CN116538382B - 输水管道内巡检机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下机器人控制技术领域，特别是涉及输水管道内巡检机器人及其控制方法，所述机器人包括：机器人本体；所述机器人本体包括机器人躯干部和机器人尾部；所述机器人躯干部外侧还安装有姿态传感器；所述姿态传感器用于检测机器人巡检过程中在输水管道中的运动姿态，当机器人躯干部上下俯仰角度超过设定阈值，则根据滚珠所处位置的压力传感器向控制器发出压力信号，控制器控制滚珠当前位置最近邻的线圈依次通电，以实现线圈所产生的磁力将滚珠吸引回长方体管道的管道中部，通过滚珠的滚动实现机器人俯仰方向的控制。本发明可以实现对巡检机器人在俯仰、翻滚和偏航姿态的判断以及上述三种姿态的快速修正。

Description

输水管道内巡检机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及水下机器人控制技术领域，特别是涉及输水管道内巡检机器人及其控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

当今社会，城市集中供水方式依赖大口径预应力钢筋混凝土输水管道。这类输水管道在长期的使用中容易受到压力、水质等外部因素影响，致使管道内部发生破损、变形、腐蚀甚至管道泄漏的情况，对于这类输水管道的检测一般需要在特定的检修时间内，由人工携带检测设备进入输水管道内部进行巡检来完成检测。

随着时代的不断发展，机器人的应用场景日益增多，通过使用机器人代替人工对管道内壁进行巡检，可以有效地提高检测效率，减少人工成本。但是巡检机器人可能会由于压力、水流流速等外部因素发生位姿偏移，传统的解决方法一般是在巡检机器人上安装姿态传感器，通过姿态传感器进而对机器人的位姿进行判断，但由于输水管道采用大口径预应力钢筋混凝土，这种材料会对地磁进行干扰，导致巡检机器人的姿态传感器对机器人姿态发生误判现象，无法及时对巡检机器人姿态变化做出反应，进而影响输水管道内壁的检测。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了输水管道内巡检机器人及其控制方法；本发明可以实现对巡检机器人在俯仰、翻滚和偏航姿态的判断以及上述三种姿态的快速修正。

第一方面，本发明提供了输水管道内巡检机器人；

输水管道内巡检机器人，包括：机器人本体；所述机器人本体包括机器人躯干部和机器人尾部；所述机器人躯干部外侧还安装有姿态传感器；

所述机器人躯干部为圆柱形状，沿着机器人躯干部轴线方向内安装有长方体管道，长方体管道的中心位置与机器人躯干部中心位置重合，沿着机器人躯干部轴线方向从前往后将长方体管道划分为管道前侧、管道中部和管道后侧；管道前侧底部安装有第一导轨，管道后侧底部安装有第二导轨，管道中部安放滚珠，所述滚珠在机器人巡检的过程中，随着机器人俯仰变化可沿着第一导轨或第二导轨前后滚动；所述第一导轨和第二导轨上每间隔设定距离均安装有一个压力传感器；所述管道的外侧每间隔设定距离均缠绕一根线圈；压力传感器和线圈在机器人躯干部轴线方向上依次交替设置；

所述姿态传感器用于检测机器人巡检过程中在输水管道中的运动姿态，当机器人躯干部上下俯仰角度超过设定阈值，则根据滚珠所处位置的压力传感器向控制器发出压力信号，控制器控制滚珠当前位置最近邻的线圈依次通电，以实现线圈所产生的磁力将滚珠吸引回长方体管道的管道中部，通过滚珠的滚动实现机器人俯仰方向的控制。

第二方面，本发明提供了输水管道内巡检机器人的控制方法；

输水管道内巡检机器人的控制方法，包括：

S201：巡检机器人在输水管道内部进行巡检作业，姿态传感器判断巡检机器人的姿态是否发生改变，如果是，则进入S202；如果否，就进入S205；

S202：判断巡检机器人是否发生俯仰变化，如果是，就采用滚珠对巡检机器人的姿态进行调整，将巡检机器人俯仰姿态调整为期望姿态；如果否，则进入S203；

S203：判断巡检机器人是否发生翻滚变化，如果是，就采用第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速控制，将巡检机器人的翻滚姿态调整为期望姿态；如果否，则进入S204；

S204：巡检机器人发生偏航变化，通过第一行进推进器和第二行进推进器的转速控制，将巡检机器人的偏航状态调整为期望姿态，进入S205；

S205：判断巡检机器人是否完成巡检工作，如果是，就结束，如果否就返回S201。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明可以实现对巡检机器人在俯仰、翻滚和偏航姿态的判断以及上述三种姿态的快速修正；本发明采用了姿态传感器对输水管道内巡检机器人姿态发生俯仰和翻滚状态进行判断，通过超声波测距仪对输水管道内巡检机器人姿态发生偏航状态进行判断。根据不同的姿态变化来采用相应的控制方法。

当判断巡检机器人发生俯仰时，通过一字型导轨和滚珠对机器人进行位姿调整。通过分段使用铜线圈逐步吸引滚珠移动的办法，即可以对机器人俯仰姿态进行精准控制，又避免了调整过程中机器人产生振荡。

当判断巡检机器人发生翻滚时，通过控制浮潜推进器的转速来对机器人进行位姿调整。当判断巡检机器人发生偏航时，通过控制行进推进器的转速来对机器人进行位姿调整。最终解决了在传统技术中，巡检机器人无法在输水管道内对位姿变化进行及时调整的技术问题。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明具体实施方式的巡检机器人整体示意图；

图2（a）是本发明具体实施方式的长方体管道的内部示意图；

图2（b）是本发明具体实施方式的长方体管道的外部示意图；

图3是本发明具体实施方式的电气控制原理图；

图4是本发明具体实施方式的整体流程示意图；

其中，101：第一超声波测距传感器；102：第二超声波测距传感器；103：第三超声波测距传感器；104：第四超声波测距传感器；201:第一浮潜推进器；202:第二浮潜推进器；301:第一行进推进器；302:第二行进推进器；401：姿态传感器；501：多普勒测速仪；601：导轨；602：滚珠；701：管道；801：铜丝；1001管道前侧；1002：管道后侧；

0:第一压力传感器；1：第二压力传感器；2：第三压力传感器；3：第四压力传感器；4：第五压力传感器；5：第六压力传感器；6:第七压力传感器；7：第八压力传感器；8：第九压力传感器；9：第十压力传感器；10：第十一压力传感器；11：第十二压力传感器；12:第十三压力传感器；13：第十四压力传感器；14：第十五压力传感器；15：第十六压力传感器；16：第十七压力传感器；

