管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人、控制箱以及連接機(jī)器人和控制箱的電纜線。機(jī)器人包括車身、行走機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)以及云臺(tái)攝像設(shè)備。車身的側(cè)面呈上大下小的梯形。行走機(jī)構(gòu)為位于車身兩側(cè)的兩套履帶式行走機(jī)構(gòu)。每套履帶式行走機(jī)構(gòu)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、一個(gè)導(dǎo)向輪、兩個(gè)托帶輪、多個(gè)支重輪以及套在驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、托帶輪和支重輪上的一條履帶。驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪安裝在車身的上部?jī)啥耍瑢?dǎo)帶輪安裝在驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪之間，支重輪安裝在車身下端以承載車身及其上的元件。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全、操作方便，能適應(yīng)更多復(fù)雜情況。
【專利說(shuō)明】管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人及其系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電纜檢測(cè)的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人及其系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)電力需求量不斷增大、電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地下電纜的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，相應(yīng)的電纜故障發(fā)生的頻率也越來(lái)越高。電纜敷設(shè)于電纜溝內(nèi)，難以對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，所以以往都是電纜發(fā)生故障后通過(guò)儀器對(duì)故障點(diǎn)的測(cè)距和查找進(jìn)而對(duì)電纜進(jìn)行維修。這種方法不能避免電纜故障的發(fā)生及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失，另外，電纜溝長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管，電纜溝又環(huán)境惡劣，增加了檢修人員的危險(xiǎn)，因此，必須對(duì)電纜溝內(nèi)的情況進(jìn)行定期檢測(cè)，檢查出已有的和潛在的故障，避免事故發(fā)生。電纜溝空間狹小、環(huán)境惡劣、可能存在諸多安全隱患，傳統(tǒng)的檢查方式是人工進(jìn)入電纜溝進(jìn)行檢查，其缺點(diǎn)是工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、面臨惡劣環(huán)境的危險(xiǎn)、檢測(cè)到的信息不便于后續(xù)查閱與管理。
[0003]管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)作為有效的檢測(cè)設(shè)備，替代工人進(jìn)入電纜溝檢測(cè)，得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。
[0004]目前已有的機(jī)器人的核心結(jié)構(gòu)基本上都是移動(dòng)載體上搭載攝像頭，加上后臺(tái)用于控制機(jī)器人工作的控制箱。例如:中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第CN101468664A號(hào)(簡(jiǎn)稱‘664號(hào))所涉及的電纜隧道危險(xiǎn)環(huán)境小型履帶檢查機(jī)器人系統(tǒng)、中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第CN102354925A(簡(jiǎn)稱‘925號(hào))號(hào)所涉及的一種可實(shí)現(xiàn)隧(管)道巡檢的機(jī)器人、以及中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第CN101915339A號(hào)(簡(jiǎn)稱‘339號(hào))所涉及的一種管道機(jī)器人。