本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于城市自來水管道內(nèi)環(huán)境探測的機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們對水質(zhì)的要求也越來越高，從健康的角度來說，要求洗漱、烹調(diào)燈與身體直接接觸的用水也要求達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。而目前自來水廠的水經(jīng)處理后，由于管道運(yùn)輸過程中的二次污染，到達(dá)用戶家中的水質(zhì)一直無法得到實(shí)質(zhì)的提高；其中，對于新建樓房的水管可以通過采用新材料支撐的管道來避免二次污染，而舊有樓房的金屬管道由于拆舊換新的成本太高，因此把重點(diǎn)放在了對水管的改造上，目前來說，對于大口徑的送水管道，主要采用內(nèi)襯工藝，而對于小口徑的樓房自來水管道的改造，主要是對管道進(jìn)行除銹和內(nèi)部噴涂處理。然而改造后的難點(diǎn)，在于如何判斷噴涂好的管道是否達(dá)到改造要求。因此，需要設(shè)計(jì)一種便于操作和靈活控制的管道內(nèi)環(huán)境檢測機(jī)器人，以解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于城市自來水管道內(nèi)環(huán)境探測的機(jī)器人，通過設(shè)計(jì)和應(yīng)用該機(jī)器人，解決了現(xiàn)有的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明為一種用于城市自來水管道內(nèi)環(huán)境探測的機(jī)器人，包括微控制器，所述微控制器的輸入端連接有攝像頭、超聲探測器、功能按鍵和電源；所述微控制器的輸出端連接有電機(jī)、紅外燈和顯示器；所述電機(jī)的輸出端依次連接有減速箱、柔性軸和導(dǎo)向裝置；所述電源還分別與電機(jī)、攝像頭、超聲探測器和紅外燈連接；所述導(dǎo)向裝置包括第一導(dǎo)向體和第二導(dǎo)向體，第一導(dǎo)向體一端與第二導(dǎo)向體一端之間連接有轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)器，第一導(dǎo)向體另一端與柔性軸相連；所述攝像頭、超聲探測器和紅外燈均安裝在第二導(dǎo)向體另一端；所述柔性軸外圍均勻分布有環(huán)狀的齒牙；所述第一導(dǎo)向體和第二導(dǎo)向體兩側(cè)分別相對安裝有一對車輪變徑機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述攝像頭用于采集圖像信息并將其傳輸至微控制器，所述超聲探測器用于探測行進(jìn)方向上的障礙物信息并將其傳輸至微控制器，所述微控制器對收到的圖像信息和障礙物信息分別進(jìn)行分析處理后，繼而控制電機(jī)的動(dòng)作，該電機(jī)的動(dòng)作包括啟動(dòng)和停止；所述顯示器用于實(shí)時(shí)顯示圖像信息。

進(jìn)一步地，所述第二導(dǎo)向體一端連接有罩體，該罩體為透明的半球面結(jié)構(gòu)，所述攝像頭、超聲探測器和紅外燈均位于罩體內(nèi)側(cè)。

進(jìn)一步地，所述柔性軸內(nèi)部并排設(shè)有電源線和信號線，所述電源線一端與電源相連，其另一端分別與攝像頭、超聲探測器和紅外燈連接；所述信號線一端與微控制器相連，其另一端分別與攝像頭、超聲探測器相連。

進(jìn)一步地，所述車輪變徑機(jī)構(gòu)包括沿徑向可伸縮調(diào)節(jié)的支撐桿和安裝在支撐桿上的車輪，所述支撐桿包括外桿和內(nèi)桿，其中外桿為一端封閉的中空結(jié)構(gòu)，所述外桿封閉端內(nèi)側(cè)與內(nèi)桿一端連接有彈簧，所述內(nèi)桿另一端安裝在第一導(dǎo)向體上或第二導(dǎo)向體上。

進(jìn)一步地，所述微控制器為單片機(jī)，所述轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)器為SMA柔性扭轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，所述電機(jī)為直流電機(jī)，所述減速箱的輸出端包括大齒輪，該大齒輪與柔性軸外表面的齒牙相嚙合。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明通過采用機(jī)器人進(jìn)行管道內(nèi)環(huán)境檢測，大大節(jié)省了人力物力，有利于節(jié)約成本；通過機(jī)器人進(jìn)行管道檢測工作，有利于提高管道檢測工作的自動(dòng)化以及智能化水平；通過將柔性軸外表面設(shè)置有齒牙結(jié)構(gòu)，并與減速箱輸出端大齒輪相嚙合，繼而電機(jī)經(jīng)減速箱驅(qū)動(dòng)柔性軸移動(dòng)，同時(shí)導(dǎo)向裝置起到導(dǎo)向作用，繼而使導(dǎo)向裝置在管道內(nèi)移動(dòng)，導(dǎo)向裝置上安裝的攝像頭和超聲探測裝置實(shí)時(shí)回傳相關(guān)信號，在微控制器的分析處理下對柔性軸的移動(dòng)進(jìn)行控制，有利于避免機(jī)器人與障礙物發(fā)生碰撞以及操作人員通過顯示器觀測實(shí)時(shí)圖像信息；通過設(shè)置紅外燈，繼而有利于輔助攝像頭采集管道內(nèi)的圖像信息；通過在導(dǎo)向裝置兩側(cè)設(shè)置車輪變徑機(jī)構(gòu)，便于支撐導(dǎo)向裝置在不同內(nèi)徑尺寸的管道內(nèi)滑動(dòng)的可靠性和穩(wěn)定性；通過設(shè)置透明罩體，有利于對攝像頭、超聲探測器和紅外燈進(jìn)行防護(hù)。

