CN110864187A - 一种管道探测蛇形机器人及其控制装置 - Google Patents

一种管道探测蛇形机器人及其控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110864187A
CN110864187A CN201911337913.1A CN201911337913A CN110864187A CN 110864187 A CN110864187 A CN 110864187A CN 201911337913 A CN201911337913 A CN 201911337913A CN 110864187 A CN110864187 A CN 110864187A
Authority
CN
China
Prior art keywords
robot
pipeline
module
steering engine
snake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911337913.1A
Other languages
English (en)
Inventor
王亚慧
王甲骏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Original Assignee
Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Civil Engineering and Architecture filed Critical Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Publication of CN110864187A publication Critical patent/CN110864187A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/28—Constructional aspects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/28—Constructional aspects
    • F16L55/30—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables
    • F16L55/32—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables being self-contained
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/28—Constructional aspects
    • F16L55/40—Constructional aspects of the body
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L2101/00—Uses or applications of pigs or moles
    • F16L2101/30—Inspecting, measuring or testing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明属于管道探测和机器人设计技术领域，本发明公开了一种管道探测蛇形机器人及其控制装置。所述管道探测蛇形机器人包括3个以上相互连接的单元模块，所述单元模块分为普通模块与驱动模块，所述普通模块与驱动模块交替连接，形成管道探测蛇形机器人的总长度，总长度根据管道直径的大小可变，以满足在管道内部贴附管壁螺旋一周到两周，使其稳定贴附在管壁上，通过驱动模块提供驱动力驱使机器人运动。本发明采用紧贴管线内壁做螺旋运动的推进方式，当管径小到不适合螺旋运动时，又可以做直线运动，这样可以适应从小口径到大口径不同的管道进行探测运动，通过增减单元模块的数量及各单元模块之间的相对夹角，可以使其贴附在不同管径的管壁内。

Description

一种管道探测蛇形机器人及其控制装置
技术领域
本发明属于管道探测和机器人设计技术领域，具体是指一种管道探测蛇形机器人及其控制装置。
背景技术
