一種管道機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種管道機(jī)器人，其特征在于，包括：管道機(jī)器人本體，其上設(shè)置有無(wú)線通訊模塊和運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)；移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其包括兩個(gè)主動(dòng)輪和兩個(gè)萬(wàn)向輪；控制器，其與無(wú)線通訊模塊和運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)連接，將傳感器組采集的傳感信息和視頻監(jiān)控器采集的視頻信息通過(guò)無(wú)線通訊模塊傳送，控制器控制主動(dòng)輪行進(jìn)和萬(wàn)向輪的起落。本發(fā)明使用兩個(gè)主動(dòng)輪行進(jìn)，降低對(duì)機(jī)器人位姿的調(diào)整的復(fù)雜性，使用兩個(gè)萬(wàn)向輪提高機(jī)器人越野的穩(wěn)定性，提高在復(fù)雜狀態(tài)下行進(jìn)的能力，本發(fā)明通過(guò)無(wú)線通訊模塊與上位機(jī)進(jìn)行信息交互，實(shí)時(shí)控制機(jī)器人的行進(jìn)和搭載的設(shè)備，具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性；本發(fā)明具有可復(fù)原性，在機(jī)器人工作錯(cuò)誤后可進(jìn)行復(fù)位操作，繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。
【專利說(shuō)明】
一種管道機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種管道機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]管道復(fù)雜狹長(zhǎng)，具有極小的空間，人工操作難以完成。管道機(jī)器人因?yàn)槠漭^小的體積，攜帶多種傳感器及操作機(jī)械，遠(yuǎn)程控制性，廣泛應(yīng)用于管道的檢測(cè)，清理以及探傷?，F(xiàn)有技術(shù)中，管道機(jī)器人主要有輪式、履帶式、流體、腹壁式、蠕動(dòng)式等工作形態(tài)。其中輪式機(jī)器人使用最為廣泛。
[0003]多輪式管道機(jī)器人每個(gè)輪子的位姿是不可預(yù)測(cè)的，需要建立其動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，根據(jù)輪式機(jī)器人的行進(jìn)輪在曲面上的幾何約束分布、姿態(tài)坐標(biāo)與空間位置坐標(biāo)之間的關(guān)系，確認(rèn)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)關(guān)系;根據(jù)在不同的控制參數(shù)和機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型確定其動(dòng)力學(xué)模型，從而獲得系統(tǒng)的精確控制算法。
[0004]通過(guò)增加輪子的數(shù)目可以增加管道機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高越野性能，但會(huì)帶來(lái)控制算法的難度提升。減少輪子的數(shù)目可以降低控制算法的難度，但會(huì)帶來(lái)行進(jìn)的不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種管道機(jī)器人，本發(fā)明使用兩個(gè)主動(dòng)輪行進(jìn)，降低對(duì)機(jī)器人位姿的調(diào)整的復(fù)雜性，使用兩個(gè)萬(wàn)向輪提高機(jī)器人越野的穩(wěn)定性，提高在復(fù)雜狀態(tài)下行進(jìn)的能力，本發(fā)明通過(guò)無(wú)線通訊模塊與上位機(jī)進(jìn)行信息交互，實(shí)時(shí)控制機(jī)器人的行進(jìn)和搭載的設(shè)備，具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性;本發(fā)明具有可復(fù)原性，在機(jī)器人工作錯(cuò)誤后可進(jìn)行復(fù)位操作，繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
一種管道機(jī)器人，包括:
管道機(jī)器人本體，其上設(shè)置有無(wú)線通訊模塊和運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)，所述運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)上設(shè)置有傳感器組和視頻監(jiān)控器；
移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其包括兩個(gè)主動(dòng)輪和兩個(gè)萬(wàn)向輪，所述主動(dòng)輪設(shè)置在所述管道機(jī)器人本體兩側(cè)，所述萬(wàn)向輪以可伸縮方式設(shè)置所述管道機(jī)器人本體前后兩側(cè)；
控制器，其與所述無(wú)線通訊模塊和運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)連接，將所述傳感器組采集的傳感信息和視頻監(jiān)控器采集的視頻信息通過(guò)所述無(wú)線通訊模塊傳送，所述控制器與所述主動(dòng)輪通過(guò)電機(jī)連接并發(fā)送開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制所述主動(dòng)輪行進(jìn)，所述控制器通過(guò)舵機(jī)與所述萬(wàn)向輪連接并根據(jù)所述視頻監(jiān)控器采集的視頻信息發(fā)送控制指令以控制所述萬(wàn)向輪的起落。
