[發明專利]一種蛇形管道機器人的識別與控制系統

在審

• 申請號: 202110036694.4
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112894836A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 黃震;賴海鵬;賀貴東;陳怡淼;卜祥鵬;羅清局;侯東祥;邊林林
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/16;B25J9/06;E03F7/10;E03F9/00
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司 45104
• 代理人: 黃永校

一種蛇形管道機器人的識別與控制系統，組成構件包括紅外控制系統、壓力控制系統、刀盤控制系統以及居中控制系統，紅外控制系統實時檢測前方狀況，當前方出現有異常情況，紅外控制系統將獲得的相關數據分別向壓力控制系統、刀盤控制系統傳輸，人工進行判斷，壓力控制系統、刀盤控制系統做出相應反應。居中控制系統實時檢測，使機器始終位于管道中央。本發明對本管道機器人在管道中可能會面對的各種問題提供了解決方案，適用性強，作業效率高、安全隱患低。

技術領域

本發明涉及電力電子領域，具體是一種蛇形管道機器人的識別與控制系統。

背景技術

隨著社會經濟的發展，城市化進程不斷加快，城市管道隧道排水系統的規模也在不斷增長，但長時間的管道隧道淤泥沉積得不到及時有效的清理就易造成城市內澇，為民眾生活帶來不便的同時也會對經濟造成一定損失，所以管道隧道淤積必須得到及時有效的清理。我國目前的清淤技術主要有人工疏通清掏技術、絞車疏通技術、水力疏通技術、高壓水射流清淤泥疏通技術和切削式排水管道疏通技術等多種方式。但目前仍以人工疏通為主，使用手持工具淘洗清淤。工作強度高，效率低，且存在安全隱患，時常有傷亡事故發生。

(1)目前城市管道隧道排水系統中小型管道居多，這些管道隧道的疏通清淤技術多采用疏通車(高壓疏通車、掏挖式疏通車等)、吸污車配合人工完成。具體操作是作業人員下至留泥井底，用高壓水槍或疏通車的高壓水鉆頭將下水管道中的淤泥沖至留泥井后，由吸污車將淤泥一起吸出，有些情況需要用氣囊截斷水流后再完成清淤疏通工作，操作較復雜，效率一般，井下很惡劣的工作環境給工作帶來極大不便，還容易引發安全事故；

(2)城市大型管道隧道基本上采用人工清淤，內部工作情況復雜，清理難度大。作業人員都需要有有限空間作業證等資質類證件。大型隧道管道是大方量清淤工程，上述提到的疏通車、吸污車都不適用。一部分環保公司使用人工和泥漿泵相配合的方法完成水下清淤作業，一定程度上提高了清淤效率，但人身安全、大顆粒清理的問題并沒有得到有效緩解，而且還會經常遇到大顆粒堵管、絮狀物或鋼絲纏繞葉片燒壞泥漿泵的情況，還導致了新的問題即水下維護維修設備等；

(3)綜合來看，水力疏通法需要特殊的地理環境因素，其要求管道本身必須有一定流量，淤泥不宜過多，且上游的水不能從其他支路流走，同時須保證不使上游水回流進入附近建筑物，操作不當可能造成上游管道產生新的淤積；通溝機技術要求管壁光滑規則且淤積物不能太多，不適用于城市管道；高壓水射流技術通常只限于直徑小于130cm的管道，而且清洗用水成本相對高，作業效率低；高壓水射流中混雜的沉積物顆粒對管壁也會產生一定影響；人工清掏法工作效率低、勞動強度大、安全隱患多。

發明內容

本發明的目的是提供一種蛇形管道機器人的識別與控制系統，對機器在管道中面對的各種情況提供解決方案，適應于各種復雜情況的管道，適用性強、作業效率高、安全隱患低、機器穩定性強。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種蛇形管道機器人的識別與控制系統，組成元件包括成部分包括紅外控制系統、壓力控制系統、刀盤控制系統、居中控制系統以及整體控制系統，組成元件的具體結構和連接關系是：

所述的紅外測距系統是將紅外線發射與接收單元均勻分布在前端圓盤型傳感器上，紅外測距傳感器實時檢測距離，處理器實時對高進度紅外傳感器所接收到的數據進行實時比較，當距離小于1m時，將會發送相關信號給其他系統，同時設置有人工反饋系統，能夠能識別前方狀況是堵塞還是拐彎，

所述壓力控制系統是將壓力傳感器安裝在輪子中心壓力軸處，壓力傳感電阻實時測量輪子受到管道內壁的壓力，當壓力小于設定值，說明該輪胎處于懸空或者與管壁無壓力，執行器將會工作對其值進行修改，當壓力增大時，說明機器人向該車輪方向偏移，若此時的壓力增大并不是機器所發出的壓力增大信號，則說明機器的行進偏離目標值，此時，壓力控制系統的執行器將會對每個輪子的壓力重新做一次改變，使得機器的每一個輪子都有很好的抓地力而又不偏離正常值，