【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋工程，尤其是涉及一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人。
技术介绍
1、水是人类生产和生活必不可少的宝贵资源，水利工程可控制和调配自然界的水，达到除害兴利目的。随着水利工程的应用，如南水北调工程、水利枢纽，各个地方存在大量涵洞、隧洞和管道，其中的水流常常具有冲蚀力，且含有泥沙、石块等杂物，会对洞壁、管壁造成破坏，直接影响隧洞调水的安全运营。为了降低水下隧洞损坏带来的影响，这些隧洞的泥沙淤积情况、洞壁裂缝情况需要定期检测。现在对隧洞检测一般是利用人工或水下机器人进行来回巡检，其中利用水下机器人可以减少人工在水下进行操作的时间。
2、现在利用水下机器人隧洞检测时的主要困难有：(1)隧洞直径有大有小，一台水下机器人难以适应隧洞直径不同的复杂环境。(2)如今隧洞通常直径都较大，在面对大直径隧洞时，水下机器人一次观察范围有限，需要来回进行观察，并且水下机器人需要靠近洞壁才能观察到洞壁情况，检测速度慢、检测精度低，并且耗能大。(3)行走距离短，如采用远程供电模式，尾部缆粗，机器人行走不远。如采用机器人自带电池模式，机器人供电能力也限制在电池一次充电范围内。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，通过对自适应检测系统的设计，达到高效快速检测不同隧洞直径的长距离隧洞的目的。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术针对隧洞直径不同的特殊环境要求，实现自适
4、本专利技术能集成灯光、摄像和扫描系统，机器人无需靠近洞臂即可达到检测功能；本专利技术通过系统的集成和控制，实现机器人在一次检测里面进行多母线作业，完成全隧洞的一次性检测；本专利技术通过自适应控制和所配置云台摄像机实现自动扫描，进行实时检测。
5、本专利技术提供一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，包括：本体、自适应检测臂、作业工具包、自动浮充电池包、控制器、远程光电缆；
6、本体的截面可以为长方形、圆形、椭圆形等低水阻形状；
7、自适应检测臂、作业工具包、自动浮充电池包、远程光电缆均设于本体上；
8、自适应检测臂包括：检测臂自适应角度调节器、自适应距离调节器、灯光摄像声纳检测系统、巡检云台、支撑轮，自适应距离调节器一端与检测臂自适应角度调节器连接，另一端与支撑轮连接；灯光摄像声纳检测系统设于巡检云台上，巡检云台设于自适应距离调节器上靠近支撑轮的一端；自适应检测臂能够旋转伸缩，自适应检测臂用于对不同洞口直径的隧洞进行检测；支撑轮采用接触式与洞壁支撑，通过万向轮在洞壁滚动，能够辅助机器人定位；
9、自适应检测臂通过远程光电缆与控制器连接；灯光摄像声纳检测系统探测和识别水下物体以及洞口直径，然后将信息反馈至控制器，控制器基于灯光摄像声纳检测系统的数据获取隧洞位置、隧洞尺寸信息，以此指令检测臂自适应角度调节器、自适应距离调节器进行对应的旋转伸缩。
10、进一步的，灯光摄像声纳检测系统包括：摄像机、水下灯、成像声呐，成像声呐的角度为沿水平方向向外。
11、进一步的，每个自适应检测臂上的巡检云台、摄像机均设有多个，摄像机的背面与水下灯的背面相连构成摄像机-照明灯模组，两个模组平行但方向相反，均与自适应检测臂垂直。
12、进一步的，巡检云台为单自由度云台；摄像机为3ccd摄像机；巡检云台为能够旋转的设备，并能设定旋转速度，最大旋转角度，摄像机、水下灯、成像声呐设于巡检云台上，控制器控制巡检云台转动，摄像机、水下灯、成像声呐转动不同角度，以实现不同角度大范围检测。
13、进一步的，自适应检测臂设有多个，每个自适应检测臂均有独立检测能力，实现在环形隧洞内多母线同步检测。
14、进一步的，每个自适应检测臂可以调节不同的直径和角度，根据软件设定的角度进行调节。
15、进一步的，本体上设有自适应检测臂回收座架，自适应检测臂回收座架用于放置收缩回的自适应检测臂。
16、进一步的，自适应检测臂能够全部回收到本体内，自适应检测臂回收到本体内以后，机器人重构为一台标准rov，能够减少机器人行走阻力，通过作业工具包开展维修或局部清理作业。
17、进一步的，本体的尾部上设有微细光电缆根部管理单元，微细光电缆根部管理单元用于固定远程光电缆。
18、进一步的，检测机器人能够同时具有rov和auv功能，机器人处于低速行走检小功率使用时采用远程光电缆供电并自动浮充电池包供电，机器人大功率拖带尾部光电缆时采用电池包供电。
19、工作过程为：当通过成像声呐检测到隧洞洞径之后，根据洞径大小，旋转伸缩自适应检测臂使得其机器人能够安全通过洞内，然后启动推进器，同时打开云台摄像头及水下灯，驱动自适应不同洞径的隧洞检测机器人准确地深入隧洞中，使用云台摄像机贴近洞壁扫描拍摄洞壁信息。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
21、(1)本专利技术采用上述结构，使得检测臂能够自适应任意直径隧洞；通过检测臂的旋转伸缩，使得机器人无需靠近洞臂即可达到检测功能。
22、(2)机器人能在一次检测里面进行多母线作业，完成全隧洞的一次性检测。
