本發(fā)明涉及一種智能機器人，尤其是涉及一種面向地下管道的四向行走智能機器人，屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

城市地下管道承擔負著電、熱、水系統(tǒng)的運送和排污等工能，是城市生存和發(fā)展所依賴的主要基礎(chǔ)設施。隨著城市的建設和發(fā)展，以及地下管道的長期使用，管道會越來越復雜并日益老化，急需定期維護。但是地下管道內(nèi)徑狹小，人員進出不易，利用人工維護顯得困難重重。一直以來，由于維護管道而發(fā)生的事故屢見不鮮，甚至會造成人員傷亡。造成人員傷亡的原因之一是來源于地下管道中的有毒氣體。地下管道中含有甲烷、硫化物、氮氫化合物等多種有毒氣體，工程人員貿(mào)然下去作業(yè)可能導致人員窒息，甚至氣體爆炸。媒體已有多次報道，工人在進行下水道工程時，疑似吸入過多沼氣，導致死亡。這些有毒氣體濃度過高，甚至會傷害到下水道上方的路人安危。造成人員傷亡的原因之二是地下管道里有許多異物如玻璃、鐵釘、木頭等可能會導致施工人員受傷，再加上管道內(nèi)充滿各種病菌，也會危及施工人員生命。為了能夠減小人員傷亡的同時也能夠降低城市地下管道維護的成本，眾多管道機器人應運而生。如國外的Versatrax150探索機器人，中國電子科技集團公司的WT3090型管道內(nèi)部檢測系統(tǒng)，韓國TS-ROBOCAM檢測爬行器等。然而對這些管道機器人的控制都需通過特制的控制箱或者是控制盒，約束了管道機器人的使用場景，并且不利于攜帶，操作困難。

因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種管道機器人控制系統(tǒng)，以克服上述缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標是研制一種適用于地下管道工程作業(yè)的智能機器人，該機器人能夠通過攝像頭采集現(xiàn)場圖像，通過氣體傳感器采集管道內(nèi)相應氣體傳感器數(shù)據(jù)，并將所有數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳輸?shù)浇o遠端控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)能夠控制機器人的行走、機械臂的操作，從而實現(xiàn)對人力的代替。

本發(fā)明所述的面向地下管道的四向行走智能機器人，包括機身、安裝在機身底部的行走機構(gòu)、安裝在機身上部的三自由度機械臂組件、清潔機構(gòu)、控制機構(gòu)以及供電機構(gòu)，其特征在于：所述的行走機構(gòu)包括行走驅(qū)動電機、滾輪組件以及包覆在滾輪組件外部的履帶，所述的行走驅(qū)動電機安裝在所述的機身上，所述的行走驅(qū)動電機的驅(qū)動端與安裝在機身兩側(cè)底部的所述的滾輪組件連接，所述的履帶與所述的滾輪組件嚙合，實現(xiàn)所述的滾輪組件與包覆其外的履帶的同步運轉(zhuǎn)；

所述的三自由度機械臂組件包括第一蝸桿電機、第二蝸桿電機、第一舵機和三自由度機械臂，所述的第一蝸桿電機的驅(qū)動端通過連桿與所述的第二蝸桿電機的底架相連，所述的第二蝸桿電機的驅(qū)動端與所述的三自由度機械臂的底部鉸接，所述的三自由度機械臂的上部安裝清潔機構(gòu)；

所述的清潔機構(gòu)包括殼體、第三蝸桿電機、清潔毛刷、機械爪和第四舵機，所述的清潔毛刷與所述的第三蝸桿電機的輸出軸連接，所述的清潔機構(gòu)通過第二舵機安裝在所述的三自由度機械臂組件的第二機械臂前端，所述的機械爪通過第四舵機安裝在所述的殼體端部，并且所述第三蝸桿電機的控制端與所述的控制機構(gòu)的電機驅(qū)動控制模塊電連，所述的第四舵機的控制端與所述的主控模塊的舵機控制端口電連；

