CN204228468U - 带水质采样功能的排水管道检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种带水质采样功能的排水管道检测机器人，包括车体、采样装置、远程控制器和采样定位机构。采样定位机构包括车体行走机构、升降机构、旋转台及固定于旋转台上的采样装置固定件。采样装置包括采样管、进样泵和若干贮样瓶；采样管包括依次连通的进水段、固定段和出水段；固定段通过采样装置固定件固定，进水段垂落于车体前方并与车体间隔设定距离，进水段的采样口可随升降机构升降、旋转台旋转；进样泵设置于采样管出水段的尾部；出水段的出水口通过分流装置与每个贮样瓶连通。旋转台的一侧安装有对采样口进行跟踪拍摄的图像采集装置，图像采集装置采集的图像通过与远程控制器电连接的显示装置显示。

Description

带水质采样功能的排水管道检测机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体涉及一种可对排水管道中的水质进行水质采样的排水管道检测机器人。

背景技术

给排水管网是支撑社会发展、保证人民生活的重要基础设施之一。伴随着我国城市化进程的加快，城市给排水管网***快速增长，整体规模持续扩大，对于城市给排水管网的管理要求也越来越高。加强给排水管网中管道内部的状况监测，为给排水管网的管理提供技术支具有重要的现实意义。

管道水质采样机器人是一种新兴的排水管网检测装置，管道水质采样机器人能在排水管道中的管道内部自动行走、携带传感器及操作机械，并在操作人员的遥控操作或计算机的控制下进行管道作业。一般的管道水质采样机器人对管道进行检测时，主要通过其上设置的视频采集装置进行视频讯息采集，并根据采集到的视频讯息对管道内壁及管道的疏通养护等情况进行检测，而较少考虑管道内水质的情况。由于部分市政管道渗漏及雨污混接情况严重，排水管道不可避免地存在山泉水、地下水、河水以及污水的渗入。因而排水管道中的水在排入污水处理厂进行处理时，导致污水处理厂进水COD(化学需氧量)的浓度大大降低，从而使污水处理厂的负荷不足。因此对排水管道中管道中的排水进行水质检测具有十分重要的意义。

申请号为201010168446.7的中国发明专利公开了一种全自动地表水水质采样机器人。该机器人包括船体、驱动装置、控制装置和采样装置。采样装置包括气象和水质监测传感器、水下传感器和采样管收放器，采样管收放器包括电机和卷扬机，卷扬机上卷绕有采样管。上述全自动地表水水质采样机器人的采样过程为：电机将采样管送至规定深度，全自动地表水水质采样机器人采用双蠕动泵，抽取该深度的水并将采集到的水样装入不同的贮样瓶中。上述发明专利中的水质采样机器人能够对地表水中不同深度的水质进行采样，但却不适用于排水管道的管道中。其原因在于，首先，排水管道的管道空间较小，水量不多，无法支撑上述水质采样机器人的船体移动；其次，排水管道包括多条主管路和大量的接入支管，接入支管的出水位置均位于主管路的侧壁，而上述水质采样机器人只能对船体下方的水体进行采样，因而无法对接入支管内的水体进行采样。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于提供一种能够对排水管道中多条管路和大量接入支管内的水体进行水质采样的排水管道检测机器人。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型的实施例提供了一种带水质采样功能的排水管道检测机器人，包括车体、设置于所述车体上的采样装置、远程控制器及采样定位机构；

所述采样定位机构包括：设置于所述车体下部的车体行走机构、固设于所述车体上表面的升降机构、设置于所述升降机构顶端的旋转台及固定于所述旋转台上的采样装置固定件，所述车体行走机构、升降机构和旋转台均与所述远程控制器电连接；

所述采样装置包括采样管、进样泵和若干贮样瓶；所述采样管包括依次连通的进水段、固定段和出水段；所述固定段通过所述采样装置固定件固定，所述进水段垂落于所述车体前方并与所述车体间隔设定距离，所述进水段的采样口可随所述升降机构升降、旋转台旋转；所述进样泵设置于所述采样管出水段的尾部；所述出水段的出水口通过分流装置与每个贮样瓶连通；

