专利名称：一种移动式环境监测预警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机器人技术领域，更具体地说，涉及一种移动式环境监测预警系统。
背景技术：
环保机器人是一款能够自动行走、携带不同传感器件在工作人员的遥控操作下， 在恶劣的环境中完成一系列监测、检测和处理作业的机电一体化系统，是避免开掘式检测的自动化设备。目前该系统的设计在环境保护、城市给排水、石油管道、化工行业的常规和应急检测中发挥重要作用，能够完成对危险、空间狭小以及工作人员无法到达的区域的环境监测处理任务，及时掌握监测区域状况和存在的缺陷，最大限度的减少事故的发生。我国类似功能机器人研制工作起步较晚，已见报道的机器人主要集中在管道检测领域，多为国外进口。随着机器人的经济、技术和社会意义逐渐为更多的人们所认识，国内的一些科研单位也进行了不同程度的研制，主要集中在机构模型、动力学分析以及实验样机等方面，产品的实用化和商品化程度不高。目前环保机器人检测功能较少，且携带的检测探头不可更换，需要检测不同数据参数时，只能选用不同的环保机器人来完成该项任务，造成资源的浪费。另外，目前带有视频图像采集功能的环保机器人都携带一个小型CCD摄像机，以便操作者确定前进方向和检测区域的位置，视频技术通过固态CCD形成一个高质量的彩色摄像机安装在机器人上，可获得极小区域的图像，还没有如何诊断、分析、识别缺陷三维大小的推荐做法，因此用三维图像直观显示管壁缺陷是当今国际管道内检测技术的发展趋势。如何实现环保机器人携带的检测探头可更换，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供了一种移动式环境监测预警系统，以实现环保机器人携带的检测探头可更换的目的。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案一种移动式环境监测预警系统，包括行走装置，其包括主体、设置在所述主体上的行走轮以及通过旋转接口设置在所述主体上的探头；控制所述行走装置行走的控制器；连接所述控制器和所述行走装置的信号传输线缆。优选的，在上述移动式环境监测预警系统中，所述探头包括C⑶工业摄像机及设置在所述主体上，且位于所述CXD工业摄像机外侧的探头罩。优选的，在上述移动式环境监测预警系统中，所述探头还包括控制所述C⑶工业摄像机周向旋转的周向旋转电机和控制所述CCD工业摄像机沿垂直方向旋转垂直旋转电机。优选的，在上述移动式环境监测预警系统中，所述行走装置的行走驱动装置为马达，该马达的输出轴连接有第一锥齿轮，所述行走轮为四个，分别为两个前行走轮和两个后行走轮，两个所述行走轮的轴上设置有与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮。优选的，在上述移动式环境监测预警系统中，两个所述行走轮的轴上设置有断电自动刹车装置。优选的，在上述移动式环境监测预警系统中，所述前行走轮的轮胎和后行走轮的轮胎均为聚酯轮胎。优选的，在上述移动式环境监测预警系统中，还包括设置在所述主体上部的提手盖，该提手盖上设有便携提手。优选的，在上述移动式环境监测预警系统中，所述控制器上设有显示器、档位开关、调速按钮和实现所述探头慢动或快动功能的三维摇杆。优选的，在上述移动式环境监测预警系统中，所述探头通过导电轴与所述信号传输线缆相连。从上述的技术方案可以看出，本实用新型通过在行走装置上设置探头，通过控制器及信号传输线缆实现对行走装置及其上的探头进行控制。通过上述设置，本实用新型可对区域内污垢、腐蚀、穿孔、裂纹等状况进行探测和摄像，实现实时观测与定位，并通过计算机数据传输实现视频资料永久保存。专家通过保存的视频资料对检测区域进行评估，提出处理意见。本实用新型操作简单，可广泛用于危险，狭小，以及人员无法达到的区域，可在化工、环保、市政给排水以及集中空调清洗等众多行业完成不同性质的任务，大大保证了工作人员的安全，提高了工作效率，具有良好的应用前景。而且由于将探头通过旋转接口与主体相连，所以可随时对探头进行拆卸，并更换合适的探头进行相应的检测。