這些機(jī)器人不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且性能上仍存在一些不足:‘664號(hào)和‘925號(hào)所揭露的機(jī)器人結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，機(jī)器人后退時(shí)無(wú)法越障，而且該機(jī)器人的云臺(tái)不具備云臺(tái)升降功能，雖然能用于電纜隧道的檢測(cè)，但在空間狹小的電纜溝內(nèi)使用時(shí)則效果不理想?！?39號(hào)所揭露的機(jī)器人越障性能較差，雖然其具備云臺(tái)手動(dòng)升級(jí)功能，可適用于不同管徑的管道或溝渠，但是云臺(tái)的升降需手動(dòng)操作，且云臺(tái)的可升降的范圍仍十分有限。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全、操作方便，且能適用于情況復(fù)雜的溝渠或管道。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人，包括車身、協(xié)助車身行進(jìn)的行走機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)以及支撐在升降機(jī)構(gòu)上的云臺(tái)攝像設(shè)備。所述車身的側(cè)面呈上大下小的梯形。所述行走機(jī)構(gòu)為位于車身兩側(cè)的兩套履帶式行走機(jī)構(gòu)。每套履帶式行走機(jī)構(gòu)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、一個(gè)導(dǎo)向輪、兩個(gè)托帶輪、多個(gè)支重輪以及套在驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、托帶輪和支重輪上的一條履帶。所述驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪安裝在車身的上部?jī)啥?，所述?dǎo)帶輪安裝在驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪之間，所述支重輪安裝在車身下端以承載車身及車身上的元件。
[0007]進(jìn)一步地，其中一履帶式行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輪位于機(jī)器人行進(jìn)方向的后方，導(dǎo)向輪位于機(jī)器人行進(jìn)方向的前方；另一履帶式行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輪位于機(jī)器人行進(jìn)方向的前方，導(dǎo)向輪位于機(jī)器人行進(jìn)方向的后方。
[0008]進(jìn)一步地，兩套履帶式行走機(jī)構(gòu)分別位于車身左側(cè)和右側(cè)并由各自對(duì)應(yīng)的行走電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。
[0009]進(jìn)一步地，所述車身為獨(dú)立的模塊，其上設(shè)置照明燈和吊環(huán)；所述照明燈朝向機(jī)器人正前方設(shè)置；所述驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、托帶輪以及支重輪分別通過(guò)支架獨(dú)立地固定在車身上。
[0010]進(jìn)一步地，所述升降機(jī)構(gòu)包括連接在車身上表面的升降支座、用于支撐云臺(tái)攝像設(shè)備的云臺(tái)支座以及活動(dòng)地連接升降支座和云臺(tái)支座的兩連桿；所述升降機(jī)構(gòu)可在機(jī)身上方以及機(jī)身前方的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)云臺(tái)攝像設(shè)備在機(jī)身上方以及機(jī)身前方的位置范圍內(nèi)平移。
[0011]進(jìn)一步地，所述兩連桿與升降支座相連的兩連接軸一前一后地設(shè)置，且前軸比后軸位置低；所述兩連桿與云臺(tái)支座相連的兩連接軸也一前一后地設(shè)置，且前軸比后軸位置低；所述兩連桿為相向設(shè)置的折線型的連桿，且每一連桿的內(nèi)角為鈍角，從而避免兩連桿之間產(chǎn)生干涉。
[0012]進(jìn)一步地，所述云臺(tái)攝像設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)以及圖像獲取裝置；所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)，帶動(dòng)俯仰機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，從而使圖像獲取裝置跟隨俯仰機(jī)構(gòu)在水平方向上旋轉(zhuǎn)；所述俯仰機(jī)構(gòu)包括俯仰電機(jī)、同步帶以及同步帶輪，帶動(dòng)圖像獲取裝置在豎直方向上進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng)；所述圖像獲取裝置工作時(shí)獲取電纜溝內(nèi)的圖像信息和貼在電纜線上的二維條碼信息，所述照明燈安裝在攝像頭旁邊并與攝像頭同方向安置。