所述旋转台的一侧安装有对采样口进行跟踪拍摄的图像采集装置，所述图像采集装置采集的图像通过与远程控制器电连接的显示装置显示。

优选地，所述旋转台的一侧设有前叉，所述前叉远离所述旋转台的一端设有第一旋转电机，第一旋转电机的中心轴与所属旋转台的中心轴平行，所述图像采集装置安装于第一旋转电机上。

其中，第一旋转电机带动所述图像采集装置的镜头沿其中心轴旋转的角度范围为0°～180°。

进一步地，所述旋转台靠近所述前叉的一侧设有照明灯。

优选地，所述采样装置固定件分别固定于所述前叉的下端和所述旋转台的侧壁上。

其中，所述采样管中的进水段和固定段中的一部分为硬质采样管，所述固定段的另一部分和所述出水段为柔性采样管，所述硬质采样管和所述柔性采样管通过旋转接头连接。

进一步地，所述采样装置还包括：清洗组件，所述清洗组件包括多个进水管路、蠕动泵和一个出水管路；

进水管路个数与采样装置中的贮样瓶的个数相同；每个贮样瓶中伸入一个进水管路且进水管路的进口靠近贮样瓶底部；

多个进水管路经所述蠕动泵与出水管路连通。

优选地，所述分流装置为限位开关分流装置或电磁阀分流装置。

作为其中一种优选方案，所述升降机构包括：

固定板，固定于所述车体的上表面；

主支撑杆，其底部与所述固定板的其中一个端部铰接，所述主支撑杆相对所述固定板的上表面倾斜设置；

气弹簧，固定于所述固定板与所述主支撑杆之间并与所述远程控制器电连接，以支撑所述主支撑杆并在所述远程控制器的控制下使主支撑杆的顶部上升或下降；

侧支撑杆，其底部铰接于所述固定板上，铰接点位于所述固定板中心与所述固定板铰接所述主支撑杆端部的中间位置；

升降台，安装于所述主支撑杆和所述侧支撑杆的顶部，所述升降台上设有用于安装所述旋转台并与远程控制器电连接的第二旋转电机。

作为另一种优选方案，所述升降机构包括：

直线电机，固定于所述车体的上表面，其输出端沿竖直方向上升或下降；

连接杆，固定于所述直线电机的输出端，其顶部随所述直线电机的输出端沿竖直方向上升或下降；

升降台，安装于所述连接杆的顶部，所述升降台上设有用于安装所述旋转台的第二旋转电机。

由以上技术方案可知，本申请中的带水质采样功能的排水管道检测机器人通过采样定位机构并结合图像采集装置确定排水管道中主管道中每个采样点的位置及接入支管出口位置或接入支管中距离其出口设定位置，并通过采样装置对上述位置处的水体进行自动采样。从而实现对排水管道中多条管路和大量接入支管内的水体的水质采样。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据一优选实施例示出的一种带水质采样功能的排水管道检测机器人的结构示 意图；

图2示出了图1中带水质采样功能的排水管道检测机器人的仰视图；

图3为根据一优选实施例示出的一种清洗组件的结构示意；

图4为根据另一优选实施例示出的一种带水质采样功能的排水管道检测机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为根据一优选实施例示出的一种带水质采样功能的排水管道检测机器人的结构示意图。如图1所示，带水质采样功能的排水管道检测机器人包括车体1、设置于车体1上的采样装置、采样定位机构、图像采集装置2、显示装置3和远程控制器4。

采样定位机构包括设置于车体1下部的车体行走机构、固设于车体1上表面的升降机构、设置于升降机构顶端的旋转台5及固定于旋转台5上的采样装置固定件6。车体行走机构、升降机构和旋转台5均与远程控制器4电连接。

图2示出了图1中带水质采样功能的排水管道检测机器人的仰视图。如图2所示，车体行走机构包括两个前轮101、两个后轮102、驱动电机103、差速器箱体104、设置于差速器箱体内的差速器105和传动器106。驱动电机103安装于车体1的后部，两个后轮102安装于驱动电机103驱动轴的两个端部。差速器箱体104安装于车体1的前部，其内安装的差速器105的两个端部通过铰链轮107与两个前轮101连接。差速器105与驱动电机103通过传动器106连接。