17：第一线圈；18：第二线圈；19：第三线圈；20：第四线圈；21：第五线圈；22：第六线圈；23:第七线圈；24：第八线圈；25：第九线圈；26：第十线圈；27：第十一线圈；28：第十二线圈；29:第十三线圈；30：第十四线圈；31：第十五线圈；32：第十六线圈；33：第十七线圈。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例所有数据的获取都在符合法律法规和用户同意的基础上，对数据的合法应用。

实施例一

本实施例提供了输水管道内巡检机器人；

如图1所示，输水管道内巡检机器人，包括：机器人本体；所述机器人本体包括机器人躯干部和机器人尾部；所述机器人躯干部外侧还安装有姿态传感器；

所述机器人躯干部为圆柱形状，沿着机器人躯干部轴线方向内安装有长方体管道，长方体管道的中心位置与机器人躯干部中心位置重合，沿着机器人躯干部轴线方向从前往后将长方体管道划分为管道前侧1001、管道中部和管道后侧1002；管道前侧底部安装有第一导轨，管道后侧底部安装有第二导轨，管道中部安放滚珠，所述滚珠在机器人巡检的过程中，随着机器人俯仰变化可沿着第一导轨或第二导轨前后滚动；所述第一导轨和第二导轨上每间隔设定距离均安装有一个压力传感器；所述管道的外侧每间隔设定距离均缠绕一根线圈；压力传感器和线圈在机器人躯干部轴线方向上依次交替设置；

所述姿态传感器用于检测机器人巡检过程中在输水管道中的运动姿态，当机器人躯干部上下俯仰角度超过设定阈值，则根据滚珠所处位置的压力传感器向控制器发出压力信号，控制器控制滚珠当前位置最近邻的线圈依次通电，以实现线圈所产生的磁力将滚珠吸引回长方体管道的管道中部，通过滚珠的滚动实现机器人俯仰方向的控制。

示例性地，所述长方体管道为塑料材质。

示例性地，所述第一导轨和第二导轨均为一字型导轨。

示例性地，所述滚珠，用于调节巡检机器人的重心位置。所述滚珠在长方体管道内只能前后滚动，不能左右滚动。

长方体管道朝向巡检机器人的前后两侧，长方体管道内部的两个一字导轨的长度均为厘米，与长方体管道的角度差均为5度，一字导轨上间隔铺设若干个条形压力传感器，且两块导轨中间放置一块重量为/>千克的圆球形滚珠。长方体管道外部以球形滚珠为起点，每隔/>厘米缠绕一根铜丝（/>），铜丝与继电器相连，继电器与控制器相连，控制器与压力传感器相连，相应的压力传感器将被滚珠压住的信号发送给控制器，控制器根据压力传感器的位置，控制压力传感器最近的且靠近巡检机器人翘起端方向的线圈通电，线圈通电后产生磁吸力，吸引滚珠回到躯干中心点位置，在吸引回位的过程中，压力传感器依次接收到压力信号，则控制器控制收到压力信号的压力传感器最近的且靠近巡检机器人翘起端方向的线圈通电，每一时刻只有一个压力传感器被压住，每一时刻也只有一个线圈被控制通电，在吸引回位的过程中，线圈是根据压力传感器被压住的顺序，由控制器控制逐个通电的。

示例性地，所述第一导轨和第二导轨上均安装有若干个压力传感器；所述管道的外侧缠绕若干根线圈；压力传感器和线圈在机器人躯干部轴线方向上依次交替设置，具体是指：

第一轨道上每间隔厘米安装有一个压力传感器；所述第一轨道上安装的压力传感器，从后往前分别为：第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第六压力传感器、第七压力传感器、第八压力传感器和第九压力传感器；

第二轨道上每间隔厘米安装有一个压力传感器；所述第二轨道上安装的压力传感器，从前往后分别为：第一压力传感器、第十压力传感器、第十一压力传感器、第十二压力传感器、第十三压力传感器、第十四压力传感器、第十五压力传感器、第十六压力传感器和第十七压力传感器。

第一轨道对应的长方体管道外侧，每间隔厘米安装有一根线圈，第一轨道对应的管道外侧安装的线圈从后往前依次为：第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈、第五线圈、第六线圈、第七线圈、第八线圈和第九线圈；

第二管道对应的长方体管道外侧，每间隔厘米安装有一根线圈，第二轨道对应的管道外侧安装的线圈从前往后依次为：第十线圈、第十一线圈、第十二线圈、第十三线圈、第十四线圈、第十五线圈、第十六线圈和第十七线圈；

压力传感器和线圈在机器人躯干部轴线方向上依次交替设置。

进一步地，所述机器人躯干部的前端右外侧安装有第一超声波测距传感器，所述机器人躯干部的后端右外侧安装有第二超声波测距传感器，所述机器人躯干部的前端左外侧安装有第三超声波测距传感器，所述机器人躯干部的后端左外侧安装有第四超声波测距传感器；所述机器人躯干部的右外侧居中位置安装有第一浮潜推进器；所述机器人躯干部的左外侧居中位置安装有第二浮潜推进器。

进一步地，当机器人躯干部上下俯仰角度超过设定阈值，则根据滚珠所处位置的压力传感器向控制器发出压力信号，控制器控制滚珠当前位置最近邻的线圈依次通电，以实现线圈所产生的磁力将滚珠吸引回长方体管道的管道中部，通过滚珠的滚动实现机器人俯仰方向的控制，具体包括：

假设巡检机器人的期望位姿为：巡检机器人在输水管道内部，沿着水流方向水平前行；假设巡检机器人的本体轴线与水平面的夹角为俯仰角，巡检机器人抬头为正，低头为负；姿态传感器采集机器人躯干部上下俯仰角度，当俯仰角度变化超过5度时，认定为超过设定阈值；

机器人本体在输水管道内工作时，控制器控制姿态传感器、第一、第二、第三和第四超声波测距传感器工作，当姿态传感器检测到机器人本体上下俯仰角度超过阈值时，根据滚珠所处位置的压力传感器向控制器发出压力信号，控制器控制滚珠当前位置最近邻的线圈依次通电，以实现线圈所产生的磁力将滚珠吸引回长方体管道的管道中部，通过改变滚珠的位置调节巡检机器人的重心，进而实现对位姿的调整，第一浮潜推进器、第二浮潜推进器、第一行进推机器和第二行进推机器保持原转速不变。

进一步地，假定巡检机器人俯仰变化为机器人头部上移，尾部下移，此时巡检机器人头部抬头，俯仰角度大于5度；第一、第二、第三、第四超声波测距仪的检测距离，/>，/>，均保持不变；