[0013]進(jìn)一步地，所述管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人的最大長(zhǎng)度為700毫米、最大寬度為260毫米、最大高度為280毫米。
[0014]本實(shí)用新型還提供一種管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，包括前述管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人、控制管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人的控制箱以及用于連接管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人和控制箱的電纜線。
[0015]進(jìn)一步地，所述控制箱包括開(kāi)關(guān)電源、工控機(jī)主板、上位機(jī)控制芯片、硬盤、視頻編碼器和輸入/輸出設(shè)備；所述輸入/輸出設(shè)備包括觸摸板、鍵盤、旋鈕、搖桿；所述輸出設(shè)備包括顯示屏和指示燈。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型所提供的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人及其系統(tǒng)，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全、操作方便，而且能適用于情況復(fù)雜的溝渠或管道。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例所提供的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例所提供的機(jī)器人的控制箱的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例所提供的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例所提供的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)的云臺(tái)升降機(jī)構(gòu)的工作示意圖；
[0021]圖5是本實(shí)用新型的實(shí)施例所提供的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)的云臺(tái)攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0023]本實(shí)用新型所涉及的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，主要用于替代工人進(jìn)入電纜溝對(duì)電纜和電纜溝環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)及對(duì)數(shù)據(jù)的管理，或者用戶檢測(cè)排水管道、石油管道等，下面以將機(jī)器人用于電纜溝為例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0024]請(qǐng)參看圖1，本實(shí)用新型的實(shí)施例所提供的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)器人、控制箱、以及連接機(jī)器人和控制箱的電纜線。機(jī)器人的各個(gè)模塊相互獨(dú)立，方便拆裝，也利于后續(xù)改進(jìn)。電纜線的表面標(biāo)有刻度，能夠在機(jī)器人無(wú)法通過(guò)超聲波測(cè)距來(lái)定位的情況下，通過(guò)電纜線上的刻度來(lái)得知機(jī)器人的行進(jìn)距離和進(jìn)行粗略的定位。請(qǐng)同時(shí)參看圖3，機(jī)器人包括車身1、協(xié)助車身I行進(jìn)的行走機(jī)構(gòu)、設(shè)置在車身I上端的升降機(jī)構(gòu)3、支撐在升降機(jī)構(gòu)3上的云臺(tái)攝像設(shè)備4、安裝在車身I上的傳感器盒5以及安裝在車身I前端的照明燈6。照明燈6朝向機(jī)器人前進(jìn)的正前方設(shè)置，照明燈6為亮度可調(diào)的聚光燈，其亮度高，用于整個(gè)電纜溝環(huán)境的照明。
[0025]車身I為一個(gè)獨(dú)立的模塊，除了方便機(jī)器人其他部件的安裝和固定外，其內(nèi)放置驅(qū)動(dòng)器、電壓轉(zhuǎn)換模塊、下位機(jī)控制芯片等電子元器件。機(jī)身I上端還設(shè)有便于將機(jī)器人放入或吊出電纜溝吊環(huán)8。機(jī)身I還設(shè)有航空插座7，機(jī)器人通過(guò)航空插座7與電纜線配合，從而與控制箱連接。車身I的側(cè)面呈上大下小的梯形，機(jī)器人的最大長(zhǎng)度約為700毫米、最大寬度約為260毫米、最大高度約為280毫米。
