CN216132497U - 一种全地形管涵水务探测机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种全地形管涵水务探测机器人，包括若干个自带驱动的轮体，每一轮体通过一支撑机构对应安装，而所述支撑机构的上端又对应安装有螺旋浮筒推进机构，每一螺旋浮筒推进机构的两端均设置有U形连接板，而U连接杆上则对应安装有机器人框架壳体。本装置设置有两种行走机构，一种是自带驱动的轮体行走机构，可在无水的环境中使用该行走机构；另外一种则设置为螺旋浮筒推进机构，通过内部的旋转驱动机构带动整体螺旋浮筒旋转，利用螺旋浮筒上的螺旋叶片推动整体装置行走，比较适合有水和有淤泥的环境中使用，当然在合适的水深环境下，两种行走机构还可以同时使用，设计合理巧妙，应用场景广泛，解决了探测内容及功能少的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能水务探测技术领域；具体说是一种全地形管涵水务探测机器人。
背景技术
现有技术中，城市给水管道、排水管道、涵洞等经常受到面源污染、点源污染、长期雨水冲刷、寿命到期老化、外界破坏等情况，需要经常进行巡查勘探检测，而在一些人力风险很大或根本无法采用人工方法实施探测的环境中，利用智能水务探测机器人进行相关工作，比如在被污染淤积的小口径管道、小尺寸截面涵洞等环境或者是在易燃、易爆、缺氧的环境下工作，能够有效的保证人身安全，可以满足多种功能进行探测，全面掌握探测数据，提高探测准确度及工作效率。
而现有技术的探测设备多采用电机带动车轮或履带的方式驱动探测设备也即采用CCTV机器人进行探测，但在水务管涵里情况复杂，车轮及履带探测设备的过障能力很差，在一些恶劣的环境中根本无法进行探测任务，CCTV机器人主要用于无水、无淤泥或被清淤后的管涵检测，对含水管涵则无法工作。
目前市场上出现了探测用的螺旋推进器，解决了在泥水介质中的行进问题，水陆双栖探测，推进器利用螺旋推动淤泥或水反向推进。但该类机器对于无淤泥或水等流动介质的管道或一端有水一端无水管道时则无法行进工作；同时，市场上的探测器仅仅安装了照明及摄像头，不能智能行走，完全依靠岸基操作人员操控，对管涵的探测结论依靠岸基工作人员的判断；对于管涵结构无法测量；对管涵的地理走向及布置无办法实现探测出图；不能测量管涵淤积厚度；管涵破损情况也无法自动检测出结果。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种全地形管涵水务探测机器人。
技术方案：本实用新型解决问题所采用的技术方案为：一种全地形管涵水务探测机器人，包括若干个自带驱动的轮体，每一轮体通过一支撑机构对应安装，而所述支撑机构的上端又对应安装有螺旋浮筒推进机构，每一螺旋浮筒推进机构的两端均设置有U形连接板，而U形连接板上则对应安装有机器人框架壳体，该机器人框架壳体的内部设置有用于控制轮体行走以及螺旋浮筒推进机构推进的智能控制系统，且所述的机器人框架壳体内还设置有电源装置以及机器人框架壳体的表面还设置有传感器，机器人框架壳体上端设置有可拆卸的盖体。
进一步地，所述轮体共设置有四组，而所述的螺旋浮筒推进机构则相应设置有两组，分设在机器人框架壳体的两侧；四组轮体中前方的两轮体设置为主动式防滑轮，后方的两轮体设置为从动式万向轮。
进一步地，所述的螺旋浮筒推进机构包括螺旋浮筒以及安装于螺旋浮筒内部的旋转驱动机构，所述的螺旋浮筒外部设置有螺旋叶片，且螺旋浮筒的两端部均对应安装有固定旋转端盖，通过两端的固定旋转端盖安装在轮体的支撑机构的上端，且所述的螺旋浮筒内部还通过固定轴套固定有电机座，该电机座内固定有旋转驱动机构，而该旋转驱动机构的输出轴则横向伸出与固定旋转端盖安装成一体，当旋转驱动机构启动后，输出轴与固定旋转端盖位置不动，而安装成一体的旋转驱动机构以及螺旋浮筒相应旋转，并通过外部设置的螺旋叶片推进行走。
进一步地，所述的螺旋浮筒通过分体式的螺旋浮筒大头部和螺旋浮筒小头部通过螺纹结构可拆卸安装构成，螺旋浮筒大头部和螺旋浮筒小头部上设置有对应的螺旋叶片；所述的旋转驱动机构设置为一体式的电机及减速机，电机座上还设置有电机盖座，所述的螺旋浮筒内部还固定有内部轴承，而输出轴则通过内部轴承过渡安装到固定旋转端盖上。
进一步地，所述的螺旋浮筒大头部和螺旋浮筒小头部均设置为铝合金或树脂制成。
进一步地，所述机器人框架壳体的前后两端端还均设置有若干LED探照灯，所述的机器人框架壳体的后端还固定连接有用于传输视频信号与控制数字信号的线缆以及用于防护线缆的构件，所述机器人框架壳体的前后两端还设置有用于摄像的球形万向摄像头。
