一种管道机器人的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种管道机器人，其特征在于，包括：管道机器人本体，其上设置有无线通讯模块和运动搭载平台；移动机构，其包括两个主动轮和两个万向轮；控制器，其与无线通讯模块和运动搭载平台连接，将传感器组采集的传感信息和视频监控器采集的视频信息通过无线通讯模块传送，控制器控制主动轮行进和万向轮的起落。本发明使用两个主动轮行进，降低对机器人位姿的调整的复杂性，使用两个万向轮提高机器人越野的稳定性，提高在复杂状态下行进的能力，本发明通过无线通讯模块与上位机进行信息交互，实时控制机器人的行进和搭载的设备，具有现实应用性；本发明具有可复原性，在机器人工作错误后可进行复位操作，继续执行任务。
【专利说明】
一种管道机器人
技术领域
[0001]本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种管道机器人。
【背景技术】
[0002]管道复杂狭长，具有极小的空间，人工操作难以完成。管道机器人因为其较小的体积，携带多种传感器及操作机械，远程控制性，广泛应用于管道的检测，清理以及探伤。现有技术中，管道机器人主要有轮式、履带式、流体、腹壁式、蠕动式等工作形态。其中轮式机器人使用最为广泛。
[0003]多轮式管道机器人每个轮子的位姿是不可预测的，需要建立其动力学与运动学模型，根据轮式机器人的行进轮在曲面上的几何约束分布、姿态坐标与空间位置坐标之间的关系，确认机器人的动力学关系;根据在不同的控制参数和机器人的运动模型确定其动力学模型，从而获得系统的精确控制算法。
[0004]通过增加轮子的数目可以增加管道机器人运行的稳定性，提高越野性能，但会带来控制算法的难度提升。减少轮子的数目可以降低控制算法的难度，但会带来行进的不稳定。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种管道机器人，本发明使用两个主动轮行进，降低对机器人位姿的调整的复杂性，使用两个万向轮提高机器人越野的稳定性，提高在复杂状态下行进的能力，本发明通过无线通讯模块与上位机进行信息交互，实时控制机器人的行进和搭载的设备，具有现实应用性;本发明具有可复原性，在机器人工作错误后可进行复位操作，继续执行任务。本发明提供的技术方案为:
一种管道机器人，包括:
管道机器人本体，其上设置有无线通讯模块和运动搭载平台，所述运动搭载平台上设置有传感器组和视频监控器；
移动机构，其包括两个主动轮和两个万向轮，所述主动轮设置在所述管道机器人本体两侧，所述万向轮以可伸缩方式设置所述管道机器人本体前后两侧；
控制器，其与所述无线通讯模块和运动搭载平台连接，将所述传感器组采集的传感信息和视频监控器采集的视频信息通过所述无线通讯模块传送，所述控制器与所述主动轮通过电机连接并发送开关量信号控制所述主动轮行进，所述控制器通过舵机与所述万向轮连接并根据所述视频监控器采集的视频信息发送控制指令以控制所述万向轮的起落。
[0006]优选的是，所述的管道机器人，还包括作业机构，所述作业机构为三自由度机械臂。
[0007]优选的是，在所述的一种管道机器人中，所述管道机器人本体上还设置有收集箱。
[0008]优选的是，在所述的管道机器人中，所述作业机构通过舵机与所述控制器连接，所述控制器发送控制指令控制作业机构按照指令执行动作。
[0009]优选的是，在所述的管道机器人中，所述传感器组包括光电传感器，角速度传感器和气体传感器。
[0010]优选的是，在所述的管道机器人中，所述视频监控器为全息相机。
[0011]优选的是，在所述的管道机器人中，所述管道机器人通过无线通讯模块与上位机进行信息交互，传感器组采集的传感信息和视频监控器采集的视频信息通过无线通讯模块传送到所述上位机。
[0012]优选的是，在所述的管道机器人中，所述上位机根据传感信息和视频信息向所述管道机器人发送控制信号以控制管道机器人动作。
[0013]优选的是，在所述的管道机器人中，所述运动搭载平台上还设置有金属探伤仪和管道清洁器。
[0014]优选的是，在所述的管道机器人中，所述舵机通过连杆与所述万向轮连接。
[0015]本发明的有益效果是减少管道机器人主动轮的个数，降低动力学和运动学模型确定的难度，降低控制的难度;有效减少车身长度，移动状态的改变更为容易；可以通过万向轮稳态结构的调整，更改重心的位置，提高在复杂状态下行进的能力。本发明通过无线通讯模块与上位机进行信息交互，实时控制机器人的行进和搭载的设备，具有现实应用性;本发明具有可复原性，在管道机器人工作错误后可进行复位操作，继续执行任务;本机器人具有可拓展性，可以根据用户自己的需求通过运动搭载平台上的附加平台和额外接口增加设备。