一种可变径式管道内图像采集机器人及图像采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可变径式管道内图像采集机器人及图像采集系统，包括头部车身、圆柱型车身主体、图像采集机构、控制执行机构和驱动车身，图像采集机构设于圆柱型车身主体上部，包括摄像头、光源和头部底座，头部底座固定在头部车身上，摄像头和光源设于头部底座左右两边并通过头部电机控制转动；驱动车身设于圆柱型车身主体下部，包括驱动车身底座、车身转动轴承、车身驱动电机和三个变径移动组件，三个变径移动组件按照正三角形方式安装在驱动车身底座的三个边界点上，且车身驱动电机和车身转动轴承固定在驱动车身底座中心；控制执行机构设于圆柱型车身主体内部，包括用于控制变径移动组件的单片机控制模块、用于图像分析的图像采集分析模块和用于系统供电的电源模块。图像采集分析模块和用于系统供电的电源模块。图像采集分析模块和用于系统供电的电源模块。

【技术实现步骤摘要】
一种可变径式管道内图像采集机器人及图像采集系统


[0001]本专利技术涉及智能机器人移动设备
，特别涉及一种可变径式管道内图像采集机器人及图像采集系统。

技术介绍

[0002]管道机器人是基于狭小空间内的检测维修工作环境下提出的，在70年代，由于石油、化工、天然气以及核工业的飞速发展下，管道内部维修的需求刺激了管道机器人的研究。管道检测机器人可以在人类无法工作的环境下工作，可以很容易的检测和监测管内情况。并且，国内管道检测机器人在许多领域仍有很大的发展空间，该技术仍是现代发展研究热点。
[0003]随着计算机软件、硬件技术的发展与普及，人类的发展已经进入信息化时代，人类大概有80％的信息来源于图像。现如今，视频图像处理技术的研究成为了检测和监测领域的重点。在管道中，摄像头面临有光线不足、杂物干扰、管道弯道多等问题。现代图像技术可以通过对光源的控制，对图像去除模糊处理等方式来增强图像的质量。
[0004]圆柱型机器人的类似管道形状和其腿体分离等特征，赋予了它在管道内可灵活移动等突出优势，空间利用率高。圆柱型形状还可以保持整个系统在工作中的稳定性。由于其主体和头部机构采用密封方式，内部控制结构、电源模块等都封装于主体内部。相对于其他的机器人，具有密封性好，自由度高、控制模块化等特点。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种可变径式管道内图像采集机器人及图像采集系统，可以通过终端控制移动稳定通过变径管道，并通过摄像头获取外部周围的环境图像信息，通过光源角度和强弱的调整提高图像的质量，通过无线传输实时传输图像信息到上位机。
[0006]为了达到上述专利技术目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术公开了一种可变径式管道内图像采集机器人，包括头部车身、圆柱型车身主体、图像采集机构和驱动车身，其中：
[0008]所述图像采集机构设置于所述圆柱型车身主体的上部，包括摄像头、光源和头部底座，所述用于固定摄像头与光源的头部底座固定在所述头部车身上，所述用于采集管道内图像信息的摄像头和用于提高图像质量的光源分别设置在所述头部底座的左右两边，并通过头部电机控制其转动；
[0009]所述驱动车身设置于所述圆柱型车身主体的下部，包括驱动车身底座、车身转动轴承、车身驱动电机和三个变径移动组件，三个所述变径移动组件按照正三角形方式安装在所述驱动车身底座的三个边界点上，且所述用于驱动驱动车身的车身驱动电机和用于连接驱动车身底座和车身驱动电机的车身转动轴承固定在所述驱动车身底座的中心。
[0010]进一步的，还包括控制执行机构，所述控制执行机构设置于所述圆柱型车身主体
的内部，包括单片机控制模块、图像采集分析模块和电源模块，其中：
[0011]所述单片机控制模块，用于控制机器人的三个变径移动组件；
[0012]所述图像采集分析模块，用于图像分析；
[0013]所述电源模块，用于系统供电。
[0014]进一步的，每个所述变径移动组件包括腿部轮、第四驱动电机、第三固定杆、第三驱动电机、第二固定杆、第二驱动电机、第一固定杆和第一驱动电机，其中：
[0015]所述第一驱动电机固定在所述驱动车身底座边缘的三个边界点上，所述第一固定杆的左部连接所述第一驱动电机，右部固定所述第二驱动电机；所述第二固定杆的左部连接所述第二驱动电机，右部连接所述第三固定杆；所述第三固定杆的左部连接所述第三驱动电机，右部连接所述腿部轮，所述腿部轮中间设有用于提供腿部轮动力的第四驱动电机。