姿态传感器检测到巡检机器人发生俯仰的姿态变化；由于此时巡检机器人头部抬头角度大于5度，滚珠由于重力原因朝向巡检机器人尾部移动，触动压力传感器，压力传感器将压力信号和自身编号发送给控制器，控制器控制与压力传感器最近邻的线圈通电产生磁场；所述最近邻线圈是靠近机器人头部方向且距离当前压力传感器最近的线圈；当滚珠触动下一个压力传感器时，控制器按照同样的方式再触发下一个最近邻线圈通电产生磁场，以此类推；滚珠受磁场中力的影响向巡检机器人头部移动，巡检机器人重心开始前移，带动巡检机器人头部下移，带动巡检机器人尾部上移；

当姿态传感器检测到巡检机器人恢复正常位姿时，控制器控制继电器停止向线圈通电；由于一字型导轨与长方体管道存在角度差，滚珠重新回到长方体管道中心位置，巡检机器人重心恢复正常，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

进一步地，当巡检机器人俯仰变化为机器人头部下移，尾部上移，此时巡检机器人头部低头，并且俯仰角度大于负5度时，第一、第二、第三和第四超声波测距仪的检测距离，/>，/>，/>均保持不变。

姿态传感器检测到巡检机器人发生俯仰的姿态变化，由于此时巡检机器人头部低头角度大于5度，滚珠由于重力原因朝向巡检机器人头部移动，触动压力传感器，压力传感器将自身编号和压力信号发送给控制器，控制器根据压力传感器的编号，控制当前压力传感器最近邻线圈通电产生磁场；所述最近邻线圈是靠近机器人尾部方向且距离当前压力传感器最近的线圈；当滚珠触动下一个压力传感器时，控制器按照同样的方式再触发下一个最近邻线圈通电产生磁场，以此类推；滚珠受磁场中力的影响向巡检机器人尾部移动，巡检机器人重心开始后移，带动巡检机器人尾部下移，头部上移；

当姿态传感器检测到巡检机器人恢复正常位姿时，控制器控制线圈停止通电。由于一字导轨与长方体管道存在角度差，滚珠重新回到长方体管道中心位置，巡检机器人重心恢复正常，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

进一步地，所述第一导轨和第二导轨均为倾斜式安装，所述第一导轨的第一端靠近长方体管道中部，所述第一导轨的第一端安装在长方体管道的底面，第一导轨的第二端远离管道中部，所述第一导轨的第二端安装在长方体管道的侧面；所述第一导轨与长方体管道底面形成夹角；

所述第二导轨的第一端靠近长方体管道中部，所述第二导轨的第一端安装在长方体管道的底面，第二导轨的第二端远离长方体管道中部，所述第二导轨的第二端安装在长方体管道的侧面；所述第二导轨与长方体管道底面形成夹角。

进一步地，所述第一导轨和第二导轨均为长方形板状，所述第一导轨和第二导轨上均是每间隔设定距离就贴有一个压力传感器。

进一步地，所述巡检机器人还包括：

假设巡检机器人的期望位姿为：巡检机器人在输水管道内部，沿着水流方向水平前行；机器人本体在输水管道内工作时，控制器控制姿态传感器、第一、第二、第三和第四超声波测距传感器工作，当姿态传感器检测到机器人本体左右翻滚角度超过设定阈值时，则根据机器人本体左右翻滚角度，控制器控制第一浮潜推进器和第二浮潜推进器工作，以实现机器人本体左右翻滚角度的控制。

进一步地，所述当姿态传感器检测到机器人本体左右翻滚角度超过设定阈值时，则根据机器人本体左右翻滚角度，控制器控制第一浮潜推进器和第二浮潜推进器工作，以实现机器人本体左右翻滚角度的控制，具体包括：

假设巡检机器人绕机器人前进方向转动的角度为翻滚角，巡检机器人顺时针旋转为正，逆时针旋转为负；姿态传感器采集机器人躯干部左右翻滚角度，当翻滚角度变化超过5度时，认定为超过设定阈值；

当巡检机器人在输水管道内部发生翻滚变化时，姿态传感器检测到巡检机器人发生翻滚变化，调节第一和第二浮潜推进器转速对巡检机器人进行位姿调整，滚珠保持原位置不动，第一和第二行进推进器保持原转速不变。

进一步地，假定巡检机器人翻滚变化为机器人朝向前进方向的顺时针方向发生翻滚，且翻滚角度大于5度小于90度，第一、第二、第三和第四超声波测距仪的检测距离，/>，/>，/>均保持不变；

第一浮潜推进器的转速为，第二浮潜推进器的转速为/>，第一浮潜推进器和第二浮潜推进器之间的转速差/>；

当姿态传感器检测到巡检机器人向前进方向的顺时针方向发生翻滚，则增大第一浮潜推进器的转速，第一行进推进器、第二行进推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，控制第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差，推动巡检机器人往前进方向的逆时针方向进行翻滚。当巡检机器人恢复正常期望姿态时，第一浮潜推进器恢复正常转速，第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差/>，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

进一步地，当巡检机器人翻滚变化为机器人朝向前进方向的逆时针方向发生翻滚，且翻滚角度大于负5度小于90度。第一、第二、第三和第四超声波测距仪的检测距离，，/>，/>均保持不变。

姿态传感器检测到巡检机器人朝向逆时针方向发生翻滚，增大第二浮潜推进器的转速，第一行进推进器、第二行进推进器和第一浮潜推进器保持转速不变，以使第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差，推动巡检机器人往前进方向的顺时针进行翻滚；当巡检机器人恢复正常期望姿态时，第二浮潜推进器恢复正常转速，第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差/>,巡检机器人继续沿期望位姿前行。

应理解地，所述第一浮潜推进器和第二浮潜推进器，均通过水下推进器来实现。

进一步地，所述机器人尾部的右侧安装有第一行进推进器；所述机器人尾部的左侧安装有第二行进推进器；第一行进推进器和第二行进推进器的中轴线均平行于机器人本体的中轴线。

假设巡检机器人的期望位姿为：巡检机器人在输水管道内部，沿着水流方向水平前行；机器人本体在输水管道内工作时，控制器控制姿态传感器、第一、第二、第三和第四超声波测距传感器工作，当超声波测距仪检测到机器人本体偏航角度超过阈值时，则根据机器人本体偏航角度，控制器控制第一行进推进器和第二行进推进器工作，以实现机器人本体偏航角度的控制。

进一步地，所述当超声波测距仪检测到机器人本体偏航角度超过阈值时，则根据机器人本体偏航角度，控制器控制第一行进推进器和第二行进推进器工作，以实现机器人本体偏航角度的控制，具体包括：

