一种管道勘探机器人的制作方法

1.本实用新型涉及管道勘探领域，特别涉及一种管道勘探机器人。


背景技术：

2.由于电缆排管施工周期长，需要等管道敷设完成方可进行后续电缆敷设工作，现阶段的中低压地下电缆管道多采用hdpe(高密度聚乙烯)、涂塑钢管、pvc、mpp等材质，整体结构容易因为地表坍塌或者其他外力导致管壁破裂、变形等，从而导致电缆管道堵塞，无法按照原有的施工图纸进行电缆敷设作业。同时部分段落管道搁置时间久，在此期间内易出现堵塞、错位等异常现象，更需要进行直观图像检测探明原因。此外，施工过程中带入的沙土、野生动物带入的树枝、雨水冲刷带入的碎石等杂物，都增加了线路在敷设过程中磨损的可能性，对线路运行造成了极大的安全隐患。这说明电力设计单位在进行地下线路设计时，需要实地进行地下管道勘测，需要确定电缆管道的实际情况，确保设计图纸的准确性，避免电力施工时当电缆布置到一半才发现电缆管道的堵塞问题，影响施工进程、增大施工成本。所以在进行地下管道设计时，需要提前对空的电缆管道进行实地勘测，以便电缆能够顺利穿放。中低压地下电缆管道长度约为30m-100m，管道较长，如果采用人工配合工业内窥镜进行勘测作业的话效率低下，可勘测到的电缆管道长度有限，可行性不高；同时管道内径一般为 160mm-220mm，可观测空间较小，目前市面上没有专用的电缆管道微型勘测机器人。在电力设计领域，亟需一款中低压地下电缆管道专用的危险性勘测机器人。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
4.本实用新型提供一种管道勘探机器人，包括：
5.车架；
6.行进组件，所述行进组件包括第一行进环带和第二行进环带，所述第一行进环带和所述第二行进环带分别设在所述车架的左右两侧，所述第一行进环带的外表面为第一弧面，所述第一弧面自背离所述车架的中部的一侧向所述车架的中部的一侧延伸的过程中向下弯折，
7.驱动组件，所述驱动组件设在所述车架上，所述驱动组件用于带动所述第一行进环带和所述第二行进环带循环转动；
8.摄像组件，所述摄像组件包括摄像头，所述摄像头设在所述车架上。
9.本公开的有益效果：本公开的一种管道勘探机器人配置行进组件、驱动组件以及摄像组件进行管道勘探，其中包括的第一行进环带、第二行进环带以及驱动组件实现行进的功能，第一行进环带的外表面配置为自外向内向下弯折的第一弧面，该行进组件在管道内使用时，第一弧面与管道的内壁贴合度更好，与管道的内壁接触面积更大，有利于提高第一行进环带与管道内壁之间的摩擦力，移动能力较强。
10.作为上述技术方案的一些子方案，所述摄像组件还包括舵机云台，所述舵机云台
设在所述车架上，所述摄像头设在所述舵机云台上。
11.作为上述技术方案的一些子方案，所述第二行进环带的外表面为第二弧面，所述第二弧面的弯折方向与所述第一弧面的弯折方向左右对称。
12.作为上述技术方案的一些子方案，所述驱动组件包括第一驱动器、驱动轴、第一支撑轮和第二支撑轮，所述第一驱动器设在所述车架上，所述第一驱动器带动所述驱动轴转动，所述第一支撑轮和所述第二支撑轮均可转动地设在所述车架上，以所述第一支撑轮和所述第二支撑轮的组合为支撑轮组，所述支撑轮组的数量为两组，两组所述支撑轮组分别与所述第一行进环带和所述第二行进环带传动连接。
13.作为上述技术方案的一些子方案，所述第一驱动器为直流有刷电机。
14.作为上述技术方案的一些子方案，所述驱动组件还包括第二驱动器，所述第二驱动器设在所述车架上，所述第二驱动器与所述第一驱动器同时与所述驱动轴驱动连接。
15.作为上述技术方案的一些子方案，所述驱动轴的中部设有螺旋传动齿，所述驱动组件还包括齿轮，所述第二驱动器与所述齿轮驱动连接，所述齿轮与所述螺旋传动齿传动连接。
