CN206409819U - 一种管道视频检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管道视频检测机器人，其包括底盘、连接臂和摄像头系统，所述摄像头系统与底盘通过连接臂连接；所述底盘包括车体、驱动轮、驱动电机、电缆接口和控制装置，所述驱动电机固定在车体上，所述驱动轮轴设在车体上；所述驱动电机与所述驱动轮连接；所述摄像头系统包括摄像头装置、摆动机构和旋转机构，所述摄像头装置与摆动机构连接，所述摆动机构与所述旋转机构连接，所述连接机构与所述连接臂连接；所述摄像头装置包括摄像头和环绕摄像头的照明灯。本实用新型提供的管道视频检测机器人，其摄像头和照明灯整合为一体，具有三个自由度，能够消除检测死角；其结构简单，便于组装和检修。

Description

一种管道视频检测机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人，尤其涉及一种管道视频检测机器人。

背景技术

管道检测机器人是一种可沿管道内部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在操作人员的遥控操作或计算机的自动控制下进行一系列管道作业的光机电一体化系统。排水管道检测机器人可用于管网的验收、缺陷检测、疏通、修补等工作。

然而，现有的管道视频检测机器人机构较为复杂，组装和检修较为困难，而且其摄像头系统和照明系统分开布置，摄像头的自由度比较少，容易产生检测死角。

实用新型内容

鉴于目前管道检测机器人领域存在的上述不足，本实用新型提供一种管道视频检测机器人，其摄像头和照明灯整合为一体，具有三个自由度，能够消除检测死角；其结构简单，便于组装和检修。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种管道视频检测机器人，其包括底盘、连接臂和摄像头系统，其中，

所述底盘包括车体，所述车体下方设有驱动轮，其内设有驱动电机和控制装置，所述车体后方设有电缆接口，所述驱动电机与所述驱动轮相连；

所述底盘上方设置连接臂，所述连接臂前端连接摄像头系统；

所述摄像头系统包括摄像头装置、摆动机构、旋转机构和摄像头安装平台所述摄像头装置与摆动机构连接，所述摆动机构与所述旋转机构连接，所述连接机构与所述摄像头安装平台连接，所述摄像头安装平台与所述连接臂连接；

其中，所述摄像头装置包括摄像头和环绕摄像头的照明灯；

所述控制装置与所述电缆接口、驱动电机、连接臂、摆动机构、旋转机构和摄像头装置连接。

依照本实用新型的一个方面，所述底盘还包括拖链机构，所述拖链机构包括第一铰接件和第二铰接件；其中，所述第一铰接件铰接在车体上；第二铰接件铰接在第一铰接件上；第一铰接件与第二铰接件的运动平面垂直。

依照本实用新型的一个方面，所述电缆接口设置在第二铰接件上。

依照本实用新型的一个方面，所述旋转机构包括一旋转机构外壳、旋转驱动电机、旋转齿轮和旋转臂，其中，所述旋转驱动电机固定在旋转机构外壳中，其与所述控制装置连接，其输出轴上具有旋转驱动齿轮；所述旋转齿轮轴设在旋转机构外壳中，且与旋转驱动齿轮啮合；所述旋转臂后端与所述旋转齿轮连接，且所述旋转齿轮与所述旋转臂同轴。

依照本实用新型的一个方面，所述旋转机构外壳与摄像头安装平台连接，所述摄像头安装平台具有一连接板，所述连接板与所述连接臂连接。

依照本实用新型的一个方面，所述摆动机构包括摆动机构外壳、摆动轴、摆动驱动电机和摆动齿轮，其中，所述摆动轴轴设在摆动机构外壳上并与旋转臂固定连接；所述摆动轴上固定有共轴心的摆动齿轮；所述摆动驱动电机固定在摆动机构外壳上，其输出轴上具有摆动驱动齿轮，所述摆动驱动齿轮与所述摆动齿轮啮合；所述摆动驱动电机与所述控制装置连接。

