管道清障机器人、管道清障设备及排水管道缺陷检测方法技术

本申请涉及城市排水管道修复领域，具体而言，涉及一种管道清障机器人、管道清障设备及排水管道缺陷检测方法，包括在第一方向上排列的机械臂单元和行驶单元，所述行驶单元用于在第一方向上行驶，所述行驶单元包括本体，所述机械臂单元包括作用头和机械臂驱动组件，在所述第一方向上所述本体的一端为的连接端，所述连接端与所述机械臂单元连接，所述机械臂驱动组件用于带动所述作用头相对所述本体转动。本申请的目的在于针对目前管道清污清障的一些问题，提供一种管道清障机器人、管道清障设备及排水管道缺陷检测方法。及排水管道缺陷检测方法。及排水管道缺陷检测方法。

【技术实现步骤摘要】
管道清障机器人、管道清障设备及排水管道缺陷检测方法


[0001]本申请涉及城市排水管道修复领域，具体而言，涉及一种管道清障机器人、管道清障设备及排水管道缺陷检测方法。

技术介绍

[0002]在城市污水和雨水排水管道中，存在淤泥、有机垃圾等软质障碍物，还有异物堆积、建筑砂浆、树根侵入等硬质障碍物。另外还有管道私搭乱建和管道破旧等现象。以上这些情况严重时，容易发生管道堵塞，带来更大范围的水浸情况，给人们的生命财产造成严重损失。
[0003]为了保证城市雨水污水排水管道畅通，以利于城区道路积水及时排空，解决生活污水突增或暴雨天气时排水口堵塞导致水浸的情况，需要及时清理管道中的各种障碍物，修复管道。对于管道内淤泥等软质障碍物，一般采用高压水冲等方法可以完成清淤。而树根、水泥板结等硬质障碍物无法通过上述方法清除。特别的，对于直径较大的污水和雨水排水管道，一般可以由人工进入进行清淤清障，而直径相对较小的管道，工作人员一般无法进入清障，而目前又尚无有效的非开挖清障设备。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于针对
技术介绍
中涉及的至少一个技术问题，提供一种管道清障机器人、管道清障设备及排水管道缺陷检测方法。
[0005]为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：
[0006]本申请的一个方面提供一种管道清障机器人，包括在第一方向上排列的机械臂单元和行驶单元，所述行驶单元用于在第一方向上行驶，所述行驶单元包括本体，所述机械臂单元包括作用头和机械臂驱动组件，在所述第一方向上所述本体的一端为的连接端，所述连接端与所述机械臂单元连接，所述机械臂驱动组件用于带动所述作用头相对所述本体转动。
[0007]可选地，所述机械臂单元还包括一级摆臂和二级摆臂，在所述二级摆臂的长度方向上所述二级摆臂的一端为枢接端，所述二级摆臂的另一端为安装端，所述安装端用于安装作用头，在所述一级摆臂的长度方向上所述一级摆臂的一端枢接于所述连接端，所述一级摆臂的另一端枢接于所述枢接端，所述机械臂驱动组件包括一级驱动件和二级驱动件，所述一级驱动件用于驱动所述一级摆臂相对所述本体摆动，所述二级驱动件用于驱动所述二级摆臂相对所述一级摆臂摆动。
[0008]可选地，所述管道清障机器人用于设置成在所述第一方向上延伸的条状，或者，所述管道清障机器人用于设置成从行驶单元到机械臂单元截面尺寸逐渐收缩的楔形；所述机械臂驱动组件还包括转动驱动件，所述转动驱动件安装在所述连接端，所述一级摆臂通过所述转动驱动件与所述连接端连接，所述转动驱动件用于带动所述一级摆臂以平行于所述第一方向的直线为轴转动。
