CN201696808U - 管道和狭缝用多功能机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管道和狭缝用多功能机器人，包括机械本体、电缆线、控制电脑、执行机构和气动电磁换向阀及控制电路板，执行机构与气动电磁换向阀及控制电路板连接并设置在机械本体上；气动电磁换向阀及控制电路板通过电缆线与控制电脑连接；所述机械本体包括一组外支撑气缸、一组内支撑气缸、行走气缸、支撑脚、上下方向调节气缸和机架；外支撑气缸、内支撑气缸、行走气缸和上下方向调节气缸均设置在机架上；支撑脚设置在外支撑气缸和内支撑气缸的外侧；内支撑气缸设置在行走气缸的两端并随行走气缸的伸缩在机架上移动。本实用新型是一种智能控制、轻便灵活、适应性强的经济型多功能机器人，广泛适用于管道和狭缝的探测、救险中。

Description

管道和狭缝用多功能机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，具体地说是管道和狭缝多功能机器人。

背景技术

在工业、给排水、石油天然气、军事装备等领域中，管道作为一种有效的流体输送手段正在得到广泛的应用。

为提高管道的寿命、防止泄漏等事故的发生，就必须对管道进行有效的检测维护，管道机器人正是为满足该需要而产生。。管道机器人是一种可沿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、液、气、光一体化系统。

目前管道和狭缝多功能机器人的研制、开发在国际上也属发展阶段，离实际应用还有一定的差距。大部分机器人还只能运行一般的直管道，而工程中广泛应用的变径管道、U型弯管道的检测机器人还处在试验开发阶段，通用性也很差，应用极其有限。

我国的城市排水管道大多埋于地下，一旦出现局部损坏、堵塞等故障，通常采用人工作业的方式来排除、疏通。但是排水管道环境恶劣，人工作业劳动强度高，效率低。近年来，国内外研制了形形色色的下水管道清淤设备。如国外普遍使用的高压水清淤设备、软轴清淤系统等。但这些设备有的太昂贵，有的使用费用过高，有的对中小型管道不适用，有的还未克服人工下井操作的缺点，所以在我国没有得到普遍使用。因此，一种能够用于城市排水管道疏通检测的、符合我国国情的、经济型的自动清淤的多功能管道机器人十分必要。这对承担较大输水量的中小型下水管道(管径300～600mm)尤为重要。

另外，经常会遇到狭缝探测、救险的情况，目前多采用人工方式，但危险度较大，效率低。要是有一种能在狭缝爬行的机器人进行摄像，食品药物、绳索的递送，则抢险、探测的情况将大有改观，效率也会大大提高。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种管道和狭缝用多功能机器人，本实用新型实用、灵活，采用气动电磁换向阀及控制电路板作为下位机操作、通过电缆线与上位PC机进行集中控制。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种管道和狭缝用多功能机器人，其特征在于：该多功能机器人包括机械本体、电缆线、控制电脑、执行机构和气动电磁换向阀及控制电路板，执行机构与气动电磁换向阀及控制电路板连接并设置在机械本体上；气动电磁换向阀及控制电路板通过电缆线与控制电脑连接；所述机械本体包括一组外支撑气缸、一组内支撑气缸、行走气缸、支撑脚、上下方向调节气缸和机架；外支撑气缸、内支撑气缸、行走气缸和上下方向调节气缸均设置在机架上；支撑脚设置在外支撑气缸和内支撑气缸的外侧；内支撑气缸设置在行走气缸的两端并随行走气缸的伸缩在机架上移动。

本实用新型所述执行机构是用于完成具体任务的摄像头、水枪和机械爪。

本实用新型采用气动电磁换向阀及控制电路板作为下位机控制，气动电磁换向阀及控制电路板包括：单片机微控制器、电磁换向阀驱动电路、温度传感器、湿度传感器、压力传感器。

管道和狭缝用多功能机器人的电缆线中集成了气路、通信、电气线路，与无线控制的机器人的相比具有机器人动力保障性强、故障机器人回收维修方便等优点。

本实用新型能在变径管道中行走并转弯，携带高压水枪进行管道清洗或摄像头进行管道检测；还能在狭缝中攀爬，按控制电脑指令进行抢险、物品传递或探测等操作。本实用新型是一种智能控制、轻便灵活、适应性强、符合我国国情的经济型多功能机器人。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中机械本体的俯视结构示意图；

