管道內況檢測機器人制造技術

本發明專利技術公布一種對流體運輸管道內部狀況進行定期檢查的管道內況檢測機器人，屬于檢測機器人技術領域。包括為機器人提供電力的電源、控制機器人運動的驅動模塊、與驅動模塊相連的推進機構、對采集到的數據和外部指令進行處理的數據綜合處理模塊、用于信息傳輸的通信及數據傳輸模塊、用于采集外部信息的多種參數感知模塊和拍照記錄存儲模塊。本發明專利技術能及時方便的檢測管道內的具體狀況并且檢測范圍大；不限定機器人能夠進行采樣的數據類型、參數種類，可由工程技術人員依據當前需求，自主改進，加裝相應裝置以滿足測量目的。

【技術實現步驟摘要】
管道內況檢測機器人
本專利技術涉及檢測機器人
，具體是一種對流體運輸管道內部狀況進行定期檢查的管道內況檢測機器人。
技術介紹
管道運輸在當今社會的多種行業起到至關重要的作用，資源領域的油氣運輸、城市建筑的給排水、通風系統中，管道的使用都是必不可少的。但由于管道設計的復雜性與密閉性，在使用過程中的定期維護檢測成為工程技術人員的一大難題，對于管道內部的實時狀況采用固定設備進行監控，成本高，并且易受損壞。儀器設備長期處在某些特種物質中，其自身精度、采集數據的準確性難以為技術人員掌握。同時，固定設備僅能檢測較小范圍內的現場數據，并且不便更新換代，隨管道使用年限增加，局部老化、損毀、囤積異物的現象可能無法及時發現并處理，極易引發相關事故，造成經濟損失與環境破壞，給人們的生產生活帶來不利影響。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種用于管道內部情況的多參數采集，從而進行綜合分析的管道內況檢測機器人。本專利技術通過以下技術方案實現:一種管道內況檢測機器人，包括為機器人提供電力的電源、控制機器人運動的驅動模塊、與驅動模塊相連的推進機構、對采集到的數據和外部指令進行處理的數據綜合處理模塊、用于信息傳輸的通信及數據傳輸模塊、用于采集外部信息的多種參數感知模塊和拍照記錄存儲模塊；所述的驅動模塊、多種參數感知模塊和拍照記錄存儲模塊分別與數據綜合處理模塊連接；所述的通信及數據傳輸模塊連接起數據綜合處理模塊和對機器人進行輔助控制的外部監測控制器；所述的電源、驅動模塊、數據綜合處理模塊、通信及數據傳輸模塊和多種參數感知模塊固定在推進機構內部；所述的拍照記錄存儲模塊固定在推進機構前端。其進一步是:所述的推進機構為旋進式推進結構，包括圓柱形中空主體、旋轉式雙葉鋸齒形刀片、多個支撐輪和固定在主體后部的推進器；所述的刀片通過旋轉軸固定在中空主體前端的；所述的旋轉軸連接有直流電機；所述的支撐輪均勻固定在中空主體前端圓柱面上；所述的推進器包括電機、聯軸器和驅動輪；所述的聯軸器位于主體中心軸線上，聯軸器一端連接電機，另一端連接驅動輪；所述的驅動輪位于主體后方，包括后氣彈簧和與后氣彈簧連接并沿管道內壁徑向傾斜運動的后車輪。所述的多種參數感知模塊采用數字傳感器進行數據采集，包括檢測溫度和濕度的溫濕度傳感器、檢測管道內氣體濃度的氣體濃度傳感器、檢測管道內氣壓的環境氣壓傳感器、檢測管道內是否有漏光現象的光照度傳感器和檢測管道傾斜度和較大異物的重力傳感器。所述的數據綜合處理模塊采用MSP430系列單片機，對電源、驅動模塊、通信及數據傳輸模塊、多種參數感知模塊顯示及拍照記錄存儲模塊集中管理。所述的通信及數據傳輸模塊采用無線方式與外部監測控制器相連。