一種可無線遙控的三向履帶式管道疏通機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別涉及一種可無線遙控的三向履帶式管道疏通機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]在一般工業(yè)界、核設(shè)施、石油天然氣、軍事裝備領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、城市排污中，管道作為一種重要的輸送工具，對整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。而現(xiàn)實(shí)中因?yàn)楦鞣N原因，管道經(jīng)常出現(xiàn)堵塞的情況，由此造成不少的經(jīng)濟(jì)損失。因此，管道的清理維護(hù)就顯得極其重要，也就此催生出了多種多樣的管道清理手段。傳統(tǒng)方式應(yīng)對管道堵塞，多數(shù)是靠人力疏通，但因?yàn)椴糠止艿赖那謇韺θ擞袠O大的危險(xiǎn)性，人力工作需要一定的空間，清理管道的內(nèi)部需要將覆蓋在管道上的物體挪開，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
[0003]因此，研發(fā)一種專門用于管道清理的機(jī)器人就顯得格外重要和有意義。使用管道機(jī)器人進(jìn)行管道清理只需將管道機(jī)器人從入口放入，然后遙控機(jī)器人到需要清理維護(hù)的地方進(jìn)行作業(yè)。機(jī)器人有靈活的機(jī)構(gòu)，能夠快速的完成任務(wù)，大大降低了清理維護(hù)的成本。
[0004]在國內(nèi)外，管道機(jī)器人的研制已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。國外的一些發(fā)達(dá)國家，管道機(jī)器人已經(jīng)生產(chǎn)并投入使用，研制成本高昂，操作難度大，人員需要經(jīng)過相關(guān)培訓(xùn)才能進(jìn)行作業(yè);在國內(nèi)，由于起步較晚，目前還沒有將管道機(jī)器人應(yīng)用于實(shí)際的生活生產(chǎn)當(dāng)中，由于進(jìn)口國外的設(shè)備昂貴，也無法將用來解決實(shí)際的問題。
[0005]國內(nèi)的相關(guān)管道疏通機(jī)器人專利，大都只有機(jī)器人本體，并沒有遠(yuǎn)程控制裝置，也沒有可視化裝置，且體型龐大，無法勝任小管道的疏通工作，如公開號(hào)為CN201510539376.4的專利和公開號(hào)為CN201320515141.8的專利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于此，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠、高效率、低成本的管道疏通清理機(jī)器人，有較強(qiáng)的可靠性和適應(yīng)性，能夠大大提高工作效率，降低人員的工作負(fù)荷和危險(xiǎn)性。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種可無線遙控的三向履帶式管道疏通機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)器人包括:機(jī)械人本體和遠(yuǎn)程控制終端；
所述機(jī)器人本體包括:信息傳輸裝置、可視化裝置、處理裝置、運(yùn)動(dòng)裝置和作業(yè)裝置;所述信息傳輸裝置用于接收來自遠(yuǎn)程控制終端的控制命令，將控制命令傳遞給處理裝置，以及將處理裝置傳遞過來的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程控制終端;所述可視化裝置用于偵測環(huán)境情況，將采集到的圖像數(shù)據(jù)傳遞給處理裝置;所述處理裝置用于根據(jù)信息傳輸裝置傳遞過來的控制命令控制機(jī)器人的運(yùn)行，以及將可視化裝置傳遞過來的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給信息傳輸裝置;所述運(yùn)動(dòng)裝置用于根據(jù)處理裝置的控制命令控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度;所述作業(yè)裝置用于根據(jù)處理裝置的控制命令控制機(jī)器人進(jìn)行管道疏通作業(yè)； 所述遠(yuǎn)程控制終端，用于發(fā)送控制命令至信息傳輸裝置，以及接收并顯示信息傳輸裝置傳遞過來的圖像數(shù)據(jù)。
[0008]所述運(yùn)動(dòng)裝置包括:機(jī)架，機(jī)架主軸上面裝有彈簧和支撐桿，支撐桿與軸通過軸承相連，軸與驅(qū)動(dòng)輪相連，驅(qū)動(dòng)輪與齒輪嚙合，驅(qū)動(dòng)輪上套有履帶，同一側(cè)的兩條軸之間連接著電機(jī)架，電機(jī)架上裝有步進(jìn)電機(jī)；