[0006]優(yōu)選的是，所述的管道機(jī)器人，還包括作業(yè)機(jī)構(gòu)，所述作業(yè)機(jī)構(gòu)為三自由度機(jī)械臂。
[0007]優(yōu)選的是，在所述的一種管道機(jī)器人中，所述管道機(jī)器人本體上還設(shè)置有收集箱。
[0008]優(yōu)選的是，在所述的管道機(jī)器人中，所述作業(yè)機(jī)構(gòu)通過(guò)舵機(jī)與所述控制器連接，所述控制器發(fā)送控制指令控制作業(yè)機(jī)構(gòu)按照指令執(zhí)行動(dòng)作。
[0009]優(yōu)選的是，在所述的管道機(jī)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(yōu)選的是，在所述的管道機(jī)器人中，所述視頻監(jiān)控器為全息相機(jī)。
[0011]優(yōu)選的是，在所述的管道機(jī)器人中，所述管道機(jī)器人通過(guò)無(wú)線通訊模塊與上位機(jī)進(jìn)行信息交互，傳感器組采集的傳感信息和視頻監(jiān)控器采集的視頻信息通過(guò)無(wú)線通訊模塊傳送到所述上位機(jī)。
[0012]優(yōu)選的是，在所述的管道機(jī)器人中，所述上位機(jī)根據(jù)傳感信息和視頻信息向所述管道機(jī)器人發(fā)送控制信號(hào)以控制管道機(jī)器人動(dòng)作。
[0013]優(yōu)選的是，在所述的管道機(jī)器人中，所述運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)上還設(shè)置有金屬探傷儀和管道清潔器。
[0014]優(yōu)選的是，在所述的管道機(jī)器人中，所述舵機(jī)通過(guò)連桿與所述萬(wàn)向輪連接。
[0015]本發(fā)明的有益效果是減少管道機(jī)器人主動(dòng)輪的個(gè)數(shù)，降低動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型確定的難度，降低控制的難度;有效減少車身長(zhǎng)度，移動(dòng)狀態(tài)的改變更為容易；可以通過(guò)萬(wàn)向輪穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，更改重心的位置，提高在復(fù)雜狀態(tài)下行進(jìn)的能力。本發(fā)明通過(guò)無(wú)線通訊模塊與上位機(jī)進(jìn)行信息交互，實(shí)時(shí)控制機(jī)器人的行進(jìn)和搭載的設(shè)備，具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性;本發(fā)明具有可復(fù)原性，在管道機(jī)器人工作錯(cuò)誤后可進(jìn)行復(fù)位操作，繼續(xù)執(zhí)行任務(wù);本機(jī)器人具有可拓展性，可以根據(jù)用戶自己的需求通過(guò)運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)上的附加平臺(tái)和額外接口增加設(shè)備。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明工作控制過(guò)程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0018]結(jié)合圖1和圖2，一種管道機(jī)器人，包括:管道機(jī)器人本體，其上設(shè)置有無(wú)線通訊模塊，收集箱和運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)3，運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)3上設(shè)置有傳感器組，視頻監(jiān)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(jiān)控器為全息相機(jī);移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其包括兩個(gè)主動(dòng)輪I和兩個(gè)萬(wàn)向輪2，主動(dòng)輪I設(shè)置在管道機(jī)器人本體兩側(cè)，萬(wàn)向輪2以可伸縮方式設(shè)置管道機(jī)器人本體前后兩側(cè);作業(yè)機(jī)構(gòu)5，所述作業(yè)機(jī)構(gòu)為三自由度機(jī)械臂，控制器6，其與無(wú)線通訊模塊和運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)連接，將傳感器組采集的傳感信息和視頻監(jiān)控器采集的視頻信息通過(guò)無(wú)線通訊模塊傳送，控制器6與主動(dòng)輪I通過(guò)電機(jī)7連接并發(fā)送開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制主動(dòng)輪行進(jìn)，控制器6通過(guò)舵機(jī)8與萬(wàn)向輪2連接并根據(jù)視頻監(jiān)控器采集的視頻信息發(fā)送控制指令以控制萬(wàn)向輪2的起落，舵機(jī)8通過(guò)連桿與萬(wàn)向輪連接;其中，作業(yè)機(jī)構(gòu)5通過(guò)舵機(jī)8與控制器6連接，控制器6發(fā)送控制指令控制作業(yè)機(jī)構(gòu)按照指令執(zhí)行動(dòng)作，管道機(jī)器人通過(guò)無(wú)線通訊模塊與上位機(jī)進(jìn)行信息交互，傳感器組采集的傳感信息和視頻監(jiān)控器采集的視頻信息通過(guò)無(wú)線通訊模塊傳送到所述上位機(jī)，上位機(jī)根據(jù)傳感信息和視頻信息向所述管道機(jī)器人發(fā)送控制信號(hào)以控制管道機(jī)器人動(dòng)作。