进一步地，所述的智能控制系统包括接触器、继电器、工控机以及两组单片机；所述工控机及单片机内均烧录了机器人行走的惯性导航控制程序以及探测控制程序；所述的机器人框架壳体内还安装有陀螺仪和加速度计。
进一步地，所述传感器包括避障检测传感器、硫化氢浓度检测传感器、氨气浓度检测传感器、管道破损检测传感器、淤泥厚度检测传感器、氧气浓度检测传感器以及安装于机器人框架壳体侧面的测距传感器；且其中的淤泥厚度检测传感器设置为多普勒双频超声波传感器。
有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本装置设置有两种行走机构，一种是自带驱动的轮体行走机构，共设置有四个，前两轮设置为主动式防滑轮，具体可设置为防水的带齿形防滑轮，而后两轮则设置为从动式的万向轮，可在无水的环境中使用该行走机构；另外一种则设置为螺旋浮筒推进机构，通过内部的旋转驱动机构带动整体螺旋浮筒旋转，利用螺旋浮筒上的螺旋叶片推动整体装置行走，比较适合有水和有淤泥的环境中使用，当然在合适的水深环境下，两种行走机构还可以同时使用，设计合理巧妙，应用场景广泛，解决了探测内容及功能少的问题；
(2)本装置实现了真正的智能自动运行及工作，本装置设置有智能控制系统，智能控制系统由工控机、单片机及相关元器件组成，智能控制系统中一组单片机用于机器人的智能行走控制；另一组单片机则用于管涵探测工作控制；管涵水务探测机器人的智能行走、各指标的探测工作的软件均集成开发成自身独特系统并相应安装于智能控制系统，机器人的动力行走，精确定位、路线修正、淤泥等各指标检测等所有的工作均可相应通过智能控制系统来控制操作，真正实现了管涵探测机器人的自主运行与稳定的工作；
(3)本装置实现了精准定位，本装置中在机器人壳体框架上安装了陀螺仪、加速度计等，利用编制的惯性导航软件控制机器人运行轨迹，同时与地图叠加，在管涵等无移动信号情况下精确探测出管涵地理位置、走向，在地图上自动标识，为管涵大数据提供资料；
(4)本装置实现了多功能探测，本装置中利用了测深仪或多普勒双频超声波传感器等进行淤泥厚度检测，利用超声波检测管涵结构尺寸；利用各种气体传感器测硫化氢、氨气、氧气等浓度；利用传感器探测管涵结构，探测管涵是否破损及破损程度，自动生成探测报告及利用摄像头探测形成视频资料。
附图说明
图1为本实用新型立体结构示意图；
图2为本实用新型主视图；
图3为图2中C-C剖视图
图4为本实用新型侧视图；
图5为本实用新型中螺旋浮筒内部结构图；
图6为本实用新型中电机及减速机安装图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
如图1和图2所示，一种全地形管涵水务探测机器人，包括若干个自带驱动的轮体1，每一轮体1通过一支撑机构101对应安装，而支撑机构101的上端又对应安装有螺旋浮筒推进机构2，每一螺旋浮筒推进机构2的两端均设置有U形连接板5，而U形连接板5上则对应安装有机器人框架壳体7，该机器人框架壳体7的内部设置有用于控制轮体1行走以及螺旋浮筒推进机构2推进的智能控制系统19，且机器人框架壳体7内还设置有电源装置18以及机器人框架壳体7的表面还设置有传感器，机器人框架壳体7上端设置有可拆卸的盖体8。
智能控制系统19包括接触器、继电器、工控机以及两组单片机；工控机及单片机内均烧录了机器人行走的惯性导航控制程序以及探测控制程序；机器人框架壳体7内还安装有陀螺仪和加速度计。
本装置实现了真正的智能自动运行及工作，本装置设置有智能控制系统，智能控制系统由工控机、单片机及相关元器件组成，智能控制系统中一组单片机用于机器人的智能行走控制；另一组单片机则用于管涵探测工作控制；管涵水务探测机器人的智能行走、各指标的探测工作的软件均集成开发成自身独特系统并相应安装于智能控制系统，机器人的动力行走，精确定位、路线修正、淤泥等各指标检测等所有的工作均可相应通过智能控制系统来控制操作，真正实现了管涵探测机器人的自主运行与稳定的工作。
如图3所示，传感器则包括避障检测传感器、硫化氢浓度检测传感器22、氨气浓度检测传感器21、管道破损检测传感器24、淤泥厚度检测传感器20、氧气浓度检测传感器23以及安装于机器人框架壳体7侧面的测距传感器；且其中的淤泥厚度检测传感器20设置为多普勒双频超声波传感器。
