一種管道機器人的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種管道機器人，其特征在于，包括：管道機器人本體，其上設置有無線通訊模塊和運動搭載平臺；移動機構，其包括兩個主動輪和兩個萬向輪；控制器，其與無線通訊模塊和運動搭載平臺連接，將傳感器組采集的傳感信息和視頻監控器采集的視頻信息通過無線通訊模塊傳送，控制器控制主動輪行進和萬向輪的起落。本發明使用兩個主動輪行進，降低對機器人位姿的調整的復雜性，使用兩個萬向輪提高機器人越野的穩定性，提高在復雜狀態下行進的能力，本發明通過無線通訊模塊與上位機進行信息交互，實時控制機器人的行進和搭載的設備，具有現實應用性；本發明具有可復原性，在機器人工作錯誤后可進行復位操作，繼續執行任務。
【專利說明】
一種管道機器人
技術領域
[0001]本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種管道機器人。
【背景技術】
[0002]管道復雜狹長，具有極小的空間，人工操作難以完成。管道機器人因為其較小的體積，攜帶多種傳感器及操作機械，遠程控制性，廣泛應用于管道的檢測，清理以及探傷。現有技術中，管道機器人主要有輪式、履帶式、流體、腹壁式、蠕動式等工作形態。其中輪式機器人使用最為廣泛。
[0003]多輪式管道機器人每個輪子的位姿是不可預測的，需要建立其動力學與運動學模型，根據輪式機器人的行進輪在曲面上的幾何約束分布、姿態坐標與空間位置坐標之間的關系，確認機器人的動力學關系;根據在不同的控制參數和機器人的運動模型確定其動力學模型，從而獲得系統的精確控制算法。
[0004]通過增加輪子的數目可以增加管道機器人運行的穩定性，提高越野性能，但會帶來控制算法的難度提升。減少輪子的數目可以降低控制算法的難度，但會帶來行進的不穩定。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種管道機器人，本發明使用兩個主動輪行進，降低對機器人位姿的調整的復雜性，使用兩個萬向輪提高機器人越野的穩定性，提高在復雜狀態下行進的能力，本發明通過無線通訊模塊與上位機進行信息交互，實時控制機器人的行進和搭載的設備，具有現實應用性;本發明具有可復原性，在機器人工作錯誤后可進行復位操作，繼續執行任務。本發明提供的技術方案為:
一種管道機器人，包括:
管道機器人本體，其上設置有無線通訊模塊和運動搭載平臺，所述運動搭載平臺上設置有傳感器組和視頻監控器；
移動機構，其包括兩個主動輪和兩個萬向輪，所述主動輪設置在所述管道機器人本體兩側，所述萬向輪以可伸縮方式設置所述管道機器人本體前后兩側；
控制器，其與所述無線通訊模塊和運動搭載平臺連接，將所述傳感器組采集的傳感信息和視頻監控器采集的視頻信息通過所述無線通訊模塊傳送，所述控制器與所述主動輪通過電機連接并發送開關量信號控制所述主動輪行進，所述控制器通過舵機與所述萬向輪連接并根據所述視頻監控器采集的視頻信息發送控制指令以控制所述萬向輪的起落。
[0006]優選的是，所述的管道機器人，還包括作業機構，所述作業機構為三自由度機械臂。
[0007]優選的是，在所述的一種管道機器人中，所述管道機器人本體上還設置有收集箱。
[0008]優選的是，在所述的管道機器人中，所述作業機構通過舵機與所述控制器連接，所述控制器發送控制指令控制作業機構按照指令執行動作。
[0009]優選的是，在所述的管道機器人中，所述傳感器組包括光電傳感器，角速度傳感器和氣體傳感器。
[0010]優選的是，在所述的管道機器人中，所述視頻監控器為全息相機。
[0011]優選的是，在所述的管道機器人中，所述管道機器人通過無線通訊模塊與上位機進行信息交互，傳感器組采集的傳感信息和視頻監控器采集的視頻信息通過無線通訊模塊傳送到所述上位機。
[0012]優選的是，在所述的管道機器人中，所述上位機根據傳感信息和視頻信息向所述管道機器人發送控制信號以控制管道機器人動作。
[0013]優選的是，在所述的管道機器人中，所述運動搭載平臺上還設置有金屬探傷儀和管道清潔器。
[0014]優選的是，在所述的管道機器人中，所述舵機通過連桿與所述萬向輪連接。
[0015]本發明的有益效果是減少管道機器人主動輪的個數，降低動力學和運動學模型確定的難度，降低控制的難度;有效減少車身長度，移動狀態的改變更為容易；可以通過萬向輪穩態結構的調整，更改重心的位置，提高在復雜狀態下行進的能力。本發明通過無線通訊模塊與上位機進行信息交互，實時控制機器人的行進和搭載的設備，具有現實應用性;本發明具有可復原性，在管道機器人工作錯誤后可進行復位操作，繼續執行任務;本機器人具有可拓展性，可以根據用戶自己的需求通過運動搭載平臺上的附加平臺和額外接口增加設備。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明工作控制過程示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