所述的通信及數據傳輸模塊采用有線方式與外部監測控制器相連。所述的各模塊采用總線式通用模塊化控制方式。所述的拍照記錄存儲模塊包括攝像頭、照明設備、數據存儲卡和顯示器。機器人在執行任務前，先由工程技術人員依據管道種類配置設定好相應參數，將管道待測段節點打開放入本設備，固定好機器人與管道相對位置后，即可在相應管道內部進行自動化測量監控。檢測過程中能實時對管道內的溫濕度、特殊氣體濃度、氣壓、光照度等參數進行測量。當遇到管道內囤積異物的情況，管道機器人會根據重力檢測模塊閾值報警，并啟動攝像記錄設備，對現場環境拍照定位，并與實時監測數據綜合檢測結果，存儲備查，同時通過通信及數據傳輸模塊向外部監測控制器反饋當前情況。由于受機器人體積限制，對管道內異物的感知只能限定在某一直徑范圍內，故在精度要求較高的情況下，采用延時記錄的方式，每間隔一段時間即對當前環境進行一次整體記錄，將所拍攝的現場環境照片與多種參數整合存儲，待機器人被回收時統一讀取。由于機器人采用旋進方式運行，可在管道內自由進退，當使用無線通訊模式時可設定檢測結束節點，待機器人行進到一定位置即停止并報警，與理論位置配合，完成機器人的回收工作；另一種方式，可選擇在機器人檢測到超過預警環境及異物后，記錄數據，原路返回初始投放位置。管道內況檢測機器人與外部監測控制器通訊因受具體管道環境影響，采用無線與有線兩套方案；管道內況檢測機器人執行任務期間采用自動控制運行，通過設備間通信方式可實現人工輔助操作；多種參數感知模塊采用數字傳感器進行數據采集，從而保障整體系統的精度；通過重力傳感器獲得的數據來掌握機器人行進過程中的實時姿態，借此判斷是否遇上管道內存在的異物或管道自身的傾斜方向，同時決策進一步的行進方案；管道內況檢測機器人前端的攝像頭及照明設備，可對行進過程中遇到的異常情況拍照記錄并能加載到顯示器，拍照記錄存儲模塊采用協處理單元的模式，與數據綜合處理模塊通過通訊方式關聯，共同完成檢測任務；本專利技術采用總線式通用模塊化控制方式，可在一定程度上自由組合，達到設備成本與檢測目的的最佳組合，方便檢測機器人的技術升級。本專利技術的優點包括: 1、能及時方便的檢測管道內的具體狀況并且檢測范圍大； 2、不限定機器人能夠進行采樣的數據類型、參數種類，可由工程技術人員依據當前需求，自主改進，加裝相應裝置以滿足測量目的； 3、旋進式行進機構在適當的管道內可與管道內壁緊密貼合，使機器人行進方向與管道徑向保持一致，從而能夠自由進退，增強了本機器人的環境適應能力； 4、采用氣彈簧作為輪軸支架，起到避震效果； 5、氣壓、光照與溫濕度的配合檢測可綜合防范易燃易爆氣體的在管道運輸中可能產生的危害； 6、當行進過程中遇到較大障礙物時，雙葉鋸齒形刀片高速旋轉，能對其進行清除處理。【附圖說明】圖1是本專利技術結構示意圖； 圖2是推進機構結構示意圖； 圖3是本專利技術工作流程圖； 圖4是本專利技術行進到管道上坡時示意圖； 圖5是本專利技術行進到管道下坡時示意圖。圖2中:1、主體；2、支撐輪；21、前氣彈簧；22、前車輪；3、聯軸器；4、驅動輪；41、后氣彈簧；42、后車輪；5、旋轉軸；6、刀片。【具體實施方式】以下是本專利技術的一個具體實施例，結合附圖對本專利技術做進一步說明。