一种金属管道内窥机器人的制作方法

1.本实用新型涉及管道机器人领域，特别涉及一种金属管道内窥机器人。


背景技术：

2.目前，为了满足在空间狭小的管道内工作，设计了可在管道中行走的管道机器人，大幅降低了管道工作的难度，相比人类，机器人可适用于更危险的管道环境，提高了工人的人身安全。
3.相关技术中，为了便于检测管道内部的情况，常常会在管道机器人上安装摄像头，以记录管道内部的实际状况。
4.但是，现有的管道机器人的摄像头多固定于机器人本体上，而管道的管径大不相同，摄像头的拍摄范围十分有限，无法提供管道内部完整的图像。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供一种金属管道内窥机器人，以解决相关技术中管道机器人上的摄像头拍摄范围有限，难以提供管道内部完整的图像的问题。
6.第一方面，提供了一种金属管道内窥机器人，其包括：小车主体；支架，所述支架通过第一连接轴与所述小车主体转动连接，所述支架可绕所述第一连接轴转动；摄像组件，所述摄像组件通过第二连接轴与所述支架转动连接，所述摄像组件可绕第二连接轴转动，所述第二连接轴垂直于所述第一连接轴，所述摄像组件包括摄像头，所述摄像头位于所述摄像组件远离所述第二连接轴的一端。
7.一些实施例中，所述摄像组件包括两个激光器，所述激光器位于所述摄像组件远离所述第二连接轴的一端。
8.一些实施例中，所述摄像组件包括多个照明灯，所述照明灯位于所述摄像组件远离所述第二连接轴的一侧，且所述照明灯环绕布置于所述摄像组件的四周。
9.一些实施例中，所述照明灯在所述摄像组件顶部的数量多于所述照明灯在所述摄像组件底部的数量。
10.一些实施例中，所述小车主体安装有轮子及编码器，所述编码器与所述轮子相连接，所述编码器用于记录所述轮子的行走距离。
11.一些实施例中，所述小车主体的内部设置有视频处理模块及处理器，所述处理器与所述视频处理模块及所述编码器相连接，所述视频处理模块与所述摄像头相连接；所述处理器用于将所述编码器记录的行走距离传递于所述视频处理模块，所述视频处理模块用于生成带有小车行走距离的图像或视频信息。
12.一些实施例中，所述金属管道内窥机器人还包括处理器、驱动控制模块、第一驱动装置、第二驱动装置及第三驱动装置，其中，所述第一驱动装置与所述小车主体的轮子相连，所述第二驱动装置与所述第一连接轴相连，所述第三驱动装置与所述第二连接轴相连，所述驱动控制模块与所述处理器相连；所述驱动控制模块同时与所述第一驱动装置、所述
第二驱动装置及所述第三驱动装置相连。
13.一些实施例中，所述小车主体安装有无线接收天线，所述无线接收天线与所述处理器相连。
14.一些实施例中，所述小车主体安装有无线视频传输天线及视频处理模块，所述视频处理模块与所述无线视频传输天线及所述摄像头相连。
15.一些实施例中，所述小车主体内设置有处理器，所述处理器与所述摄像头相连。
16.本实用新型提供的技术方案带来的有益效果包括
17.本实用新型实施例提供了一种金属管道内窥机器人，由于包括小车主体，可以实现在管道内部的行走，小车主体通过支架连接有摄像组件，在摄像组件上设置有摄像头，可以实现拍摄管道内部的图案，其中支架通过第一连接轴与小车主体相连接，且支架可绕第一连接轴转动，可以实现摄像头绕第一连接轴的旋转运动，扩大摄像头的拍摄范围，同时摄像组件通过第二连接轴与支架连接，且摄像组件可绕第二连接轴转动，其中第一连接轴垂直于第二连接轴，可以实现摄像头的翻转，可根据管道的内径，适应性的旋转第二连接轴调整摄像组件的位置，进一步扩大摄像头的拍摄范围，因此，可以实现摄像头的旋转及翻转，大大扩大了摄像头的拍摄范围，能适应更多管道内部的拍摄工作。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型实施例提供的一种金属管道内窥机器人的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例提供的处理器、编码器、驱动控制模块等器件的连接示意图。
21.图中：