所述的控制機構(gòu)包括主控模塊、與主控模塊相連的數(shù)據(jù)傳輸模塊、用于發(fā)送用戶操作指令的上位機控制模塊、與主控模塊相連的電機驅(qū)動控制模塊、通過電機驅(qū)動控制模塊驅(qū)動的工作模塊和行走模塊以及用于感知外界環(huán)境的感知模塊、用于與供電機構(gòu)相連的供電模塊，所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊、電機驅(qū)動控制模塊以及感知模塊分別與所述的主控模塊的雙向通信，所述的上位機控制模塊、所述的感知模塊分別與所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊信號連接；所述的工作模塊、行走模塊分別與所述的電機驅(qū)動控制模塊信號連接；所述的電機驅(qū)動控制模塊與所述的第一蝸桿電機的控制端、所述的第二蝸桿電機的控制端電連，所述的行走模塊與所述的行走驅(qū)動電機的控制端電連；所述的供電模塊與所述的主控模塊的電源端口連接，所述的電機驅(qū)動控制模塊與所述的主控模塊的電機控制端口連接。

所述的三自由度機械臂組件為四連桿結(jié)構(gòu)，包括第一機械臂、第二機械臂、第一連桿和第二連桿，所述的第一機械臂的底部與所述的第二蝸桿電機的輸出軸連接，所述的第二機械臂的后端與所述的第一機械臂的上端鉸接，所述的第二機械臂的前端配有用于安裝清潔機構(gòu)的第一舵機；所述的第一連桿的一端與所述的第一機械臂的底部鉸接，所述的第一連桿的另一端與所述的第二連桿的一端鉸接，所述的第二連桿的另一端與安裝在第二機械臂后端的第二舵機鉸接；所述的第一舵機的控制端、所述的第二舵機的控制端分別與主控模塊的舵機控制端口電連，實現(xiàn)三自由度機械臂組件三個方向的運動。

所述主控模塊為基于ARM-cortex系列芯片的嵌入式控制主板，其用于解析上位機控制模塊的控制指令，并驅(qū)動機器人各部分模塊進行協(xié)同工作。

所述數(shù)據(jù)傳輸模塊包括型號為MT7620N的智能路由芯片，，該模塊能同時提供無線(wifi)、有線(以太網(wǎng))兩種數(shù)據(jù)傳輸方式與上位機控制模塊進行通訊，其用于傳輸主控模塊與上位機控制模塊之間的通訊數(shù)據(jù)。

所述上位機控制模塊為便攜式計算機或者智能移動終端，其用于向用戶提供一個可視化的機器人操作界面，同時將攝像頭采集到的圖像數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、機器人狀態(tài)等信息通過可視化界面展現(xiàn)出來。

所述電機驅(qū)動控制模塊包括單片機或DSP嵌入式電機控制芯片，其用于驅(qū)動機器人各部分電機，如行走模塊的直流電機、機械臂的伺服電機等。

所述感知模塊包括危險氣體傳感器、第一紅外傳感器、360度旋轉(zhuǎn)式攝像頭，所述的機身上裝有所述的攝像頭、氣體(甲烷、硫化氫、一氧化碳)傳感器、第一紅外傳感器以及LED照明燈，其中所述的攝像頭通過第三舵機安裝在所述的第二機械臂的前端，實現(xiàn)攝像頭360度旋轉(zhuǎn)；所述的LED照明燈設置在所述的機身的外圍，，其用于探測管道內(nèi)環(huán)境，同時為操作人員提供更廣闊的視野，方便其操作。

所述的控制機構(gòu)還設有保護模塊，所述的保護模塊的信號輸出端與所述的主控模塊相應的信號端電連；所述保護模塊包括第二紅外傳感器以及限位開關(guān)，第二紅外傳感器用于測量機器人與障礙物之間的距離；限位開關(guān)安裝于機器人機身，限制機械臂的最大活動范圍，該模塊用于確保機器人自身安全。

