一种可检测石油天然气泄漏和报警的机器人装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于石油石化安全设备领域，具体涉及一种具有检测石油天然气泄漏和报警功能的可自主移动定位的机器人装置，包括程序控制器、陀螺仪、无线收发器、气体传感器、温度传感器、电机、全向轮、光电编码器、超声波传感器、电机驱动器。所述机器人装置能够自动检测泄漏的石油天然气。同时，该装置能够全方向移动、主动避开障碍和自主定位，并且将位置信息和气体数据通过无线收发器发送到控制台。
【专利说明】—种可检测石油天然气泄漏和报警的机器人装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油石化安全设备领域，具体涉及一种具有检测和报警功能的可自主移动定位的机器人装置。
【背景技术】
[0002]现代石油天然气炼化厂面积不断增大，石油天然气处理量越来越高。2012年中国石油化工集团公司和沙特国家石油公司合作在沙特西部沿海城市延布建设一座炼油厂，占地面积520万平方米，日加工阿拉伯重油40万桶。炼油厂区内是石油天然气以及成品油的集中地，石油天然气集中输送过程中涉及易燃、易爆、腐蚀性介质，存在可能因设备、容器、管线、阀门破裂，或控制系统失效而引发的天然气泄漏。泄漏的天然气很容易与空气混合形成爆炸性混合气体，引发重大安全事故。因次，如何在这种大规模厂区内实现24小时天然气泄漏检测以及及时报警成为了首要解决的问题。
[0003]目前市场上存在很多种类的石油天然气检测器，例如安装在天花板上的气体探测器，能够实时监测石油天然气泄漏情况，但是由于空间有限，限制了探测器的安装数量，探测器的覆盖范围有限，存在监测死角。
[0004]授权号为CN202649217U —种空气质量检测机器人，采用TP4型常温气敏传感器为核心的空气采集模块进行空气质量数据采集，并存储在存数模块中。但是这种机器人分辨的气体种类单一，并且不能将气体信息实时发送给机器人操纵者，并且不具有报警功能，不能很好的适用于炼化厂等危险场合。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提出一种可检测石油天然气泄漏和报警的机器人装置，该装置能够自动检测泄漏的石油天然气以及其他危险气体，并且在危险情况下报警。同时，该装置可以全方向自由移动，主动避开障碍和自主定位，并且将位置信息和气体数据通过无线收发器发送到控制台，易于管理和维护。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种可检测石油天然气泄漏和报警的机器人装置，所述机器人装置包括:有一个由切割后的圆形板状底盘，在底盘上有成正三角形安装的电机，电机上部安装有电机驱动器，电机转轴连接主动全向轮，底盘的中下部方孔中，安装有成90度的光电编码器，编码器支架通过“L”型角铁与底盘相连并通过螺丝固定连接，编码器转轴和从动全向轮相连，与底盘成正三角形垂直安装的结构支架，在结构支架的三根支柱上，分别安装有两个超声波传感器，结构支架顶端是板状圆盘，圆盘上安装有两款相同的控制电路板组成的程序控制器，圆盘上还安装有陀螺仪、键盘、液晶显示器、无线收发器、气体传感器、温度传感器。
[0007]所述圆形底盘上的电机的转轴均指向圆心，且电机的成正三角排列，每个电机转轴上安装有主动全向轮，其中一个电机的转轴与其中一个编码器的转轴平行，另一个编码器的转轴与该电机转轴垂直，编码器的转轴上安装有从动全向轮，两个垂直安装的编码器的从动全向轮通过圆形底盘上的方孔与地面接触，编码器支架通过“L”型角铁与底盘相连并通过螺丝固定连接。
[0008]所述正三角形安装的结构支架高度相同，通螺丝固定与底盘和顶部圆盘垂直连接，每根支柱的外侧面的相同水平高度上均安装有两个超声波传感器。
[0009]所述程序控制器由两款相同的控制电路板组成，两款控制板通过串口数据线相连，其中一块控制板连接陀螺仪，另一块控制板连接键盘、液晶显示器、无线收发器、气体传感器、温度传感器、光电编码器、超声波传感器、电机驱动器。
