一步的所述第一驱动机构和第二驱动机构均为伺服电机。
进一步的所述车体的中部设置有向下凹陷的容纳槽，所述升降臂下降后缩回至容纳槽内。
进一步的所述行走机构为履带或车轮。
进一步的所述行走机构还包括履带和车轮，所述车体与车轮之间设置有第二升降机构。
进一步的所述第二升降机构包括摆臂和第三驱动机构，摆臂一端通过轴枢接在车体上。
一种用于检测铁路排水管道堵塞状况的检测方法，包括如下步骤：
S1、将机器人通过电控线缆连接至电脑主机，通过电脑主机控制机器人；
S2、将机器人放入排水管道内，将摄像头升起至水面上方，开启摄像头、声呐及探地雷达，通过电控线缆实时将数据传输至电脑主机，并由电脑主机内的软件处理成像；
S3、由电脑主机控制机器人前进，以入口为基点，实时获取机器人位置信息，并结合摄像头、声呐及探地雷达的数据绘制完整的排水管道内部图像。
进一步的摄像头、声呐及探地雷达探测车体前方的数据。
进一步的根据实时探测的数据，由电脑主机或人工控制摄像头的实时升降。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在工作时，第一升降机构使摄像头伸出至水面之上，利用摄像头、声呐和探地雷达同时工作，将水面之上、水面至下和底部结晶物的组成同时探测，通过结合上位机软件可以获得排水管道内部任意位置的断面图，而在无需使用时升降臂和摄像头缩回；本发明可以采用两套行走机构同时存在，即在排水管道底部杂物较多不平整时，采用履带缓慢行走，通过性更加，而在底部杂物较少，可以采用车轮行走，行走更加快速。
附图说明
图1为本发明中摄像头升起时的主视图；
图2为本发明中摄像头升起时的侧视图；
图3为本发明中摄像头缩回时的主视图；
图4为本发明在排水管道内工作时的示意图；
图5为本发明同时具有履带与车轮时的示意图。
附图标记：1、车体；21、履带；22、车轮；221、摆臂；31、升降臂；32、摄像头；33、第一驱动机构；34、第二驱动机构；4、声呐；5、探地雷达；6、排水管道；61、沉积物；62、水；63、空气。
具体实施方式
参照图1至图5对本发明用于检测排水管道堵塞状况的机器人的实施例做进一步说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
一种用于检测排水管道堵塞状况的机器人，包括车体1和行走机构，所述车体1上设置有摄像组件，所述摄像组件包括摄像头32和第一升降机构，所述第一升降机构设置于车体1上，摄像头32连接于第一升降机构上，所述车体1上还设置有声呐4和探地雷达5，所述探地雷达5设置于车体1的下方。
第一升降机构可以控制摄像头32的高度位置，以便于在使用时将其升高伸出至水面上方，直接拍摄排水管道6内顶部的状况，并在机器人行进过程中随时根据排水管道6内的水位高低调整摄像头32位置，而在无需使用时降低高度，缩小机器人整体占用空间，并可根据排水管道6的尺寸来适应性的调整摄像头32的高度位置。
通常的将摄像头32、声呐4和探地雷达5获得的信号传输至电脑内，通过相应的软件进行处理分析，进而获得排水管道6内任意位置的断面图形，可将此绘制好的断面图应用于相同环境的排水管道6中，即大致知晓相同实用环境的排水管道6内的堵塞情况。
本实施例优选的所述第一升降机构包括升降臂31和第一驱动机构33，所述升降臂31的两端分别通过轴与车体1和摄像头32枢接，且第一驱动机构33设置于车体1上连接升降臂31，所述升降臂31上设置有第二驱动机构34，第二驱动机构34连接摄像头32。
第一驱动机构33通常为伺服电机，其带动升降臂31绕车体1旋转，以控制升降臂31的升起高度，进而调整摄像头32的高度位置；如图1和图2所示，本实施例中摄像头32与升降臂31的枢接轴为水平的，通过第二驱动机构34可以控制摄像头32的俯仰角度，以使得在升降臂31角度变化时摄像头32能够随时的调整，第二驱动机构34采用伺服电机即可。
本实施例优选的所述车体1的中部设置有向下凹陷的容纳槽，所述升降臂31下降后缩回至容纳槽内，如图2所示，本实施例中优选的容纳槽沿车体1的前后方向延伸，升降臂31的长度方向也是沿前后方向延伸的，在无需工作时，升降臂31缩回至容纳槽内，使其顶部不凸出于车体1，可以防止碰撞损坏，更具体的是摄像头32可以向下翻转，藏于车体1内。
本实施例优选的所述行走机构为履带21或车轮22，其中行走机构连接有驱动电机。
本实施例中行走机构还可以同时具有履带21和车轮22，所述车体1与车轮22之间设置有第二升降机构，具体的如图5所示，所述第二升降机构包括摆臂221和第三驱动机构，摆臂221一端通过轴枢接在车体1上，此时可以在摆臂221上单独再设置一驱动电机连接车轮22，或者在车体1内设置驱动电机，再通过传动结构(皮带、链条或齿轮)来连接车轮22。
