本發(fā)明屬于水下機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于液體環(huán)境的管道機(jī)器人。

背景技術(shù)：

目前，隨著管道運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，管道內(nèi)部檢測(cè)問(wèn)題日趨凸顯。輸送液體的管道內(nèi)壁極易出現(xiàn)老化、腐蝕、裂紋、異物附著等問(wèn)題。傳統(tǒng)的管外檢測(cè)措施無(wú)法對(duì)管內(nèi)壁的情況做出準(zhǔn)確的評(píng)估，也無(wú)法對(duì)管內(nèi)壁進(jìn)行有效的清理。而目前的管道維護(hù)方式多為檢修人員采用手工方式進(jìn)行維護(hù)。這種維護(hù)方式很難準(zhǔn)確判斷出管道內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題的位置，不僅工作強(qiáng)度大，工作效率極低，而且在維護(hù)時(shí)需要停用管道，從而嚴(yán)重地妨礙了管道的正常工作。因此，有必要設(shè)計(jì)一種在不妨礙管道正常工作的情況下，能對(duì)管內(nèi)壁進(jìn)行檢測(cè)與清洗工作的機(jī)器人。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種在充滿(mǎn)液體的水平直或彎曲程度較小管道中對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行檢測(cè)和清洗工作的機(jī)器人。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的適用于液體環(huán)境的管道機(jī)器人包括殼體、電池組、控制裝置、遙控器、螺旋槳、支撐裝置、視覺(jué)傳感器、小型機(jī)械手臂、直流電機(jī)和顯示器；其中殼體由一個(gè)空心半球和一個(gè)帶圓頂且水平設(shè)置的空心圓柱體螺紋連接而構(gòu)成，在空心圓柱體的內(nèi)部沿軸向設(shè)有兩塊平行的隔板，由此將空心圓柱體的內(nèi)部空間分為三部分，其中底層放置電池組；中部放置兩臺(tái)直流電機(jī)作為動(dòng)力裝置，并且兩臺(tái)直流電機(jī)的輸出軸均向外設(shè)置；上部放置控制裝置，并且控制裝置上帶有信號(hào)接收模塊；同時(shí)空心圓柱體的頂部連接有一透明的空心圓頂，內(nèi)部設(shè)置能夠在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)360度的視覺(jué)傳感器；電池組與直流電機(jī)、控制裝置及視覺(jué)傳感器電連接，用于為這些部件供電；兩個(gè)螺旋槳分別位于殼體的前后端，其上的槳轂貫穿空心半球或圓頂?shù)闹行暮笱由斓綒んw的內(nèi)部，并且每個(gè)槳轂的后端與一個(gè)直流電機(jī)的輸出軸相連；空心圓柱體的兩側(cè)部位分別連接一個(gè)小型機(jī)械手臂；殼體的前后部位外部分別套有一個(gè)支撐裝置；遙控器由工作人員手持，其上帶有信號(hào)發(fā)射模塊，并且與控制裝置無(wú)線連接；顯示器設(shè)置在地面上，與視覺(jué)傳感器無(wú)線連接。

所述的支撐裝置包括支撐環(huán)、多根支撐架、多個(gè)彈簧和多個(gè)軸承滑輪；其中支撐環(huán)套在殼體外部；支撐架為桿狀，多根支撐架的后端間隔鉸接在支撐環(huán)的外圓周面上；每根支撐架的后端與一根彈簧的一端相連接，彈簧另一端固定在支撐環(huán)的外圓周面上；每根支撐架的前端分別安裝一個(gè)軸承滑輪。