16.作为上述技术方案的一些子方案，还包括主板组件，所述主板组件包括控制板，所述控制板设在所述车架上，所述驱动组件以及所述摄像组件均与所述控制板信号连接，所述控制板上设有总线接头，所述总线接头上设有连接线，所述连接线与所述总线接头紧接。
17.作为上述技术方案的一些子方案，所述第一行进环带为履带。
18.作为上述技术方案的一些子方案，所述第二行进环带为履带。
19.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
20.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1为一种管道勘探机器人的结构示意图；
22.图2为第一行进环带的结构示意图；
23.图3为驱动组件的结构示意图；
24.图4为驱动轴的结构示意图。
25.附图中：100-车架；110-挡板；210-第一支撑轮；220-第二支撑轮；230-驱动轴；240-第一驱动器；250-第二驱动器；260-螺旋传动齿；310-第一行进环带；320-第二行进环带；311-第一弧面；321
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第二弧面；410-总线接头。
具体实施方式
26.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、
右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。
28.在本实用新型的描述中，若干的含义是不定量，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。全文中出现的和/或，表示三个并列方案，例如，a和/或b表示a满足的方案、b满足的方案或者a和b同时满足的方案。
29.本实用新型的描述中，如有含有多个并列特征的短句，其中的定语所限定的是最接近的一个特征，例如：设置在a上的b、c、与d 连接的e，所表示的是b设置在a上，e与d连接，对c并不构成限定；但对于表示特征之间关系的定语，如“间隔设置”、“环形排布”等，不属于此类。定语前带有“均”字的，则表示是对该短句中所有特征的限定，如均设置在a上的b、c、d，则表示b、c和d均设置在a上。省略了主语的语句，所省略的主语为前一语句的主语，即a 上设有b，包括c，表示a上设有b，a包括c。
30.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
31.下面结合图1至图4对本实用新型的实施例作出说明。
32.本实施例涉及一种管道勘探机器人，包括：
33.车架100；
34.行进组件，所述行进组件包括第一行进环带310和第二行进环带 320，所述第一行进环带310和所述第二行进环带320分别设在所述车架100的左右两侧，所述第一行进环带310的外表面为第一弧面 311，所述第一弧面311自背离所述车架100的中部的一侧向所述车架100的中部的一侧延伸的过程中向下弯折，
35.驱动组件，所述驱动组件设在所述车架100上，所述驱动组件用于带动所述第一行进环带310和所述第二行进环带320循环转动；
36.摄像组件，所述摄像组件包括摄像头，所述摄像头设在所述车架 100上。
37.本公开的一种管道勘探机器人配置行进组件、驱动组件以及摄像组件进行管道勘探，其中包括的第一行进环带310、第二行进环带320 以及驱动组件实现行进的功能，第一行进环带310的外表面配置为自外向内向下弯折的第一弧面311，该行进组件在管道内使用时，第一弧面311与管道的内壁贴合度更好，与管道的内壁接触面积更大，有利于提高第一行进环带310与管道内壁之间的摩擦力，移动能力较强。