23、(3)八台云台摄像机同时工作检测精确度高、检测效率高，进行实时检测。
24、(4)采用远程高压供电和本地电池供电相结合模式，实现机器人大功率作业需求，并在低功率状态下自动充电。全工作流程充分利用了光电缆传输电能。实现小直径的光电缆为长距离大功率机器人能量供给。小直径光电缆，水下阻力小，实现机器人长距离作业。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，包括：本体(5)、自适应检测臂(4)、作业工具包(6)、自动浮充电池包(12)、控制器、远程光电缆(3)；
2.根据权利要求1所述的一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，所述灯光摄像声纳检测系统(9)包括：摄像机、水下灯、成像声呐，所述成像声呐的角度为沿水平方向向外。
3.根据权利要求2所述的一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，每个所述自适应检测臂(4)上的巡检云台(10)、摄像机均设有多个，所述摄像机的背面与所述水下灯的背面相连构成摄像机-照明灯模组，两个模组平行但方向相反，均与所述自适应检测臂(4)垂直。
4.根据权利要求2所述的一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，所述巡检云台(10)为单自由度云台；所述摄像机为3CCD摄像机；所述巡检云台(10)为能够旋转的设备，所述摄像机、水下灯、成像声呐设于所述巡检云台(10)上，控制器控制所述巡检云台(10)转动，所述摄像机、水下灯、成像声呐转动不同角度，以实现不同角度大范围检测。
5.根据权利要求1所
6.根据权利要求1所述的一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，每个所述自适应检测臂(4)能够调节不同的直径和角度，根据预设角度进行调节。
7.根据权利要求1所述的一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，所述本体(5)上设有自适应检测臂回收座架(13)，所述自适应检测臂回收座架(13)用于放置收缩回的所述自适应检测臂(4)。
8.根据权利要求1所述的一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，所述自适应检测臂(4)能够全部回收到所述本体(5)内，所述自适应检测臂(4)回收到所述本体(5)内以后，机器人重构为一台标准ROV，能够减少机器人行走阻力，通过作业工具包(6)开展维修或局部清理作业。
9.根据权利要求1所述的一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，所述本体(5)的尾部上设有微细光电缆根部管理单元(14)，所述微细光电缆根部管理单元(14)用于固定所述远程光电缆(3)。
10.根据权利要求1所述的一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，检测机器人能够同时具有rov和auv功能，机器人处于低速行走检小功率使用时采用远程光电缆(3)供电并自动浮充电池包(12)供电，机器人大功率拖带尾部远程光电缆(3)时采用自动浮充电池包(12)供电。
...【技术特征摘要】
1.一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，包括：本体(5)、自适应检测臂(4)、作业工具包(6)、自动浮充电池包(12)、控制器、远程光电缆(3)；
2.根据权利要求1所述的一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，所述灯光摄像声纳检测系统(9)包括：摄像机、水下灯、成像声呐，所述成像声呐的角度为沿水平方向向外。
3.根据权利要求2所述的一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，每个所述自适应检测臂(4)上的巡检云台(10)、摄像机均设有多个，所述摄像机的背面与所述水下灯的背面相连构成摄像机-照明灯模组，两个模组平行但方向相反，均与所述自适应检测臂(4)垂直。
4.根据权利要求2所述的一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，所述巡检云台(10)为单自由度云台；所述摄像机为3ccd摄像机；所述巡检云台(10)为能够旋转的设备，所述摄像机、水下灯、成像声呐设于所述巡检云台(10)上，控制器控制所述巡检云台(10)转动，所述摄像机、水下灯、成像声呐转动不同角度，以实现不同角度大范围检测。
5.根据权利要求1所述的一种自适应不同洞径的隧洞检测机器人，其特征在于，所述自适应检测臂(4)设有多个，每个所述自适应检测臂(4)均有独立检测能力，实现在环形隧洞内多母线同步检测...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡勇，钟雅卉，苗中华，马龙，付仪宁，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。