假设巡检机器人实际航向与期望航向的夹角为偏航角，巡检机器人右偏为正，左偏为负；假设第一超声波测距仪的检测距离为、第二超声波测距仪的检测距离为/>、第三超声波测距仪的检测距离为/>、第四超声波测距仪的检测距离为/>；

通过第一、第二、第三和第四超声波测距传感器的检测结果来判断机器人偏航角度，当偏航角度变化超过5度时，表示机器人偏航超过阈值；

当巡检机器人在输水管道内部发生偏航变化时，第一、第二、第三和第四超声波测距仪检测到巡检机器人发生偏航变化，调节第一和第二行进推进器转速对巡检机器人进行位姿调整，滚珠保持原位置不动，第一和第二浮潜推进器保持原转速不变。

进一步地，假定巡检机器人偏航变化为机器人头部右移，尾部左移并且偏航角度大于5度；第一超声波测距仪的检测距离减小，第二超声波测距仪的检测距离/>增大，第三超声波测距仪的检测距离/>增大，第四超声波测距仪的检测距离/>减小；

第一行进推进器的转速为，第二行进推进器的转速为/>。第一行进推进器和第二行进推进器之间的转速差/>；

当超声波测距仪检测到巡检机器人发生头部右侧偏航，尾部左侧偏航，则增大第一行进推进器的转速，第二行进推进器、第一浮潜推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，以使第一行进推进器和第二行进推进器的转速差，使巡检机器人往左侧进行偏航；当第一、第二、第三和第四超声波测距仪恢复到初始设定值时，巡检机器人恢复正常位姿，第一行进推进器转速恢复到正常转速，第一行进推进器和第二行进推进器的转速差,巡检机器人继续沿期望位姿前行。

进一步地，假定巡检机器人偏航变化为机器人头部左移，尾部右移并且偏航角度大于负5度，此时第一超声波测距仪的检测距离增大，第二超声波测距仪的检测距离/>减小，第三超声波测距仪的检测距离/>减小, 第四超声波测距仪的检测距离/>增大；

超声波测距仪检测到巡检机器人发生头部左侧偏航，增大第二行进推进器的转速，第一行进推进器、第一浮潜推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，以使第一行进推进器和第二行进推进器的转速差，使巡检机器人往右侧进行偏航；当第一、第二、第三和第四超声波测距仪恢复到初始设定值时，巡检机器人恢复正常位姿，第二行进推进器转速恢复到正常转速，第一行进推进器和第二行进推进器的转速差/>,巡检机器人继续沿期望位姿前行。

进一步地，假定巡检机器人偏航变化为机器人整体右移，偏航角度大于5度。此时第一超声波测距仪的检测距离减小，第二超声波测距仪的检测距离/>减小，第三超声波测距仪的检测距离/>增大, 第四超声波测距仪的检测距离/>增大；

当四个超声波测距仪检测到巡检机器人发生整体右移偏航，则增大第一行进推进器的转速，第二行进推进器、第一浮潜推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，以使第一行进推进器和第二行进推进器的转速差，使巡检机器人往左侧进行偏航；

当姿态传感器检测到巡检机器人发生机器人头部左移偏航时，第一行进推进器的转速恢复到正常转速，增大第二行进推进器的转速，此时第一行进推进器、第一浮潜推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，第一行进推进器和第二行进推进器的转速差，使巡检机器人往右侧进行偏航；

当四个超声波测距仪恢复到初始设定值时，巡检机器人恢复正常位姿，此时第二行进推进器转速恢复到正常转速，第一行进推进器和第二行进推进器的转速差，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

进一步地，当巡检机器人偏航变化为机器人整体左移，偏航角度大于负5度时。此时第一超声波测距仪的检测距离增大，第二超声波测距仪的检测距离/>增大，第三超声波测距仪的检测距离/>减小, 第四超声波测距仪的检测距离/>减小。

超声波测距仪检测到巡检机器人发生整体左移偏航，增大第二行进推进器的转速，第一行进推进器、第一浮潜推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，第一行进推进器和第二行进推进器的转速差，使巡检机器人往右侧进行偏航。

当姿态传感器检测到巡检机器人发生机器人头部右移偏航时，第二行进推进器的转速恢复到正常转速，增大第一行进推机器转速，此时第二行进推进器、第一浮潜推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，第一行进推进器和第二行进推进器的转速差时，使巡检机器人往左侧进行偏航。

当第一、第二、第三和第四超声波测距仪恢复到初始设定值时，巡检机器人恢复正常位姿，此时第一行进推进器转速恢复到正常转速，第一行进推进器和第二行进推进器的转速差，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

应理解地，所述第一行进推进器和第二行进推进器，均通过水下推进器来实现；所述第一行进推进器和第二行进推进器的中轴线均垂直于机器人本体的中轴线。

当巡检机器人满足期望位姿时，第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差，第一行进推进器和第二行进推进器的转速差/>。

当第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差时，巡检机器人会沿前进方向的逆时针方向翻滚；当第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差/>时，巡检机器人会沿前进方向的顺时针方向翻滚。

当第一行进推进器和第二行进推进器的转速差时，巡检机器人会沿前进方向的左侧方向偏航；当第一行进推进器和第二行进推进器的转速差/>时，巡检机器人会沿前进方向的右侧方向偏航。

进一步地，如图3所示，所述机器人本体，还包括：控制器；

所述控制器分别与第一超声波测距传感器101、第二超声波测距传感器102、第三超声波测距传感器103和第四超声波测距传感器104连接；

所述控制器分别与第一行进推进器301和第二行进推进器302连接；

所述控制器分别与第一浮潜推进器201和第二浮潜推进器202连接；

所述控制器分别与多普勒测速仪501和姿态传感器401连接；

所述控制器分别与十七个传感器连接；

所述控制器通过一个继电器与对应的一个线圈连接；所述继电器有十七个继电器，所述线圈有十七根线圈。

多普勒测速仪，用于检测巡检机器人的速度。所述控制器还通过无线通信方式与客户端通信。

设长方体管道701长度为1.8米，圆形滚珠602直径为0.2米，每隔0.05米就设置一块压力传感器，如图2（a）中，第一压力传感器0、第二压力传感器1、第三压力传感器2、第四压力传感器3、第五压力传感器4、第六压力传感器5、第七压力传感器6、第八压力传感器7、第九压力传感器8、第十压力传感器9、第十一压力传感器10、第十二压力传感器11、第十三压力传感器12、第十四压力传感器13、第十五压力传感器14、第十六压力传感器15、第十七压力传感器16均为压力传感器。每隔0.05米就设置铜丝801如图2（b）中，第一线圈17、第二线圈18、第三线圈19、第四线圈20、第五线圈21、第六线圈22、第七线圈23、第八线圈24、第九线圈25、第十线圈26、第十一线圈27、第十二线圈28、第十三线圈29、第十四线圈30、第十五线圈31、第十六线圈32、第十七线圈33均为铜丝801。当压力传感器检测到压力变化时，控制器通过继电器将信号传入对应的线圈中，使线圈通电产生磁场。

