一种管道沟渠检测机器人及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种管道沟渠检测机器人系统，包括机器人、控制箱以及连接机器人和控制箱的电缆线。机器人包括车身、行走机构、升降机构以及云台摄像设备。车身的侧面呈上大下小的梯形。行走机构为位于车身两侧的两套履带式行走机构。每套履带式行走机构包括一个驱动轮、一个导向轮、两个托带轮、多个支重轮以及套在驱动轮、导向轮、托带轮和支重轮上的一条履带。驱动轮和导向轮安装在车身的上部两端，导带轮安装在驱动轮和导向轮之间，支重轮安装在车身下端以承载车身及其上的元件。该系统结构简单、功能齐全、操作方便，能适应更多复杂情况。

【技术实现步骤摘要】
一种管道沟渠检测机器人及其系统
本专利技术属于移动机器人领域，尤其涉及一种用于电缆检测的管道沟渠检测机器人及其系统。
技术介绍
随着我国电力需求量不断增大、电网规模的不断扩大，地下电缆的应用也越来越广泛，相应的电缆故障发生的频率也越来越高。电缆敷设于电缆沟内，难以对其进行实时检测，所以以往都是电缆发生故障后通过仪器对故障点的测距和查找进而对电缆进行维修。这种方法不能避免电缆故障的发生及相应的经济损失，另外，电缆沟长时间无人看管，电缆沟又环境恶劣，增加了检修人员的危险，因此，必须对电缆沟内的情况进行定期检测，检查出已有的和潜在的故障，避免事故发生。电缆沟空间狭小、环境恶劣、可能存在诸多安全隐患，传统的检查方式是人工进入电缆沟进行检查，其缺点是工人劳动强度大、面临恶劣环境的危险、检测到的信息不便于后续查阅与管理。管道沟渠检测机器人系统作为有效的检测设备，替代工人进入电缆沟检测，得到了越来越多的应用。目前已有的机器人的核心结构基本上都是移动载体上搭载摄像头，加上后台用于控制机器人工作的控制箱。例如：中国专利申请公开第CN101468664A号(简称‘664号)所涉及的电缆隧道危险环境小型履带检查机器人系统、中国专利申请公开第CN102354925A(简称‘925号)号所涉及的一种可实现隧(管)道巡检的机器人、以及中国专利申请公开第CN101915339A号(简称‘339号)所涉及的一种管道机器人。这些机器人不仅结构复杂，而且性能上仍存在一些不足：‘664号和‘925号所揭露的机器人结构较为复杂，机器人后退时无法越障，而且该机器人的云台不具备云台升降功能，虽然能用于电缆隧道的检测，但在空间狭小的电缆沟内使用时则效果不理想。‘339号所揭露的机器人越障性能较差，虽然其具备云台手动升级功能，可适用于不同管径的管道或沟渠，但是云台的升降需手动操作，且云台的可升降的范围仍十分有限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种管道沟渠检测机器人系统，其结构简单、功能齐全、操作方便，且能适用于情况复杂的沟渠或管道。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种管道沟渠检测机器人，包括车身、协助车身行进的行走机构、升降机构以及支撑在升降机构上的云台摄像设备。所述车身的侧面呈上大下小的梯形。所述行走机构为位于车身两侧的两套履带式行走机构。每套履带式行走机构包括一个驱动轮、一个导向轮、两个托带轮、多个支重轮以及套在驱动轮、导向轮、托带轮和支重轮上的一条履带。所述驱动轮和导向轮安装在车身的上部两端，所述托带轮安装在驱动轮和导向轮之间，所述支重轮安装在车身下端以承载车身及车身上的元件。进一步地，其中一履带式行走机构的驱动轮位于机器人行进方向的后方，导向轮位于机器人行进方向的前方；另一履带式行走机构的驱动轮位于机器人行进方向的前方，导向轮位于机器人行进方向的后方。进一步地，两套履带式行走机构分别位于车身左侧和右侧并由各自对应的行走电机独立驱动。进一步地，所述车身为独立的模块，其上设置照明灯和吊环；所述照明灯朝向机器人正前方设置；所述驱动轮、导向轮、托带轮以及支重轮分别通过支架独立地固定在车身上。进一步地，所述升降机构包括连接在车身上表面的升降支座、用于支撑云台摄像设备的云台支座以及活动地连接升降支座和云台支座的两连杆；所述升降机构可在机身上方以及机身前方的范围内旋转，从而带动云台摄像设备在机身上方以及机身前方的位置范围内平移。进一步地，所述两连杆与升降支座相连的两连接轴一前一后地设置，且前轴比后轴位置低；所述两连杆与云台支座相连的两连接轴也一前一后地设置，且前轴比后轴位置低；所述两连杆为相向设置的折线型的连杆，且每一连杆的内角为钝角，从而避免两连杆之间产生干涉。进一步地，所述云台摄像设备包括旋转机构、俯仰机构以及图像获取装置；所述旋转机构包括旋转电机，带动俯仰机构旋转，从而使图像获取装置跟随俯仰机构在水平方向上旋转；所述俯仰机构包括俯仰电机、同步带以及同步带轮，带动图像获取装置在竖直方向上进行俯仰运动；所述图像获取装置工作时获取电缆沟内的图像信息和贴在电缆线上的二维条码信息，所述照明灯安装在摄像头旁边并与摄像头同方向安置。进一步地，所述管道沟渠检测机器人的最大长度为700毫米、最大宽度为260毫米、最大高度为280毫米。