[0010]本实用新型的有益效果是:检测空气中的石油天然气或其他危险气体的含量，并且判断出是否达到危险级别，如果达到危险级别就报警，并且将空气信息实时通过无线收发器发送到控制台，通过算法实时算出机器人在场地中的坐标，定位泄漏位置，通过无线收发器将位置信息发送到控制台，结构支架上的超声波传感器能够检测机器人装置运动路径上的障碍物，并且避开障碍物，机器人能够在大面积厂区循环运动，减少检测死角。
[0011]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型实施例的结构示意图。
[0013]图2是本实用新型实施例的顶部圆盘示意图。
[0014]图3是本实用新型实施例的底盘示意图。
【具体实施方式】
[0015]实施例:一种可检测石油天然气泄漏和报警的机器人装置，参见图1、图2和图3，所述机器人装置包括:一个圆板组成的底盘12，在底盘边缘成正三角切割有方形槽，电机9的转轴指向圆形底盘圆心成正三角排列，每个电机的上方安装有电机驱动器8,每个电机的转轴上安装主动全向轮10，主动全向轮位于底盘的方槽之内，与其中一个电机的转轴平行安装有一个编码器14，另一个编码器的转轴与该电机转轴垂直，两个编码器的转轴上安装有从动全向轮13，两个从动全向轮通过圆形底盘上的方孔与地面接触，编码器支架通过“L”型角铁与底盘相连并通过螺丝固定连接，成正三角排列的结构支架16通过“L”型角铁11与底盘垂直并紧密连接，每个支架的相同水平高度上均安装有两个超声波传感器15，结构支架通过“L”型角铁与圆形顶盘垂直并紧密连接，圆形顶盘上安装有两块相同的控制电路板I组成的程序控制器，控制电路板按上下两层通过支柱连接安装，两块控制电路板通过串口数据线连接，下层控制电路板与陀螺仪3连接，上层控制电路板与无线收发器2、键盘4、显示器5、气体传感器6、温度传感器7、超声波传感器、电机驱动器、光电编码器连接。
[0016]对于本实施例的进一步优化，所述顶部圆盘上的气体传感器可以根据不同的工作环境而更换或增加不同种类的传感器，以达到检测多种气体的目的。
[0017]对于本实施例的进一步优化，可以在传感器的正上部安装一个风扇，提高气体的采样效率。
[0018]为了方便操作所述程序控制器连接有一个显示屏、一个键盘，显示屏和键盘分别安装在圆形顶盘的上部。
[0019]以下是对本实施例的一个具体结构关系描述。[0020]实施例中的底盘12为厚度为5mm，直径为400mm的圆盘，圆盘边沿切割的槽长为150mm，宽为43mm。与每个槽长边的边沿垂直的中间位置安装电机，电机与底盘用“L”型角铁连接，并通过螺丝固定连接。每个主动全向轮的直径为110mm。在与其中一个槽平行的中下位置，切割有一个长为100mm,宽为40mm的方孔，已垂直安装的带有编码器的从动全向轮恰好通过方孔与地面接触，两个从动全向轮的直径为35_，编码器支架通过“L”型角铁与底盘相连并通过螺丝固定连接。底盘上安装的“L”型角铁与支架相连，并通过螺丝固定连接。
[0021]实施例中的支架厚度为5mm,宽为100mm,高为150mm,在每根支架支柱距底部20mm高度上安装超声波传感器，超声波传感器的安装距离为80mm,超声波传感器与顶部的控制电路板直接连接。支架与底盘和顶部圆盘通过“L”型角铁垂直连接，并通过螺丝固定连接。
[0022]实施例中的顶部圆盘厚度为5mm，直径为400mm，圆盘通过“L”型角铁与支架垂直安装，并通过螺丝固定连接。
[0023]本实施例中的程序控制器I所构成的两块控制电路板的四个角上均有小圆孔，四对圆孔配合四根支柱连接，使控制电路板成上下两层结构，并用螺丝固定连接，下层控制电路板的通过螺丝与顶部圆盘固定连接。
[0024]无线收发器2的四个角均有连接用的圆孔，无线收发器通过四个圆孔与顶部圆盘连接并通过螺丝固定连接。
[0025]陀螺仪3的基座两相对的边上均有连接用的圆孔，陀螺仪通过两个圆孔与顶部圆盘连接并通过螺丝固定连接。