38.使用该管道勘探机器人时，首先将该管道勘探机器人放入管道内，然后启动驱动组件，驱动组件带动行进组件的第一行进环带310 和第二行进环带320进行转动，从而带动管道勘探机器人在管道内进行移动，并通过摄像组件所包括的摄像头获取管道内的状况从而实现对管道勘探。由于管道内环境通常不具备良好光源，可以理解的该管道勘探机器人所采用的可以为红外摄像仪，或者为摄像头另外配置光源，以获取较好重量的图像，以便观察管道内的障碍状况。本实施例中，摄像头所采用的是红外夜视图像采集模块。
39.进一步的，所述摄像组件还包括舵机云台，所述舵机云台设在所述车架100上，所
述摄像头设在所述舵机云台上。通过配置舵机云台，借助该舵机云台能够改变摄像头的角度，使得摄像头具备较为灵活的观察能力，从而更好地观察管道内的障碍状况。更进一步的，该摄像组件作为管道勘探机器人的图像采集传输系统一部分，该图像系统还包含图传采集模块与转向舵机控制模块、有线连接端口。通过搭载图像采集传输系统进入地下电缆管道中进行勘测任务，红外夜视摄像头在弱光环境下成像灵敏，图像清洗细腻，满足管道内的图像采集需求，可以清晰的拍摄管道内部的幽暗的场景，而且图传采集模块通过有线通讯方式将视频实时传输至后台可视化控制模块，减少延迟与干扰。操作人员可以通过后台可视化控制模块对舵机云台进行实时控制，操作后台可视化控制模块的方向摇杆，控制摄像头左右转向和焦距调整，摄像头的水平旋转角度可达到120
°
，完全满足地下电缆管道的勘测任务，考虑到地下电缆管道可能会出现积水或者有其他污染物等情况，其中舵机云台和红外夜视摄像头均选用具备防水设计的型号，从而在比较恶劣的地下环境中进行勘测工作的情况下减少故障率。
40.所述第二行进环带320的外表面为第二弧面321，所述第二弧面 321的弯折方向与所述第一弧面311的弯折方向左右对称。第二行进环带320的外表面设置为第二弧面321，第二行进环带320与管道的内壁之间接触面积更大，更进一步增大行进组件与管壁之间的接触力，提升行进组件的移动能力与越障能力。
41.所述驱动组件包括第一驱动器240、驱动轴230、第一支撑轮210 和第二支撑轮220，所述第一驱动器240设在所述车架100上，所述第一驱动器240带动所述驱动轴230转动，所述第一支撑轮210和所述第二支撑轮220均可转动地设在所述车架100上，以所述第一支撑轮210和所述第二支撑轮220的组合为支撑轮组，所述支撑轮组的数量为两组，两组所述支撑轮组分别与所述第一行进环带310和所述第二行进环带320传动连接。以第一行进环带310为例，第一支撑轮 210和第二支撑轮220均位于第一行进环带310的内侧空间，第一驱动器240与第一支撑轮210通过驱动轴230传动连接，从而第一驱动器240启动时即带动第一行进环带310进行转动，而驱动轴230还与第二行进环带320内侧的第一支撑轮210传动连接，从而第一行进环带310转动时第二行进环带320也同时进行转动，且本实施例中两个第一支撑轮210的外径相同，以此使得第一行进环带310和第二行进环带320的转动速度相同。而由于驱动组件通过支撑轮组同时与第一行进环带310和第二行进环带320传动连接，如此当管道内出现障碍物导致第一行进环带310的前后端的其中一端悬空时，第一行进环带 310也能越过障碍，提升该行进组件的障碍克服能力。
42.为了进一步提高跨越障碍的能力，所述驱动组件还包括第二驱动器250，所述第二驱动器250设在所述车架100上，所述第二驱动器 250与所述第一驱动器240同时与所述驱动轴230驱动连接。当行进组件遇障无法通过，同时启动第一驱动器240和第二驱动器250增大行进组件的动力助力越过障碍。该行进组件配置了第一驱动器240和第二驱动器250两个驱动器，两个驱动器均与驱动轴230传动连接并可为驱动轴230提供动力，能够在需要时同时启动两个驱动器共同驱动驱动轴230，增强了行进组件的越障能力。第一驱动器240在本实施例中为直流有刷电机，第二驱动器250也同样为直流有刷电机。第一驱动器240选用伺服电机具有动作简单、配套完善的优点。第一驱动器240在本实施例中通过蜗轮蜗杆机构(图中未示出)带动驱动轴 230进行转动，蜗轮蜗杆机构被封装在第一驱动器240内。在其他的实施例中，第一驱动器240和第二驱动器250也可以采用交流有刷电机或步进电机等。