[0019]使用本發(fā)明的管道機(jī)器人時(shí)，通過(guò)上位機(jī)向管道機(jī)器人發(fā)送行進(jìn)指令，控制器控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)主動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)，控制器發(fā)送控制指令給舵機(jī)，舵機(jī)帶動(dòng)萬(wàn)向輪，萬(wàn)向輪落下以保證管道機(jī)器人穩(wěn)定進(jìn)行，管道機(jī)器人的電源使用大容量鋰電池，提高機(jī)器人的續(xù)航能力，管道機(jī)器人通過(guò)無(wú)線通訊模塊向上位機(jī)發(fā)送速度、加速度、傾斜度，電池剩余容量等行進(jìn)狀態(tài)，上位機(jī)根據(jù)這些信息發(fā)送控制信號(hào)給管道機(jī)器人控制管道機(jī)器人動(dòng)作，機(jī)器人具有兩種工作模式:A根據(jù)上位機(jī)設(shè)置的速度進(jìn)行自主移動(dòng);B受上位機(jī)搖桿控制行進(jìn)和停止。機(jī)器人具有復(fù)原模式，當(dāng)管道機(jī)器人出現(xiàn)側(cè)翻、卡死或者程序出錯(cuò)時(shí)可遠(yuǎn)程發(fā)送復(fù)原指令，機(jī)器人控制器根據(jù)復(fù)原指令發(fā)送控制指令給萬(wàn)向輪，通過(guò)舵機(jī)收起萬(wàn)向輪穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，待機(jī)器人滑落至管到底部重新使萬(wàn)向輪穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)工作，支起管道機(jī)器人后繼續(xù)工作。運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)搭載收集圖像的全息相機(jī)，使用兩軸云臺(tái)控制全息相機(jī)的方向獲得全方向的視頻監(jiān)控，監(jiān)控管道機(jī)器人工作狀況。
[0020]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種管道機(jī)器人，其特征在于，包括: 管道機(jī)器人本體，其上設(shè)置有無(wú)線通訊模塊和運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)，所述運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)上設(shè)置有傳感器組和視頻監(jiān)控器； 移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其包括兩個(gè)主動(dòng)輪和兩個(gè)萬(wàn)向輪，所述主動(dòng)輪設(shè)置在所述管道機(jī)器人本體兩側(cè)，所述萬(wàn)向輪以可伸縮方式設(shè)置所述管道機(jī)器人本體前后兩側(cè)； 控制器，其與所述無(wú)線通訊模塊和運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)連接，將所述傳感器組采集的傳感信息和視頻監(jiān)控器采集的視頻信息通過(guò)所述無(wú)線通訊模塊傳送，所述控制器與所述主動(dòng)輪通過(guò)電機(jī)連接并發(fā)送開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制所述主動(dòng)輪行進(jìn)，所述控制器通過(guò)舵機(jī)與所述萬(wàn)向輪連接并根據(jù)所述視頻監(jiān)控器采集的視頻信息發(fā)送控制指令以控制所述萬(wàn)向輪的起落。2.如權(quán)利要求1所述的一種管道機(jī)器人，其特征在于，還包括作業(yè)機(jī)構(gòu)，所述作業(yè)機(jī)構(gòu)為三自由度機(jī)械臂。3.如權(quán)利要求1所述的一種管道機(jī)器人，其特征在于，所述管道機(jī)器人本體上還設(shè)置有收集箱。4.如權(quán)利要求2所述的一種管道機(jī)器人，其特征在于，所述作業(yè)機(jī)構(gòu)通過(guò)舵機(jī)與所述控制器連接，所述控制器發(fā)送控制指令控制作業(yè)機(jī)構(gòu)按照指令執(zhí)行動(dòng)作。5.如權(quán)利要求1所述的一種管道機(jī)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(quán)利要求1所述的一種管道機(jī)器人，其特征在于，所述視頻監(jiān)控器為全息相機(jī)。7.如權(quán)利要求1所述的一種管道機(jī)器人，其特征在于，所述管道機(jī)器人通過(guò)無(wú)線通訊模塊與上位機(jī)進(jìn)行信息交互，傳感器組采集的傳感信息和視頻監(jiān)控器采集的視頻信息通過(guò)無(wú)線通訊模塊傳送到所述上位機(jī)。8.如權(quán)利要求6所述的一種管道機(jī)器人，其特征在于，所述上位機(jī)根據(jù)傳感信息和視頻信息向所述管道機(jī)器人發(fā)送控制信號(hào)以控制管道機(jī)器人動(dòng)作。9.如權(quán)利要求1所述的一種管道機(jī)器人，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)搭載平臺(tái)上還設(shè)置有金屬探傷儀和管道清潔器。10.如權(quán)利要求1所述的一種管道機(jī)器人，其特征在于，所述舵機(jī)通過(guò)連桿與所述萬(wàn)向輪連接。
【文檔編號(hào)】F16L101/30GK106051377SQ201610366560
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】吳國(guó)慶, 倪銀堂
【申請(qǐng)人】北京玄通海納科技發(fā)展有限公司