管道输送方式有着输送量大、方便快捷、低成本等优势。以燃气管道输送为例：由于管道多是深埋地下，很容易受到环境腐蚀或不可抗力的自然灾害以及自身缺陷的影响，而造成管道损坏，燃气泄露，进而导致环境污染、易燃物***、能源浪费等严重事故，所以需要定期对管道内部进行检查维护。传统燃气管道检测都是由相关人员在管道外部巡查，主要通过检查管道周围的燃气浓度是否有异常来判断管道是否有损坏，也就是只能在燃气发生泄露之后才能发现管道出现损伤，无法对管道内部进行有效检测。
现有技术中的轮式管道机器人可以适应大直径水平管道内部检测，但对于小直径管道及垂直管道，则无法进入管道内部检测。而蛇形机器人，因为具有灵活的运动特性以及体积小适应性强的特点，可以应用在管道探测工作中。在管道探测工作中，管道探测机器人的工作管径不只局限于某一确定的管径，而是会遇到多种不同管径的管道，而且管道形式包含水平管道及垂直管道。要满足这些要求，对管道机器人的适应性及结构的灵活性提出了很大的要求。
发明内容
为解决现有技术中管道机器人的适应性和灵活性的问题，本发明提供一种管道探测蛇形机器人及其控制装置。
本发明首先提供一种管道探测蛇形机器人，包括3个以上相互连接的单元模块，所述单元模块分为普通模块与驱动模块，所述普通模块与驱动模块交替连接，形成管道探测蛇形机器人的总长度，总长度根据管道直径的大小可变，以满足在管道内部贴附管壁螺旋一周到两周，使其稳定贴附在管壁上，通过驱动模块提供驱动力驱使机器人运动。
所述普通模块由外壳、U型连接件、俯仰舵机、旋转舵机、圆形连接件、固定件、前端运动部件和后端运动部件组成。
所述驱动模块由普通模块和伺服电机组成。
所述外壳选用圆筒形外壳，所述U型连接件的开口端与外壳内俯仰舵机出轴相连，底部与下一个单元模块连接。
所述俯仰舵机，出轴在外壳一端引出，并在出轴处连接U型连接件，使U型连接件可与俯仰舵机的转动联动。所述俯仰舵机底部固定连接转矩传感器。
所述旋转舵机，出轴与俯仰舵机的底部的转矩传感器固连，旋转舵机的转动会带动俯仰舵机整体的转动。
所述固定件，与外壳内壁固定连接，所述旋转舵机固定在所述固定件上。所述固定件底部具有延长部，所述延长部突出在外壳外端面，用于连接下一个单元模块。
所述前端运动部件，是通过一根圆环轴安装在外壳前端外圆周的一组车轮，辅助机器人的前进后退运动。
所述后端运动部件，是通过一根圆环轴安装在外壳后端外圆周的一组车轮，在普通模块之中辅助机器人前进后退运动，在驱动模块之中提供机器人运动的驱动力。
所述伺服电机，通过齿轮传动组将伺服电机的驱动力传递至后端运动部件。
优选地，所述外壳为圆筒形。
优选地，所述前端运动部件的车轮直径小于后端运动部件的车轮直径。
优选地，第一个单元模块为普通模块，普通模块上设置了高清摄像头。
优选地，所述机器人还包括上位机、主控制器和从控制器，所述上位机发送控制指令给主控制器，所述主控制器通过CAN总线分别连接N个从控制器，N个所述从控制器分别设置在N个单元模块中；N个所述从控制器采用嵌入式单片机技术，并将机器人中用到的执行机构搭载在从控制器上；所述执行机构包括旋转舵机、俯仰舵机、驱动电机以及传感器，使得每个嵌入式单片机独立处理单个单元模块的运动指令。
优选地，所述传感器包括甲烷浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、图像传感器和位置、姿态传感器。
优选地，所述从控制器的个数N为16个。
本发明还提供一种管道探测蛇形机器人的控制装置，所述控制装置包括上位机、主控制器和从控制器，所述上位机发送控制指令给主控制器，所述主控制器通过CAN总线分别连接16个从控制器，所述从控制器分别设置在每个单元模块中；N个所述从控制器采用嵌入式单片机技术，并将机器人中用到的执行机构搭载在从控制器上；所述执行机构包括旋转舵机、俯仰舵机、驱动电机以及传感器，使得每个嵌入式单片机独立处理单个单元模块的运动指令。
本发明的优点在于：
1.本发明不同于以往的蛇形机器人攀援管道外壁或横向曲线运动的方式，而是采用紧贴管线内壁做螺旋运动的推进方式，当管径小到不适合螺旋运动时，又可以做直线运动。这样可以适应从小口径到大口径不同的管道进行探测运动。
2.本发明的管道探测蛇形机器人可以适应水平管道及垂直管道内的工作情况，单元模块输出的扭矩提供贴附管壁的压力，驱动电机的驱动提供运动的推力。本发明的管道探测蛇形机器人可以适应不同管径的工作情况，通过增减单元模块的数量及各单元模块之间的相对夹角，可以使其贴附在不同管径的管壁内。
3.本发明的管道探测蛇形机器人可以跨越管道中因管道连接等原因在管道内部引起的突起，以及螺旋方式通过管道弯折处。
附图说明
图1是实施例提供的管道探测蛇形机器人的整体结构示意图；
图2是实施例提供的管道探测蛇形机器人中单元模块连接的简化示意图；