[0026]機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)包括兩套履帶式行走機(jī)構(gòu)，兩套履帶式行走機(jī)構(gòu)分別位于車身左側(cè)和右側(cè)并由各自對(duì)應(yīng)的行走電機(jī)(圖未示出)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，且其中一側(cè)的履帶式行走機(jī)構(gòu)為前輪驅(qū)動(dòng)，另一側(cè)為后輪驅(qū)動(dòng)。每套履帶式行走機(jī)構(gòu)其包括一條履帶21、一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪22、一個(gè)導(dǎo)向輪23、兩個(gè)托帶輪24、多個(gè)支重輪25以及一個(gè)履帶輪支架/履帶輪。驅(qū)動(dòng)輪22和導(dǎo)向輪23安裝在車身I的上部?jī)啥耍瑢?dǎo)帶輪24安裝在驅(qū)動(dòng)輪22和導(dǎo)向輪23之間，支重輪25安裝在車身下端，以承載車身I及車身I上的元件。本實(shí)施例中，支重輪25為四個(gè)，具體可根據(jù)車身長(zhǎng)度及機(jī)器人重量來(lái)設(shè)計(jì)支重輪25的數(shù)量。驅(qū)動(dòng)輪22、導(dǎo)向輪23、托帶輪24以及支重輪25分別通過(guò)支架獨(dú)立地固定在車身I上，履帶21套在驅(qū)動(dòng)輪22、導(dǎo)向輪23、托帶輪24以及支重輪25上。行走電機(jī)(圖未示出)通過(guò)軸和平鍵直接與驅(qū)動(dòng)輪22連接，省去齒輪和蝸輪蝸桿等結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化機(jī)器人結(jié)構(gòu)，節(jié)省機(jī)器人占用空間并能提高傳動(dòng)效率。本實(shí)施例中，車身左側(cè)的履帶式行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輪22位于機(jī)器人行進(jìn)方向的后方，導(dǎo)向輪23位于機(jī)器人行進(jìn)方向的前方；車身右側(cè)的履帶式行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輪22位于機(jī)器人行進(jìn)方向的前方，導(dǎo)向輪23位于機(jī)器人行進(jìn)方向的后方。由于車身左側(cè)和右側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪22和導(dǎo)向輪23的這種設(shè)計(jì)，機(jī)器人不僅能夠完成前進(jìn)、后退的動(dòng)作，而且在前進(jìn)和后退時(shí)均能實(shí)現(xiàn)越障行進(jìn)。當(dāng)兩側(cè)的履帶行進(jìn)速度不同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的差速轉(zhuǎn)向。
[0027]升降機(jī)構(gòu)3為平行四邊形機(jī)構(gòu)，其連接在車身I上表面，并包括升降支座31、兩連桿32以及云臺(tái)支座33。升降機(jī)構(gòu)3通過(guò)舵機(jī)帶動(dòng)其連桿32旋轉(zhuǎn)，云臺(tái)攝像設(shè)備4安裝在云臺(tái)支座33上，從而使固定在連桿32上的云臺(tái)攝像設(shè)備4實(shí)現(xiàn)升降，并且能使云臺(tái)攝像設(shè)備4在升降過(guò)程中始終是平行移動(dòng)。升降機(jī)構(gòu)3的連桿32的兩端通過(guò)連接軸34與升降支座31和云臺(tái)支座33可活動(dòng)地連接。其中，連桿32與升降支座31相連的兩連接軸34 —前一后地設(shè)置，且前軸比后軸位置低；連桿32與云臺(tái)支座33相連的兩連接軸34也一前一后地設(shè)置，且前軸比后軸位置低。連接軸34的這種設(shè)計(jì)方式，使得升降機(jī)構(gòu)3的機(jī)架向前下方傾斜，可以使升降機(jī)構(gòu)3降低到更低的位置，提高機(jī)器人的檢測(cè)范圍，還可以減小機(jī)器人的總體尺寸。連桿32為折線型的且相向設(shè)置，連桿32的內(nèi)角為鈍角，從而能夠在一定程度上避免兩個(gè)連桿32之間產(chǎn)生干涉，進(jìn)一步保障升降機(jī)構(gòu)3能降低到更低的位置。
[0028]請(qǐng)同時(shí)參看圖4，升降機(jī)構(gòu)3可以在機(jī)身I上方以及機(jī)身I前方的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)云臺(tái)攝像設(shè)備4在機(jī)身I上方以及機(jī)身I前方的位置范圍內(nèi)平移。具體地，升降機(jī)構(gòu)3主要有四種工況。工況①為升降機(jī)構(gòu)3升至最高點(diǎn)的狀況，在對(duì)最高層的電纜進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)時(shí)需要使用；工況②為升降機(jī)構(gòu)3升至較高處的狀況，機(jī)器人大多數(shù)時(shí)間處于此狀況；工況③為升降機(jī)構(gòu)3處于水平時(shí)的狀況，主要是越障時(shí)使用；工況④為升降機(jī)構(gòu)3降至最低點(diǎn)的狀況，當(dāng)電纜溝中有電纜橫在過(guò)道半空中時(shí)需要使用。
