一种蛇形管道机器人的识别与控制系统技术方案

一种蛇形管道机器人的识别与控制系统，组成构件包括红外控制系统、压力控制系统、刀盘控制系统以及居中控制系统，红外控制系统实时检测前方状况，当前方出现有异常情况，红外控制系统将获得的相关数据分别向压力控制系统、刀盘控制系统传输，人工进行判断，压力控制系统、刀盘控制系统做出相应反应。居中控制系统实时检测，使机器始终位于管道中央。本发明专利技术对本管道机器人在管道中可能会面对的各种问题提供了解决方案，适用性强，作业效率高、安全隐患低。患低。患低。

【技术实现步骤摘要】
一种蛇形管道机器人的识别与控制系统


[0001]本专利技术涉及电力电子领域，具体是一种蛇形管道机器人的识别与控制系统。

技术介绍

[0002]随着社会经济的发展，城市化进程不断加快，城市管道隧道排水系统的规模也在不断增长，但长时间的管道隧道淤泥沉积得不到及时有效的清理就易造成城市内涝，为民众生活带来不便的同时也会对经济造成一定损失，所以管道隧道淤积必须得到及时有效的清理。我国目前的清淤技术主要有人工疏通清掏技术、绞车疏通技术、水力疏通技术、高压水射流清淤泥疏通技术和切削式排水管道疏通技术等多种方式。但目前仍以人工疏通为主，使用手持工具淘洗清淤。工作强度高，效率低，且存在安全隐患，时常有伤亡事故发生。
[0003](1)目前城市管道隧道排水系统中小型管道居多，这些管道隧道的疏通清淤技术多采用疏通车(高压疏通车、掏挖式疏通车等)、吸污车配合人工完成。具体操作是作业人员下至留泥井底，用高压水枪或疏通车的高压水钻头将下水管道中的淤泥冲至留泥井后，由吸污车将淤泥一起吸出，有些情况需要用气囊截断水流后再完成清淤疏通工作，操作较复杂，效率一般，井下很恶劣的工作环境给工作带来极大不便，还容易引发安全事故；
[0004](2)城市大型管道隧道基本上采用人工清淤，内部工作情况复杂，清理难度大。作业人员都需要有有限空间作业证等资质类证件。大型隧道管道是大方量清淤工程，上述提到的疏通车、吸污车都不适用。一部分环保公司使用人工和泥浆泵相配合的方法完成水下清淤作业，一定程度上提高了清淤效率，但人身安全、大颗粒清理的问题并没有得到有效缓解，而且还会经常遇到大颗粒堵管、絮状物或钢丝缠绕叶片烧坏泥浆泵的情况，还导致了新的问题即水下维护维修设备等；
[0005](3)综合来看，水力疏通法需要特殊的地理环境因素，其要求管道本身必须有一定流量，淤泥不宜过多，且上游的水不能从其他支路流走，同时须保证不使上游水回流进入附近建筑物，操作不当可能造成上游管道产生新的淤积；通沟机技术要求管壁光滑规则且淤积物不能太多，不适用于城市管道；高压水射流技术通常只限于直径小于130cm的管道，而且清洗用水成本相对高，作业效率低；高压水射流中混杂的沉积物颗粒对管壁也会产生一定影响；人工清掏法工作效率低、劳动强度大、安全隐患多。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种蛇形管道机器人的识别与控制系统，对机器在管道中面对的各种情况提供解决方案，适应于各种复杂情况的管道，适用性强、作业效率高、安全隐患低、机器稳定性强。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种蛇形管道机器人的识别与控制系统，组成元件包括成部分包括红外控制系统、压力控制系统、刀盘控制系统、居中控制系统以及整体控制系统，组成元件的具体结构和连接关系是：
[0008]所述的红外测距系统是将红外线发射与接收单元均匀分布在前端圆盘型传感器
上，红外测距传感器实时检测距离，处理器实时对高进度红外传感器所接收到的数据进行实时比较，当距离小于1m时，将会发送相关信号给其他系统，同时设置有人工反馈系统，能够能识别前方状况是堵塞还是拐弯，
[0009]所述压力控制系统是将压力传感器安装在轮子中心压力轴处，压力传感电阻实时测量轮子受到管道内壁的压力，当压力小于设定值，说明该轮胎处于悬空或者与管壁无压力，执行器将会工作对其值进行修改，当压力增大时，说明机器人向该车轮方向偏移，若此时的压力增大并不是机器所发出的压力增大信号，则说明机器的行进偏离目标值，此时，压力控制系统的执行器将会对每个轮子的压力重新做一次改变，使得机器的每一个轮子都有很好的抓地力而又不偏离正常值，
[0010]所述刀盘控制系统是通过转速传感器读取刀盘速度来判断刀盘是否已经接触到堵塞物，接触到堵塞物之后，进行特色的PID控制，使得刀盘能够匀速的切割物体，同时设置有保护电路，当刀盘电机在遇到强阻力时，电路中的电流将会过载，保护电阻将会熔断，确保电机不会烧坏，