如圖1所示，一種管道內況檢測機器人，包括為機器人提供電力的電源、控制機器人運動的驅動模塊、與驅動模塊相連的推進機構、對采集到的數據和外部指令進行處理的數據綜合處理模塊、用于信息傳輸的通信及數據傳輸模塊、用于采集外部信息的多種參數感知模塊和拍照記錄存儲模塊；驅動模塊、多種參數感知模塊和拍照記錄存儲模塊分別與數據綜合處理模塊連接；通信及數據傳輸模塊連接起數據綜合處理模塊和對機器人進行輔助控制的外部監測控制器；電源、驅動模塊、數據綜合處理模塊、通信及數據傳輸模塊和多種參數感知模塊固定在推進機構內部；拍照記錄存儲模塊固定在推進機構前端。多種參數感知模塊采用數字傳感器進行數據采集，包括檢測溫度和濕度的溫濕度傳感器、檢測管道內氣體濃度的氣體濃度傳感器、檢測管道內氣壓的環境氣壓傳感器、檢測管道內是否有漏光現象的光照度傳感器和檢測管道傾斜度和較大異物的重力傳感器。數據綜合處理模塊采用MSP430系列單片機，對電源、驅動模塊、通信及數據傳輸模塊、多種參數感知模塊顯示及拍照記錄存儲模塊集中管理。通信及數據傳輸模塊采用有線方式與外部監測控制器相連。各模塊采用總線式通用模塊化控制方式。拍照記錄存儲模塊包括攝像頭、照明設備、數據存儲卡和顯示器。如圖2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種管道內況檢測機器人，其特征在于：包括為機器人提供電力的電源、控制機器人運動的驅動模塊、與驅動模塊相連的推進機構、對采集到的數據和外部指令進行處理的數據綜合處理模塊、用于信息傳輸的通信及數據傳輸模塊、用于采集外部信息的多種參數感知模塊和拍照記錄存儲模塊；所述的驅動模塊、多種參數感知模塊和拍照記錄存儲模塊分別與數據綜合處理模塊連接；所述的通信及數據傳輸模塊連接起數據綜合處理模塊和對機器人進行輔助控制的外部監測控制器；所述的電源、驅動模塊、數據綜合處理模塊、通信及數據傳輸模塊和多種參數感知模塊固定在推進機構內部；所述的拍照記錄存儲模塊固定在推進機構前端。

【技術特征摘要】
1.一種管道內況檢測機器人，其特征在于:包括為機器人提供電力的電源、控制機器人運動的驅動模塊、與驅動模塊相連的推進機構、對采集到的數據和外部指令進行處理的數據綜合處理模塊、用于信息傳輸的通信及數據傳輸模塊、用于采集外部信息的多種參數感知模塊和拍照記錄存儲模塊；所述的驅動模塊、多種參數感知模塊和拍照記錄存儲模塊分別與數據綜合處理模塊連接；所述的通信及數據傳輸模塊連接起數據綜合處理模塊和對機器人進行輔助控制的外部監測控制器；所述的電源、驅動模塊、數據綜合處理模塊、通信及數據傳輸模塊和多種參數感知模塊固定在推進機構內部；所述的拍照記錄存儲模塊固定在推進機構前端。2.根據權利要求1所述的管道內況檢測機器人，其特征在于:所述的推進機構為旋進式推進結構，包括圓柱形中空主體(I)、旋轉式雙葉鋸齒形刀片(6)、多個支撐輪(2)和固定在主體后部的推進器；所述的刀片(6)通過旋轉軸(5)固定在中空主體(I)前端的；所述的旋轉軸(5)連接有直流電機；所述的支撐輪(2)均勻固定在中空主體(I)前端圓柱面上；所述的推進器包括電機、聯軸器(3)和驅動輪(4);所述的聯軸器(3)位于主體(I)中心軸線上，聯軸器(3)—端連接電機，另一端連接驅動輪(4);所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：侯博正，韓厚德，韓星，張興奎，黃艷，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：