本装置实现了多功能探测，本装置中利用了测深仪或多普勒双频超声波传感器等进行淤泥厚度检测，利用超声波检测管涵结构尺寸；利用各种气体传感器测硫化氢、氨气、氧气等浓度；利用传感器探测管涵结构，探测管涵是否破损及破损程度，自动生成探测报告及利用摄像头探测形成视频资料。
轮体1共设置有四组，而螺旋浮筒推进机构2则相应设置有两组，分设在机器人框架壳体7的两侧；四组轮体1中前方的两轮体1设置为主动式防滑轮，后方的两轮体1设置为从动式万向轮。
如图4和图5所示，螺旋浮筒推进机构2包括螺旋浮筒201以及安装于螺旋浮筒201内部的旋转驱动机构17，螺旋浮筒201外部设置有螺旋叶片3，且螺旋浮筒201的两端部均对应安装有固定旋转端盖4，通过两端的固定旋转端盖4安装在轮体1的支撑机构101的上端，且螺旋浮筒201内部还通过固定轴套16固定有电机座15，该电机座15内固定有旋转驱动机构17，而该旋转驱动机构17 的输出轴则横向伸出与固定旋转端盖4安装成一体，当旋转驱动机构17启动后，输出轴与固定旋转端盖4位置不动，而安装成一体的旋转驱动机构17以及螺旋浮筒201相应旋转，并通过外部设置的螺旋叶片3推进行走。
如图6所示，螺旋浮筒201通过分体式的螺旋浮筒大头部11和螺旋浮筒小头部12通过螺纹结构可拆卸安装构成，螺旋浮筒大头部11和螺旋浮筒小头部 12上设置有对应的螺旋叶片3；旋转驱动机构17设置为一体式的电机及减速机，电机座15上还设置有电机盖座14，螺旋浮筒201内部还固定有内部轴承13，而输出轴则通过内部轴承13过渡安装到固定旋转端盖4上；螺旋浮筒大头部11和螺旋浮筒小头部12均设置为铝合金或树脂制成。
本装置设置有两种行走机构，一种是自带驱动的轮体行走机构，共设置有四个，前两轮设置为主动式防滑轮，具体可设置为防水的带齿形防滑轮，而后两轮则设置为从动式的万向轮，可在无水的环境中使用该行走机构；另外一种则设置为螺旋浮筒推进机构，通过内部的旋转驱动机构带动整体螺旋浮筒旋转，利用螺旋浮筒上的螺旋叶片推动整体装置行走，比较适合有水和有淤泥的环境中使用，当然在合适的水深环境下，两种行走机构还可以同时使用，设计合理巧妙，应用场景广泛，解决了探测内容及功能少的问题。
机器人框架壳体7的前后两端端还均设置有若干LED探照灯10，机器人框架壳体7的后端还固定连接有用于传输视频信号与控制数字信号的线缆以及用于防护线缆的构件，机器人框架壳体7的前后两端还设置有用于摄像的球形万向摄像头9。
本装置实现了精准定位，本装置中在机器人壳体框架上安装了陀螺仪、加速度计等，利用编制的惯性导航软件控制机器人运行轨迹，同时与地图叠加，在管涵等无移动信号情况下精确探测出管涵地理位置、走向，在地图上自动标识，为管涵大数据提供资料。
上述具体实施方式只是本实用新型的一个优选实施例，并不是用来限制本实用新型的实施与权利要求范围的，凡依据本实用新型申请专利保护范围内容做出的等效变化和修饰，均应包括于本实用新型专利申请范围内。
Claims (7)
1.一种全地形管涵水务探测机器人，其特征在于：包括若干个自带驱动的轮体(1)，每一轮体(1)通过一支撑机构(101)对应安装，而所述支撑机构(101)的上端又对应安装有螺旋浮筒推进机构(2)，每一螺旋浮筒推进机构(2)的两端均设置有U形连接板(5)，而U形连接板(5)上则对应安装有机器人框架壳体(7)，该机器人框架壳体(7)的内部设置有用于控制轮体(1)行走以及螺旋浮筒推进机构(2)推进的智能控制系统(19)，且所述的机器人框架壳体(7)内还设置有电源装置(18)以及机器人框架壳体(7)的表面还设置有传感器，机器人框架壳体(7)上端设置有可拆卸的盖体(8)。
2.根据权利要求1所述的一种全地形管涵水务探测机器人，其特征在于：所述轮体(1)共设置有四组，而所述的螺旋浮筒推进机构(2)则相应设置有两组，分设在机器人框架壳体(7)的两侧；四组轮体(1)中前方的两轮体(1)设置为主动式防滑轮，后方的两轮体(1)设置为从动式万向轮。
3.根据权利要求2所述的一种全地形管涵水务探测机器人，其特征在于：所述的螺旋浮筒推进机构(2)包括螺旋浮筒(201)以及安装于螺旋浮筒(201)内部的旋转驱动机构(17)，所述的螺旋浮筒(201)外部设置有螺旋叶片(3)，且螺旋浮筒(201)的两端部均对应安装有固定旋转端盖(4)，通过两端的固定旋转端盖(4)安装在轮体(1)的支撑机构(101)的上端，且所述的螺旋浮筒(201)内部还通过固定轴套(16)固定有电机座(15)，该电机座(15)内固定有旋转驱动机构(17)，而该旋转驱动机构(17)的输出轴则横向伸出与固定旋转端盖(4)安装成一体，当旋转驱动机构(17)启动后，输出轴与固定旋转端盖(4)位置不动，而安装成一体的旋转驱动机构(17)以及螺旋浮筒(201)相应旋转，并通过外部设置的螺旋叶片(3)推进行走。