图3A是实施例提供的管道探测蛇形机器人中单元模块放大外观示意图；
图3B是实施例提供的管道探测蛇形机器人中单模模块内部简化示意图；
图4是实施例提供的管道探测蛇形机器人的控制装置框架图；
图5是实施例提供的7节单元模块的管道探测蛇形机器人在ADAMS软件中进行驱动仿真曲线结果。
具体实施方式
下面结合附图是实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供一种管道探测蛇形机器人(以下简称机器人)，机器人可以依靠自身的结构特性，使机器人具备在管道内壁贴附的能力，并且使其能够在管道内部以螺旋的方式保持稳定。机械结构部分采用单元模块化结构的设计，根据所需工作管道的直径大小可以灵活增减单元模块的数量和调整姿态以实现机器人适应不同管径，并且在单元模块的结构制作材质上选择轻质铝，达到体小量轻的目的。同时为了使探测机器人具备多姿态的转变能力，各个单元模块之间的连接方式采用一个俯仰舵机加一个旋转舵机的设计，这样每个单元模块具有一个旋转自由度可相对它的相邻单元模块旋转360°，具备多姿态转变的灵活特性。
本发明提供的机器人整体以螺旋的方式稳定在管道内，并由驱动电机带动车轮提供运动的驱动力，可以工作在200～500mm的管道内。
如图1和图2所示，本发明提供的管道探测蛇形机器人由单元模块相互连接组成整体结构，可以在不同管径内产生相适应的机器人姿态。由于管道探测机器人要求在管道内部运动，与以往的在地面及管道外部运动时的工作环境不同，所以需要对已有的蛇形机器人单元模块结构进行改进。首先，根据单元模块所发挥的作用把单元模块分为两种模块，一种是负责探测采集的普通模块A，一种是负责驱动机器人前进的驱动模块B，所述普通模块A和驱动模块B交替连接；根据待探测管道的直径，单元模块的连接总长度大小可变，以便使机器人整体在管道内部贴附管壁螺旋一周到两周，通常在大于一周小于两周的区间内，即一周半左右，使其稳定贴附在管壁上，通过驱动模块B提供驱动力驱使机器人运动。
如图3A和3B，所述普通模块A包括外壳1、U型连接件2、俯仰舵机3、旋转舵机4、转矩传感器5、固定件6、前端运动部件7和后端运动部件8。所述的驱动模块B包括普通模块A和驱动电机，所述驱动电机提供机器人前进后退的驱动力。
所述外壳1优选为圆筒形，外壳1的前端置一个U型连接件2，所述U型连接件2的两个自由端安装在俯仰舵机3的出轴上，U型连接件2的底部连接下一个相邻的单元模块(驱动模块B)。所述俯仰舵机3由控制器控制，俯仰舵机3转动时，可以通过U型连接件2控制相邻的单元模块(即驱动模块)左右摆动，进而控制相邻两个单元模块之间的俯仰夹角。所述俯仰舵机3本体与转矩传感器5(所述转矩传感器5结构形状上是一个圆形连接件)直接相连，转矩传感器5的中心安装在旋转舵机4的出轴上。所述旋转舵机4的出轴的旋转带动转矩传感器5及其上的俯仰舵机3一起转动，就可调节相邻单元模块的指向。之后，将旋转舵机4通过固定件6与外壳1固定连接，避免旋转舵机4在外壳1内部发生晃动。所述固定件6的形状适应外壳1的形状，固定件6的末端具有延长部，所述延长部突出在外壳1外面，用于连接下一个单元模块，形成首尾相连结构，如图2。
所述外壳1采用圆筒形，可以更加适应在圆筒形管道内运动，减少不必要的碰撞阻碍，同时在外壳1的外圆周设置前端运动部件7和后端运动部件8，分别靠近外壳1的前端和后端。如图3A所示，所述前端运动部件7和后端运动部件8分别为通过一根圆环轴安装的外壳1上的车轮，并且前端车轮直径略小于后端车轮直径，目的是为了使前后车轮在管道中都可以完全接触管壁，避免由于车轮与管壁接触不足，造成驱动不足，使机器人停滞在管道内。所述车轮周向排列在外壳1圆周，这样可以提供外壳1转动不同角度时都可以实现车轮行走。优选的，外壳1的外圆周均匀设置12个前端车轮和12个后端车轮，通过一根圆环轴安装在外壳1的外圆周。
在普通模块A中，前后两端的车轮都是从动轮不具有驱动能力。在普通模块A的基础上，驱动模块B添加一个驱动电机并使用齿轮传动，带动后端车轮转动，进而推动机器人前进。齿轮传动由多个齿轮组联合组成。中间齿轮安装在驱动电机的出轴上，由驱动电机带动齿轮转动。之后再四周环绕四个小齿轮，组成行星型齿轮，它们之间为平行传动。在行星齿轮下方整合一组进行垂直传动的齿轮，之后由垂直传动的齿轮直接带动车轮车轴驱动车轮转动，通过车轮与管壁之间的摩擦力，来为机器人的前进或后退提供驱动力。