22.1、小车主体；101、轮子；102、无线接收天线；103、无线视频传输天线；
23.2、支架；
24.301、第一连接轴；302、第二连接轴；
25.4、摄像组件；401、摄像头；402、激光器；403、照明灯；
26.5、处理器；6、编码器；7、视频处理模块；8、驱动控制模块；9、 ttl模块。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.本实用新型实施例提供了一种金属管道内窥机器人，其能解决相关技术中管道机器人上的摄像头拍摄范围有限，难以提供管道内部完整的图像的问题。
29.参见图1所示，为本实用新型实施例提供的一种金属管道内窥机器人，其可以包括：小车主体1；支架2，支架2可以通过第一连接轴 301与小车主体1转动连接，支架2可绕第一连接轴301转动；摄像组件4，摄像组件4可以通过第二连接轴302与支架2转动连接，摄像组件4可绕第二连接轴302转动，第二连接轴302垂直于第一连接轴301，摄像组件4包括摄像头401，摄像头401位于摄像组件4远离第二连接轴302的一端。也就是说，通过小车主体1可以满足机器人在管道内部的行走，通过摄像组件4上的摄像头401来拍摄管道内部的图片，以检查管道内部。由于摄像组件4通过支架2与小车主体1相连接，支架2的一端通过第一连接轴301与小车主体1相连接，支架2的另一端通过第二连接轴302与摄像组件4相连接，及支架2可绕第一连接轴301旋转以带动摄像组件4绕第一连接轴301旋转，实现摄像头 401拍摄四周各个区域的画面，摄像组件4还可绕第二连接轴302旋转，由于第二连接轴302垂直于第一连接轴301，可以实现摄像组件4 的俯仰翻转，以调整摄像头401的高度，实现拍摄不同高度的图像，通过旋转及翻转，大幅的扩大了摄像头401的拍摄范围，可以适用于不同内径的管道内部的拍摄。本实施例中，支架2可绕第一连接轴301实现360
°
全角度的旋转，而摄像组件4可绕第二连接轴302实现180
°
的翻转。在其他实施例中，可以根据实际需求设计旋转角度及翻转角度。本实施例中金属管道内窥机器人用于石油管道及天然气管道中，以检查金属管道内部是否破损，以免管道破损导致石油或天然气泄漏污染环境或引发安全问题，在其他实施例中，金属管道内窥机器人还可以用于其它管道的内窥，以拍摄其它管道内部的环境。
30.参见图1所示，优选的，摄像组件4可以包括两个激光器402，激光器402可以位于摄像组件4远离第二连接轴302的一端。也就是说，可以根据两个激光器402射出的激光用于测量管道中的裂隙的大小，可以通过图像中两个激光器402射出激光在管道上的间距对比图像中管道裂隙的宽度，可以通过软件结合两个激光器402之间的实际间距计算得到管道裂隙的大小。
31.参见图1所示，优选的，摄像组件4可以包括多个照明灯403，照明灯403可以位于摄像组件4远离第二连接轴302的一侧，且照明灯 403可以环绕布置于摄像组件4的四周。也就是说，通过照明灯403照亮管道的内部，提供一个明亮的环境以供摄像头401的拍摄。本实施例中，照明灯403可照射出乳白色灯光，以免在管道内部产生聚光效应影响摄像头401的拍摄。通过将照明灯403布置于摄像组件4的四周，为摄像组件4的上下左右提供照明。
32.参见图1所示，优选的，照明灯403在摄像组件4顶部的数量可以多于照明灯403在摄像组件4底部的数量。一般来说上方的空间要比下方的空间要大，在摄像组件4的上方设置更多的照明灯403可以提高机器人上方空间的明亮程度。本实施例中，在摄像组件4的上方设置有四排的照明灯403，在摄像组件4的下方设置有两排的照明灯 403。在摄像组件4的左右两侧各设置有两排照明灯403.在其他实施例中，还可以根据照明灯403的亮度及金属管道内窥机器人的工作环境选择摄像组件4各个方位的照明灯403的布置数量。
33.参见图1所示，优选的，小车主体1可以安装有轮子101及编码器6，编码器6可以与轮子101相连接，编码器6可以用于记录轮子 101的行走距离。也就是说，通过小车主体1的轮子101实现在管道内部的行走，本实施例中，小车主体1设置有四个轮子101以实现小车主体1的行走，在其他实施例中，小车主体1还可以设置三个或多个数量的轮子101实现小车主体1的行走。通过与轮子101相连的编码器6可以记录轮子101旋转的圈数，进而实现记录轮