本专利技术还提供一种管道沟渠检测机器人系统，包括前述管道沟渠检测机器人、控制管道沟渠检测机器人的控制箱以及用于连接管道沟渠检测机器人和控制箱的电缆线。进一步地，所述控制箱包括开关电源、工控机主板、上位机控制芯片、硬盘、视频编码器和输入/输出设备；所述输入设备包括触摸板、键盘、旋钮、摇杆；所述输出设备包括显示屏和指示灯。与现有技术相比较，本专利技术所提供的管道沟渠检测机器人及其系统，不仅结构简单、功能齐全、操作方便，而且能适用于情况复杂的沟渠或管道。附图说明图1是本专利技术的实施例所提供的管道沟渠检测机器人系统的系统框图；图2是本专利技术的实施例所提供的机器人的控制箱的结构框图；图3是本专利技术的实施例所提供的管道沟渠检测机器人系统的结构示意图；图4是本专利技术的实施例所提供的管道沟渠检测机器人系统的云台升降机构的工作示意图；图5是本专利技术的实施例所提供的管道沟渠检测机器人系统的云台摄像设备的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术所涉及的管道沟渠检测机器人系统，主要用于替代工人进入电缆沟对电缆和电缆沟环境进行检测及对数据的管理，或者用户检测排水管道、石油管道等，下面以将机器人用于电缆沟为例对本专利技术进行详细阐述。请参看图1，本专利技术的实施例所提供的管道沟渠检测机器人系统包括机器人、控制箱、以及连接机器人和控制箱的电缆线。机器人的各个模块相互独立，方便拆装，也利于后续改进。电缆线的表面标有刻度，能够在机器人无法通过超声波测距来定位的情况下，通过电缆线上的刻度来得知机器人的行进距离和进行粗略的定位。请同时参看图3，机器人包括车身1、协助车身1行进的行走机构、设置在车身1上端的升降机构3、支撑在升降机构3上的云台摄像设备4、安装在车身1上的传感器盒5以及安装在车身1前端的照明灯6。照明灯6朝向机器人前进的正前方设置，照明灯6为亮度可调的聚光灯，其亮度高，用于整个电缆沟环境的照明。车身1为一个独立的模块，除了方便机器人其他部件的安装和固定外，其内放置驱动器、电压转换模块、下位机控制芯片等电子元器件。机身1上端还设有便于将机器人放入或吊出电缆沟吊环8。机身1还设有航空插座7，机器人通过航空插座7与电缆线配合，从而与控制箱连接。车身1的侧面呈上大下小的梯形，机器人的最大长度约为700毫米、最大宽度约为260毫米、最大高度约为280毫米。机器人的行走机构包括两套履带式行走机构，两套履带式行走机构分别位于车身左侧和右侧并由各自对应的行走电机(图未示出)独立驱动，且其中一侧的履带式行走机构为前轮驱动，另一侧为后轮驱动。每套履带式行走机构其包括一条履带21、一个驱动轮22、一个导向轮23、两个托带轮24、多个支重轮25以及一个履带轮支架/履带轮。驱动轮22和导向轮23安装在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道沟渠检测机器人，包括车身、协助车身行进的行走机构、升降机构以及支撑在升降机构上的云台摄像设备，其特征在于：所述车身的侧面呈上大下小的梯形；所述行走机构为位于车身两侧的两套履带式行走机构；每套履带式行走机构包括一个驱动轮、一个导向轮、两个托带轮、多个支重轮以及套在驱动轮、导向轮、托带轮和支重轮上的一条履带；所述驱动轮和导向轮安装在车身的上部两端，所述导带轮安装在驱动轮和导向轮之间，所述支重轮安装在车身下端以承载车身及车身上的元件。

【技术特征摘要】
1.一种管道沟渠检测机器人，包括车身、协助车身行进的行走机构、升降机构以及支撑在升降机构上的云台摄像设备，其特征在于：所述车身的侧面呈上大下小的梯形；所述行走机构为位于车身两侧的两套履带式行走机构；每套履带式行走机构包括一个驱动轮、一个导向轮、两个托带轮、多个支重轮以及套在驱动轮、导向轮、托带轮和支重轮上的一条履带；所述驱动轮和导向轮安装在车身的上部两端，所述托带轮安装在驱动轮和导向轮之间，所述支重轮安装在车身下端以承载车身及车身上的元件；所述升降机构包括连接在车身上表面的升降支座、支撑云台摄像设备的云台支座以及活动地连接升降支座和云台支座的两连杆；所述两连杆与升降支座相连的两连接轴一前一后地设置，且前轴比后轴位置低；所述两连杆与云台支座相连的两连接轴也一前一后地设置，且前轴比后轴位置低，所述两连杆为相向设置的折线型的连杆，且每一连杆的内角为钝角，从而避免两连杆之间产生干涉。2.根据权利要求1所述的管道沟渠检测机器人，其特征在于：其中一履带式行走机构的驱动轮位于机器人行进方向的后方，导向轮位于机器人行进方向的前方；另一履带式行走机构的驱动轮位于机器人行进方向的前方，导向轮位于机器人行进方向的后方。3.根据权利要求1所述的管道沟渠检测机器人，其特征在于：两套履带式行走机构分别位于车身左侧和右侧并由各自对应的行走电机独立驱动。4.根据权利要求1所述的管道沟渠检测机器人，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：代毅，汪淇，吕小兵，陈康，
申请(专利权)人：深圳市博铭维系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44