作为各实施例中的优选实施例，升降机构包括固定于车体1上表面的固定板201、主支撑杆202、气弹簧203、侧支撑杆204和升降台205。其中，主支撑杆202的底部与固定板201的其中一个端部铰接，主支撑杆202相对固定板201的上表面倾斜设置。气弹簧203固定于固定板201与主支撑杆202之间并与远程控制器4电连接，用以支撑主支撑杆202并在远程控制器4的控制下使主支撑杆202的顶部上升或下降。侧支撑杆204的底部铰接于固定板201上，铰接点位于固定板201中心与固定板201铰接主支撑杆202端部的中间位置。升降台205安装于主支撑杆202和侧支撑杆204的顶部，升降台205上设有用于安装旋转台5并与远程控制器4电连接的第二旋转电机206。在远程控制器4 向气弹簧203发出升降指令后，气弹簧203推动或拉动主支撑杆202，使主支撑杆202顶部的升降台205进行相应的升降，同时侧支撑杆204随升降台205的升降进行相应的升降并对升降台205进行支撑。

采样装置包括采样管301、进样泵302和若干贮样瓶303。采样管301包括依次连通的进水段310、固定段311和出水段313。进水段310垂落于车体1前方并与车体1间隔设定距离，固定段311通过固定于旋转台5上的采样装置固定件固定，出水段313的出水口通过分流装置307与每个贮样瓶303连通，进样泵302设置于采样管301出水段的尾部。优选地，本实施例中的分流装置307选用限位开关分流装置或电磁阀分流装置。更为优选地，进样泵302内或采样管出水段313上可设置流量传感器，能够实现采水。

在本实施例中，为使进水段310垂落于车体1前方并与车体1间隔设定距离，本实施例中的采样管301中的进水段310和固定段311中的一部分为采用硬质材料制成的硬质采样管，固定段311的另一部分和出水段313为采用柔性材料制成的柔性采样管，硬质采样管和柔性采样管通过旋转接头314连接。固定段311的硬质采样管通过旋转台5上的采样装置固定件固定，由于进水段310与固定段311为硬质采样管，其连接形状由实际需要已设定，因此将固定段311的硬质采样管固定后，进水段310采样口的位置即可确定。若采样管301只采用柔性采样管时，若使进水段310垂落于车体1前方并与车体1间隔设定距离，则旋转台5上的采样装置固定件还需要包括一沿车体1长度方向延伸的支撑杆，用以支撑采样管301的固定段311并保证进水段310垂落于车体1前方。

进一步地，本实施例中采样管301进水段的进水端还可包括一弯折部314，弯折部314与进水段310垂直或成角度设置。在采样位置确定后，在车体1的移动下，弯折部可进入接入支管内部，实现对接入支管内部的水体进行采样。

采样管301被采样装置固定件固定于旋转台5上，且进水段采样口的位置与固定段311的相对位置固定，在采样管301的固定段311随车体1前后移动、随升降机构上下移动及随旋转台5做360度旋转时，进水段的采样口即可随之实现前后移动、上下移动及在设定位置进行360度旋转，从而实现对采样位置的准确定位。

图像采集装置2安装于旋转台5的前侧，以对进水段的采样口进行跟踪拍摄的。图像采集装置2与显示装置3电连接，显示装置3与远程控制器4电连接。图像采集装置2采集的图像通过显示装置3显示。在本申请中，定位车体前进的方向为车体及旋转台5的前方，与前方相反的方向为后方。与之相对应的，旋转台5位于前方的一侧为其前侧，车体中位于前方的端部为其前端。本申请中的图像采集装置2优选采用摄像头。

作为各实施例中的优选实施例，在旋转台5的前侧设有前叉501，前叉501远离旋 转台5前端的一端设有第一旋转电机502，第一旋转电机502的中心轴与所属旋转台5的中心轴平行，图像采集装置2安装于第一旋转电机502上。在第一旋转电机502带动下，图像采集装置2的镜头沿第一旋转电机502的中心轴旋转的角度范围为0°～180°。