4.根据权利要求3所述的一种全地形管涵水务探测机器人，其特征在于：所述的螺旋浮筒(201)通过分体式的螺旋浮筒大头部(11)和螺旋浮筒小头部(12)通过螺纹结构可拆卸安装构成，螺旋浮筒大头部(11)和螺旋浮筒小头部(12)上设置有对应的螺旋叶片(3)；所述的旋转驱动机构(17)设置为一体式的电机及减速机，电机座(15)上还设置有电机盖座(14)，所述的螺旋浮筒(201)内部还固定有内部轴承(13)，而输出轴则通过内部轴承(13)过渡安装到固定旋转端盖(4)上。
5.根据权利要求4所述的一种全地形管涵水务探测机器人，其特征在于：所述的螺旋浮筒大头部(11)和螺旋浮筒小头部(12)均设置为铝合金或树脂制成。
6.根据权利要求1所述的一种全地形管涵水务探测机器人，其特征在于：所述机器人框架壳体(7)的前后两端端还均设置有若干LED探照灯(10)，所述的机器人框架壳体(7)的后端还固定连接有用于传输视频信号与控制数字信号的线缆以及用于防护线缆的构件，所述机器人框架壳体(7)的前后两端还设置有用于摄像的球形万向摄像头(9)。
7.根据权利要求1所述的一种全地形管涵水务探测机器人，其特征在于：所述的传感器包括避障检测传感器、硫化氢浓度检测传感器(22)、氨气浓度检测传感器(21)、管道破损检测传感器(24)、淤泥厚度检测传感器(20)、氧气浓度检测传感器(23)以及安装于机器人框架壳体(7)侧面的测距传感器；且其中的淤泥厚度检测传感器(20)设置为多普勒双频超声波传感器。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202121792559.4U CN216132497U (zh) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 一种全地形管涵水务探测机器人 |
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| CN202121792559.4U CN216132497U (zh) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 一种全地形管涵水务探测机器人 |
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| CN216132497U true CN216132497U (zh) | 2022-03-25 |
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| CN202121792559.4U Active CN216132497U (zh) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 一种全地形管涵水务探测机器人 |
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| CN (1) | CN216132497U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115183082A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-10-14 | 哈工大机器人（合肥）国际创新研究院 | 一种气囊封堵机器人 |
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2021
- 2021-08-02 CN CN202121792559.4U patent/CN216132497U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115183082A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-10-14 | 哈工大机器人（合肥）国际创新研究院 | 一种气囊封堵机器人 |
| CN115183082B (zh) * | 2022-07-14 | 2023-06-20 | 哈工大机器人（合肥）国际创新研究院 | 一种气囊封堵机器人 |
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