所述信息傳輸裝置安裝在機(jī)架內(nèi)部的密封機(jī)箱，內(nèi)置有串口WIFI模塊、電子元件和電源；
所述作業(yè)裝置由在機(jī)架前端安裝的作業(yè)電機(jī)和機(jī)械手組成。
[0009]機(jī)架為籠式正六棱柱，六條棱上的主軸能夠承受住外部的壓力，每一條主軸上兩端各開有兩道槽;機(jī)架內(nèi)部裝有六棱柱的密封箱，箱內(nèi)有充分的空間安裝單片機(jī)、串口 WIFI模塊、電子元件和電源。
[0010]機(jī)架的主軸上兩端各安裝了一個(gè)彈簧，彈簧中部由固定銷與主桿固定;撐桿與彈簧相連接，并用滑動(dòng)銷與主桿相連，組成一個(gè)減震器。
[0011]軸與減震器轉(zhuǎn)動(dòng)相連，電機(jī)架兩端通過固定銷與軸固連，電機(jī)安裝在電機(jī)架上的槽內(nèi)。
[0012]電機(jī)轉(zhuǎn)軸通過花鍵與齒輪相連，齒輪與驅(qū)動(dòng)輪嚙合，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸承與軸相連，履帶套在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪之間，履帶通過內(nèi)表面的突起與驅(qū)動(dòng)輪的凹槽固定，保證履帶不延軸向運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)履帶轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]以機(jī)架為中心，安裝有三條履帶，三條履帶在垂直機(jī)器人軀干的平面內(nèi)成120度夾角分布。
[0014]所述可視化裝置由夜視攝像頭和數(shù)據(jù)傳輸裝置組成，夜視攝像頭采集周圍環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸裝置將采集到的圖像數(shù)據(jù)傳遞給處理裝置。
[0015]所述處理裝置由單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、作業(yè)電機(jī)控制模塊組成；
所述單片機(jī)用于接收來自可視化裝置傳遞過來的圖像數(shù)據(jù)，將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給信息傳輸裝置;接收來自信息傳輸裝置傳遞過來的控制命令，通過步進(jìn)電機(jī)控制模塊控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，進(jìn)而控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度；以及接收來自信息傳輸裝置傳遞過來的控制命令，通過作業(yè)電機(jī)控制模塊控制作業(yè)電機(jī)的運(yùn)行，進(jìn)而控制機(jī)械手的伸長和縮短，達(dá)到疏通管道的目的。
[0016]采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明產(chǎn)生了以下有益效果:
1、成本低:三向履帶式管道疏通機(jī)器人機(jī)械本體簡單緊湊，可視化控制部分方便快捷，操作簡單，能夠在多種環(huán)境下作業(yè)，可根據(jù)任務(wù)的不同，將前端的作業(yè)裝置更換，可以進(jìn)行高效率的作業(yè)，降低了工作成本。
[0017]2、結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行靈活:機(jī)械本體可以做到200mm以下，這樣能夠進(jìn)入小直徑管道內(nèi)進(jìn)行作業(yè)。機(jī)器人三條履帶在垂直機(jī)器人軀干的平面內(nèi)成120度夾角分布，通過控制各個(gè)步進(jìn)電機(jī)的差速能夠?qū)崿F(xiàn)在管道內(nèi)部的靈活轉(zhuǎn)向。
[0018]3、安全可靠:設(shè)計(jì)人員考慮到管壁內(nèi)實(shí)際的情況，采用防滑的履帶與管壁進(jìn)行貼合，并設(shè)計(jì)了一個(gè)減震機(jī)構(gòu)，增強(qiáng)履帶對管壁的壓力，增大履帶與管壁的摩擦力，還能夠減輕由于內(nèi)管壁不平坦導(dǎo)致的震動(dòng)，增強(qiáng)機(jī)體的安全可靠性。
[0019]機(jī)架內(nèi)部的密閉機(jī)箱能夠保證機(jī)器人在潮濕的環(huán)境下工作，內(nèi)部的電子元件等不受干擾，使機(jī)體與計(jì)算機(jī)或者手機(jī)之間信息指令等及時(shí)快速的傳遞提高機(jī)器人作業(yè)的可靠性。
