CN209717731U - 水下检测清理机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水下检测清理机器人，机器人本体前端安装有一前端摄像头、前端照明设备和超声波障碍检测设备，下端从前往后一次安装有管道检测摄像头、盘刷装置、吸附设备和垂直推力设备，上端中心处通过矢量90°推力装置安装有一上鱼鳍，下方左右两侧对称安装有一组腹鱼鳍和一组180°矢量推力螺旋桨；尾端两侧对称安装一组螺旋桨，尾端中心处安装有一仿生鱼尾，左右两侧对称安装有一组弧形机器臂，机器人本体内安装有3G/4G远距离无线传输模块、GPS定位模块和主控制等。本实用新型可运用于各种水下管道检测工作，减少了劳动力，不仅能够提高管道维护和检测的效率，而且还能提高能源传输工作的安全性，保障维护人员的安全。

Description

水下检测清理机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，具体涉及一种水下检测清理机器人。

背景技术

在上世纪70年代，在海域中开发了大型油气田以后，开始建设了大型海洋油气管道，把开采的油气直接输往陆上油气库站。随着全球油气工业正在向海洋进军，海底铺设的油气管道日益成为全球能源运输动脉的重要组成部分。海洋管道包括海底油、气集输管道，干线管道和附属的增压平台以及管道与平台连接的主管等部分。其输送工艺与陆上管道相同，但是因为海洋管道工程在海域中进行的，施工方法则与陆上管道线路工程不同。

海底管道的施工已发展了多种方法，每种铺管方法都有其适应特殊条件的能力。在登陆段浅水区的施工与深水段的施工也不相同。无论采用何种方法，要完成的基本任务是：焊接连接管段；检查接口；对现场焊接接口进行涂敷，包扎防护层；在不损伤管子的情况下把管道铺设至海底。

随着工业以及社会的需要，水下管道大量铺设，那么也面临着管道维护问题的出现。传统的人工维护需要工作人员进行潜水，需要大量人员以及保障设备，工作量大，而且效率不高，耗时费力且对人员的安全没有保证。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种水下检测清理机器人，可运用于各种水下管道检测工作，不仅能够提高管道维护和检测的效率，而且还能提高能源传输工作的安全性，保障维护人员的安全。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

水下检测清理机器人，包括机器人本体，所述机器人本体前端安装有一前端摄像头、前端照明设备和超声波障碍检测设备，所述机器人本体下端从前往后一次安装有管道检测摄像头、盘刷装置、吸附设备和垂直推力设备，所述机器人本体上端中心处通过矢量90°推力装置安装有一上鱼鳍，所述机器人本体下方左右两侧对称安装有一组腹鱼鳍和一组180°矢量推力螺旋桨；所述机器人本体尾端两侧对称安装一组螺旋桨，所述机器人本体尾端中心处安装有一仿生鱼尾，所述机器人本体内安装有用于驱动所述仿生鱼尾摆动的舵机，所述机器人本体左右两侧对称安装有一组弧形机器臂，所述机器人本体内还安装有3G/4G远距离无线传输模块、GPS定位模块、主控制器和图像处理模块，所述主控制器与所述前端摄像头、前端照明设备、超声波障碍检测设备、管道检测摄像头、盘刷装置、吸附设备、垂直推力设备、180°矢量推力螺旋桨、螺旋桨、舵机、矢量90°推力装置、弧形机器臂、GPS定位模块和图像处理模块电性连接，所述主控制器通过3G/4G远距离无线传输模块与上位机实现通讯。

优选地，所述主控制器采用台达PLC系列的AS332T-A，所述3G/4G远距离无线传输模块选用ST6200TPS-HD。

优选地，所述前端摄像头和管道检测摄像头均采用支持水下工作的GoProHERO7BLACK型号摄像头。

优选地，所述盘刷装置包括一步进电机和一与该步进电机驱动端相连的浮动滚刷装置。

优选地，所述吸附设备采用水下专用吸盘。

优选地，所述垂直推力设备为与水面垂直的自带伺服电机的螺旋桨装置，用于提供机器人浮出水面的垂直推力。

本实用新型可以完成水下各种管道检测以及对管道表面的清理等工作，其对管道外表面的适应性好，采用仿生学构造能够抵御水下的波动，重心低速度快。

本实用新型可运用于各种水下管道检测工作，减少了劳动力，不仅能够提高管道维护和检测的效率，而且还能提高能源传输工作的安全性，保障维护人员的安全。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种水下检测清理机器人的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的***原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图2所示，本实用新型实施例的一种水下检测清理机器人，包括机器人本体，所述机器人本体前端安装有一前端摄像头1、前端照明设备2和超声波障碍检测设备3，所述机器人本体下端从前往后一次安装有管道检测摄像头4、盘刷装置5、吸附设备6和垂直推力设备7，所述机器人本体上端中心处通过矢量90°推力装置13安装有一上鱼鳍18，所述机器人本体下方左右两侧对称安装有一组腹鱼鳍19和一组180°矢量推力螺旋桨8；所述机器人本体尾端两侧对称安装一组螺旋桨9，所述机器人本体尾端中心处安装有一仿生鱼尾10，所述机器人本体内安装有用于驱动所述仿生鱼尾10摆动的舵机11，所述机器人本体左右两侧对称安装有一组弧形机器臂14，所述机器人本体内还安装有3G/4G远距离无线传输模块12、GPS定位模块17、主控制器15和图像处理模块16，所述主控制器15与所述前端摄像头1、前端照明设备2、超声波障碍检测设备3、管道检测摄像头4、盘刷装置5、吸附设备6、垂直推力设备7、180°矢量推力螺旋桨8、螺旋桨9、舵机11、矢量90°推力装置13、弧形机器臂14、GPS定位模块17和图像处理模块16电性连接，所述主控制器15通过3G/4G远距离无线传输模块12与上位机实现通讯。所述主控制器15采用台达PLC系列的AS332T-A，所述3G/4G远距离无线传输模块选用ST6200TPS-HD。所述前端摄像头1和管道检测摄像头4均采用支持水下工作的GoPro HERO7 BLACK型号摄像头。所述超声波障碍检测设备采用DJIN8534超声波传感器。所述180°矢量推力螺旋桨8、螺旋桨9、矢量90°推力装置13、弧形机器臂14均自带伺服电机。