管道探测机器人的单元模块，在结构上保持了其每个单元模块的独立性，俯仰舵机3与旋转舵机4的连接方式也使相邻单元模块之间的相对角度位置具有非常大的调节范围，也让探测机器人具备更大的弯曲能力，柔韧性更强。在各单元模块的相互连接处使用一致的连接接口即U型连接件2和固定件6，可以使两种单元模块依据工作情况，选择组合方式，也可依据工作管道的管径不同增减探测机器人整体单元模块数量，在某个单元模块出现故障时也可轻松调换，具备很强的冗余性。探测机器人单元模块的这些特点，使其可以以螺旋的方式稳定在管道内部，也能够在不同管径的管道中依靠俯仰舵机3和旋转舵机4的驱动改变自身姿态，以适应不同管径的管道要求，为管道探测工作提供了运动基础。
基于所述的管道探测机器人，本发明还提供一种所述管道探测机器人的控制装置，如图4，所述控制装置包括上位机、主控制器和从控制器，在操作人员电脑端，设计使用软件编译上位机监控***，所述上位机向下连接由微控制器控制的主控制器，主控制器通过CAN总线与N个(优选16个)从控制器分别连接，使机器人具备良好的可扩展性，同时CAN总线也能够满足机器人的实时性要求。所述从控制器数量与单元模块数量相同，分别布置在每一个单元模块上。所述从控制器采用嵌入式单片机技术，并将机器人中应用到的执行机构搭载在从控制器上，所述执行机构包括旋转舵机、俯仰舵机、驱动电机以及传感器，使得每个嵌入式单片机可以独立处理单个单元模块的运动，提高***的稳定性和实时性。
操作人员在上位机中发送控制指令给主控制器，主控制器通过CAN总线网络传递给各个单元模块的从控制器，从控制器对各个单元模块的转角计算等运算问题进行独立计算，控制机器人的姿态及运动等，如控制各单元模块中旋转舵机的转角，达到控制机器人姿态的目的；控制驱动电机的转动，达到控制机器人的前进后退的目的；控制传感器数据传输，达到采集管道内各项信息的目的等。
所述传感器包括甲烷浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、图像传感器和位置、姿态传感器等，可以采集管道内气体成分、温度、湿度，利用低频电磁信号的机器人定位技术，对管道内的机器人进行位置判断，并将数据传输线连接到从控制器中，以实现数据采集。
本发明在单元模块上还设置有高清摄像头，与各种传感器配合，可以采集管道内壁的现场实时视频信息和各项环境指标，并通过通信网络发送给上位机，实现在线实时监测。
优选的，所述高清摄像头只在第一个单元模块上搭载。所述第一个单元模块通常为普通模块A。
在蛇形机器人的蜿蜒运动控制中，可用以下公式(1)表示机器人的运动状态：
Figure BDA0002331473310000051
式中，α0表示蜿蜒运动的初始角度，n代表机器人的单元模块数量，l表示单元模块长度，L表示机器人的整体长度，Kn表示蜿蜒运动时传播的波的个数，K1表示蛇形机器人运动曲线的曲率偏差，s表示蛇形机器人后部单元模块沿运动曲线轴线方向的虚位移，i表示蛇形机器人中的任意单元模块。
蛇形机器人运动控制的基本方法，是通过改变相邻单元模块之间的相对角度以控制蛇形机器人的运动姿态，公式中表明了蛇形机器人虚位移与各相邻单元模块之间相对转角的关系，当虚位移s在运动过程中，随时间的变化而不断改变时，各个单元模块的转角也随着相对改变，进而实现蛇形机器人的连续运动。在控制***中，不断根据虚位移s的实时变化来计算转角，之后通过驱动信号来，使伺服舵机(包括俯仰舵机和旋转舵机)完成转角变换。
本发明采用分布式控制将各个单元模块的转角计算等运算问题分布在各自的从控制器上。主控制器将运动控制函数中的s变量，通过CAN总线网络传递给各个单元模块的从控制器，由各自单元模块的从控制器自主计算自身的变换角度，并在完成全部运算后向主控制器发送一个确认信号。根据蛇形机器人运动控制函数的特点，主要的计算变量是s和i在确定了单元模块中的硬件***及各项参数之后，每个单元模块的i，对本单元模块从控制器来说是确定的，它只需要在CAN总线上，获取主控制器发送的s变量，即可由自己根据算法来计算所需改变的角度。主控制器在接收到总线上所有的单元模块的完成计算确认后，发送一个同步信号，各单元模块根据同步信号，统一开始调整自身姿态，以实现蛇形机器人的运动调整。以蛇形机器人搭载十六个单元模块为研究对象，当采用分布式控制，主控制器只传递变量s至各个单元模块的从控制器，由单元模块再根据自身的i变量来计算所需变换的角度，所需时间约6ms，主控制器传递变量的周期可降低到37ms，与集中式控制方式相比，数据的运算传递效率都有很大的提升。