[0009]可选地，所述机械臂单元还包括连接关节，所述连接关节与所述转动驱动件连接，所述一级摆臂包括第一连接板和第二连接板，以及相互平行设置的两个支撑杆，两个所述支撑杆之间通过所述第一连接板和所述第二连接板连接，在所述支撑杆的长度方向上所述支撑杆的一端与所述枢接端枢接，所述支撑杆的另一端与所述连接关节枢接，在所述支撑杆的长度方向上所述第一连接板靠近所述枢接端设置，所述第二连接板靠近所述连接关节设置；所述一级驱动件和所述二级驱动件均为电动推杆，在所述一级驱动件的长度方向上所述一级驱动件的一端枢接于所述连接关节，所述一级驱动件的另一端枢接于所述第一连接板，在所述二级驱动件的长度方向上所述二级驱动件的一端枢接于所述第二连接板，所述二级驱动件的另一端枢接于所述二级摆臂，所述一级驱动件的长度方向与所述二级驱动件的长度方向相交叉。
[0010]可选地，所述行驶单元还包括顶升组件，所述顶升组件包括顶升台、连接杆和直线驱动件，所述连接杆和所述顶升台均位于所述本体的上方，在所述连接杆的长度方向上所述连接杆的一端枢接于所述本体，所述连接杆的另一端枢接于所述顶升台，在所述直线驱动件的长度方向上所述直线驱动件的一端枢接于所述本体，所述直线驱动件的另一端枢接于所述连接杆，以使随着所述直线驱动件伸长顶升台相对所述本体向上移动，且随着所述直线驱动件缩短所述顶升台相对所述本体向下移动，所述顶升台用于与管道内壁接触。
[0011]本申请的另一个方面提供一种管道清障设备，包括前置摄像头、后置摄像头、图像处理装置、控制系统和本申请所提供的管道清障机器人，所述图像处理装置和管道清障机器人均与所述控制系统通信连接，所述图像处理装置中设有图像识别系统，所述行驶单元包括安装在所述本体上方的顶升组件，所述前置摄像头和所述后置摄像头均与所述图像处理装置通信连接，所述前置摄像头安装在所述机械臂单元，所述后置摄像头安装于本体的顶面，所述前置摄像头用于观察所述管道清障机器人前方的管道环境和作用头运行状态，所述后置摄像头用于观察所述管道清障机器人后方的管道环境和所述顶升组件的运行状态。
[0012]可选地，所述控制系统包括上位机和监视器，所述监视器与所述图像处理装置通信连接，所述管道清障设备还包括供电系统和缆车，连接于所述监视器的同轴线缆、连接于所述上位机的通讯线缆和连接于所述供电系统的供电线缆在缆车处汇合成总缆，所述总缆与所述管道清障机器人连接。
[0013]本申请的第三个方面提供一种排水管道缺陷检测方法，由所述的管道清障设备中的图像处理装置中设置的图像识别系统执行，所述排水管道缺陷检测方法包括：
[0014]接收所述前置摄像头或后置摄像头当前采集的排水管道图像数据；
[0015]将所述排水管道图像数据输入预设的排水管道缺陷检测模型，以使该排水管道缺陷检测模型对应输出对应的排水管道缺陷识别结果数据；
[0016]将所述排水管道缺陷识别结果数据发送至所述控制系统，以使用户自所述控制系统查看该排水管道缺陷识别结果数据，并采用所述控制系统向所述管道清障机器人下达对应的控制指令。
[0017]可选地，所述排水管道缺陷检测模型预先采用排水管道历史图像数据对预设的YOLOv5优化模型训练后得到；所述YOLOv5优化模型为在YOLOv5模型中加入FasterNet块、CA注意力机制模块和CBAM注意力机制模块后形成的神经网络。
[0018]可选地，在所述将所述排水管道图像数据输入预设的排水管道缺陷检测模型之前，还包括：
[0019]对不同来源的排水管道图像数据集进行合并处理，得到包含有各个排水管道历史图像数据和对应标签的初始数据集，其中，所述标签包括分别用于表示排水管道不同的缺陷类型的各个标识，所述缺陷类型包括：无缺陷、屈曲、裂缝、碎屑、孔洞、接缝偏移、障碍物、公用设施侵入和树根；
[0020]对所述初始数据集中的各个所述排水管道历史图像数据分别进行数据增强处理，以扩充所述初始数据集并形成对应的训练数据集；