[0029]請(qǐng)同時(shí)參看圖5，云臺(tái)攝像設(shè)備4連接在升降機(jī)構(gòu)3的云臺(tái)支座33上，其具有水平方向和豎直方向上的兩個(gè)自由度。云臺(tái)攝像設(shè)備4包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)41、俯仰機(jī)構(gòu)42以及圖像獲取裝置43。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)41設(shè)置在云臺(tái)支座33上，俯仰機(jī)構(gòu)42設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)41上，而圖像獲取裝置43安裝在俯仰機(jī)構(gòu)42上。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)41其包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)401，旋轉(zhuǎn)電機(jī)401為扁平式旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)俯仰機(jī)構(gòu)42旋轉(zhuǎn)，從而使圖像獲取裝置43跟隨俯仰機(jī)構(gòu)42在水平方向上旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)41的工作角度為0°?360°。俯仰機(jī)構(gòu)42包括俯仰電機(jī)402、同步帶403、同步帶輪(未標(biāo)號(hào))；俯仰電機(jī)402為舵機(jī),通過(guò)同步帶輪、同步帶403、攝像頭連接軸帶動(dòng)圖像獲取裝置43在豎直方向上進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)圖像獲取裝置43的俯仰功能，俯仰機(jī)構(gòu)42的工作角度為-15°?90°。圖像獲取裝置43包括攝像頭404和照明燈405。攝像頭404具有光學(xué)變焦功能，照明燈405安裝在攝像頭404旁邊并且與攝像頭404同方向安置，照明燈405為亮度可調(diào)的泛光燈，亮度中等，為攝像頭404所獲取圖像信息的地方提供適度的照明，以便獲取最佳效果的圖像。具體實(shí)施時(shí)，該圖像獲取裝置43也可采用搭載紅外燈的紅外攝像頭或者采用紅外熱像儀，同樣可以達(dá)到獲取電纜溝內(nèi)的圖像信息以及電纜上的二維碼信息。
[0030]可見(jiàn)，升降機(jī)構(gòu)3和云臺(tái)攝像設(shè)備4為圖像獲取裝置43提供了三個(gè)方向的自由度，機(jī)器人可以獲取電纜溝內(nèi)各層電纜的更多圖像信息，對(duì)電纜溝實(shí)現(xiàn)更大范圍的檢查。機(jī)器人在車身I前方的照明燈6以及圖像獲取裝置43上的照明燈405為電纜溝提供環(huán)境照明的情況下，通過(guò)可光學(xué)變焦的攝像頭404獲取到高質(zhì)量的電纜溝圖像信息。
[0031]傳感器盒5內(nèi)設(shè)置溫濕度傳感器、各種氣體傳感器、傾角傳感器以及超聲波傳感器。其中，溫濕度傳感器和氣體傳感器用于檢測(cè)電纜溝內(nèi)的環(huán)境信息，比如用電纜溝內(nèi)的溫濕度、電纜溝內(nèi)有無(wú)可燃?xì)怏w及有害氣體以及可燃?xì)怏w及有害氣體的含量等信息。傾角傳感器用于檢測(cè)機(jī)器人的傾斜情況，防止機(jī)器人越障時(shí)傾覆。超聲波傳感器用于檢測(cè)電纜是否存在局部放電，一邊及時(shí)對(duì)存在隱患的電纜進(jìn)行維修或更換。
[0032]請(qǐng)同時(shí)參看圖2，控制箱包括開(kāi)關(guān)電源、工控機(jī)主板、上位機(jī)控制芯片、硬盤、視頻編碼器和輸入/輸出設(shè)備。輸入/輸出設(shè)備包括觸摸板、鍵盤、旋鈕、搖桿。輸出設(shè)備包括顯示屏和指示燈。
[0033]在工作時(shí)，將控制箱、電纜線、機(jī)器人、電源連接好，啟動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，通過(guò)吊環(huán)8將機(jī)器人從電纜井放入電纜溝，機(jī)器人的各類傳感器開(kāi)始檢測(cè)電纜溝的環(huán)境信息，同時(shí)攝像頭404開(kāi)始檢測(cè)電纜溝圖像信息，并將各數(shù)據(jù)傳回控制箱后在顯示屏中顯示。當(dāng)機(jī)器人發(fā)現(xiàn)存在異常狀況時(shí)，相應(yīng)的指示燈會(huì)閃爍報(bào)警。通過(guò)控制箱的操作，機(jī)器人開(kāi)始前進(jìn)，當(dāng)工作人員通過(guò)獲取的電纜溝圖像信息發(fā)現(xiàn)電纜存在問(wèn)題或者有二維碼的地方時(shí)，通過(guò)云臺(tái)升降機(jī)構(gòu)3調(diào)整云臺(tái)攝像設(shè)備4的高度，并調(diào)節(jié)攝像頭404的旋轉(zhuǎn)和俯仰角度，使機(jī)器人能夠獲取到效果最好的圖像。