当姿态传感器检测到巡检机器人发生俯仰变化，且变化为头部上升，尾部下降时，线圈与压力传感器对应关系为第一压力传感器对应第一线圈，同理，第二压力传感器对应第二线圈，第三压力传感器对应第三线圈，第四压力传感器对应第四线圈，第五压力传感器对应第五线圈，第六压力传感器对应第六线圈，第七压力传感器对应第七线圈，第八压力传感器对应第八线圈，第九压力传感器对应第九线圈，第十压力传感器对应第十线圈，第十一压力传感器对应第十一线圈，第十二压力传感器对应第十二线圈，第十三压力传感器对应第十三线圈，第十四压力传感器对应第十四线圈，第十五压力传感器对应第十五线圈，第十六压力传感器对应第十六线圈。

这里，第一压力传感器对应第一线圈，是指：第一压力传感器将接收的信号发送给控制器，控制器控制第一继电器工作，给第一线圈供电。

同理，第i压力传感器对应第i线圈，是指：第i压力传感器将接收的信号发送给控制器，控制器控制第i继电器工作，给第i线圈供电。

当姿态传感器检测到巡检机器人发生俯仰变化，且变化为头部下降，尾部上升时，线圈与压力传感器对应关系为：

第一压力传感器对应第十线圈，第二压力传感器对应第一线圈，第三压力传感器对应第二线圈，第四压力传感器对应第三线圈，第五压力传感器对应第四线圈，第六压力传感器对应第五线圈，第七压力传感器对应第六线圈，第八压力传感器对应第七线圈，第九压力传感器对应第八线圈，第十压力传感器对应第十一线圈，第十一压力传感器对应第十二线圈，第十二压力传感器对应第十三线圈，第十三压力传感器对应第十四线圈，第十四压力传感器对应第十五线圈，第十五压力传感器对应第十六线圈，第十六压力传感器对应第十七线圈。

巡检机器人系统整体工作流程如图3所示，当巡检机器人在输水管道内前行时，姿态传感器和超声波测距仪检测姿态变化，检测到姿态变化时，根据位姿变化及时调整机器人当前位姿。

当巡检机器人在输水管道内部发生俯仰变化时，姿态传感器检测到巡检机器人发生俯仰变化，通过改变滚珠的位置调节巡检机器人的重心，进而位姿进行调整，第一、第二浮潜推进器和第一、第二行进推机器保持原转速不变。

假定此时巡检机器人俯仰变化为机器人头部上移，尾部下移，即此时巡检机器人抬头，且俯仰角度大于5度。此时第一、第二、第三和第四超声波测距仪的检测距离，/>，/>，/>均保持不变。

姿态传感器检测到巡检机器人发生俯仰的姿态变化。由于此时巡检机器人俯仰变化大于5度，滚珠由于重力原因朝向巡检机器人尾部移动，触动压力传感器，压力传感器将自身编号和压力信号发送给控制器，控制器根据压力传感器的编号，控制当前压力传感器最近邻线圈通电产生磁场；最近邻线圈，是指靠近机器人头部方向且距离当前压力传感器最近的线圈；滚珠受磁场中力的影响向巡检机器人头部移动，巡检机器人重心开始前移，带动巡检机器人头部下移，尾部上移。

下面结合图2（a）和图2（b）进一步的进行说明，巡检机器人发生上述俯仰变化时，姿态传感器检测到发生俯仰变化，开启压力传感器。滚珠由于重力原因朝向巡检机器人尾部移动，假设此时滚珠移动到第十五压力传感器区域，第十五压力传感器将信号传递给控制器，控制器通过继电器给第十五线圈通电，第十五线圈产生磁场，滚珠在磁场内收到磁场中力的影响，开始向巡检机器人头部移动，移动到第十四压力传感器区域，第十四压力传感器将信号传递给控制器，控制器通过继电器给第十四线圈通电，通电产生磁场，滚珠在磁场内收到磁场中力的影响，开始向巡检机器人头部移动，以此类推，滚珠持续向机器人头部移动，机器人重心不断前移，头部开始向下，尾部开始向上。

当姿态传感器检测到巡检机器人恢复正常位姿时，关闭压力传感器，铜丝停止通电。由于导轨601与长方体管道存在角度差，滚珠重新回到长方体管道中心位置，巡检机器人重心恢复正常，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

同理可得，当巡检机器人俯仰变化为机器人头部下移，尾部上移，即此时巡检机器人低头，并且俯仰角度大于负5度时，此时，第一、第二、第三和第四超声波测距仪的检测距离，/>，/>，/>均保持不变。

姿态传感器检测到巡检机器人发生俯仰的姿态变化，由于此时巡检机器人俯仰变化大于5度，滚珠由于重力原因朝向巡检机器人头部移动，触动压力传感器，压力传感器将信号传输给控制器，控制器通过继电器给压力传感器上方的铜丝通电产生磁场。滚珠受磁场中力的影响向巡检机器人尾部移动，巡检机器人重心开始后移，带动巡检机器人尾部下移，头部上移。

下面结合图2（a）和图2（b）进一步的进行说明，巡检机器人发生上述俯仰变化时，姿态传感器检测到发生俯仰变化，开启压力传感器。滚珠由于重力原因朝向巡检机器人尾部移动，假设此时滚珠移动到第七压力传感器区域，第七压力传感器将信号传递给控制器，控制器控制继电器给第六线圈通电，第六线圈通电产生磁场，滚珠在磁场内收到磁场中力的影响，开始向巡检机器人头部移动，移动到第六压力传感器区域，第六压力传感器将信号传递给控制器，控制器控制继电器给第五线圈通电，第五线圈通电产生磁场，滚珠在磁场内收到磁场中力的影响，开始向巡检机器人尾部移动，以此类推，滚珠持续向机器人尾部移动，机器人重心持续后移，头部开始向上，尾部开始向下。

当姿态传感器检测到巡检机器人恢复正常位姿时，关闭压力传感器，铜丝停止通电。由于一字导轨与长方体管道存在角度差，滚珠重新回到长方体管道中心位置，巡检机器人重心恢复正常，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