应用本发明提供的管道探测蛇形机器人，可在直径200mm-500mm的不同管径甚至更小的管径的水平及垂直管道内、以直线或螺旋的方式运动以进行管道探测。将单元模块设计直径约70mm，单元模块长度为40mm。如果在直径500mm的管道内部，单元模块需要九节即可螺旋一周，各单元模块内部旋转舵机转角为20°，俯仰舵机的转角在40°。在管道中，各个单元模块保持转角不变，前后端车轮直接与管壁接触，带动整体机器人螺旋前行。按照同样的方式，在直径350mm管道中，单元模块之间通过前后端连接件相连，需7节单元模块(包括3节驱动模块B和4节普通模块A)可螺旋一周，在ADAMS软件中进行驱动仿真，根据仿真得到其运动时的位移，速度等，说明此机器人可在管道中以螺旋形式缓慢前进，如图5所示。
在直径200mm的小管道内，各舵机保持零转角，使其连接成直线，直接放置在管道底部，当需要运动时，控制驱动模块B中后端车轮前进。这样使机器人不但满足300～500mm不同管径的工作要求，在200～300mm小管径管道中依然可以工作。
当探测机器人在管道内工作时，由于管道内部没有光源，机器人工作在一片漆黑的环境中，无法进行直观的视觉图像采集探测工作，所以，在第一个单元模块即蛇首关节上还可以扩展添加LED照明功能。蛇首关节因为位置处在机器人的最前端，少了很多约束条件，在结构上允许其可以离开管壁运动。但也同样限制蛇首关节的制作材料必须采用轻质材料，不能给相邻的单元模块带来过重的负担。因此，所述蛇首单元一般采用普通模块A。
本发明提供的管道探测蛇形机器人具有如下作用和优点：
贴附能力：探测机器人能够依靠自身的结构特性，贴附在管道内部，而不会使机器人在静止或运动的情况下，发生掉落，侧滑，结构不稳定等问题。
螺旋运动能力：探测机器人能够在管道内部保持螺旋的姿态稳定贴附在管道内壁上，同时在具有足够的驱动力的情况下能够以螺旋的方式前进、后退。
适应不同管径的能力：探测机器人具备适应多类管径工作条件的能力，在不同的管径中工作时，可以通过调整机器人的姿态和单元模块的数量来适应相应的工作管径。
远程遥控能力：探测机器人具备远程遥控功能，使操作人员可以通过上位机或者遥控器对机器人发送指令进行远程遥控。
图像采集与传感信号传输能力：探测机器人具备携带图像传感器以及其他各类气体探测器、压力传感器等传感设备的能力，并且能够将采集到的图像或数据信号传输至上位机，并显示出来。

Claims (9)

1.一种管道探测蛇形机器人，其特征在于，包括三个以上相互连接的单元模块，所述单元模块分为普通模块与驱动模块，所述普通模块与驱动模块交替连接，形成管道探测蛇形机器人的总长度，总长度根据管道直径的大小可变，以满足在管道内部贴附管壁螺旋一周到两周，通过驱动模块提供驱动力驱使机器人运动。
2.根据权利要求1所述的一种管道探测蛇形机器人，其特征在于，所述普通模块由外壳、U型连接件、俯仰舵机、旋转舵机、转矩传感器、固定件、前端运动部件和后端运动部件组成；
所述驱动模块由普通模块和伺服电机组成；
所述U型连接件的开口端与外壳内俯仰舵机出轴相连，底部与下一个单元模块连接；
所述俯仰舵机，出轴在外壳一端引出，并在出轴处连接U型连接件，使U型连接件与俯仰舵机的转动联动；所述俯仰舵机底部固定连接转矩传感器；
所述旋转舵机，出轴与俯仰舵机的底部的转矩传感器固连，旋转舵机的转动会带动俯仰舵机整体的转动；
所述固定件，与外壳内壁固定连接，所述旋转舵机固定在所述固定件上；所述固定件底部具有延长部，所述延长部突出在外壳外端面，用于连接下一个单元模块；
所述前端运动部件，是通过一根圆环轴安装在外壳前端外圆周的一组车轮，辅助机器人的前进后退运动；
所述后端运动部件，是通过一根圆环轴安装在外壳后端外圆周的一组车轮，在普通模块之中辅助机器人前进后退运动，在驱动模块之中提供机器人运动的驱动力；
所述伺服电机，通过齿轮传动组将伺服电机的驱动力传递至后端运动部件。
3.根据权利要求1所述的一种管道探测蛇形机器人，其特征在于，所述外壳为圆筒形。
4.根据权利要求1所述的一种管道探测蛇形机器人，其特征在于，所述前端运动部件的车轮直径小于后端运动部件的车轮直径。
5.根据权利要求1所述的一种管道探测蛇形机器人，其特征在于，第一个单元模块为普通模块，普通模块上设置了高清摄像头。
6.根据权利要求1所述的一种管道探测蛇形机器人，其特征在于，所述机器人还包括上位机、主控制器和从控制器，所述上位机发送控制指令给主控制器，所述主控制器通过CAN总线分别连接N个从控制器，N个所述从控制器分别设置在N个单元模块中；N个所述从控制器采用嵌入式单片机技术，并将机器人中用到的执行机构搭载在从控制器上；所述执行机构包括旋转舵机、俯仰舵机、驱动电机以及传感器，使得每个嵌入式单片机独立处理单个单元模块的运动指令。