[0018]結合圖1和圖2，一種管道機器人，包括:管道機器人本體，其上設置有無線通訊模塊，收集箱和運動搭載平臺3，運動搭載平臺3上設置有傳感器組，視頻監控器4，金屬探傷儀和管道清潔器，傳感器組包括光電傳感器，角速度傳感器和氣體傳感器，視頻監控器為全息相機;移動機構，其包括兩個主動輪I和兩個萬向輪2，主動輪I設置在管道機器人本體兩側，萬向輪2以可伸縮方式設置管道機器人本體前后兩側;作業機構5，所述作業機構為三自由度機械臂，控制器6，其與無線通訊模塊和運動搭載平臺連接，將傳感器組采集的傳感信息和視頻監控器采集的視頻信息通過無線通訊模塊傳送，控制器6與主動輪I通過電機7連接并發送開關量信號控制主動輪行進，控制器6通過舵機8與萬向輪2連接并根據視頻監控器采集的視頻信息發送控制指令以控制萬向輪2的起落，舵機8通過連桿與萬向輪連接;其中，作業機構5通過舵機8與控制器6連接，控制器6發送控制指令控制作業機構按照指令執行動作，管道機器人通過無線通訊模塊與上位機進行信息交互，傳感器組采集的傳感信息和視頻監控器采集的視頻信息通過無線通訊模塊傳送到所述上位機，上位機根據傳感信息和視頻信息向所述管道機器人發送控制信號以控制管道機器人動作。
[0019]使用本發明的管道機器人時，通過上位機向管道機器人發送行進指令，控制器控制電機運轉，從而帶動主動輪運轉，控制器發送控制指令給舵機，舵機帶動萬向輪，萬向輪落下以保證管道機器人穩定進行，管道機器人的電源使用大容量鋰電池，提高機器人的續航能力，管道機器人通過無線通訊模塊向上位機發送速度、加速度、傾斜度，電池剩余容量等行進狀態，上位機根據這些信息發送控制信號給管道機器人控制管道機器人動作，機器人具有兩種工作模式:A根據上位機設置的速度進行自主移動;B受上位機搖桿控制行進和停止。機器人具有復原模式，當管道機器人出現側翻、卡死或者程序出錯時可遠程發送復原指令，機器人控制器根據復原指令發送控制指令給萬向輪，通過舵機收起萬向輪穩態結構，待機器人滑落至管到底部重新使萬向輪穩態結構工作，支起管道機器人后繼續工作。運動搭載平臺搭載收集圖像的全息相機，使用兩軸云臺控制全息相機的方向獲得全方向的視頻監控，監控管道機器人工作狀況。
[0020]盡管本發明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。
【主權項】
1.一種管道機器人，其特征在于，包括: 管道機器人本體，其上設置有無線通訊模塊和運動搭載平臺，所述運動搭載平臺上設置有傳感器組和視頻監控器； 移動機構，其包括兩個主動輪和兩個萬向輪，所述主動輪設置在所述管道機器人本體兩側，所述萬向輪以可伸縮方式設置所述管道機器人本體前后兩側； 控制器，其與所述無線通訊模塊和運動搭載平臺連接，將所述傳感器組采集的傳感信息和視頻監控器采集的視頻信息通過所述無線通訊模塊傳送，所述控制器與所述主動輪通過電機連接并發送開關量信號控制所述主動輪行進，所述控制器通過舵機與所述萬向輪連接并根據所述視頻監控器采集的視頻信息發送控制指令以控制所述萬向輪的起落。2.如權利要求1所述的一種管道機器人，其特征在于，還包括作業機構，所述作業機構為三自由度機械臂。3.如權利要求1所述的一種管道機器人，其特征在于，所述管道機器人本體上還設置有收集箱。4.如權利要求2所述的一種管道機器人，其特征在于，所述作業機構通過舵機與所述控制器連接，所述控制器發送控制指令控制作業機構按照指令執行動作。5.如權利要求1所述的一種管道機器人，其特征在于，所述傳感器組包括光電傳感器，角速度傳感器和氣體傳感器。6.如權利要求1所述的一種管道機器人，其特征在于，所述視頻監控器為全息相機。7.如權利要求1所述的一種管道機器人，其特征在于，所述管道機器人通過無線通訊模塊與上位機進行信息交互，傳感器組采集的傳感信息和視頻監控器采集的視頻信息通過無線通訊模塊傳送到所述上位機。8.如權利要求6所述的一種管道機器人，其特征在于，所述上位機根據傳感信息和視頻信息向所述管道機器人發送控制信號以控制管道機器人動作。9.如權利要求1所述的一種管道機器人，其特征在于，所述運動搭載平臺上還設置有金屬探傷儀和管道清潔器。10.如權利要求1所述的一種管道機器人，其特征在于，所述舵機通過連桿與所述萬向輪連接。
【文檔編號】F16L101/30GK106051377SQ201610366560
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】吳國慶, 倪銀堂
【申請人】北京玄通海納科技發展有限公司