當(dāng)電纜溝地面上有電纜時(shí)，機(jī)器人在通過(guò)調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)3來(lái)降低重心后使機(jī)器人能夠越過(guò)這些電纜；當(dāng)電纜溝中有電纜橫在過(guò)道的半空中時(shí)，將云臺(tái)攝像設(shè)備4調(diào)節(jié)到最低位置處，將機(jī)器人整體高度降到最低，機(jī)器人便能夠較為順利的通過(guò)。當(dāng)一段電纜溝檢測(cè)完后，將機(jī)器人從當(dāng)前電纜井取出，電纜線則通過(guò)電纜卷盤從先前的電纜井收回。
[0034]本實(shí)用新型中，采用在電纜線上貼二維條碼，機(jī)器人通過(guò)攝像頭404獲取電纜溝圖像信息的同時(shí)，讀取電纜線上的條碼，通過(guò)后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)辨別和區(qū)分電纜溝里面的每一條電纜，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜的管理，例如電纜線的生產(chǎn)廠商、施工人員、投入使用日期、歷史受損及維修情況等，提高管理質(zhì)量和效率。
[0035]本實(shí)用新型中，控制箱通過(guò)電纜線與機(jī)器人連接，用于給機(jī)器人提供電力并對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。相對(duì)于無(wú)線通訊來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型的機(jī)器人系統(tǒng)采用有線通訊方式有諸多優(yōu)點(diǎn):通信質(zhì)量高、穩(wěn)定性好、通過(guò)電纜線與機(jī)器人通信的同時(shí)，還可以給機(jī)器人供電，可以避免機(jī)器人電力不足的問(wèn)題，并能減小機(jī)器人的體積；在環(huán)境惡劣的電纜溝內(nèi)，無(wú)法獲取機(jī)器人的位置信息，通過(guò)電纜線上的刻度可以粗略的對(duì)機(jī)器人進(jìn)行定位。
[0036]機(jī)器人中各用電器件所需的電壓不同，其中行走機(jī)構(gòu)的電機(jī)需要24V供電，圖像獲取裝置43要12V供電，車身I上的照明燈6和升降機(jī)構(gòu)的舵機(jī)需要7.4V供電，電子元器件和照明燈405需要5V供電，因此采用24V給機(jī)器人供電，再通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換之后供給各用電器件。采用有線通信和供電時(shí)，會(huì)存在電壓降，因此從控制箱給機(jī)器人實(shí)際提供的電壓為28V 或 32V。
[0037]電纜溝底部常常存在積水，而機(jī)器人的機(jī)身I里的電子元器件是機(jī)器人的核心部分，需要有良好的防水密封性能。本機(jī)器人采用多種方式組合密封:機(jī)器人軸套類零件和盤蓋類零件采用密封圈密封，箱體類零件采用密封膠密封；所有軸承均采用雙面接觸式橡膠密封軸承；行走機(jī)構(gòu)的電機(jī)、云臺(tái)攝像設(shè)備4、升降舵機(jī)、照明燈6與車身I通過(guò)帶O型圈的格蘭頭連接，傳感器盒5、電纜線與車身I通過(guò)航空插座連接。
[0038]總的來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型的實(shí)施例所提供的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人及其系統(tǒng)，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全、操作方便，而且能適用于情況復(fù)雜的電纜溝。
[0039]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人，包括車身、協(xié)助車身行進(jìn)的行走機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)以及支撐在升降機(jī)構(gòu)上的云臺(tái)攝像設(shè)備，其特征在于:所述車身的側(cè)面呈上大下小的梯形；所述行走機(jī)構(gòu)為位于車身兩側(cè)的兩套履帶式行走機(jī)構(gòu)；每套履帶式行走機(jī)構(gòu)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、一個(gè)導(dǎo)向輪、兩個(gè)托帶輪、多個(gè)支重輪以及套在驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、托帶輪和支重輪上的一條履帶；所述驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪安裝在車身的上部?jī)啥?