引水隧道内壁检测机器人系统及实施方法与流程

文档序号:12632518阅读:1005来源:国知局
引水隧道内壁检测机器人系统及实施方法与流程

本发明是涉及一种引水隧道内壁检测机器人系统及实施方法,具体地说是涉及一种可以进行密封引水隧道内壁定期检测,适应多变水下环境和复杂地形,进行现场环境拍照和视频录制,完成人所不能及的工作任务的机器人系统及实施方法。



背景技术:

21世纪是人类向海洋进军的世纪。深海作为人类开发的宝地和高技术领域之一,已经成为各国的重要战略目标,也是近几年国际上竞争的焦点之一。无人遥控潜水器(Remote Operated Vehicles, ROV),也称水下机器人。一种工作于水下的极限作业机器人,能潜入水中代替人完成某些操作,又称潜水器。水下环境恶劣危险,人的潜水深度有限,所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。其功能多种多样,不同类型的ROV用于执行不同的任务,被广泛应用于军队、海岸警卫、海事、海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学研究等各个领域。



技术实现要素:

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点,提供了一种可以进行密封引水隧道内壁定期检测,适应多变水下环境和复杂地形,进行现场环境拍照和视频录制,完成人所不能及的工作任务的机器人系统及实施方法。

为了实现上述目的,本发明的技术方案为:

一种引水隧道内壁检测机器人系统及实施方法,其系统组成包括外部遥控装置和工作端两部分;所述的外部遥控装置包括主控计算机、控制手柄、显示系统和水下通信接口及脐带缆、缆绳收放设备、电源系统;所述的工作端采用框架式模块化结构,包括艇身、照明装置、水下密封推进器、探测传感装置、航姿监控模块、电子控制系统密封舱、防水电源系统、前后防撞导向轮。

所述的工作端部分中的艇身是采用碳纤维板材制作,所述的碳纤维板透水性好。

所述的工作端部分中的照明装置是由1个防水照明灯组成。

所述的工作端部分中的水下密封推进器是由推进电机、减速器、外壳、密封盖、螺旋桨和挡流圈组成,其中推进电机和减速器相连,固定在外壳内,外壳与密封盖之间用O型圈密封,外壳内其它空间用变压器油密封,减速器轴末端装有螺旋桨,其分布为:横向密封推进器两台,位于艇身的侧面,贯穿艇身;垂向密封推进器两台,位于艇身的上面,贯穿艇身;主密封推进器一台,位于艇身的末端。

所述的工作端部分中的探测传感装置包括:广角摄像头,位于艇艏;声纳避碰装置,位于艇艏;激光雷达共9部,艇艏有1部激光雷达,机器人侧部光学扫描系统共8处,其中每处有1部激光雷达。

所述的机器人侧部光学扫描系统由广角摄像头、照明装置和激光雷达组成。

所述的工作端部分中的防水电源系统,其内部电池为可防水承压的磷酸铁锂电池。

所述的电子控制系统密封舱是由信号端盖、圆舱身、电源板、驱动板、主板、控制板、航姿监控模块和光端交换机组成,信号端盖与圆舱身之间采用嵌入式密封方式,中间用O型密封圈密封。

所述的电子控制系统密封舱端盖上有防水插槽。

所述的工作端艇身前后装有防撞导向轮,前部防撞导向轮共4个,分别间隔90°布放;后部防撞导向轮共4个,分别间隔90°布放,防撞导向轮与艇身连接处为应急阻力板。

所述的电子控制系统密封舱内部装有航姿监控模块,航姿监控模块由MEMS陀螺仪与电子罗盘组成。

本发明克服了水下机器人的关键部位防水问题,能够长时间水下工作,不仅能在各种环境的水中作业,也可以在地形复杂的水底工作。

附图说明

图1为本发明提供的水下密封推进器的结构示意图(外壳1、推进电机2、减速器3、密封盖4、螺旋桨5、挡流圈6);

图2为本发明提供的电子控制系统密封舱的内部结构示意图(信号端盖7、圆舱身8、光端交换机9、电源板10、主板11、密封圈12、控制板13、驱动板14、航姿监控模块15);

图3为本发明提供的水下工作端结构图(照明装置16、声纳避碰装置17、激光雷达18、广角摄像头19、机器人侧部光学扫描系统20、垂向密封推进器21、应急阻力板22、后部防撞导向轮23、主密封推进器24、横向密封推进器25、前部防撞导向轮26)。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

图3示出了本发明提供的水下工作端结构。为了便于说明,仅仅示出了与本发明相关的部分。

本发明提供的一种引水隧道内壁检测机器人系统及实施方法,其系统组成包括外部遥控装置和工作端两部分;所述的外部遥控装置包括主控计算机、控制手柄、显示系统和水下通信接口及脐带缆、缆绳收放设备、电源系统;所述的工作端采用框架式模块化结构,包括艇身、照明装置16、水下密封推进器、探测传感装置、航姿监控模块15、电子控制系统密封舱、防水电源系统、前后防撞导向轮。

所述的工作端部分中的艇身是采用碳纤维板材制作,所述的碳纤维板透水性好。

所述的工作端部分中的照明装置16是由1个防水照明灯组成。

所述的工作端部分中的水下密封推进器是由推进电机2、减速器3、外壳1、密封盖4、螺旋桨5和挡流圈6组成,其中推进电机2和减速器3相连,固定在外壳1内,外壳1与密封盖4之间用O型圈密封,外壳1内其它空间用变压器油密封,减速器3轴末端装有螺旋桨5,其分布为:横向密封推进器25两台,位于艇身的侧面,贯穿艇身;垂向密封推进器21两台,位于艇身的上面,贯穿艇身;主密封推进器24一台,位于艇身的末端。

所述的工作端部分中的探测传感装置包括:广角摄像头19,位于艇艏;声纳避碰装置2,位于艇艏;激光雷达18共9部,艇艏有1部激光雷达18,机器人侧部光学扫描系统20共8处,其中每处有1部激光雷达18。

所述的机器人侧部光学扫描系统由广角摄像头19、照明装置16和激光雷达18组成。

所述的工作端部分中的防水电源系统,其内部电池为可防水承压的磷酸铁锂电池。

所述的电子控制系统密封舱是由信号端盖7、圆舱身8、电源板10、驱动板14、主板11、控制板13、航姿监控模块15和光端交换机9组成,信号端盖7与圆舱身8之间采用嵌入式密封方式,中间用O型密封圈12密封。

所述的电子控制系统密封舱端盖上有防水插槽。

所述的工作端艇身前后装有防撞导向轮,前部防撞导向轮26共4个,分别间隔90°布放;后部防撞导向轮23共4个,分别间隔90°布放,防撞导向轮与艇身连接处为应急阻力板22,提高艇身的耐碰撞能力。

所述的电子控制系统密封舱内部装有航姿监控模块15,航姿监控模块15由MEMS陀螺仪与电子罗盘组成。

进一步,具体的在进行水下检测时,首先要把水下工作端吊放进水中,然后水上的外部遥控装置通过脐带缆对水下本体传送指令,密封舱内的控制板分析下达指令,驱动板驱动水下密封推进器使机器人按照预定方向前行,与此同时照明装置16和探测传感装置也开始照明和摄像,水上的显示系统可显示出其拍摄的视频,并存储下来。当发现检测目标后,利用航姿监控模块15所推导的工作端位置、姿态信息计算目标位置,并将目标位置进行记录。

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