所述供電模塊包括一塊電壓為12V的鋰電池以及12V轉(zhuǎn)5V電源轉(zhuǎn)換模塊，其用于為整個系統(tǒng)提供電源。

履帶與機身之間通過U型支架進行連接，且U型支架中預留活動空間。

本發(fā)明的有益效果是：1)機器人可前后左右行走，可用于轉(zhuǎn)彎、復雜管道及狹隘空間。機器人上方裝有多模塊的三自由度機械手臂，其清潔機構(gòu)設計了可切換功能，能夠自由切換清潔毛刷和機械爪，以進行管道清潔、異物移除等工作；2)機器人后方裝有氣體傳感器，用于監(jiān)測管道內(nèi)氣體的主要成分；3)可調(diào)節(jié)的不銹鋼履帶，使得其能夠適應不同直徑的管道；4)多個機器人對地下管道網(wǎng)進行作業(yè)時，將各個機器人傳回的數(shù)據(jù)通過操作電腦無線傳輸?shù)胶笈_服務器平臺統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)分析，使各個機器人能協(xié)同工作；5)不依賴特制的機器人控制箱，能夠在任意便攜式筆記本電腦或者智能移動終端上通過有線或者無線的方式對機器人進行實時的操作控制，抗干擾性強、應用范圍廣；6)管道機器人的狀態(tài)、攝像頭的圖像以及傳感器數(shù)據(jù)能夠在上位機操作模塊中實時顯示，配合上位機操作模塊中的控制軟件，操作簡便、直觀；7)保護模塊能夠有效保證機器人自身的安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的左視圖；

圖3為本發(fā)明的右視圖；

圖4為本發(fā)明的前視圖；

圖5為本發(fā)明的后視圖；

圖6為本發(fā)明的俯視圖；

圖7為本發(fā)明的仰視圖；

圖8為本發(fā)明的傳輸圖；

圖9為控制端程序?qū)崿F(xiàn)流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明

參照附圖：

實施例1本發(fā)明所述的面向地下管道的四向行走智能機器人，包括機身1、安裝在機身底部的行走機構(gòu)2、安裝在機身上部的三自由度機械臂組件3、清潔機構(gòu)4、控制機構(gòu)5以及供電機構(gòu)6，所述的行走機構(gòu)2包括行走驅(qū)動電機21、滾輪組件22以及包覆在滾輪組件外部的履帶23，所述的行走驅(qū)動電機21安裝在所述的機身1上，所述的行走驅(qū)動電機21的驅(qū)動端與安裝在機身1兩側(cè)底部的所述的滾輪組件22連接，所述的履帶23與所述的滾輪組件22嚙合，實現(xiàn)所述的滾輪組件22與包覆其外的履帶23的同步運轉(zhuǎn)；

所述的三自由度機械臂組件3包括第一蝸桿電機31、第二蝸桿電機32、第一舵機33和三自由度機械臂34，所述的第一蝸桿電機31的驅(qū)動端通過連桿與所述的第二蝸桿電機32的底架相連，所述的第二蝸桿電機32的驅(qū)動端與所述的三自由度機械臂34的底部鉸接，所述的三自由度機械臂34的上部安裝清潔機構(gòu)4；

所述的清潔機構(gòu)4包括殼體41、第三蝸桿電機42、清潔毛刷43、機械爪44和第四舵機45，所述的清潔毛刷43與所述的第三蝸桿電機42的輸出軸連接，所述的清潔機構(gòu)4通過第二舵機安裝在所述的三自由度機械臂組件3的第二機械臂前端，所述的機械爪44通過第四舵機45安裝在所述的殼體41端部，并且所述第三蝸桿電機42的控制端與所述的控制機構(gòu)5的電機驅(qū)動控制模塊電連，所述的第四舵機45的控制端與所述的主控模塊的舵機控制端口電連；