本实施例中，所述盘刷装置5包括一步进电机和一与该步进电机驱动端相连的浮动滚刷装置。所述吸附设备6采用水下专用吸盘。所述垂直推力设备7为与水面垂直的自带伺服电机的螺旋桨装置，用于提供机器人浮出水面的垂直推力。

本实施例中，所述图像处理模块16采用以MCU为DSP芯片TMS320F2812PGFA的数字图像处理***，使用时，通过机器人摄像头实时获得的水下图片，传到图像处理模块(一个MCU为DSP芯片TMS320F2812PGFA的数字图像处理***)，对水下模糊的图像采用CNN算法进行清晰化处理，最终使传回上位机的水下实时场景清晰化。

本具体实施通过上位机发送指令，控制机器人贴近管道，机器人通过摄像头采集当前管道的特征情况，并传输回上位机，建立适应性数据库。上位机可以远程发送指令使吸附器固定在管道上方后，就可以检验当前机器人的各个部分的性能指标。在检验无故障后，可以发送指令使左右弧形机器臂固定在管道表面一圈并且不接触管道，这样可以检测到管道的侧面乃至下面的故障点。同时机器人会自动打开机器臂上的光电传感器设备。这时上位机可以发送自动运行指令，机器人会自动按照管道运行，同时清理沿途的管道上的垃圾，并实时传输回检测当前位置的管道图像和相关信息。当遇到转弯处，机器人会根据前端图像预处理结果，控制左右的矢量推力螺旋桨自动转弯，整个动作不接触管道，并且拐弯处的管道依然能检测完全。当超声检测发现障碍物，机器人会自动收起机器臂，利用下端垂直推力设备，提升一定高度后通过障碍物，然后自动回到管道上面，按照先前状态继续运行。在检测到故障的地方时，机器人可以把故障的定位和图像信息等发送回上位机。在完成检测任务后，机器人自动收取机器臂，然后提升到一定距离，利用尾部和上面的推进器加速回到起始点，最后提升到水面，亮红灯，提醒操作人员收取机器人。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.水下检测清理机器人，包括机器人本体，其特征在于：所述机器人本体前端安装有一前端摄像头(1)、前端照明设备(2)和超声波障碍检测设备(3)，所述机器人本体下端从前往后一次安装有管道检测摄像头(4)、盘刷装置(5)、吸附设备(6)和垂直推力设备(7)，所述机器人本体上端中心处通过矢量90°推力装置(13)安装有一上鱼鳍(18)，所述机器人本体下方左右两侧对称安装有一组腹鱼鳍(19)和一组180°矢量推力螺旋桨(8)；所述机器人本体尾端两侧对称安装一组螺旋桨(9)，所述机器人本体尾端中心处安装有一仿生鱼尾(10)，所述机器人本体内安装有用于驱动所述仿生鱼尾(10)摆动的舵机(11)，所述机器人本体左右两侧对称安装有一组弧形机器臂(14)，所述机器人本体内还安装有3G/4G远距离无线传输模块(12)、GPS定位模块(17)、主控制器(15)和图像处理模块(16)，所述主控制器(15)与所述前端摄像头(1)、前端照明设备(2)、超声波障碍检测设备(3)、管道检测摄像头(4)、盘刷装置(5)、吸附设备(6)、垂直推力设备(7)、180°矢量推力螺旋桨(8)、螺旋桨(9)、舵机(11)、矢量90°推力装置(13)、弧形机器臂(14)、GPS定位模块(17)和图像处理模块(16)电性连接，所述主控制器(15)通过3G/4G远距离无线传输模块(12)与上位机实现通讯。

2.如权利要求1所述的水下检测清理机器人，其特征在于：所述主控制器(15)采用台达PLC系列的AS332T-A，所述3G/4G远距离无线传输模块选用ST6200TPS-HD。

3.如权利要求1所述的水下检测清理机器人，其特征在于：所述前端摄像头(1)和管道检测摄像头(4)均采用支持水下工作的GoPro HERO7 BLACK型号摄像头。

4.如权利要求1所述的水下检测清理机器人，其特征在于：所述盘刷装置(5)包括一步进电机和一与该步进电机驱动端相连的浮动滚刷装置。

5.如权利要求1所述的水下检测清理机器人，其特征在于：所述吸附设备(6)采用水下专用吸盘。

6.如权利要求1所述的水下检测清理机器人，其特征在于：所述垂直推力设备(7)为与水面垂直的自带伺服电机的螺旋桨装置，用于提供机器人浮出水面的垂直推力。