，所述?dǎo)帶輪安裝在驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪之間，所述支重輪安裝在車身下端以承載車身及車身上的元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于:其中一履帶式行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輪位于機(jī)器人行進(jìn)方向的后方，導(dǎo)向輪位于機(jī)器人行進(jìn)方向的前方；另一履帶式行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輪位于機(jī)器人行進(jìn)方向的前方，導(dǎo)向輪位于機(jī)器人行進(jìn)方向的后方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于:兩套履帶式行走機(jī)構(gòu)分別位于車身左側(cè)和右側(cè)并由各自對(duì)應(yīng)的行走電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于:所述車身為獨(dú)立的模塊，其上設(shè)置照明燈和吊環(huán)；所述照明燈朝向機(jī)器人正前方設(shè)置；所述驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、托帶輪以及支重輪分別通過(guò)支架獨(dú)立地固定在車身上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于:所述升降機(jī)構(gòu)包括連接在車身上表面的升降支座、支撐云臺(tái)攝像設(shè)備的云臺(tái)支座以及活動(dòng)地連接升降支座和云臺(tái)支座的兩連桿；所述升降機(jī)構(gòu)可在機(jī)身上方以及機(jī)身前方的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)云臺(tái)攝像設(shè)備在機(jī)身上方以及機(jī)身前方的位置范圍內(nèi)平移。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于:所述兩連桿與升降支座相連的兩連接軸一前一后地設(shè)置，且前軸比后軸位置低；所述兩連桿與云臺(tái)支座相連的兩連接軸也一前一后地設(shè)置，且前軸比后軸位置低；所述兩連桿為相向設(shè)置的折線型的連桿，且每一連桿的內(nèi)角為鈍角，從而避免兩連桿之間產(chǎn)生干涉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于:所述云臺(tái)攝像設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)以及圖像獲取裝置；所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)，帶動(dòng)俯仰機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，從而使圖像獲取裝置跟隨俯仰機(jī)構(gòu)在水平方向上旋轉(zhuǎn)；所述俯仰機(jī)構(gòu)包括俯仰電機(jī)、同步帶以及同步帶輪，帶動(dòng)圖像獲取裝置在豎直方向上進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng)；所述圖像獲取裝置工作時(shí)獲取電纜溝內(nèi)的圖像信息和貼在電纜線上的二維條碼信息，所述照明燈安裝在攝像頭旁邊并與攝像頭同方向安置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于:所述管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人的最大長(zhǎng)度為700毫米、最大寬度為260毫米、最大高度為280毫米。
9.一種管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人、控制管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人的控制箱以及連接管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人和控制箱的電纜線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的管道溝渠檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于:所述控制箱包括開(kāi)關(guān)電源、工控機(jī)主板、上位機(jī)控制芯片、硬盤、視頻編碼器和輸入/輸出設(shè)備；所述輸入/輸出設(shè)備包括觸摸板、鍵盤、旋鈕、搖桿；所述輸出設(shè)備包括顯示屏和指示燈。
【文檔編號(hào)】F16L55/26GK204077835SQ201420366685
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】代毅, 汪淇, 呂小兵, 陳康 申請(qǐng)人:深圳市博銘維智能科技有限公司, 代毅