所述的控制機構(gòu)5包括主控模塊51、與主控模塊相連的數(shù)據(jù)傳輸模塊52、用于發(fā)送用戶操作指令的上位機控制模塊53、與主控模塊相連的電機驅(qū)動控制模塊54、通過電機驅(qū)動控制模塊驅(qū)動的工作模塊55和行走模塊56以及用于感知外界環(huán)境的感知模塊57、用于與供電機構(gòu)相連的供電模塊58，所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊52、電機驅(qū)動控制模塊54以及感知模塊57分別與所述的主控模塊51的雙向通信，所述的上位機控制模塊53、所述的感知模塊57分別與所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊52信號連接；所述的工作模塊55、行走模塊56分別與所述的電機驅(qū)動控制模塊54信號連接；所述的電機驅(qū)動控制模塊54與所述的第一蝸桿電機31的控制端、所述的第二蝸桿電機32的控制端電連，所述的行走模塊56與所述的行走驅(qū)動電機21的控制端電連；所述的供電模塊與所述的主控模塊51的電源端口連接，所述的電機驅(qū)動控制模塊與所述的主控模塊的電機控制端口連接。

所述的三自由度機械臂34為四連桿結(jié)構(gòu)，包括第一機械臂341、第二機械臂342、第一連桿343和第二連桿344，所述的第一機械臂341的底部與所述的第二蝸桿電機32的輸出軸連接，所述的第二機械臂342的后端與所述的第一機械臂341的上端鉸接，所述的第二機械臂342的前端配有用于安裝清潔機構(gòu)4的第一舵機345；所述的第一連桿343的一端與所述的第一機械臂341的底部鉸接，所述的第一連桿343的另一端與所述的第二連桿344的一端鉸接，所述的第二連桿344的另一端與安裝在第二機械臂342后端的第二舵機346鉸接；所述的第一舵機345的控制端、所述的第二舵機346的控制端分別與主控模塊51的舵機控制端口電連，實現(xiàn)三自由度機械臂組件三個方向的運動。

所述主控模塊51為基于ARM-cortex系列芯片的嵌入式控制主板，其用于解析上位機控制模塊的控制指令，并驅(qū)動機器人各部分模塊進行協(xié)同工作。

所述數(shù)據(jù)傳輸模塊52包括型號為MT7620N的智能路由芯片，該模塊能同時提供無線(wifi)、有線(以太網(wǎng))兩種數(shù)據(jù)傳輸方式與上位機控制模塊進行通訊，其用于傳輸主控模塊與上位機控制模塊之間的通訊數(shù)據(jù)。

所述上位機控制模塊53為便攜式計算機或者智能移動終端，其用于向用戶提供一個可視化的機器人操作界面，同時將攝像頭采集到的圖像數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、機器人狀態(tài)等信息通過可視化界面展現(xiàn)出來。

所述電機驅(qū)動控制模塊54包括單片機或DSP嵌入式電機控制芯片，其用于驅(qū)動機器人各部分電機，如行走模塊的直流電機、機械臂的伺服電機等。

所述感知模塊57包括危險氣體傳感器571、第一紅外傳感器、360度旋轉(zhuǎn)式攝像頭572，所述的機身1上裝有所述的攝像頭572、氣體(甲烷、硫化氫、一氧化碳)傳感器571、第一紅外傳感器以及LED照明燈573，其中所述的攝像頭572通過第三舵機574安裝在所述的第二機械臂342的前端，實現(xiàn)攝像頭360度旋轉(zhuǎn)；所述的LED照明燈573設置在所述的機身1的外圍，，其用于探測管道內(nèi)環(huán)境，同時為操作人員提供更廣闊的視野，方便其操作。

所述的控制機構(gòu)5還設有保護模塊59，所述的保護模塊59的信號輸出端與所述的主控模塊51相應的信號端電連；所述保護模塊59包括第二紅外傳感器以及限位開關(guān)，第二紅外傳感器用于測量機器人與障礙物之間的距離；限位開關(guān)安裝于機器人機身1，限制機械臂的最大活動范圍，該模塊用于確保機器人自身安全。