子101的行驶距离，本实施例中，编码器6通过皮带与轮子101相连接，在其他实施例中，编码器6还可以通过链连接或其它方式与轮子101相连以记录轮子101转过的圈数。
34.参见图2所示，优选的，小车主体1的内部可以设置有视频处理模块7及处理器5，本实施例中处理器5为51单片机，成本低且稳定，在其他实施例中可以选择其它类型的单片机或微处理器，处理器5可以与视频处理模块7及编码器6相连接，视频处理模块7可以与摄像头401相连接；处理器5可以用于将编码器6记录的行走距离传递于视频处理模块7，视频处理模块7可以用于生成带有小车行走距离的图像或视频信息。也就是说，将摄像头401拍摄的图像传递至视频处理模块7中，利用处理器5将编码器6记录的小车主体1的行走数据传递至视频处理模块7中，视频处理模块7将每个图像拍摄时的行走数据与对应的图像相结合以输出带有行走数据的视频图像。可以将图像与管道的长度对应起来，方便工作人员识别管道各段出现的问题。
35.参见图2所示，优选的，金属管道内窥机器人还可以包括处理器 5、驱动控制模块8、第一驱动装置、第二驱动装置及第三驱动装置，其中，第一驱动装置可以与小车主体1的轮子101相连，第二驱动装置可以与第一连接轴301相连，第三驱动装置可以与第二连接轴302 相连，驱动控制模块8可以与处理器5相连；驱动控制模块8可以同时与第一驱动装置、第二驱动装置及第三驱动装置相连。也就是说，通过驱动控制模块8实现处理器5对三个驱动装置的控制，进而实现控制小车主体1的行走及摄像组件4的旋转与翻转。本实施例中三种驱动装置均采用电机驱动，体积更小。在其他实施例中还可以通过液压或气动实现，其中第一驱动装置可以包括多个驱动设备以实现小车主体1 的前进、后退以及转弯动作。
36.参见图2所示，优选的，小车主体1可以安装有无线接收天线102，无线接收天线102可以与处理器5相连。也就是说，可以通过无线接收天线102接收由主控箱传递的无线控制信息，实现远程操控金属管道内窥机器人的效果，本实施例中，在处理器5与无线接收天线102之间设置有ttl模块9，ttl(transistor transistor logic，晶体管-晶体管逻辑)，通过ttl模块9可将无线接收天线102接收的信号转化为单片机可识别的信号类型。
37.参见图2所示，优选的，小车主体1可以安装有无线视频传输天线103及视频处理模块7，视频处理模块7可以与无线视频传输天线 103及摄像头401相连。也就是说，通过无线视频传输天线103可以将视频处理模块7处理得到的视频通过无线的方式传递出去，相关人员可以获得摄像头401实时拍摄的画面，便于操作人员的远程操作。
38.参见图2所示，小车主体1内可以设置有处理器5，处理器5可以与摄像头401相连。也就是说，可以通过处理器5实现控制摄像头401 的启动与关闭，减小功耗，还可以通过处理器5控制摄像头401进行放大拍摄或缩小拍摄。
39.本实用新型实施例提供的一种金属管道内窥机器人的原理为：
40.通过小车主体1实现金属管道内窥机器人在管道内部的行走，通过摄像组件4上的摄像头401可以拍摄管道内部的图像，检查管道内部的状况。通过在连接小车主体1与摄像组件4的支架2的两端分别转动连接第一连接轴301与第二连接轴302，可以实现支架2相对小车主体1的旋转以及摄像组件4相对支架2的俯仰翻转，大幅扩大了摄像头401的拍摄范围，可以更清晰的拍摄管道内部的情况，且可以适用于不同管径的管道内部的拍摄，扩大了金属管道内窥机器人的使用范围。
41.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
42.需要说明的是，在本实用新型中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
43.以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。