[0020]此外，串口WIFI具有兩種工作模式，其工作于AP模式時(shí)，自身可以輻射出一個(gè)無線WIFI網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)在沒有無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋的區(qū)域?qū)C(jī)器人的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，增加機(jī)器人的工作范圍和可靠性。避免了由于路由器出現(xiàn)故障、停電等原因造成機(jī)器人無法通過WIFI實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸從而失控的情況發(fā)生。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中一種可無線遙控的三向履帶式管道疏通機(jī)器人的流程圖。
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中一種可無線遙控的三向履帶式管道疏通機(jī)器人的正視圖。
[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中一種可無線遙控的三向履帶式管道疏通機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0025]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例1中提供了一種可無線遙控的三向履帶式管道疏通機(jī)器人，流程圖如圖1所示，具體步驟如下:
步驟I:啟動(dòng)整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)，測試遠(yuǎn)程控制終端和機(jī)器人的通信是否正常，如果正常，則將管道疏通機(jī)器人放入管道內(nèi)，啟動(dòng)機(jī)器人。
[0027]步驟2:操作人員根據(jù)機(jī)器人上的可視化裝置經(jīng)信息傳輸裝置傳遞過來的圖像可以查看此時(shí)管道內(nèi)的情況，并發(fā)出相應(yīng)的操作指令，指示機(jī)器人向前運(yùn)動(dòng)。
[0028]步驟3:操作指令經(jīng)信息傳輸裝置傳遞至處理裝置，處理裝置根據(jù)向前運(yùn)動(dòng)的操作指令發(fā)送信號(hào)至步進(jìn)電機(jī)控制模塊，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，進(jìn)而控制機(jī)器人向前運(yùn)動(dòng)。
[0029]步驟4:運(yùn)行一段距離后，操作人員根據(jù)機(jī)器人上的可視化裝置經(jīng)信息傳輸裝置傳遞過來的圖像發(fā)現(xiàn)機(jī)器人經(jīng)過管道拐角出，需要轉(zhuǎn)彎。操作人員在遠(yuǎn)程控制終端上發(fā)出轉(zhuǎn)彎的指令，該指令經(jīng)信息傳輸裝置傳遞至處理裝置，處理裝置根據(jù)轉(zhuǎn)彎的操作指令發(fā)送信號(hào)至步進(jìn)電機(jī)控制模塊，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，帶動(dòng)履帶運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而控制機(jī)器人轉(zhuǎn)彎。
[0030]步驟5:再次運(yùn)行一段距離后，工作人員根據(jù)機(jī)器人上的可視化裝置經(jīng)信息傳輸裝置傳遞過來的圖像發(fā)現(xiàn)機(jī)器人已經(jīng)抵達(dá)管道堵塞處。此時(shí)需要對管道進(jìn)行疏通操作，操作人員在遠(yuǎn)程控制終端上發(fā)出疏通作業(yè)的指令，該指令經(jīng)信息傳輸裝置傳遞至處理裝置，處理裝置根據(jù)轉(zhuǎn)彎的操作指令發(fā)送信號(hào)至作業(yè)電機(jī)控制模塊，控制作業(yè)電機(jī)工作，進(jìn)而控制機(jī)械手對堵塞管道進(jìn)行疏通。
[0031]本發(fā)明實(shí)施例2中提供了一種可無線遙控的三向履帶式管道疏通機(jī)器人，具體結(jié)構(gòu)圖如圖3所示:
機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)裝置包括:機(jī)架8，機(jī)架主軸上面裝有彈簧9和支撐桿7，支撐桿與軸12通過軸承13相連，軸與驅(qū)動(dòng)輪4相連，驅(qū)動(dòng)輪與齒輪11嚙合，驅(qū)動(dòng)輪上套有履帶3，同一側(cè)的兩條軸之間連接著電機(jī)架5，電機(jī)架上裝有步進(jìn)電機(jī)6;
機(jī)器人的信息傳輸裝置安裝在機(jī)架內(nèi)部的密封機(jī)箱1，內(nèi)置有串口 WIFI模塊、電子元件和電源；
機(jī)器人的作業(yè)裝置由在機(jī)架前端安裝的作業(yè)電機(jī)和機(jī)械手I組成。
[0032]機(jī)器人的機(jī)架8為籠式正六棱柱，六條棱上的主軸能夠承受住外