所述供電模塊58包括一塊電壓為12V的鋰電池以及12V轉(zhuǎn)5V電源轉(zhuǎn)換模塊，其用于為整個系統(tǒng)提供電源。

履帶23與機身1之間通過U型支架11進行連接，且U型支架11中預留活動空間。

實施例2以下對管道機器人控制系統(tǒng)的各模塊做進一步的說明。

1、主控模塊51，包括基于ARM-cortex系列芯片的嵌入式控制主板，是整個系統(tǒng)的主控單元，其用于解析上位機控制模塊的控制指令，并驅(qū)動機器人各部分模塊進行協(xié)同工作。其主要工作有：

與數(shù)據(jù)傳輸模塊52通過RS232串口511進行通訊，接收上位機控制模塊53發(fā)送的操作指令并對指令進行解析，進而控制管道機器人的行為；同時，將采集到的傳感器數(shù)據(jù)以及機器人各模塊的狀態(tài)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊反饋給上位機控制模塊。

與供電模塊58相連，為系統(tǒng)其它模塊供電。

與電機驅(qū)動控制模塊54相連，根據(jù)不同操作指令進而控制機身不同部位電機或者伺服電機的工作。

實時接收保護模塊59的數(shù)據(jù)，進而做出相應保護措施。

實時讀取感知模塊57的數(shù)據(jù)，將環(huán)境信息發(fā)送至上位機控制模塊，當環(huán)境中有毒氣體濃度達到一定閾值時發(fā)出警示消息。

電機驅(qū)動控制模塊54，包括單片機或DSP嵌入式電機控制芯片，通過繼電器控制機器人機身的直流電機和伺服電機的工作。

工作模塊55，用于完成照明、管道清潔、異物排除等工作，其中三自由度機械臂依靠三個180度伺服電機能夠完成精準的操作。

行走模塊56用于控制管道機器人的行走及移動速度。

保護模塊59，其用于確保機器人自身安全，包括紅外傳感器以及限位開關(guān)：紅外傳感器用于測量機器人與障礙物之間的距離；限位開關(guān)安裝于機器人機身，限制機械臂的最大活動范圍。

感知模塊57能夠?qū)崟r了解管道內(nèi)的環(huán)境，如果存在危險氣體能夠給予地面工作人員一定的警示；360度可旋轉(zhuǎn)高清攝像頭能夠為操作人員提供更廣闊的視野，方便其操作。

數(shù)據(jù)傳輸模塊52，其用于傳輸主控模塊與上位機控制模塊之間的通訊數(shù)據(jù)，包括型號為MT7620N的智能路由芯片，該模塊能同時提供無線(wifi)、有線(以太網(wǎng))兩種數(shù)據(jù)傳輸方式與上位機控制模塊進行通訊。當?shù)叵鹿艿谰W(wǎng)絡環(huán)境惡劣，無線信號無法有效傳輸時，能夠使用有線的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。同時，該模塊與感知模塊中的攝像頭通過USB進行連接，能夠直接將影像傳輸至上位機控制模塊。

上位機控制模塊53，其用于向用戶提供一個可視化的機器人操作界面，同時將攝像頭采集到的圖像數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、機器人狀態(tài)等信息通過可視化界面展現(xiàn)出來。包括控制平臺，可以是便攜式計算機或者智能移動終端。

供電模塊58，用于為整個系統(tǒng)提供電源，包括一塊電壓為12V的鋰電池以及12V轉(zhuǎn)5V電源轉(zhuǎn)換模塊。

所述管道機器人控制系統(tǒng)一般工作流程如下：

步驟1，啟動機器人，使得供電模塊為整個系統(tǒng)供電，機器人上電后會自動將機械臂、清潔毛刷、機械爪等進行復位。同時上位機控制模塊啟動、初始化，并選擇有線或者無線方式與機器人建立連接；