[0026]键盘4的四个角均有连接用的圆孔，键盘通过四个圆孔与顶部圆盘连接并通过螺丝固定连接。
[0027]液晶显示器5的四个角均有连接用的圆孔，液晶显示器通过四个圆孔与上顶部圆盘连接并通过螺丝固定连接。
[0028]气体传感器6由至少一个单独的传感器模块和传感器插座组成，传感器模块直接插在传感器插座上，传感器插座上的四个角上均有连接用的圆孔，传感器插座通过四个圆孔与上顶部圆盘连接并通过螺丝固定连接。
[0029]温度传感器7含有螺纹，在顶部圆盘上钻有相应的圆孔，温度传感器穿过圆孔通过螺丝与顶部圆盘固定连接。
[0030]实施例中的程序控制器I由两块具有相同ARM处理器构成的控制电路板组成，两块控制电路板通过RS232串口线连接，下层块控制电路板通过RS232串口线与陀螺仪3连接。
[0031]无线收发器2采用SI4432无线通信模块，通过SPI串口线与上层控制电路板连接。
[0032]键盘4采用4X4的矩阵键盘，通过8 口并行线与上层控制电路板与连接。
[0033]本实例的显示器5采用IXD12864，通过并行线与上层控制电路板与连接。
[0034]本实例中的6个超声波传感器15，均由相同规格的传感器组成，并且依次编号，每个传感器均通过串口线与上层控制电路板连接。
[0035]本实例中的3个电机驱动器8，均由相同型号的驱动器组成，驱动器先串行连接，通过一根RS232串口线与上层控制电路板连接，每个驱动器均与对应的电机9相连。[0036]本实例中的传感器可根据不同的工作环境而更换传感器，从而达到测量多种气体的目的，同时可以根据不同的地形条件，设置机器人的巡查路径，以达到最大程度覆盖厂区的目的，同时多台机器人配合巡逻，可保证24小时监测泄漏事故，降低人为因素所带来的损失。
【权利要求】
1.一种可检测石油天然气泄漏和报警的机器人装置，其特征在于，所述机器人装置包括:有一个由切割后的圆形板状底盘，在地盘上有成正三角形安装的电机，电机上部安装有电机驱动器，电机转轴连接主动全向轮，底盘的中下部方孔中，有成90度安装的光电编码器，编码器支架通过“L”型角铁与底盘相连并通过螺丝固定连接，编码器转轴和从动全向轮相连，与底盘相连的有成正三角形安装的结构支架，在结构支架的三根支柱上，分别安装有两个超声波传感器，结构支架顶端是板状圆盘，圆盘上安装有两款相同的控制电路板组成的程序控制器，圆盘上还安装有陀螺仪、键盘、液晶显示器、无线收发器、气体传感器、温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种可检测石油天然气泄漏和报警的机器人装置，其特征在于，所述圆形板状底盘边缘成120度切割有三个槽，在每个槽的中间位置与槽垂直安装电机，每个电机转轴末端安装有规格相同的主动全向轮，在圆盘中下位置与其中一个槽平行切割有一方形孔，方形孔中安装有两个相互垂直的编码器，其中一编码器转轴与方孔的一边平行，编码器支架通过“L”型角铁与底盘相连并通过螺丝固定连接，编码器转轴上连接从动全向轮，从动轮通过方孔与地面接触。
3.根据权利要求1所述的一种可检测石油天然气泄漏和报警的机器人装置，其特征在于，所述的三根结构支架成三角排列，通过螺丝与底盘和顶端圆盘垂直固定连接，结构支架的每根支柱上分别安装有两个超声波传感器。
4.根据权利要求1所述的一种可检测石油天然气泄漏和报警的机器人装置，其特征在于，所述程序控制器由两块相同的控制电路板组成，其中一块控制电路板连接I个陀螺仪，另一块控制板连接I个显示屏、I个按键盘、I个无线收发器、I个气体传感器、I个温度传感器、2个光电编码器、6个超声波传感器、3个电机驱动器，3个电机驱动器分别与3个对应的电机连接。
【文档编号】G01M3/04GK203581168SQ201320808006
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月7日 优先权日:2013年12月7日
【发明者】黄成辉, 黄梦莹 申请人:黄成辉