由于前叉501设置于旋转台5前侧且向车体1前端延伸，因此在本实施例中，采样装置固定件可固定于前叉501的下端和旋转台5的侧壁上。优选地，本申请中的采样装置固定件也可为多个卡箍，多个卡箍均匀固定在前叉501的下端和旋转台5的侧壁上。本实施例中的卡箍只是示例性的，凡是能够将采样管中的固定段311进行固定的结构均落入本实用新型的保护范围。

下面对本实施例中的带水质采样功能的排水管道检测机器人的工作原理进行详细阐述。

将带水质采样功能的排水管道检测机器人放入到排水管道的主管道中，远程控制器4控制车体1在排水管道的主管道中行进。图像采集装置2的镜头实时对采样管的采样口及采样口所处的管道环境进行跟踪拍摄并将拍摄的图像由显示装置3进行显示。根据图像采集装置2采集到的图像确认采样口在管道中的位置并根据采样口所处的位置，通过移动车体、控制升降机构升降及旋转旋转台5等方法使采样口到达设定采样点的位置，该采样点的位置包括排水管道主管道中的任一位置、排水支管流入主管道的出口处、及设有弯折部的进水段的入口进入排水支管中的相应位置。此时远程控制器4控制进样泵302工作，远程控制器4控制电磁阀或相应的限位开关打开，从而将水采入不同类型及容量的贮样瓶303中。

进一步地，为使图像采集装置2能够获得更好的拍摄效果，在旋转台5靠近前叉501的一侧设有照明灯503。

更进一步地，采样装置还包括清洗组件。图3为根据一优选实施例示出的一种清洗组件的结构示意。如图3所示，清洗组件包括多个进水管路304、蠕动泵305和一个出水管路306。进水管路个数与采样装置中的贮样瓶303的个数相同，每个贮样瓶中伸入一个进水管路且进水管路的进口靠近贮样瓶303底部。多个进水管路经蠕动泵305与出水管路306连通。当采样管301的采样口到达采样位置后，远程控制器4控制蠕动泵305吸取采样点的水对相应的进水管路清洗两到三次。蠕动泵305内或采样管出水段313上可设置流量传感器，能够实现使用定量的水对贮样瓶303进行清洗。

图4为根据另一优选实施例示出的一种带水质采样功能的排水管道检测机器人的结构示意图。如图4所示，本实施例中排水管道检测机器人的结构与图3示出的排水管道检测机器人的结构相似，其不同之处在于升降机构的结构不同。在本实施例中，升降机构包括直线 电机401、连接杆402和升降台205。其中，直线电机401固定于车体的上表面，其输出端沿竖直方向上升或下降。连接杆402固定于直线电机401的输出端，其顶部随直线电机401的输出端沿竖直方向上升或下降。升降台205安装于连接杆402的顶部，升降台205上设有用于安装旋转台5的第二旋转电机206。升降台205随连接杆402上升或下降。

该实施例中的带水质采样功能的排水管道检测机器人的工作原理与图3所示带水质采样功能的排水管道检测机器人的工作原理相同，此处不再赘述。

由以上方案可知，本申请中的带水质采样功能的排水管道检测机器人通过采样定位机构并结合图像采集装置2确定排水管道的主管道中每个采样点的位置及接入支管出口位置或接入支管中距离其出口设定位置，并通过采样装置对上述位置处的水体进行自动采样。从而实现对排水管道中多条管路和大量接入支管内的水体的水质采样。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种带水质采样功能的排水管道检测机器人，包括车体(1)、设置于所述车体(1)上的采样装置及远程控制器(4)，其特征在于，还包括:采样定位机构，

所述采样定位机构包括：设置于所述车体(1)下部的车体行走机构、固设于所述车体(1)上表面的升降机构、设置于所述升降机构顶端的旋转台(5)及固定于所述旋转台(5)上的采样装置固定件(6)，所述车体行走机构、升降机构和旋转台(5)均与所述远程控制器(4)电连接；