步驟2，用戶在上位機控制模塊選擇不同的操作，如控制機器人前進后退轉(zhuǎn)向、開閉攝像頭、機械臂前伸、啟動清潔毛刷、開閉機械爪等，上位機控制模塊通過以太網(wǎng)或者無線wifi將控制指令發(fā)送至數(shù)據(jù)傳輸模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊再經(jīng)由RS232串口送至主控模塊；

步驟3，主控模塊根據(jù)通信協(xié)議對所收到的控制指令進行解析，進而執(zhí)行相應的操作。例如，用戶在上位機控制模塊控制機器人前進，主控模塊收到對應指令并解析后，通過電機驅(qū)動控制模塊控制相應行走模塊中的直流電機正轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)機器人前進動作。在這個過程中，如果保護模塊檢測到機器臂活動幅度過大或者檢測到一定距離內(nèi)有障礙物無法通過，或感知模塊中的危險氣體傳感器檢測到危險氣體濃度過高時，機器人會停止運行，并給出相應警示信息。

實施例3該地下管道智能機器人可以分為機器人機體、控制模塊、感知模塊和傳輸模塊等四個部分。機器人機體包含不銹鋼機身、行走機構(gòu)、機械臂機構(gòu)、清潔機構(gòu)、供電機構(gòu)等，其中行走機構(gòu)采用不銹鋼履帶，使得機器人有一定的越障能力；機械臂模塊設計為三自由度機械臂，方便相應的地下管道作業(yè)；清潔機構(gòu)上安裝有清潔毛刷及可自由伸縮的機械爪；感知模塊為720P高清攝像頭、多種氣體傳感器(硫化氫、一氧化碳、甲烷等危險氣體)；控制模塊分為下位機控制單元(STM32F103ZET6芯片主控板)及上位機控制軟件(PC端機器人控制軟件)；傳輸模塊為一塊帶有MEDIATEK公司MTK7620N芯片的WIFI數(shù)據(jù)傳輸模塊。

機器人機體的左視圖、俯視圖。其中，機器人機身使用3mm厚的不銹鋼通過激光切割、打磨拋光、焊接而成。機身兩側(cè)通過可活動U型支架連接機器人的行走機構(gòu)，包括不銹鋼履帶和行走驅(qū)動電機(12V/15W，120RPM)，保證其能夠克服管道內(nèi)潮濕與污染嚴重的環(huán)境，并有一定的越障能力。行走驅(qū)動電機通過杜邦線連接至機器人主控板的電機控制端口。在行走驅(qū)動電機后方掛載了一個12V蓄電池，該蓄電池通過機身后方小孔連接至機身內(nèi)部的電壓轉(zhuǎn)換模塊，進而給機器人各部分供電。機身前部裝有兩盞可調(diào)節(jié)亮度的LED照明燈，機器人上方的攝像頭結(jié)合可調(diào)節(jié)亮度的LED照明燈將觀測管道內(nèi)部的影響實時船只后臺作為檢測和監(jiān)控報告的參考依據(jù)。攝像頭安裝在一個360度舵機上，使攝像頭能夠360度旋轉(zhuǎn)，獲得更廣的觀測范圍。在攝像頭后方安裝有一個三自由度機械臂，機械臂底座安裝有一個蝸桿電機，從而使得機械臂能夠完成左右擺動的動作。機械臂前端安裝有清潔機構(gòu)，清潔機構(gòu)又包含清潔毛刷及機械爪，分別由蝸桿電機和180度舵機控制，同時180度舵機能夠控制清潔毛刷與機械爪之間的切換，進而完成不同的工作任務。通過機器人主控板控制180度舵機、蝸桿電機能夠完成機械臂各關(guān)節(jié)的活動，包括前伸、后縮、左右搖擺等，方便清潔管道、夾取障礙物等操作。在機身后方安裝有三個氣體傳感器，它們分別是一氧化碳傳感器、二氧化硫傳感器以及甲烷傳感器，從而實現(xiàn)對管道內(nèi)主要危險氣體的監(jiān)測工作。