依照本实用新型的一个方面，所述旋转臂前端具两个旋转连接臂；所述摆动机构设置在所述两个旋转连接臂之间且摆动轴的两端分别固定在两个旋转连接臂上。

依照本实用新型的一个方面，所述连接臂包括具有伸缩机构的伸缩杆和连接杆，所述伸缩杆与连接杆的两端均铰接在车体上和摄像头平台上。

依照本实用新型的一个方面，所述连接杆包括四根连杆，其分成两组对称的设置在伸缩杆的侧下方；每组连杆与车体、摄像头安装平台构成平行四连杆机构。

依照本实用新型的一个方面，所述伸缩杆为气缸，所述气缸连接有空气压缩机。

本实用新型提供的管道视频检测机器人，其采用摄像头与照明灯一体的摄像头装置，不仅减小了整体的体积，简化了结构，便于组装和检修，而且保证了摄像头与照明灯工作方向的一致性和同步性；该管道视频检测机器人的摄像头装置具有三个自由度，可以消除视频检测的死角。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述的一种管道视频检测机器人立体结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本文中，除非是特别说明，所述的前后指的是检测机器人前进与后退的方向。检测机器人前进方向为前方，检测机器人后退的方向为后方。根据该定义并结合本文中的技术方案，可以确定的是，所述摄像头装置设置在摆动机构的前端，所述摆动机构在所述旋转机构前方，所述旋转机构在所述连接臂前方，所述连接臂在所述车体的上方；所述拖链机构在所述车体的后方。

实施例一、

一种管道视频检测机器人，其包括底盘、连接臂和摄像头系统，所述摄像头系统与底盘通过连接臂连接；其中，

所述底盘包括车体1、驱动轮、驱动电机、电缆接口和控制装置，其中，所述驱动电机固定在车体上，所述驱动轮轴设在车体上；所述驱动电机与所述驱动轮连接；所述驱动轮外设置驱动轮挡板13，以实现对驱动轮的保护。

所述摄像头系统包括摄像头装置、摆动机构、摄像头安装平台和旋转机构，所述摄像头装置与摆动机构连接，所述摆动机构与所述旋转机构连接，所述旋转机构与所述摄像头安装平台连接，所述摄像头安装平台与所述连接臂连接；

其中，所述摄像头装置包括摄像头41和环绕摄像头的照明灯42；

所述控制装置与所述电缆接口、驱动电机、连接臂、摆动机构、旋转机构和摄像头装置连接。

在具体的实施方式中，所述管道视频检测机器人的最终控制是由单独设置的总控装置实现的，总控装置通过电缆、电缆接口与控制装置连接，电缆中包括电力电缆、控制信号电缆和视讯电缆；其中，摄像头系统将所检测的视讯系统传输至控制装置，控制装置通过视讯电缆将视讯信号传输至总控装置，以方便检测人员观看判断；其中，总控装置通过信号电缆将控制信号传输至控制装置，并通过控制装置达成对摄像头系统、摆动机构、旋转机构、连接臂、驱动电机的控制和调节；外部电力通过变压器变压后，通过电缆将电力输送至控制装置并通过控制装置实现电力的分配。当然，通过电缆所输送来的电力，也可以不经过控制装置的分配，直接通过电线输送到相应的电力使用单元。其中，电缆末端具有电缆插头，所述电缆插头与所述电缆接口可以相互配合实现电缆的固定和电力、视讯信号及控制信号的传输，两者之间可以采用插拔的形式实现组合与分离，方便使用。

如此，本实用新型提供的管道视频检测机器人，其采用摄像头与照明灯一体的摄像头装置，不仅减小了整体的体积，简化了结构，便于组装和检修，而且保证了摄像头与照明灯工作方向的一致性和同步性；该管道视频检测机器人的摄像头装置具有三个自由度，可以消除视频检测的死角。

其中，在一种具体实施方式中，所述底盘还包括拖链机构，所述拖链机构包括第一铰接件11和第二铰接件12；其中，所述第一铰接件11铰接在车体上；第二铰接件12铰接在第一铰接件11上；第一铰接件与第二铰接件的运动平面垂直。在更为具体的应用中，所述电缆接口设置在第二铰接件12上。其中，在更为具体的应用中，所述拖链机构设置在车体1的后方。