[0011]所述居中控制系统是检测蛇形管道机器人在管道中是否处于居中的位置，当每个轮子上的红外测距仪所检测到的距离不一样时，将会启动居中控制系统，随后，数据处理的控制信号发送给压力控制系统，使得整个机器能够处于管道中间，
[0012]所述整体控制电路集合红外测距控制系统，刀盘控制系统，压力控制系统，居中控制系统的功能为一体，实现对于机器人每一功能部件的精确计算与控制，使机器人能更好的适用于复杂的管道工作环境。
[0013]压力控制系统的电路是将压力电阻安装在滚动承轴处，使得机器能够实时感知每个轮子与管壁的压力，使得每个轮子都能贴于管壁上，并且在机器进行转弯的时候，还能自动的改变设定值，完成转弯操作。
[0014]所述的红外测距系统是将6个高精度红外线发射与接收单元均匀的分布在蛇形管道清理机器前端圆形外围。
[0015]所述居中控制系统是采用独特的一个轮带一个传感器的方式，使得机器的整体处于管道的中央，防止机器撞坏管壁。
[0016]本专利技术的突出优点在于：
[0017]1.整体创新性的设计了4个控制系统，4个系统之间巧妙的配合，能够将本机器面临的各种情况进行分析，并且做出响应的应答，顺利的完成清除淤泥的工作。
[0018]2.刀盘控制系统：分析了各种刀盘在清淤的时候会面对的状况，并提供了解决方案。实现了刀盘切割的自动化控制，减少人工操作，避免了人可能存在的误操作，提高可靠性，并且提高了工作效率，实现了堵塞物的快速清理。并且在遇到坚硬的物体时，会触发保护电路，防止刀盘控制电机烧坏。
[0019]3.压力控制系统：本系统实现了当机器在运动状态下，为各种机器轮子是否贴紧管壁，刀盘动作状态的检测，机身居中状态的各种情况提供了解决方案。采用独特的电路，将压力电阻巧妙的安装在滚动承轴处，使得机器能够实时感知每个轮子与管壁的压力，使得每个轮子都能巧妙的贴于管壁上，并且在机器进行转弯的时候，还能自动的改变设定值，完成转弯操作，使得机器完美运行。
[0020]4.红外测距系统：实现机器对前方状况的检测(障碍或转弯)并且对各中机器将会
在管道中面对的问题，提供了解决方案。具体实施为将6个高精度红外线发射与接收单元均匀的分布在蛇形管道清理机器前端圆形外围，使得检测范围十分全面，并且针对机器在管道中可能遇到的情况，设置了对各种情况的应对方法。使得机器在运行过程中畅通无阻。
[0021]5.居中控制系统：实现了在机器运行的过程中，使得机器的整体处于管道的中央，防止机器撞坏管壁。采用独特的一个轮带一个传感器的方式，采用独特的设计思路，对本系统检测出的各种情况进行分析，使得机器稳居于管道中央。
附图说明
[0022]图1是本专利技术所述的红外测距系统的电路示意图。
[0023]图2是本专利技术所述的压力控制系统的电路示意图。
[0024]图3是本专利技术所述的刀盘控制系统的电路示意图。
[0025]图4是本专利技术所述的居中控制系统的电路示意图。
[0026本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蛇形管道机器人的识别与控制系统，其特征在于，组成元件包括红外控制系统、压力控制系统、刀盘控制系统、居中控制系统以及整体控制系统，组成元件的具体结构和连接关系是：所述的红外测距系统是将红外线发射与接收单元均匀分布在前端圆盘型传感器上，红外测距传感器实时检测距离，处理器实时对高进度红外传感器所接收到的数据进行实时比较，当距离小于1m时，将会发送相关信号给其他系统，同时设置有人工反馈系统，能够能识别前方状况是堵塞还是拐弯，所述压力控制系统是将压力传感器安装在轮子中心压力轴处，压力传感电阻实时测量轮子受到管道内壁的压力，当压力小于设定值，说明该轮胎处于悬空或者与管壁无压力，执行器将会工作对其值进行修改，当压力增大时，说明机器人向该车轮方向偏移，若此时的压力增大并不是机器所发出的压力增大信号，则说明机器的行进偏离目标值，此时，压力控制系统的执行器将会对每个轮子的压力重新做一次改变，使得机器的每一个轮子都有很好的抓地力而又不偏离正常值，所述刀盘控制系统是通过转速传感器读取刀盘速度来判断刀盘是否已经接触到堵塞物，接触到堵塞物之后，进行特色的PID控制，使得刀盘能够匀速的切割物体，同时设置有保护电路，当刀盘电机在遇到强阻力时，电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄震，赖海鹏，贺贵东，陈怡淼，卜祥鹏，罗清局，侯东祥，边林林，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：