所述采样装置包括采样管(301)、进样泵(302)和若干贮样瓶(303)；所述采样管(301)包括依次连通的进水段(310)、固定段(311)和出水段(313)；所述固定段(311)通过所述采样装置固定件(6)固定，所述进水段(310)垂落于所述车体(1)前方并与所述车体(1)间隔设定距离，所述进水段(310)的采样口可随所述升降机构升降、旋转台(5)旋转；所述进样泵(302)设置于所述采样管(301)出水段的尾部；所述出水段(313)的出水口通过分流装置(307)与每个贮样瓶(303)连通；

所述旋转台(5)的一侧安装有对采样口进行跟踪拍摄的图像采集装置(2)，所述图像采集装置(2)采集的图像通过与远程控制器(4)电连接的显示装置(3)显示。

2.根据权利要求1所述的排水管道检测机器人，其特征在于，所述旋转台(5)的一侧设有前叉(501)，所述前叉(501)远离所述旋转台(5)的一端设有第一旋转电机(502)，第一旋转电机(502)的中心轴与所属旋转台(5)的中心轴平行，所述图像采集装置安装于第一旋转电机(502)上。

3.根据权利要求2所述的排水管道检测机器人，其特征在于，第一旋转电机(502)带动所述图像采集装置(2)的镜头沿其中心轴旋转的角度范围为0°～180°。

4.根据权利要求2所述的带水质采样功能的排水管道检测机器人，其特征在于，所述旋转台(5)靠近所述前叉(501)的一侧设有照明灯(503)。

5.根据权利要求2至4中任一所述的排水管道检测机器人，其特征在于，所述采样装置固定件(6)分别固定于所述前叉(501)的下端和所述旋转台(5)的侧壁上。

6.根据权利要求1至4中任一所述的带水质采样功能的排水管道检测机器人，其特征在于，所述采样管(301)中的进水段(310)和固定段(311)中的一部分为硬质采样管，所述固定段(311)的另一部分和所述出水段(313)为柔性采样管，所述硬质采样管和所述柔性采样管通过旋转接头(314)连接。

7.根据权利要求6所述的排水管道检测机器人，其特征在于，所述采样装置还包括：清洗组件，所述清洗组件包括多个进水管路(304)、蠕动泵(305)和一个出水管路(306)；

进水管路个数与采样装置中的贮样瓶(303)的个数相同；每个贮样瓶中伸入一个进水管路且进水管路的进口靠近贮样瓶(303)底部；

多个进水管路(304)经所述蠕动泵(305)与出水管路(306)连通。

8.根据权利要求7所述的排水管道检测机器人，其特征在于，所述分流装置(307)为限位开关分流装置或电磁阀分流装置。

9.根据权利要求6所述的排水管道检测机器人，其特征在于，所述升降机构包括：

固定板(201)，固定于所述车体(1)的上表面；

主支撑杆(202)，其底部与所述固定板(201)的其中一个端部铰接，所述主支撑杆(202)相对所述固定板(201)的上表面倾斜设置；

气弹簧(203)，固定于所述固定板(201)与所述主支撑杆(202)之间并与所述远程控制器(4)电连接，以支撑所述主支撑杆(202)并在所述远程控制器(4)的控制下使主支撑杆(202)的顶部上升或下降；

侧支撑杆(204)，其底部铰接于所述固定板(201)上，铰接点位于所述固定板(201)中心与所述固定板(201)铰接所述主支撑杆(202)端部的中间位置；

升降台(205)，安装于所述主支撑杆(202)和所述侧支撑杆(204)的顶部，所述升降台(205)上设有用于安装所述旋转台(5)并与远程控制器(4)电连接的第二旋转电机(206)。

10.根据权利要求6所述的排水管道检测机器人，其特征在于，所述升降机构包括：

直线电机(401)，固定于所述车体(1)的上表面，其输出端沿竖直方向上升或下降；

连接杆(402)，固定于所述直线电机(401)的输出端，其顶部随所述直线电机(401)的输出端沿竖直方向上升或下降；

升降台，安装于所述连接杆(402)的顶部，所述升降台(205)上设有用于安装所述旋转台(5)的第二旋转电机(206)。