當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的一種用于城市自來水管道內(nèi)環(huán)境探測的機(jī)器人的組成框圖；

圖2為本發(fā)明中導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：

1-微控制器，2-電機(jī)，3-減速箱，4-柔性軸，401-電源線，402-齒牙，403-信號線，5-導(dǎo)向裝置，501-第一導(dǎo)向體，502-第二導(dǎo)向體，503-轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)器，504-車輪變徑機(jī)構(gòu)，505-罩體，6-攝像頭，7-超聲探測器，8-紅外燈，9-功能按鍵，10-顯示器，11-電源。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1所示，本發(fā)明為一種用于城市自來水管道內(nèi)環(huán)境探測的機(jī)器人，包括微控制器1，微控制器1的輸入端連接有攝像頭6、超聲探測器7、功能按鍵9和電源11，微控制器1的輸出端連接有電機(jī)2、紅外燈8和顯示器10，電機(jī)2的輸出端依次連接有減速箱3、柔性軸4和導(dǎo)向裝置5；電源11還分別與電機(jī)2、攝像頭6、超聲探測器7和紅外燈8連接。

其中，電機(jī)2用于驅(qū)動(dòng)減速箱3運(yùn)轉(zhuǎn)，減速箱3將電機(jī)2的轉(zhuǎn)速進(jìn)行一定減速后再輸出并帶動(dòng)柔性軸4移動(dòng)，柔性軸4的移動(dòng)帶動(dòng)導(dǎo)向裝置5的移動(dòng)，繼而導(dǎo)向裝置5在管道內(nèi)進(jìn)行方向引導(dǎo)和相應(yīng)的檢測工作。

其中，紅外燈8的發(fā)散角與攝像頭6的視場角相匹配，攝像頭6用于采集圖像信息并將其傳輸至微控制器1，超聲探測器7用于探測行進(jìn)方向上的障礙物信息并將其傳輸至微控制器1，微控制器1對收到的圖像信息和障礙物信息分別進(jìn)行分析處理后，繼而控制電機(jī)2的動(dòng)作，電機(jī)2的動(dòng)作包括啟動(dòng)和停止；功能按鍵9用于操作人員經(jīng)微控制器1對電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行手動(dòng)控制，便于后期維保；顯示器10用于實(shí)時(shí)顯示攝像頭6采集的圖像信息。

如圖2所示，導(dǎo)向裝置5包括第一導(dǎo)向體501和第二導(dǎo)向體502，第一導(dǎo)向體501一端與第二導(dǎo)向體502一端之間連接有轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)器503，第一導(dǎo)向體501另一端與柔性軸4相連；第二導(dǎo)向體502另一端連接有罩體505，攝像頭6、超聲探測器7和紅外燈8安裝在第二導(dǎo)向體502另一端，攝像頭6、超聲探測器7和紅外燈8均位于罩體505內(nèi)側(cè)；柔性軸4經(jīng)第一導(dǎo)向體501和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)器503貫通連接至第二導(dǎo)向體502，柔性軸4外圍均勻分布有環(huán)狀齒牙402，柔性軸4內(nèi)部并排設(shè)有電源線401和信號線403，電源線401一端與電源11相連，另一端分別與攝像頭6、超聲探測器7和紅外燈8連接；信號線403一端與微控制器1相連，另一端分別與攝像頭6、超聲探測器7相連。

其中，第一導(dǎo)向體501和第二導(dǎo)向體502兩側(cè)分別相對安裝有一對車輪變徑機(jī)構(gòu)504，車輪變徑機(jī)構(gòu)504包括沿徑向可伸縮調(diào)節(jié)的支撐桿和安裝在支撐桿上的車輪(圖中未示出)，支撐桿包括外桿(圖中未示出)和內(nèi)桿(圖中未示出)，外桿為一端封閉的中空結(jié)構(gòu)，外桿封閉端內(nèi)側(cè)與內(nèi)桿一端連接有彈性連接件(圖中未示出)，該彈性連接件為彈簧，內(nèi)桿另一端安裝在第一導(dǎo)向體501上或第二導(dǎo)向體502上；由于車輪變徑機(jī)構(gòu)504可沿管道徑向伸縮調(diào)節(jié)，便于支撐導(dǎo)向裝置5沿管道滑行，并有利于適應(yīng)不同內(nèi)徑規(guī)格的管道的檢測工作。

其中，微控制器1為單片機(jī)，電源11包括蓄電池或市電以及穩(wěn)壓電路，罩體505為透明的半球面結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)器503為SMA柔性扭轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)2為直流電機(jī)，減速箱3為現(xiàn)有機(jī)構(gòu)，通過齒輪副實(shí)現(xiàn)減小輸出軸或輸出端齒輪的轉(zhuǎn)速，本發(fā)明中應(yīng)用的是減速箱3的輸出端為大齒輪，該大齒輪與柔性軸4外表面的齒牙402相嚙合，繼而通過電機(jī)2經(jīng)減速箱3控制柔性軸4在管道內(nèi)沿軸向移動(dòng)，繼而柔性軸4的移動(dòng)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向裝置5移動(dòng)，導(dǎo)向裝置5在管道內(nèi)起到引導(dǎo)方向的作用。

最后需要說明的是，以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。