[發明專利]一種輸水渡槽無纜檢測機器人

在審

• 申請號: 201611260589.4
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106741583A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 陳舟;龐碩;邵俊臻;石磊;任健;文辭;劉旭輝;王浩軍
• 申請（專利權）人: 浙江省水利水電勘測設計院;杭州愛易特智能技術有限公司
• 主分類號: B63B1/12
• 分類號: B63B1/12;B63B59/00
• 代理公司: 杭州智羚知識產權代理有限公司33250
• 代理人: 姜雯

技術領域

本發明涉及水利工程中的檢測機器人領域，具體涉及一種可以在輸水渡槽內進行定距觀測檢測的無纜檢測機器人。

背景技術

現有的渡槽檢測方案主要是人為進行上游的關閘和下游的開閘放水，等待水放完后檢測員前往渡槽底部進行檢測。此方法檢測周期長；而檢測人員前往濕滑槽底，也有一定的危險性；在檢測過程中，由于關閘的原因，會導致相關自來水用戶停水，造成生活不便。

更為先進的是采用檢測機器人(水面無人船)進行檢測，現有技術所公開的水面無人船為單體船造型，主要由船體、動力系統、傳感器系統、控制系統、圖像系統組成。動力系統包括單個或者多個推進器配合舵對船體的運動速度和運動方向進行控制；慣性測量單元(IMU)、全球定位系統(GPS)組成了傳感器系統，并為控制系統自動控制船體運動提供了底層數據支持；圖像系統搭載了多個攝像機，在船體運動過程當中將所需檢測部分的視頻、圖像錄制和傳輸。

現有的水面無人船主要采用兩種方式進行控制：1.手動遙控；2.自動控制。

渡槽檢測最重要的部分在于視頻、圖像的質量，為保證圖像系統拍攝的視頻、圖像清晰，船體相對渡槽運動的相對速度要小于0.5m/s，并且船體相對于被觀測的側壁和水底距離需要穩定。由于渡槽(包括明槽和暗槽)等類似環境的水利工程中，水流速度往往可以達到3m/s甚至以上，并且由于其內部環境復雜，環境相對封閉。采用手動遙控，要求操控員在高流速下保持船體穩定地運行，并且保持船體與被觀測的側壁之間的距離一定。這對操作員的要求極高，并且不能保證運行相對速度穩定在0.5m/s以內，也無法保持與觀測壁面保持相同距離。采用自動控制，現有技術所公開的水面無人船所用的是全球定位系統(GPS)和慣性單元(IMU)組合控制船體的自動運行，但是在密閉環境下GPS幾乎無法接受到信號，導致數據不精確，從而自動控制系統不能正常運行。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種輸水渡槽無纜檢測機器人，可在輸水渡槽內進行定距觀測檢測，具有運動穩定、控制精確的優點。

本發明采用如下技術方案：

一種輸水渡槽無纜檢測機器人，包括：

船體，所述船體為多體船結構，包括主船和輔船，輔船通過連桿機構與主船連為一體；搭載于所述船體上的動力系統、傳感器系統、控制系統、圖像系統；

動力系統，包括單個或者多個推進器，配合舵對船體的運動速度和方向進行控制；

傳感器系統，包括慣性測量單元和用于檢測船體與渡槽壁面之間距離的測距單元；

控制系統，根據所述慣性測量單元和所述測距單元反饋的參數控制推進器和舵以調整船體的運動速度和方向；

圖像系統，用于在船體運動過程當中錄制和傳輸所需檢測部分渡槽壁面的視頻與圖像。所述連桿機構為可伸縮氣壓桿，或可伸縮液壓桿或橡膠桿或彈簧桿，以使所述輔船和所述主船之間間距可調。

所述測距單元為激光測距單元或超聲波測距單元。

進一步地，所述船體為四體船結構，包括：

一個主船，位于所述船體中部，由兩個浮筒部和架設在所述浮筒部上的主艙構成；

兩個輔船，位于所述船體兩側，通過連桿機構與所述主船連為一體，以增強船體穩定性。

進一步地，所述船體兩側突出設有緩沖機構，以在所述船體和渡槽壁面碰撞時起緩沖作用。

所述緩沖機構包括：

底座，固定設置于所述船體上；

緩沖桿，包括套筒和活動桿，活動桿設置在套筒中并由彈性抵持機構抵持向外伸出，套筒內側底端和底座固定連接；

滾輪，包括輪體和連接片，連接片一端與輪體連接，另一端與活動桿伸出端連接。

彈性抵持機構為氣壓缸、彈簧。

測距單元設置在緩沖機構的底座上。

相對于現有技術，本發明的有益效果為：

本發明的船體采用多體船結構，并且使用測距單元和慣性測量單元采集的參數為控制系統自動控制船體運動提供底層數據支持，具有運動穩定、控制精確的優點，尤其適合在輸水渡槽內進行定距觀測檢測。

附圖說明

圖1是本發明實施例的船體立體結構示意圖；

圖2是本發明實施例的船體俯視結構示意圖；

圖3是本發明實施例的船體側視結構示意圖；

圖4是本發明實施例的船體前視結構示意圖；

圖5是本發明的系統框架示意圖。