图3是本实用新型的行走状态参考图；

具体实施方式

一种本实用新型所述的管道和狭缝用多功能机器人，见图1和图2。该多功能机器人包括机械本体1、电缆线2、控制电脑3、执行机构4和气动电磁换向阀及控制电路板5。执行机构4与气动电磁换向阀及控制电路板5连接并设置在机械本体1上；气动电磁换向阀及控制电路板5通过电缆线2与控制电脑3连接。机械本体1包括一组四个外支撑气缸11、一组四个内支撑气缸12、行走气缸13、其中行走气缸13为双活塞杆双作用气缸；其余气缸为单活塞杆单作用气缸。共8个支撑脚14、上下方向调节气缸15和机架16。外支撑气缸11、内支撑气缸12、行走气缸13和上下方向调节气缸15均设置在机架16上。用来攀爬和行走的支撑脚14设置在外支撑气缸11和内支撑气缸12的外侧，攀爬和行走时，支撑脚14与管道壁或狭缝壁接触；内支撑气缸12设置在行走气缸13的两端并随行走气缸13的伸缩在机架16上移动。

机械本体1用于执行在管道、狭缝等地点的行走动作，其行走部件为气缸。

电缆线2集成了气路、通信、电气、水流等线路，用于动力提供与控制通信。

控制电脑3是便携式电脑，作为上位机，内装控制软件，用于完成机器人的控制。

执行机构4是用于完成具体任务，包括摄像头、水枪和机械爪，可以是其中一种也可以是几种或全部。

气动电磁换向阀及控制电路板5用于气路的切换控制，湿度、温度和压力的检测。电路板内集成了单片机微控制器、换向电磁阀驱动电路、温度、湿度、压力传感器等。

工作时，行走动作如下：内支撑气缸向外撑住管道内壁，或狭缝，行走气缸向右伸出，外支撑气缸向外撑住管道内壁6，或狭缝7，内支撑气缸向内缩回，行走气缸缩回。完成一个周期。上下方向调节气缸用于狭缝爬行时，上下方向的调节。图3是本实用新型的行走状态参考图。

由于本实用新型的行走部件为气缸，气缸行程具有自适应性，所以本实用新型能在变径管道或狭缝中行走，并能进行一定回转半径的转弯。

气动电磁换向阀及控制电路板5内的单片机可以通过电缆线2和上位PC机进行通信，传送阀和气缸、传感器的状态与数据，并接受PC机的命令。温度传感器、湿度传感器用于检测机器人的环境，数据由单片机所用。压力传感器可以检测各阀路内的压力，数据由单片机所用。

本实用新型可以通过便携式电脑对操作进行控制，在“控制方式选择”中选择“手动”，则机器人进入手动模式。可以操作“手动控制-按钮”中的按钮进行气动电磁换向阀及控制电路板的某一路手动控制。

在“控制方式选择”中选择“智能控制”，则可进入智能模式。机器人可进行智能控制中的“前进”，“左移”，“后退”，“右移”，“全自动”，“停止”等功能。

同时，电脑状态栏“重要信息显示”会显示：通信COM口、温度、湿度等内容；“机器人爬行速度”会显示：快速度、中速度或慢速度；“压缩空气压力值”会显示目前动作气缸中的压缩空气的压力；“Y_输出口状态”则显示的气动电磁换向阀及控制电路板中相应的电磁阀得电、失电状态；“X_输入口状态”则显示的气动电磁换向阀及控制电路板中相应的电磁阀动作后是否到位的检测状态。可以用于设备故障的诊断与查找。

打开摄像头图像观察窗口，可进行机器人的运动与工作环境观察。

本实用新型能在变径管道中行走并转弯，携带高压水枪进行管道清洗或摄像头进行管道检测；还能在狭缝中攀爬，按控制电脑指令进行抢险、物品传递或探测等操作，实现了智能控制，轻便灵活、适应性强。

Claims (3)

1.一种管道和狭缝用多功能机器人，其特征在于：该多功能机器人包括机械本体(1)、电缆线(2)、控制电脑(3)、执行机构(4)和气动电磁换向阀及控制电路板(5)，执行机构(4)与气动电磁换向阀及控制电路板(5)连接并设置在机械本体(1)；气动电磁换向阀及控制电路板(5)通过电缆线(2)与控制电脑(3)连接；所述机械本体(1)包括一组外支撑气缸(11)、一组内支撑气缸(12)、行走气缸(13)、支撑脚(14)、上下方向调节气缸(15)和机架(16)；外支撑气缸(11)、内支撑气缸(12)、行走气缸(13)和上下方向调节气缸(15)均设置在机架(16)上；支撑脚(14)设置在外支撑气缸(11)和内支撑气缸(12)的外侧；内支撑气缸(12)设置在行走气缸(13)的两端并随行走气缸(13)的伸缩在机架(16)上移动。

2.根据权利要求1所述的管道和狭缝用多功能机器人，其特征在于：所述执行机构(4)是用于完成具体任务的摄像头、水枪、机械爪。

3.根据权利要求1所述的管道和狭缝用多功能机器人，其特征在于：气动电磁换向阀及控制电路板(5)包括单片机微控制器、电磁换向阀驱动电路、温度传感器、湿度传感器、压力传感器。

Images