当巡检机器人在输水管道内部发生翻滚变化时，姿态传感器检测到巡检机器人发生翻滚变化，调节浮潜推进器转速对巡检机器人进行位姿调整，滚珠保持原位置不动，行进推进器保持原转速不变。

假定此时巡检机器人翻滚变化为机器人朝向前进方向顺时针发生翻滚，且翻滚角度大于5度小于90度。此时第一、第二、第三和第四超声波测距仪的检测距离，/>，/>，/>均保持不变。

第一浮潜推进器的转速为，第二浮潜推进器的转速为/>，第一浮潜推进器和第二浮潜推进器之间的转速差/>；

当姿态传感器检测到巡检机器人向前进方向的顺时针方向发生翻滚，则增大第一浮潜推进器的转速，第一行进推进器、第二行进推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，控制第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差，推动巡检机器人往前进方向的逆时针方向进行翻滚。当巡检机器人恢复正常期望姿态时，第一浮潜推进器恢复正常转速，第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差/>，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

同理可得，当巡检机器人翻滚变化为机器人朝向前进方向的逆时针发生翻滚，且翻滚角度大于5度小于90度。此时，第一、第二、第三和第四超声波测距仪的检测距离，/>，/>，/>均保持不变。

姿态传感器检测到巡检机器人朝向逆时针方向发生翻滚，增大第二浮潜推进器的转速，第一行进推进器、第二行进推进器和第一浮潜推进器保持转速不变，以使第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差，推动巡检机器人往前进方向的顺时针进行翻滚，当巡检机器人恢复正常期望姿态时，第二浮潜推进器恢复正常转速，第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差/>，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

当巡检机器人在输水管道内部发生偏航变化时，超声波测距仪检测到巡检机器人发生偏航变化，调节行进推进器转速对巡检机器人进行位姿调整，滚珠保持原位置不动，浮潜推进器保持原转速不变。

假定巡检机器人偏航变化为机器人头部右移，尾部左移并且偏航角度大于5度。如果第一超声波测距仪的检测距离减小，第二超声波测距仪的检测距离/>增大，第三超声波测距仪的检测距离/>增大, 第四超声波测距仪的检测距离/>减小，则认定超声波测距仪检测到巡检机器人发生头部右侧偏航；

当超声波测距仪检测到巡检机器人发生头部右侧偏航，则增大第一行进推进器的转速，第二行进推进器、第一浮潜推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，以使第一行进推进器和第二行进推进器的转速差，使巡检机器人往左侧进行偏航。当四个超声波测距仪的检测距离恢复到初始设定值时，巡检机器人恢复正常位姿，此时第一行进推进器转速恢复到正常转速，第一行进推进器和第二行进推进器的转速差/>，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

同理可得，假定巡检机器人偏航变化为机器人头部左移，尾部右移并且偏航角度大于负5度，如果第一超声波测距仪的检测距离增大，第二超声波测距仪的检测距离/>减小，第三超声波测距仪的检测距离/>减小, 第四超声波测距仪的检测距离/>增大，则认定超声波测距仪检测到巡检机器人发生头部左侧偏航；

当超声波测距仪检测到巡检机器人发生头部左侧偏航，则增大第二行进推进器的转速，第一行进推进器、第一浮潜推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，控制第一行进推进器和第二行进推进器的转速差，使巡检机器人往右侧进行偏航。当四个超声波测距仪所检测的距离均恢复到初始设定值时，巡检机器人恢复正常位姿，此时第二行进推进器转速恢复到正常转速，第一行进推进器和第二行进推进器的转速差/>，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

假定巡检机器人偏航变化为机器人整体右移，偏航角度大于5度。如果第一超声波测距仪的检测距离减小，第二超声波测距仪的检测距离/>减小，第三超声波测距仪的检测距离/>增大，第四超声波测距仪的检测距离/>增大，则认定巡检机器人发生整体右移偏航；

当巡检机器人发生整体右移偏航，则增大第一行进推进器的转速，第二行进推进器、第一浮潜推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，以使第一行进推进器和第二行进推进器的转速差，使巡检机器人往左侧进行偏航；当姿态传感器检测到巡检机器人发生机器人头部左移偏航时，第一行进推进器的转速恢复到正常转速，增大第二行进推进器转速，此时第一行进推进器、第一浮潜推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，控制第一行进推进器和第二行进推进器的转速差/>，使巡检机器人往右侧进行偏航。当四个超声波测距仪恢复到初始设定值时，巡检机器人恢复正常位姿，此时第二行进推进器转速恢复到正常转速，第一行进推进器和第二行进推进器的转速/>，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

同理可得，当巡检机器人偏航变化为机器人整体左移，偏航距离大于负5度时。如果第一超声波测距仪的检测距离增大，第二超声波测距仪的检测距离/>增大，第三超声波测距仪的检测距离/>减小，第四超声波测距仪的检测距离/>减小，则认定巡检机器人发生整体左移偏航；

当巡检机器人发生整体左移偏航，则增大第二行进推进器的转速，第一行进推进器、第一浮潜推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，控制第一行进推进器和第二行进推进器的转速差，使巡检机器人往右侧进行偏航。当姿态传感器检测到巡检机器人发生机器人头部右移偏航时，第二行进推进器的转速恢复到正常转速，增大第一行进推进器的转速，此时第二行进推进器、第一浮潜推进器、第二浮潜推进器保持转速不变，控制第一行进推进器和第二行进推进器的转速差/>，使巡检机器人往左侧进行偏航。当四个超声波测距仪均恢复到初始设定值时，巡检机器人恢复正常位姿，此时第一行进推进器转速恢复到正常转速，第一行进推进器和第二行进推进器的转速/>，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

实施例二

本实施例提供了输水管道内巡检机器人的控制方法；

如图4所示，输水管道内巡检机器人的控制方法，包括：

S201：巡检机器人在输水管道内部进行巡检作业，姿态传感器判断巡检机器人的姿态是否发生改变，如果是，则进入S202；如果否，就进入S205；

S202：判断巡检机器人是否发生俯仰变化，如果是，就采用滚珠对巡检机器人的姿态进行调整，将巡检机器人俯仰姿态调整为期望姿态；如果否，则进入S203；

S203：判断巡检机器人是否发生翻滚变化，如果是，就采用第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速控制，将巡检机器人的翻滚姿态调整为期望姿态；如果否，则进入S204；