如此，可以通过第一铰接件和第二铰接件构成一个万向连接单元，避免了电缆的张力对管道视频检测机器人的影响，提高了检测机器人的工作灵活性。同时，可以在第二铰接件上设置一紧固装置，可以将电缆插头紧固在电缆接口上，如此，该电缆可以起到故障机器人回收缆绳的作用，即当检测机器人出现驱动故障无法自主返航时，可以通过该电缆将检测机器人从管道中拉出。

其中，在一种具体实施方式中，所述车体内设置有旋变编码器，所述旋变编码器检测机器人驱动电机的转动并将检测结果传输到机器人控制装置。旋变编码器可以适应恶劣的工作环境，其通过检测机器人驱动电机的转动进而可以推算出机器人所前进的位置。

实施例二、

一种基于实施例一的管道视频检测机器人，其中，所述旋转机构包括一旋转机构外壳31、旋转驱动电机、旋转齿轮和旋转臂33，其中，所述旋转驱动电机固定在旋转机构外壳中，其与所述控制装置连接，其输出轴上具有旋转驱动齿轮；所述旋转齿轮轴设在旋转机构外壳中，且与旋转驱动齿轮啮合；所述旋转臂33后端与所述旋转齿轮连接，且所述旋转齿轮与所述旋转臂33同轴。如此，旋转驱动电机带动旋转驱动齿轮转动，旋转驱动齿轮带动旋转齿轮转动，旋转齿轮带动旋转臂33转动，进而旋转臂相对于旋转机构外壳31的转动。在更为实际的应用中，所述旋转臂轴与所述旋转机构外壳之间采用轴承连接，以减小旋转齿轮所承受的力矩。在另一种具体的应用中，所述旋转机构还包括一光电编码器，所述光电编码器检测旋转驱动电机的转动并与控制装置连接。如此，可以根据该光电编码器的信号获知旋转机构的旋转角度，便于对监测到的异常点的定位。

所述摆动机构包括摆动机构外壳43、摆动轴、摆动驱动电机和摆动齿轮，其中，所述摆动轴轴设在摆动机构外壳上并与旋转臂33固定连接；所述摆动轴上固定有共轴心的摆动齿轮；所述摆动驱动电机固定在摆动机构外壳上，其输出轴上具有摆动驱动齿轮，所述摆动驱动齿轮与所述摆动齿轮啮合；所述摆动驱动电机与所述控制装置连接。如此，摆动驱动电机的转动带动摆动驱动齿轮的转动，由于摆动齿轮通过摆动轴固定在旋转臂上，则摆动驱动齿轮带动整个摆动机构外壳以摆动轴为中心进行转动，进而实现摆动。在其中的一种具体应用中，所述摆动机构也包括一光电编码器，该光电编码器测量摆动驱动电机的转动量并与控制装置连接。该光电编码器与旋转机构的光电编码器相配合，其信号用于确定摄像头装置的具体姿态，并为进一步的定位异常点位置提供基础信息。

所述摄像头装置设置在所述摆动机构外壳内。其中，所述摆动机构外壳的前端具有光学镜片，摄像头安装在该光学镜片的后方并正对该摆动机构外壳的前方。所述照明灯设置在摆动机构外壳的前端，其围绕光学镜片设置并指向前方。在这里的描述中，所述的前方指的是摄像头所指向的方向。该摄像头设置在整个检测机器人的最前方，其周围是照明灯，由于照明灯的分散设置，其可以形成无影灯的效果，避免由于光线原因造成的观测不清晰或误判。

其中，在一种具体实施方式中，所述旋转机构外壳设置在摄像头安装平台31上，所述摄像头安装平台31具有一连接板32，所述连接板32与所述连接臂连接。

其中，在一种具体实施方式中，所述旋转臂33前端具两个旋转连接臂331；所述摆动机构设置所述的两个旋转连接臂之间且摆动轴的两端分别固定在两个旋转连接臂上。如此，所述摆动机构的受力更为合理，结构更为稳定。

实施例三、

一种基于实施例一或实施例二的管道视频检测机器人，其中，所述连接臂包括具有伸缩机构的伸缩杆21和连接杆，所述伸缩杆与连接杆的两端均铰接在车体上和摄像头平台上。如此，可以通过伸缩杆的伸缩，实现连接臂的举起和下落，进而调整整个摄像头系统的高度，以便使得其适应管道的高度。在实际应用中，可以在进行检测前，依据目标工作环境预先调整连接臂，使得摄像头系统处于适宜高度。当然，即便在工作环境中，操作人员也可以通过总控装置实现对连接臂的调整。