其中第三驱动机构采用伺服电机，通过第三驱动机构的作用可以使摆臂221绕车体1转动，进而调整车轮22的位置。
履带21与车轮22分别独立的连接驱动电机，在进行检测作业时，根据排水管道6内水下的情况来选择采用何种行走机构，如水下较为平整，杂物较少，那么通过第二升降机构使车轮22降下低于履带21，利用车轮22作为行走机构，可以快速的行进；而在水下杂物较多，且不够平整时，则通过第二升降机构使车轮22升起高于履带21，利用履带21作为行走机构，提高通过性。
当然第二升降机构可以仅包括气缸或直线电机，通过气缸或直线电机直接连接车体1和车轮22。
一种用于检测排水管道6堵塞状况的方法，包括如下步骤：
1、将机器人通过电控线缆连接至电脑主机，通过电脑主机控制机器人；
2、将机器人放入排水管道6内，将摄像头32升起至水面上方，开启摄像头32、声呐4及探地雷达5，通过电控线缆实时将数据传输至电脑主机，并由电脑主机内的软件处理成像；
3、由电脑主机控制机器人前进，以入口为基点，实时获取机器人位置信息，并结合摄像头32、声呐4及探地雷达5的数据绘制完整的排水管道6内部图像。
如图4所示，其示出的是机器人在排水管道6内的状态，此时排水管道6内底部为沉积物61(混凝土结晶或其他杂物)，中部为水62，上部为空气63。
本实施例优选的，摄像头32、声呐4及探地雷达5探测车体1前方的数据。
本实施例优选的根据实时探测的数据，由电脑主机或人工控制摄像头32的实时升降，如水下具有堆积杂物，且前方的杂物厚度降低，水面升高，此时随着机器人的前进，控制摄像头32逐渐升高，以使得摄像头32处于水面之上，反之则降低摄像头32高度即可。
在本申请中，通过对某一环境下的排水管道6进行检测后，可以将整个排水管道6沿长度方向各个位置的断面图绘制成像，将此数据存储可以备用，如在另一环境相似的排水管道6进行清理时，可以参考此排水管道6的成像数据，以大致确定排水管道6内的堵塞情况，直接进行针对性的清理。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于检测排水管道堵塞状况的机器人，其特征在于：包括车体和行走机构，所述车体上设置有摄像组件，所述摄像组件包括摄像头和第一升降机构，所述第一升降机构设置于车体上，摄像头连接于第一升降机构上，所述车体上还设置有声呐和探地雷达，所述探地雷达设置于车体的下方。
2.根据权利要求1所述的用于检测排水管道堵塞状况的机器人，其特征在于：所述第一升降机构包括升降臂和第一驱动机构，所述升降臂的两端分别通过轴与车体和摄像头枢接，且第一驱动机构设置于车体上连接升降臂，所述升降臂上设置有第二驱动机构，第二驱动机构连接摄像头。
3.根据权利要求2所述的用于检测排水管道堵塞状况的机器人，其特征在于：所述第一驱动机构和第二驱动机构均为伺服电机。
4.根据权利要求3所述的用于检测排水管道堵塞状况的机器人，其特征在于：所述车体的中部设置有向下凹陷的容纳槽，所述升降臂下降后缩回至容纳槽内。
5.根据权利要求4所述的用于检测排水管道堵塞状况的机器人，其特征在于：所述行走机构为履带或车轮。
6.根据权利要求4所述的用于检测排水管道堵塞状况的机器人，其特征在于：所述行走机构包括履带和车轮，所述车体与车轮之间设置有第二升降机构。
7.根据权利要求6所述的用于检测排水管道堵塞状况的机器人，其特征在于：所述第二升降机构包括摆臂和第三驱动机构，摆臂一端通过轴枢接在车体上。
8.一种用于检测铁路排水管道堵塞状况的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将机器人通过电控线缆连接至电脑主机，通过电脑主机控制机器人；
S2、将机器人放入排水管道内，将摄像头升起至水面上方，开启摄像头、声呐及探地雷达，通过电控线缆实时将数据传输至电脑主机，并由电脑主机内的软件处理成像；
S3、由电脑主机控制机器人前进，以入口为基点，实时获取机器人位置信息，并结合摄像头、声呐及探地雷达的数据绘制完整的排水管道内部图像。
9.根据权利要求8所述的检测铁路排水管道堵塞状况的检测方法，其特征在于：摄像头、声呐及探地雷达探测车体前方的数据。
10.根据权利要求9所述的检测铁路排水管道堵塞状况的检测方法，其特征在于：根据实时探测的数据，由电脑主机或人工控制摄像头的实时升降。
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