S204：巡检机器人发生偏航变化，通过第一行进推进器和第二行进推进器的转速控制，将巡检机器人的偏航状态调整为期望姿态，进入S205；

S205：判断巡检机器人是否完成巡检工作，如果是，就结束，如果否就返回S201。

进一步地，所述采用滚珠对巡检机器人的姿态进行调整，将巡检机器人俯仰姿态调整为期望姿态，具体包括：

姿态传感器检测巡检机器人在巡检过程中发生俯仰姿态变化，当机器人躯干部上下俯仰角度超过设定阈值，则根据滚珠所处位置的压力传感器向控制器发出压力信号，控制器控制滚珠当前位置最近邻的线圈依次通电，以实现线圈所产生的磁力将滚珠吸引回长方体管道的管道中部，通过滚珠的滚动实现机器人俯仰方向的控制。

进一步地，采用第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速控制，将巡检机器人的翻滚姿态调整为期望姿态，具体包括：

假设巡检机器人绕机器人前进方向转动的角度为翻滚角，巡检机器人顺时针旋转为正，逆时针旋转为负；姿态传感器采集机器人躯干部左右翻滚角度；

当巡检机器人在输水管道内部发生翻滚变化时，姿态传感器检测到巡检机器人发生翻滚变化，调节第一和第二浮潜推进器转速对巡检机器人进行位姿调整，滚珠保持原位置不动，第一和第二行进推进器保持原转速不变。

进一步地，巡检机器人发生偏航变化，超声波测距仪检测到巡检机器人发生偏航变化，通过第一行进推进器和第二行进推进器的转速控制，将巡检机器人的偏航状态调整为期望姿态，具体包括：

假设巡检机器人实际航向与期望航向的夹角为偏航角，巡检机器人右偏为正，左偏为负；假设第一超声波测距仪的检测距离为、第二超声波测距仪的检测距离为/>、第三超声波测距仪的检测距离为/>、第四超声波测距仪的检测距离为/>；

通过第一、第二、第三和第四超声波测距传感器的检测结果来判断机器人偏航角度，当巡检机器人在输水管道内部发生偏航变化时，第一、第二、第三和第四超声波测距仪检测到巡检机器人发生偏航变化，调节第一和第二行进推进器转速对巡检机器人进行位姿调整，滚珠保持原位置不动，第一和第二浮潜推进器保持原转速不变。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.输水管道内巡检机器人，其特征是，包括：机器人本体；所述机器人本体包括机器人躯干部和机器人尾部；所述机器人躯干部外侧还安装有姿态传感器；

所述机器人躯干部为圆柱形状，沿着机器人躯干部轴线方向内安装有长方体管道，长方体管道的中心位置与机器人躯干部中心位置重合，沿着机器人躯干部轴线方向从前往后将长方体管道划分为管道前侧、管道中部和管道后侧；管道前侧底部安装有第一导轨，管道后侧底部安装有第二导轨，管道中部安放滚珠，所述滚珠在机器人巡检的过程中，随着机器人俯仰变化可沿着第一导轨或第二导轨前后滚动；所述第一导轨和第二导轨上每间隔设定距离均安装有一个压力传感器；所述管道的外侧每间隔设定距离均缠绕一根线圈；压力传感器和线圈在机器人躯干部轴线方向上依次交替设置；

所述姿态传感器用于检测机器人巡检过程中在输水管道中的运动姿态，当机器人躯干部上下俯仰角度超过设定阈值，则根据滚珠所处位置的压力传感器向控制器发出压力信号，控制器控制滚珠当前位置最近邻的线圈依次通电，以实现线圈所产生的磁力将滚珠吸引回长方体管道的管道中部，通过滚珠的滚动实现机器人俯仰方向的控制。

2.如权利要求1所述的输水管道内巡检机器人，其特征是，所述机器人本体，还包括：

控制器；所述控制器分别与第一超声波测距传感器、第二超声波测距传感器、第三超声波测距传感器和第四超声波测距传感器连接；

所述机器人躯干部的前端右外侧安装有第一超声波测距传感器，所述机器人躯干部的后端右外侧安装有第二超声波测距传感器，所述机器人躯干部的前端左外侧安装有第三超声波测距传感器，所述机器人躯干部的后端左外侧安装有第四超声波测距传感器；所述机器人躯干部的右外侧居中位置安装有第一浮潜推进器；所述机器人躯干部的左外侧居中位置安装有第二浮潜推进器；所述控制器分别与第一行进推进器和第二行进推进器连接；所述控制器分别与第一浮潜推进器和第二浮潜推进器连接；所述控制器分别与多普勒测速仪和姿态传感器连接；所述控制器分别与若干个传感器连接；所述控制器通过一个继电器与对应的一个线圈连接；所述继电器有若干个，所述线圈也有若干个。

3.如权利要求2所述的输水管道内巡检机器人，其特征是，假定巡检机器人俯仰变化为机器人头部上移，尾部下移，此时巡检机器人抬头，俯仰角度大于设定阈值；第一、第二、第三、第四超声波测距仪的检测距离均保持不变；

姿态传感器检测到巡检机器人发生俯仰的姿态变化；由于此时巡检机器人俯仰变化大于设定阈值，滚珠由于重力原因朝向巡检机器人尾部移动，触动压力传感器，压力传感器将压力信号和自身编号发送给控制器，控制器控制与压力传感器最近邻的线圈通电产生磁场；所述最近邻线圈是靠近机器人头部方向且距离当前压力传感器最近的线圈；当滚珠触动下一个压力传感器时，控制器按照同样的方式再触发下一个最近邻线圈通电产生磁场，以此类推；滚珠受磁场中力的影响向巡检机器人头部移动，巡检机器人重心开始前移，带动巡检机器人头部下移，尾部上移；

当姿态传感器检测到巡检机器人恢复正常位姿时，控制器控制继电器停止向线圈通电；由于一字型导轨与长方体管道存在角度差，滚珠重新回到长方体管道中心位置，巡检机器人重心恢复正常，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

4.如权利要求2所述的输水管道内巡检机器人，其特征是，当巡检机器人俯仰变化为机器人头部下移，尾部上移，此时巡检机器人低头，并且俯仰角度大于负设定阈值时，第一、第二、第三和第四超声波测距仪的检测距离均保持不变；

姿态传感器检测到巡检机器人发生俯仰的姿态变化，由于此时巡检机器人俯仰变化大于设定阈值，滚珠由于重力原因朝向巡检机器人头部移动，触动压力传感器，压力传感器将自身编号和压力信号发送给控制器，控制器根据压力传感器的编号，控制当前压力传感器最近邻线圈通电产生磁场；所述最近邻线圈是靠近机器人尾部方向且距离当前压力传感器最近的线圈；当滚珠触动下一个压力传感器时，控制器按照同样的方式再触发下一个最近邻线圈通电产生磁场，以此类推；滚珠受磁场中力的影响向巡检机器人尾部移动，巡检机器人重心开始后移，带动巡检机器人尾部下移，头部上移；