7.根据权利要求6所述的一种管道探测蛇形机器人，其特征在于，所述传感器包括甲烷浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、图像传感器和位置、姿态传感器。
8.根据权利要求6所述的一种管道探测蛇形机器人，其特征在于，所述从控制器的个数N为16个。
9.一种管道探测蛇形机器人的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括上位机、主控制器和从控制器，所述上位机发送控制指令给主控制器，所述主控制器通过CAN总线分别连接N个从控制器，N个所述从控制器分别设置在N个单元模块中；N个所述从控制器采用嵌入式单片机技术，并将机器人中用到的执行机构搭载在从控制器上；所述执行机构包括旋转舵机、俯仰舵机、驱动电机以及传感器，使得每个嵌入式单片机独立处理单个单元模块的运动指令。
CN201911337913.1A 2019-06-17 2019-12-23 一种管道探测蛇形机器人及其控制装置 Pending CN110864187A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2019105225786 2019-06-17
CN201910522578 2019-06-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110864187A true CN110864187A (zh) 2020-03-06

Family

ID=69659156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911337913.1A Pending CN110864187A (zh) 2019-06-17 2019-12-23 一种管道探测蛇形机器人及其控制装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110864187A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111629182A (zh) * 2020-05-29 2020-09-04 武汉中岩科技股份有限公司 一种用于管道检测的多功能旋转镜头
CN112829847A (zh) * 2021-03-17 2021-05-25 湖北工业大学 一种柔性螺旋式管外爬行装置
CN113280210A (zh) * 2021-05-27 2021-08-20 龚燕 蛇形管道检测机器人
CN117291476A (zh) * 2023-11-27 2023-12-26 南京如昼信息科技有限公司 基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及***

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100116080A1 (en) * 2008-11-11 2010-05-13 Intuitive Surgical, Inc. Robotic linkage
CN203266635U (zh) * 2013-05-27 2013-11-06 三峡大学 轮式蛇形机器人
CN105128032A (zh) * 2015-09-22 2015-12-09 成都理工大学 具有核设备管道检测功能的蛇形机器人
CN106193268A (zh) * 2016-07-13 2016-12-07 长安大学 水陆两栖多单元轮式管道机器人检修***
CN205836998U (zh) * 2016-08-02 2016-12-28 马鞍山市翔宇机械自动化科技有限公司 柔性传动的主动多轮蛇形机器人
CN107283410A (zh) * 2017-05-24 2017-10-24 中国矿业大学 一种基于磁轮驱动的提升机罐道蛇形巡检机器人机构
CN108748124A (zh) * 2018-05-28 2018-11-06 中国科学院自动化研究所 蛇形机器人

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100116080A1 (en) * 2008-11-11 2010-05-13 Intuitive Surgical, Inc. Robotic linkage
CN203266635U (zh) * 2013-05-27 2013-11-06 三峡大学 轮式蛇形机器人