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明工作控制过程示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0018]结合图1和图2，一种管道机器人，包括:管道机器人本体，其上设置有无线通讯模块，收集箱和运动搭载平台3，运动搭载平台3上设置有传感器组，视频监控器4，金属探伤仪和管道清洁器，传感器组包括光电传感器，角速度传感器和气体传感器，视频监控器为全息相机;移动机构，其包括两个主动轮I和两个万向轮2，主动轮I设置在管道机器人本体两侧，万向轮2以可伸缩方式设置管道机器人本体前后两侧;作业机构5，所述作业机构为三自由度机械臂，控制器6，其与无线通讯模块和运动搭载平台连接，将传感器组采集的传感信息和视频监控器采集的视频信息通过无线通讯模块传送，控制器6与主动轮I通过电机7连接并发送开关量信号控制主动轮行进，控制器6通过舵机8与万向轮2连接并根据视频监控器采集的视频信息发送控制指令以控制万向轮2的起落，舵机8通过连杆与万向轮连接;其中，作业机构5通过舵机8与控制器6连接，控制器6发送控制指令控制作业机构按照指令执行动作，管道机器人通过无线通讯模块与上位机进行信息交互，传感器组采集的传感信息和视频监控器采集的视频信息通过无线通讯模块传送到所述上位机，上位机根据传感信息和视频信息向所述管道机器人发送控制信号以控制管道机器人动作。
[0019]使用本发明的管道机器人时，通过上位机向管道机器人发送行进指令，控制器控制电机运转，从而带动主动轮运转，控制器发送控制指令给舵机，舵机带动万向轮，万向轮落下以保证管道机器人稳定进行，管道机器人的电源使用大容量锂电池，提高机器人的续航能力，管道机器人通过无线通讯模块向上位机发送速度、加速度、倾斜度，电池剩余容量等行进状态，上位机根据这些信息发送控制信号给管道机器人控制管道机器人动作，机器人具有两种工作模式:A根据上位机设置的速度进行自主移动;B受上位机摇杆控制行进和停止。机器人具有复原模式，当管道机器人出现侧翻、卡死或者程序出错时可远程发送复原指令，机器人控制器根据复原指令发送控制指令给万向轮，通过舵机收起万向轮稳态结构，待机器人滑落至管到底部重新使万向轮稳态结构工作，支起管道机器人后继续工作。运动搭载平台搭载收集图像的全息相机，使用两轴云台控制全息相机的方向获得全方向的视频监控，监控管道机器人工作状况。
[0020]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种管道机器人，其特征在于，包括: 管道机器人本体，其上设置有无线通讯模块和运动搭载平台，所述运动搭载平台上设置有传感器组和视频监控器； 移动机构，其包括两个主动轮和两个万向轮，所述主动轮设置在所述管道机器人本体两侧，所述万向轮以可伸缩方式设置所述管道机器人本体前后两侧； 控制器，其与所述无线通讯模块和运动搭载平台连接，将所述传感器组采集的传感信息和视频监控器采集的视频信息通过所述无线通讯模块传送，所述控制器与所述主动轮通过电机连接并发送开关量信号控制所述主动轮行进，所述控制器通过舵机与所述万向轮连接并根据所述视频监控器采集的视频信息发送控制指令以控制所述万向轮的起落。2.如权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于，还包括作业机构，所述作业机构为三自由度机械臂。3.如权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于，所述管道机器人本体上还设置有收集箱。4.如权利要求2所述的一种管道机器人，其特征在于，所述作业机构通过舵机与所述控制器连接，所述控制器发送控制指令控制作业机构按照指令执行动作。5.如权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于，所述传感器组包括光电传感器，角速度传感器和气体传感器。6.如权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于，所述视频监控器为全息相机。7.如权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于，所述管道机器人通过无线通讯模块与上位机进行信息交互，传感器组采集的传感信息和视频监控器采集的视频信息通过无线通讯模块传送到所述上位机。8.如权利要求6所述的一种管道机器人，其特征在于，所述上位机根据传感信息和视频信息向所述管道机器人发送控制信号以控制管道机器人动作。9.如权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于，所述运动搭载平台上还设置有金属探伤仪和管道清洁器。10.如权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于，所述舵机通过连杆与所述万向轮连接。
【文档编号】F16L101/30GK106051377SQ201610366560
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】吴国庆, 倪银堂
【申请人】北京玄通海纳科技发展有限公司