43.为了提高第二驱动器250的越障能力，进一步的，所述驱动轴 230的中部设有螺旋传动齿260，所述驱动组件还包括第二驱动器250 和齿轮，所述第二驱动器250设在所述车架100上，所述第二驱动器 250与所述齿轮驱动连接，所述齿轮与所述螺旋传动齿260传动连接。驱动轴230的中部配置有螺旋传动齿260，第二驱动器250通过齿轮与驱动轴230传动连接，即第二驱动器250与驱动轴230之间通过齿轮的形式进行传动，齿轮蜗杆形式进行传动具有传动效率高、运行稳定的特点，从而增强第二驱动器250的越障能力，增强行进机构的越障能力。可以理解的，第一驱动器240和第二驱动器250在本实施例中均采用具有自由轴的电机，从而保证在第一驱动器240和第二驱动器250分别独立地驱动时互不干涉。当然了，为了报纸第一驱动器 240和第二驱动器250能够协同驱动驱动轴230，该行进机构还包括控制器，控制器用于平衡第一驱动器240和第二驱动器250的速度，保证第一驱动器240和第二驱动器250能够实现协同驱动增力的效果。
44.本实施例中，所述第一行进环带310、第二行进环带320均为履带。第一行进环带310和第二行进环带320均采用履带能够更好地适应管道内的复杂环境，增大与管道内壁之间的摩擦力，提高行进效率。
45.进一步的，该管道勘探机器人还包括主板组件，所述主板组件包括控制板，所述控制板设在所述车架100上，所述驱动组件以及所述摄像组件均与所述控制板信号连接，所述控制板上设有总线接头410，所述总线接头410上设有连接线(图中未示出)，所述连接线与所述总线接头410紧接。配置控制板上集成各种控制的模块的控制功能，例如集成用于驱动第一驱动器240和第二驱动器250的控制模块、集成图像采集传输系统所包括的图传采集模块与转向舵机控制模块、有线连接端口等。转向舵机控制模块、图传采集模块在选用相应型号的云台舵机以及摄像头时，能够通过相应的使用手册或者与供应方的技术人员沟通而进行实现其相关的电路设置和程序设置。控制板上设置的总线接头410指的是信号线与供电线的总接头，即包含了用于传输图传采集模块、转向舵机控制模块、驱动模块等的信号线。供电线的作用则用于为各个模块进行供电，但在一些实施例中本公开的管道勘探管道勘探机器人也能够配置电池进行供电，而此时供电线仅在必要的时候补电，从而提高该管道勘探机器人的可靠性。本公开的管道勘探管道勘探机器人采用了有线的通讯方式，管道勘探机器人通过与外部连接的通讯线与远端进行通讯，进行数据传输和管道勘探机器人控制，能够更好地确保信号传输的稳定性，此外在有必要的情况下，管道勘探机器人可以由外部连接供电线进行补电，运行较为可靠。更进一步的，由于连接线与纵向接头紧接，当管道勘探机器人在管道内无法前进或后退时，还能够通过牵拉连接线而将管道勘探机器人拉出，避免管道勘探机器人在管道内堵塞。
46.更进一步的，参照图1，在车架100上还安装有若干块挡板110，挡板110围合在车架100上形成一个封闭的安装腔，驱动组件所包括的第一驱动器240和第二驱动器250以及控制板等均安装在内，在挡板110对应的位置上开设有避让孔供用于支撑第一支撑轮210、第二支撑轮220的连接轴伸出。通过形成该封闭的安装腔，更好较好地对第一驱动器240、第二驱动器250和控制板的构件进行保护，减少管道内泥沙的影响。
47.以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出各种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本实用新型创造权利要求所限定的范围内。