[發明專利]基于電致動材料驅動的管道檢測機器人、管道檢測系統

有效

• 申請號: 201811373909.6
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109268621B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 常龍飛;牛清正;李超群;楊倩;胡穎;李亨;呂品;吳玉程
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: F16L55/40
• 分類號: F16L55/40;F16L55/32;F16L101/30
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 王亞洲

1.一種基于電致動材料驅動的管道檢測機器人，其特征在于，包括主體、終端；所述終端與所述主體交互；所述主體包括殼體、管道檢測系統，所述管道檢測系統集成在所述殼體上；所述管道檢測系統包括控制模塊、驅動模塊、航道自糾正模塊、避障模塊、檢測模塊、定位模塊；

所述驅動模塊包括驅動主體以及單片機，所述驅動主體采用電致動聚合物材料，所述單片機與所述驅動主體電連接；

所述控制模塊與所述驅動模塊連接，用以指令所述驅動模塊做相應的運動；

所述控制模塊與所述航道自糾正模塊連接，所述航道自糾正模塊發出自糾正信號數據至所述控制模塊，所述控制模塊分析所述自糾正信號數據后，發出信號數據驅動所述驅動模塊運動，致使所述主體處于管道的軸心線上；

所述避障模塊與所述控制模塊連接，所述避障模塊用以采集距離障礙物的數據，并傳輸避障信號數據至所述控制模塊，經所述控制模塊分析后，發出信號數據至所述驅動模塊并指令所述驅動模塊做出相應避障運動；

所述檢測模塊與所述控制模塊連接，所述檢測模塊用以檢測管壁異常情況，并發出檢測信號數據至所述控制模塊，所述控制模塊分析所述檢測信號數據后，發出信號數據反饋至所述終端；

所述定位模塊與所述控制模塊連接，所述定位模塊用以確定檢測管壁異常的物理位置信息，并發出定位信號數據至所述控制模塊，所述控制模塊分析所述定位信號數據后，發出信號數據反饋至所述終端；

所述殼體包括前端導流體、殼體前部，殼體中部配重艙，殼體尾部，尾部導流體，所述殼體前部、所述殼體中部配重艙、所述殼體尾部按照先后順序依次可拆卸連接；

所述前端導流體位于所述殼體前部上；所述前端導流體呈三角結構，其底部與所述殼體前部連接，其頂角與其底部中心的連線的延長線與所述前端導流體其中軸線相交其垂直，其兩側面與前端導流體的中軸線平行；三個所述前端導流體等距間隔分布呈環形；

所述尾部導流體位于所述殼體尾部上；三個所述尾部導流體等距間隔分布呈環形，且與前端導流體一一對應；

所述驅動主體包括尾部驅動主體、胸鰭驅動主體，所述尾部驅動主體連接在所述殼體尾部的尾末端；兩個所述胸鰭驅動主體對稱連接在所述殼體前部的左右兩側；所述胸鰭驅動主體采取多鰭式結構，包括至少三片片狀的電致動聚合物材料；所述尾部驅動主體包括至少一片片狀的電致動聚合物材料。

2.根據權利要求1所述基于電致動材料驅動的管道檢測機器人，其特征在于，所述殼體的材質為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、氨基塑料、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、尼龍、光敏樹脂輕質固體防水材料中一種或多種。

3.根據權利要求1所述基于電致動材料驅動的管道檢測機器人，其特征在于，所述航道自糾正模塊設置在所述殼體尾部上，包括多個等間距環形排列的激光測距儀或者第一超聲波傳感器。

4.根據權利要求1所述基于電致動材料驅動的管道檢測機器人，其特征在于，所述避障模塊包括超聲避障模塊或紅外線避障模塊，所述避障模塊安裝在所述殼體前部的前端。

5.根據權利要求1所述基于電致動材料驅動的管道檢測機器人，其特征在于，所述檢測模塊設置在所述殼體尾部上，包括多個等間隔環形陣列的第二超聲波傳感器，所述殼體尾部上還包括多個等間隔環形陣列的照明裝置以及多個等間隔環形陣列的攝像頭；多個所述照明裝置以及多個所述攝像頭共同構成第二檢測裝置；

所述照明裝置的輸入連接所述控制模塊的輸出，所述攝像頭與所述控制模塊交互，所述控制模塊發出信號數據至所述照明裝置，用以驅動所述照明裝置照明；所述控制模塊發出信號數據至所述攝像頭，用以驅動所述攝像頭旋轉、拍照，并將采集的照片信息輸送至所述控制模塊中，所述控制模塊分析所述信息后，反饋至所述終端。

6.根據權利要求1所述基于電致動材料驅動的管道檢測機器人，其特征在于，所述控制模塊為單片機或PLC控制器。

7.根據權利要求1所述基于電致動材料驅動的管道檢測機器人，其特征在于，所述定位模塊為GPS裝置或北斗衛星定位系統裝置。

8.一種基于權利要求1-7任一項所述的電致動材料驅動的管道檢測機器人的管道檢測系統，其特征在于，包括，

終端，發送開始命令至控制模塊，控制模塊發送指令尾部驅動主體工作，實現機器人的前進運動；

控制模塊發送指令到航道自糾正模塊，航道自糾正模塊工作，控制模塊處理航道自糾正模塊返回的信號數據，判斷機器人的主體是否處于管道內中軸線上，并將判斷后的信號數據反饋至所終端，在終端上顯示；

如果機器人的主體并沒有處于管道內中軸線上，通過終端發送操作命令到控制模塊，控制模塊發送指令到驅動模塊，胸鰭驅動主體啟動，調整機器人的主體在管道內的位置姿態，使其保持在管道內中軸線上；

遇到彎道時，避障模塊傳輸避障信號數據至所述控制模塊，控制模塊處理避障模塊返回的數據并指令至驅動模塊，尾部驅動主體正常工作，胸鰭驅動主體接收指令開始工作，致使外側的胸鰭驅動主體運動、內側的胸鰭驅動主體靜止，使機器人的主體產生彎矩，實現轉彎；

檢測模塊接收控制模塊指令后，對管壁情況進行檢測，控制模塊處理檢測模塊返回的數據；存在異常時，控制模塊發送二次檢測指令至檢測模塊，檢測模塊中的照明和攝像裝置相應啟動，攝像頭進行相應的拍照，實現對漏點的二次識別，二次識別后的信號數據反饋至控制模塊，控制模塊將第一次檢測信息和第二次信號數據反饋至所終端，在終端上顯示；定位模塊接受控制模塊指令后，定位模塊開始實時工作，用以確定檢測管壁異常的物理位置信息，控制模塊處理定位模塊返回的數據后，發出信號數據反饋至所述終端。