所述的多根支撐架在支撐環(huán)上等間距分布，數(shù)量為4根。

所述的彈簧為螺旋式壓縮彈簧。

所述的空心圓頂與空心圓柱體之間螺紋連接且設(shè)有密封圈。

所述的空心半球和空心圓柱體之間還設(shè)有密封圈。

本發(fā)明提供的適用于液體環(huán)境的管道機(jī)器人具有如下有益效果：

本發(fā)明管道機(jī)器人可工作于充滿(mǎn)液體的水平直管道或彎曲程度較小的管道中，管外工作人員可利用遙控器控制其在管道內(nèi)往復(fù)行走，視覺(jué)傳感器實(shí)時(shí)傳回管道內(nèi)的圖像來(lái)檢查管道內(nèi)壁的狀態(tài)，并可通過(guò)小型機(jī)械手臂來(lái)完成簡(jiǎn)單的清洗工作。另外，本管道機(jī)器人具有簡(jiǎn)單實(shí)用，結(jié)構(gòu)輕巧，工作時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，。并可極大降低管道檢修人員的工作難度，且采用模塊化設(shè)計(jì)，方便組裝和維護(hù)，可大量生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提供的適用于液體環(huán)境的管道機(jī)器人外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的適用于液體環(huán)境的管道機(jī)器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明提供的適用于液體環(huán)境的管道機(jī)器人中支撐裝置示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的適用于液體環(huán)境的管道機(jī)器人中控制系統(tǒng)組成框圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的適用于液體環(huán)境的管道機(jī)器人進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1-4所示，本發(fā)明提供的適用于液體環(huán)境的管道機(jī)器人包括殼體1、電池組2、控制裝置3、遙控器4、螺旋槳5、支撐裝置6、視覺(jué)傳感器7、小型機(jī)械手臂8、直流電機(jī)14和顯示器16；其中殼體1由一個(gè)空心半球和一個(gè)帶圓頂且水平設(shè)置的空心圓柱體螺紋連接而構(gòu)成，在空心圓柱體的內(nèi)部沿軸向設(shè)有兩塊平行的隔板9，由此將空心圓柱體的內(nèi)部空間分為三部分，其中底層放置電池組2；中部放置兩臺(tái)直流電機(jī)14作為動(dòng)力裝置，并且兩臺(tái)直流電機(jī)14的輸出軸均向外設(shè)置；上部放置控制裝置3，并且控制裝置3上帶有信號(hào)接收模塊；同時(shí)空心圓柱體的頂部連接有一透明的空心圓頂15，內(nèi)部設(shè)置能夠在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)360度的視覺(jué)傳感器7；電池組2與直流電機(jī)14、控制裝置3及視覺(jué)傳感器7電連接，用于為這些部件供電；兩個(gè)螺旋槳5分別位于殼體1的前后端，其上的槳轂貫穿空心半球或圓頂?shù)闹行暮笱由斓綒んw1的內(nèi)部，并且每個(gè)槳轂的后端與一個(gè)直流電機(jī)14的輸出軸相連；空心圓柱體的兩側(cè)部位分別連接一個(gè)小型機(jī)械手臂8；殼體1的前后部位外部分別套有一個(gè)支撐裝置6；遙控器4由工作人員手持，其上帶有信號(hào)發(fā)射模塊，并且與控制裝置3無(wú)線連接；顯示器16設(shè)置在地面上，與視覺(jué)傳感器7無(wú)線連接。

所述的支撐裝置6包括支撐環(huán)10、多根支撐架11、多個(gè)彈簧12和多個(gè)軸承滑輪13；其中支撐環(huán)10套在殼體1外部；支撐架11為桿狀，多根支撐架11的后端間隔鉸接在支撐環(huán)10的外圓周面上；每根支撐架11的后端與一根彈簧12的一端相連接，彈簧12另一端固定在支撐環(huán)10的外圓周面上；每根支撐架11的前端分別安裝一個(gè)軸承滑輪13。

所述的多根支撐架11在支撐環(huán)10上等間距分布，數(shù)量為4根。

所述的彈簧12為螺旋式壓縮彈簧。

所述的空心圓頂15與空心圓柱體之間螺紋連接且設(shè)有密封圈。

所述的空心半球和空心圓柱體之間還設(shè)有密封圈。

現(xiàn)將本發(fā)明提供的適用于液體環(huán)境的管道機(jī)器人使用方法闡述如下：

本發(fā)明提供的適用于液體環(huán)境的管道機(jī)器人主要用于對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行檢測(cè)和簡(jiǎn)單清洗。使用前，將機(jī)器人放置于管道中，由于支撐裝置6上設(shè)有彈簧12，在彈簧12的彈性力作用下，位于支撐架11前端的軸承滑輪13能夠自動(dòng)壓緊在管道內(nèi)壁，由此實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與管道內(nèi)壁緊密配合，從而可以避免因機(jī)器人本身質(zhì)量以及直流電機(jī)14所產(chǎn)生的扭矩導(dǎo)致的機(jī)器人在管道內(nèi)不穩(wěn)定現(xiàn)象。另外，由于彈簧12具有一定的形變量，故本機(jī)器人可適用于不同口徑的管道。當(dāng)管道中充滿(mǎn)液體或開(kāi)始輸送液體時(shí)，機(jī)器人便可進(jìn)行工作。這時(shí)管外工作人員可開(kāi)啟遙控器4，并利用遙控器4通過(guò)信號(hào)發(fā)射模塊向控制裝置3發(fā)送指令，控制裝置3通過(guò)信號(hào)接收模塊接收到上述指令后進(jìn)行解析，然后將直流電機(jī)14啟動(dòng)，由此帶動(dòng)兩個(gè)螺旋槳5在水中轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在管道內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)直流電機(jī)14均可進(jìn)行正反轉(zhuǎn)和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可控制本機(jī)器人在充滿(mǎn)液體的管道中以不同的速度往復(fù)行走；同時(shí)，控制視覺(jué)傳感器7進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)的同時(shí)采集管道內(nèi)壁的圖像，然后將采集的圖像傳輸給設(shè)置在地面上的顯示器，管外工作人員可根據(jù)顯示器上顯示的圖像實(shí)時(shí)判斷出機(jī)器人在管道中的位置和管道內(nèi)壁的損傷情況，并可通過(guò)控制裝置3控制兩個(gè)小型機(jī)械手臂8移動(dòng)，由于小型機(jī)械手臂8具有三個(gè)自由度，因此能夠?qū)艿纼?nèi)壁進(jìn)行簡(jiǎn)單的清洗工作。若某些管道內(nèi)壁的損傷比較嚴(yán)重，無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單清洗方式解決，管外工作人員也能通過(guò)視覺(jué)傳感器7傳回的圖像準(zhǔn)確地確定出問(wèn)題所在和管道內(nèi)壁出現(xiàn)損傷的位置，因此可為檢修人員的進(jìn)一步維修提供強(qiáng)有力的幫助。