控制模塊即機器人主控板，本發(fā)明使用的主控制芯片為意法半導體公司的ARM cortex-m系列芯片STM32F103ZET6。主控板的原理圖如圖4所示，分為6個區(qū)塊，分別為：1、控制板主芯片，它是機器人的大腦，處理來自上位機的數(shù)據(jù)進而控制機器人執(zhí)行各項操作；2、電機控制端口，用于控制機器人行走方向以及速度調(diào)節(jié)；3、舵機控制端口，用于控制機械臂上舵機的活動，每個舵機的轉(zhuǎn)動角度均可通過PWM進行控制；4、電源端口，能夠為氣體傳感器、LED照明燈、舵機等設備供應電源；5、RS232串口，是數(shù)據(jù)傳輸模塊與主控板之間數(shù)據(jù)流通的橋梁；6、限位開關(guān)，用于控制機械臂的活動限度并提供限位保護，防止機械臂操作過頭損傷機器人其他部件。

感知模塊由攝像頭和氣體傳感器組成。攝像頭與WIFI數(shù)據(jù)傳輸模塊通過USB連接，采集實時圖像數(shù)據(jù)，通過WIFI數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到上位機顯示。并且，攝像頭架設在一個360度舵機之上，通過控制該舵機，能夠?qū)崿F(xiàn)攝像頭360度旋轉(zhuǎn)。氣體傳感器通過杜邦線直接與主控板相連，以中斷方式讀取傳感器數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為模擬信號，經(jīng)由AD轉(zhuǎn)換后，發(fā)送至控制終端顯示。并且當危險氣體的濃度超過額定濃度時，控制終端將會有警報產(chǎn)生。

傳輸模塊為一塊帶有MEDIATEK公司MTK7620N芯片的WIFI 數(shù)據(jù)傳輸模塊，該模塊符合國際標準的802.11b/g/n協(xié)議，采用DSSS、OFDM、BPSK、QPSK、CCK和QAM基帶調(diào)制技術(shù)，能自適應路由器等設備的無線熱點，最大連接速率可達150Mbps。該模塊接口豐富，提供了RJ45接口使其能夠通過以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)；同時也有無線傳輸功能；USB2.0口使其能夠直接連接相應攝像頭采集數(shù)據(jù)；串口能夠?qū)崿F(xiàn)與主控板之間的數(shù)據(jù)傳輸。由于地下管道的特殊環(huán)境，無線信號衰減嚴重，本發(fā)明使用了有線傳輸作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x方案。

工作時，該機器人以掛載在機器人后方的12V蓄電池為供電機構(gòu)，通過電壓轉(zhuǎn)換模塊為機器人主控板及數(shù)據(jù)傳輸模塊供電。控制信號由上位機發(fā)出，通過以太網(wǎng)發(fā)送到WIFI數(shù)據(jù)傳輸模塊。WIFI數(shù)據(jù)傳輸模塊與攝像頭之間通過USB傳輸圖像數(shù)據(jù)，與機器人主控板之間通過RS232串口傳輸指令數(shù)據(jù)。機器人主控板通過不同的指令控制機器人完成不同的工作，包括：控制行走驅(qū)動電機驅(qū)動機器人的行走；控制180度舵機及蝸桿電機完成機械臂的前伸、后縮、左右擺動等動作；控制相應GPIO口的高低電平完成LED照明燈的開關(guān)；控制蝸桿電機及180度舵機驅(qū)動清潔毛刷的轉(zhuǎn)動和機械爪的抓握操作；驅(qū)動360度舵機實現(xiàn)攝像頭的360度轉(zhuǎn)動等。同時，主控板通過串口讀取氣體傳感器數(shù)據(jù)并實時發(fā)送給WIFI數(shù)據(jù)傳輸模塊，WIFI數(shù)據(jù)傳輸模塊將傳感器數(shù)據(jù)與圖像通過以太網(wǎng)發(fā)送到控制終端，從而實現(xiàn)對機器人的實時控制以及對地下管道的實時監(jiān)測。

本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。