其中，在一种具体实施方式中，所述连接杆包括四根连杆22,23，其分成两组对称的设置在伸缩杆的侧下方；每组连杆与车体、摄像头安装平台构成平行四连杆机构。如此，不仅可以改善整个连接臂的稳定性，而且可以保证摄像头安装平台的角度的一致性。在具体实施时，摄像头安装平台保持与底盘的平行方向。

其中，在一种具体实施方式中，所述伸缩杆为气缸，所述气缸连接有空气压缩机。如此，通过气缸控制整个伸缩杆的长度，进而实现对摄像头系统的高度的调节。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种管道视频检测机器人，其特征在于，其包括底盘、连接臂和摄像头系统，其中，

所述底盘包括车体，所述车体下方设有驱动轮，其内设有驱动电机和控制装置，所述车体后方设有电缆接口，所述驱动电机与所述驱动轮相连；

所述底盘上方设置连接臂，所述连接臂前端连接摄像头系统；

所述摄像头系统包括摄像头装置、摆动机构、旋转机构和摄像头安装平台所述摄像头装置与摆动机构连接，所述摆动机构与所述旋转机构连接，所述连接机构与所述摄像头安装平台连接，所述摄像头安装平台与所述连接臂连接；

其中，所述摄像头装置包括摄像头和环绕摄像头的照明灯；

所述控制装置与所述电缆接口、驱动电机、连接臂、摆动机构、旋转机构和摄像头装置连接。

2.如权利要求1所述的管道视频检测机器人，其特征在于，所述底盘还包括拖链机构，所述拖链机构包括第一铰接件和第二铰接件；其中，所述第一铰接件铰接在车体上；第二铰接件铰接在第一铰接件上；第一铰接件与第二铰接件的运动平面垂直。

3.如权利要求2所述的管道视频检测机器人，其特征在于，所述电缆接口设置在第二铰接件上。

4.如权利要求1～3任一项所述的管道视频检测机器人，其特征在于，所述旋转机构包括一旋转机构外壳、旋转驱动电机、旋转齿轮和旋转臂，其中，所述旋转驱动电机固定在旋转机构外壳中，其与所述控制装置连接，其输出轴上具有旋转驱动齿轮；所述旋转齿轮轴设在旋转机构外壳中，且与旋转驱动齿轮啮合；所述旋转臂后端与所述旋转齿轮连接，且所述旋转齿轮与所述旋转臂同轴。

5.如权利要求4所述的管道视频检测机器人，其特征在于，所述旋转机构外壳与摄像头安装平台连接，所述摄像头安装平台具有一连接板，所述连接板与所述连接臂连接。

6.如权利要求4所述的管道视频检测机器人，其特征在于，所述摆动机构包括摆动机构外壳、摆动轴、摆动驱动电机和摆动齿轮，其中，所述摆动轴轴设在摆动机构外壳上并与旋转臂固定连接；所述摆动轴上固定有共轴心的摆动齿轮；所述摆动驱动电机固定在摆动机构外壳上，其输出轴上具有摆动驱动齿轮，所述摆动驱动齿轮与所述摆动齿轮啮合；所述摆动驱动电机与所述控制装置连接。

7.如权利要求6所述的管道视频检测机器人，其特征在于，所述旋转臂前端具两个旋转连接臂；所述摆动机构设置在所述两个旋转连接臂之间且摆动轴的两端分别固定在两个旋转连接臂上。

8.如权利要求1～3任一项所述的管道视频检测机器人，其特征在于，所述连接臂包括具有伸缩机构的伸缩杆和连接杆，所述伸缩杆与连接杆的两端均铰接在车体上和摄像头平台上。

9.如权利要求8所述的管道视频检测机器人，其特征在于，所述连接杆包括四根连杆，其分成两组对称的设置在伸缩杆的侧下方；每组连杆与车体、摄像头安装平台构成平行四连杆机构。

10.如权利要求8所述的管道视频检测机器人，其特征在于，所述伸缩杆为气缸，所述气缸连接有空气压缩机。