CN105128032A (zh) * 2015-09-22 2015-12-09 成都理工大学 具有核设备管道检测功能的蛇形机器人
CN106193268A (zh) * 2016-07-13 2016-12-07 长安大学 水陆两栖多单元轮式管道机器人检修***
CN205836998U (zh) * 2016-08-02 2016-12-28 马鞍山市翔宇机械自动化科技有限公司 柔性传动的主动多轮蛇形机器人
CN107283410A (zh) * 2017-05-24 2017-10-24 中国矿业大学 一种基于磁轮驱动的提升机罐道蛇形巡检机器人机构
CN108748124A (zh) * 2018-05-28 2018-11-06 中国科学院自动化研究所 蛇形机器人

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111629182A (zh) * 2020-05-29 2020-09-04 武汉中岩科技股份有限公司 一种用于管道检测的多功能旋转镜头
CN112829847A (zh) * 2021-03-17 2021-05-25 湖北工业大学 一种柔性螺旋式管外爬行装置
CN113280210A (zh) * 2021-05-27 2021-08-20 龚燕 蛇形管道检测机器人
CN117291476A (zh) * 2023-11-27 2023-12-26 南京如昼信息科技有限公司 基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及***
CN117291476B (zh) * 2023-11-27 2024-02-13 南京如昼信息科技有限公司 基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110864187A (zh) 一种管道探测蛇形机器人及其控制装置
US11781698B2 (en) Modular robotic crawler with hybrid locomotion for inspection of small diameter pipe
CN103867848B (zh) 一种螺旋驱动式管道机器人
US7182025B2 (en) Autonomous robotic crawler for in-pipe inspection
Roh et al. In-pipe robot based on selective drive mechanism
CN109849016B (zh) 一种具有行走和搬运功能的家用服务机器人
US6408224B1 (en) Rotary articulated robot and method of control thereof
US7210364B2 (en) Autonomous robotic crawler for in-pipe inspection
JP5285701B2 (ja) モジュール式ロボットクローラ
CN103395064B (zh) 一种基于超声导波技术的排管检测机器人
CN203266635U (zh) 轮式蛇形机器人
CN108326839A (zh) 七自由度机器人
CN102765087A (zh) 一种模块化自重构机器人及其变形控制方法
CN107131391A (zh) 一种自适应螺旋行走管道机器人
CN104015182B (zh) 一种蛇形机器人
CN111331572A (zh) 一种仿蛇形巡检机器人
CN208793905U (zh) 一种新型管道机器人
Dertien Design of an inspection robot for small diameter gas distribution mains
CN104742151A (zh) 模块化双自由度球形关节及蛇形机器人及运动控制方法
CN105757397A (zh) 管道机器人
CN209124550U (zh) 一种管道清理机器人
CN114576464A (zh) 自适应智能管道机器人及间歇循环驱动方法
CN111497970B (zh) 人工智能弯道可通行的管道巡航***及漏液检测、定位和监测***
CN206208294U (zh) 一种管道检测装置
Gambao et al. Multi configurable inspection robots for low diameter canalizations

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200306