[0021]基于所述训练数据集训练所述YOLOv5优化模型，以得到用于识别排水管道图像数据对应的缺陷类型的排水管道缺陷检测模型。
[0022]本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：
[0023]本申请所提供的管道清障机器人、管道清障设备及排水管道缺陷检测方法，在使用时，第一方向即管道清障机器人通过行驶单元行驶于管道内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.管道清障机器人，其特征在于，包括在第一方向上排列的机械臂单元和行驶单元，所述行驶单元用于在第一方向上行驶，所述行驶单元包括本体，所述机械臂单元包括作用头和机械臂驱动组件，在所述第一方向上所述本体的一端为的连接端，所述连接端与所述机械臂单元连接，所述机械臂驱动组件用于带动所述作用头相对所述本体转动。2.根据权利要求1所述的管道清障机器人，其特征在于，所述机械臂单元还包括一级摆臂和二级摆臂，在所述二级摆臂的长度方向上所述二级摆臂的一端为枢接端，所述二级摆臂的另一端为安装端，所述安装端用于安装作用头，在所述一级摆臂的长度方向上所述一级摆臂的一端枢接于所述连接端，所述一级摆臂的另一端枢接于所述枢接端，所述机械臂驱动组件包括一级驱动件和二级驱动件，所述一级驱动件用于驱动所述一级摆臂相对所述本体摆动，所述二级驱动件用于驱动所述二级摆臂相对所述一级摆臂摆动。3.根据权利要求2所述的管道清障机器人，其特征在于，所述管道清障机器人用于设置成在所述第一方向上延伸的条状，或者，所述管道清障机器人用于设置成从行驶单元到机械臂单元截面尺寸逐渐收缩的楔形；所述机械臂驱动组件还包括转动驱动件，所述转动驱动件安装在所述连接端，所述一级摆臂通过所述转动驱动件与所述连接端连接，所述转动驱动件用于带动所述一级摆臂以平行于所述第一方向的直线为轴转动。4.根据权利要求3所述的管道清障机器人，其特征在于，所述机械臂单元还包括连接关节，所述连接关节与所述转动驱动件连接，所述一级摆臂包括第一连接板和第二连接板，以及相互平行设置的两个支撑杆，两个所述支撑杆之间通过所述第一连接板和所述第二连接板连接，在所述支撑杆的长度方向上所述支撑杆的一端与所述枢接端枢接，所述支撑杆的另一端与所述连接关节枢接，在所述支撑杆的长度方向上所述第一连接板靠近所述枢接端设置，所述第二连接板靠近所述连接关节设置；所述一级驱动件和所述二级驱动件均为电动推杆，在所述一级驱动件的长度方向上所述一级驱动件的一端枢接于所述连接关节，所述一级驱动件的另一端枢接于所述第一连接板，在所述二级驱动件的长度方向上所述二级驱动件的一端枢接于所述第二连接板，所述二级驱动件的另一端枢接于所述二级摆臂，所述一级驱动件的长度方向与所述二级驱动件的长度方向相交叉。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的管道清障机器人，其特征在于，所述行驶单元还包括顶升组件，所述顶升组件包括顶升台、连接杆和直线驱动件，所述连接杆和所述顶升台均位于所述本体的上方，在所述连接杆的长度方向上所述连接杆的一端枢接于所述本体，所述连接杆的另一端枢接于所述顶升台，在所述直线驱动件的长度方向上所述直线驱动件的一端枢接于所述本体，所述直线驱动件的另一端枢接于所述连接杆，以使随着所述直线驱动件伸长顶升台相对所述本体向上移动，且随着所述直...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：