[0016]进一步的，还包括辅助轮，所述辅助轮设于所述头部车身的侧边，用于增强机器人在复杂管道环境中运动的稳定性，减小机器人在运动中的摩擦，并辅助机器人在狭小空间内灵活运动。
[0017]本专利技术还公开了一种可变径式管道内图像采集系统，包括上位机和下位机，所述上位机为PC终端，并通过无线数据传输模块与下位机无线连接，所述下位机为上述的管道内图像采集机器人。
[0018]本专利技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
[0019]1、本专利技术的一种可变径式管道内图像采集机器人，能够完成在一定范围内根据管道口径不同调整足部组件的伸展长度，并达到采集管内图像信息的功能，机器人底部采用的是三足结构，提高了整个主体的稳定性；
[0020]2、本专利技术的一种可变径式管道内图像采集机器人，采用上位机与下位机交互的形式，实时采集管内图像信息传输至终端，并通过操作者生成的指令发送至单片机，完成机器舵机控制，摄像头和光源方向的控制。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
[0022]图1为本专利技术的一种可变径式管道内图像采集机器人的整体结构示意图；
[0023]图2为本专利技术的一种可变径式管道内图像采集机器人驱动车身的前视示意图；
[0024]图3为本专利技术的一种可变径式管道内图像采集机器人驱动车身的侧视示意图；
[0025]图4为本专利技术的一种可变径式管道内图像采集机器人驱动机构的侧视示意图；
[0026]图5为本专利技术的一种可变径式管道内图像采集系统的方框原理图；
[0027]图6为本专利技术的一种可变径式管道内图像采集系统中上位机的流程示意图；
[0028]图7为本专利技术的一种可变径式管道内图像采集系统中下位机的流程示意图。
[0029]【附图标记说明】：1
‑
摄像头、2
‑
光源、3
‑
头部底座、4
‑
头部车身、5
‑
辅助轮、6
‑
电源模块、7
‑
图像采集分析模块、8
‑
单片机控制模块、9
‑
腿部轮、10
‑
第四驱动电机、11
‑
第三固定
杆、12
‑
第三驱动电机、13
‑
第二支撑杆、14
‑
第二驱动电机、15
‑
第一固定杆、16
‑
第一驱动电机、17
‑
车身驱动电机、18
‑
车身转动轴承、19
‑
驱动车身底座、20
‑
圆柱型车身主体、21
‑
图像采集机构、22
‑
控制执行机构、23
‑
变径移动组件、24
‑
驱动车身、25
‑
头部电机。
具体实施方式
[0030]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可变径式管道内图像采集机器人，其特征在于，包括头部车身(4)、圆柱型车身主体(20)、图像采集机构(21)和驱动车身(24)，其中：所述图像采集机构(21)设置于所述圆柱型车身主体(20)的上部，包括摄像头(1)、光源(2)和头部底座(3)，所述用于固定摄像头(1)与光源(2)的头部底座(3)固定在所述头部车身(4)上，所述用于采集管道内图像信息的摄像头(1)和用于提高图像质量的光源(2)分别设置在所述头部底座(3)的左右两边，并通过头部电机(25)控制其转动；所述驱动车身(24)设置于所述圆柱型车身主体(20)的下部，包括驱动车身底座(19)、车身转动轴承(18)、车身驱动电机(17)和三个变径移动组件(23)，三个所述变径移动组件(23)按照正三角形方式安装在所述驱动车身底座(19)的三个边界点上，且所述用于驱动驱动车身(24)的车身驱动电机(17)和用于连接驱动车身底座(19)和车身驱动电机(17)的车身转动轴承(18)固定在所述驱动车身底座(19)的中心。2.根据权利要求1所述的一种可变径式管道内图像采集机器人，其特征在于，还包括控制执行机构(22)，所述控制执行机构(22)设置于所述圆柱型车身主体(20)的内部，包括单片机控制模块(8)、图像采集分析模块(7)和电源模块(6)，其中：所述单片机控制模块(8)，用于控制机器人的三个变径移动组件(23)；所述图像采集分析模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：付泽民，孙旺，赵志繁，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：