当姿态传感器检测到巡检机器人恢复正常位姿时，控制器控制线圈停止通电；由于一字导轨与长方体管道存在角度差，滚珠重新回到长方体管道中心位置，巡检机器人重心恢复正常，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

5.如权利要求2所述的输水管道内巡检机器人，其特征是，

当机器人本体左右翻滚角度超过设定阈值时，则根据机器人本体左右翻滚角度，控制器控制第一、第二、第三和第四超声波测距传感器工作，以及第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的工作，以实现机器人本体左右翻滚角度的控制。

6.如权利要求5所述的输水管道内巡检机器人，其特征是，假定巡检机器人翻滚变化为机器人朝向前进方向的顺时针方向发生翻滚，且翻滚角度大于5度小于90度，第一、第二、第三和第四超声波测距仪的检测距离均保持不变；

第一浮潜推进器的转速为，第二浮潜推进器的转速为/>，第一浮潜推进器和第二浮潜推进器之间的转速差/>；

当姿态传感器检测到巡检机器人向前进方向的顺时针方向发生翻滚，则增大第一浮潜推进器的转速，第一行进推进器、第二行进推进器和第二浮潜推进器保持转速不变，控制第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差，推动巡检机器人往前进方向的逆时针方向进行翻滚；当巡检机器人恢复正常期望姿态时，第一浮潜推进器恢复正常转速，第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差/>，巡检机器人继续沿期望位姿前行。

7.如权利要求5所述的输水管道内巡检机器人，其特征是，当巡检机器人翻滚变化为机器人朝向前进方向的逆时针方向发生翻滚，且翻滚角度大于负5度小于90度；第一、第二、第三和第四超声波测距仪的检测距离均保持不变；

姿态传感器检测到巡检机器人朝向逆时针方向发生翻滚，增大第二浮潜推进器的转速，第一行进推进器、第二行进推进器和第一浮潜推进器保持转速不变，以使第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差，推动巡检机器人往前进方向的顺时针进行翻滚；当巡检机器人恢复正常期望姿态时，第二浮潜推进器恢复正常转速，第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速差/>,巡检机器人继续沿期望位姿前行。

8.如权利要求5所述的输水管道内巡检机器人，其特征是，所述机器人尾部的右侧安装有第一行进推进器；所述机器人尾部的左侧安装有第二行进推进器；第一行进推进器和第二行进推进器的中轴线均平行于机器人本体的中轴线；

当机器人本体发生偏航角度超过设定阈值时，则根据机器人本体偏航角度，控制器控制第一行进推进器和第二行进推进器工作，以实现机器人本体偏航角度的控制。

9.如权利要求8所述的输水管道内巡检机器人，其特征是，所述当机器人本体发生偏航角度超过设定阈值时，则根据机器人本体偏航角度，控制器控制第一行进推进器和第二行进推进器工作，以实现机器人本体偏航角度的控制，具体包括：

假设巡检机器人实际航向与期望航向的夹角为偏航角，巡检机器人右偏为正，左偏为负；假设第一超声波测距仪的检测距离为、第二超声波测距仪的检测距离为/>、第三超声波测距仪的检测距离为/>、第四超声波测距仪的检测距离为/>；

通过第一、第二、第三和第四超声波测距传感器的检测结果来判断机器人偏航角度，当偏航角度超过设定阈值时，表示机器人偏航超过阈值；

当巡检机器人在输水管道内部发生偏航变化时，第一、第二、第三和第四超声波测距仪检测到巡检机器人发生偏航变化，调节第一和第二行进推进器转速对巡检机器人进行位姿调整，滚珠保持原位置不动，第一和第二浮潜推进器保持原转速不变。

10.采用如权利要求2所述的输水管道内巡检机器人的控制方法，其特征是，包括：

S201：巡检机器人在输水管道内部进行巡检作业，姿态传感器判断巡检机器人的姿态是否发生改变，如果是，则进入S202；如果否，就进入S205；

S202：判断巡检机器人是否发生俯仰变化，如果是，就采用滚珠对巡检机器人的姿态进行调整，将巡检机器人俯仰姿态调整为期望姿态；如果否，则进入S203；

S203：判断巡检机器人是否发生翻滚变化，如果是，就采用第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速控制，将巡检机器人的翻滚姿态调整为期望姿态；如果否，则进入S204；

S204：巡检机器人发生偏航变化，通过第一行进推进器和第二行进推进器的转速控制，将巡检机器人的偏航状态调整为期望姿态，进入S205；

S205：判断巡检机器人是否完成巡检工作，如果是，就结束，如果否就返回S201；

所述采用滚珠对巡检机器人的姿态进行调整，将巡检机器人俯仰姿态调整为期望姿态，具体包括：

姿态传感器检测巡检机器人在巡检过程中发生俯仰姿态变化，当机器人躯干部上下俯仰角度超过设定阈值，则根据滚珠所处位置的压力传感器向控制器发出压力信号，控制器控制滚珠当前位置最近邻的线圈依次通电，以实现线圈所产生的磁力将滚珠吸引回长方体管道的管道中部，通过滚珠的滚动实现机器人俯仰方向的控制；

所述采用第一浮潜推进器和第二浮潜推进器的转速控制，将巡检机器人的翻滚姿态调整为期望姿态，具体包括：

假设巡检机器人绕机器人前进方向转动的角度为翻滚角，巡检机器人顺时针旋转为正，逆时针旋转为负；姿态传感器采集机器人躯干部左右翻滚角度；

当巡检机器人在输水管道内部发生翻滚变化时，姿态传感器检测到巡检机器人发生翻滚变化，调节第一和第二浮潜推进器转速对巡检机器人进行位姿调整，滚珠保持原位置不动，第一和第二行进推进器保持原转速不变；

所述通过第一行进推进器和第二行进推进器的转速控制，将巡检机器人的偏航状态调整为期望姿态，具体包括：

假设巡检机器人实际航向与期望航向的夹角为偏航角，巡检机器人右偏为正，左偏为负；假设第一超声波测距仪的检测距离为、第二超声波测距仪的检测距离为/>、第三超声波测距仪的检测距离为/>、第四超声波测距仪的检测距离为/>；

通过第一、第二、第三和第四超声波测距传感器的检测结果来判断机器人偏航角度，当巡检机器人在输水管道内部发生偏航变化时，第一、第二、第三和第四超声波测距仪检测到巡检机器人发生偏航变化，调节第一和第二行进推进器转速对巡检机器人进行位姿调整，滚珠保持原位置不动，第一和第二浮潜推进器保持原转速不变。