图1为本实用新型实施例提供的行走装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的行走装置的剖视图；图3为本实用新型实施例提供的行走装置的俯视图；图4为本实用新型实施例提供的控制器的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型公开了一种移动式环境监测预警系统，以实现环保机器人携带的检测探头可更换的目的。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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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。请参阅图1-图4，图1为本实用新型实施例提供的行走装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的行走装置的剖视图；图3为本实用新型实施例提供的行走装置的俯视图；图4为本实用新型实施例提供的控制器的结构示意图。[0028]本实用新型提供的移动式环境监测预警系统，包括行走装置，其包括主体1、设置在所述主体1上的行走轮3以及通过旋转接口 4设置在所述主体1上的探头5，通过行走轮3的转动带动主体1及设置在其上的探头5行走。控制所述行走装置行走及所述探头5改变视角的控制器12，以及连接所述控制器 12和所述行走装置的信号传输线缆。信号传输线缆的一端连接在主体1的防水接口 10处。信号传输线缆用于数据传输及为行走装置上的用电部件供电。(1)数据传输采用RS485通讯协议，技术成熟，数据传输更稳定。(2)为克服无线传输信号屏蔽与衰减问题，本实用新型采用有线传输方式。采用有线方式时，在较长的管道中作业，在考虑线缆防水、防油、耐酸碱、耐高温的特性外，必须考虑线缆对行走装置的阻力。本实用新型本着线材体积小，传输质量高的原则，此信号传输线缆要求阻抗低，直径小，并且包含多个电芯，每个电芯为相互绝缘。为了增加机械强度，增加抗拉力，抗弯曲率，采用填充材料。电芯分为电源线、通信线、视频信号传输线、马达控制线、光源调制线，电芯用途各异，线阻各不相同，其中电源线需要电阻率极小，保证功率的有效传输；通信线为高频率信号传输线，信号衰减越小越好；视频信号线为高频率信号，传输采用同轴电缆方式传输，要求信号衰减量很小；马达控制线，要求有很低的电阻率，信号衰减率要求不高；光源调制线要求线缆有极低的电阻率，否则影响光源的系统照明质量。该信号传输线缆采用镀银铜线为基础材料，电源线、控制线、同轴电缆集于一体， 应用铝箔加镀银编织线双层屏蔽，保证功率，信号的正常传输。该线材质量轻、高电导率、低信号衰减，具有耐油耐酸碱、防水功能，抗拉伸功能强。不仅保证了功率信号的正常传输，也保证了机器人的爬行距离，最长工作距离可达500米。本实用新型通过在行走装置上设置探头5，通过控制器12及信号传输线缆实现对行走装置及其上的探头5进行控制。通过上述设置，本实用新型可对区域内污垢、腐蚀、穿孔、裂纹等状况进行探测和摄像，实现实时观测与定位，并通过计算机数据传输实现视频资料永久保存。专家通过保存的视频资料对检测区域进行评估，提出处理意见。本实用新型操作简单，可广泛用于危险，狭小，以及人员无法达到的区域，可在化工、环保、市政给排水以及集中空调清洗等众多行业完成不同性质的任务，大大保证了工作人员的安全，提高了工作效率，具有良好的应用前景。而且由于将探头通过旋转接口与主题相连，所以可随时对探头进行拆卸，并更换合适的探头进行相应的检测。探头5与主体1通过旋转接口 4相连，且所述探头5可通过导电轴9与信号传输线缆相连。探头5的可换设计，依实际需要研发兼容性强、特定功能的系列探头，主体1与不同功能探头结合，进而实现特定处理功能。本实用新型提供的探头5包括CCD (Charge Coupled Device,电荷耦合器件)工业摄像机52及设置在所述主体1上，且位于所述CXD工业摄像机52外侧的探头罩51。探头罩51采用高强度，进口玻璃钢材质，具有较强的耐腐蚀性。探头5作为本实用新型的核心部件，只有高性能高清晰CCD系统、高精度的光学变倍系统，才能使本实用新型具备完善的检测功能。本实用新型可采用工业级650线的CXD工业摄像机，探头内部分为摄像机系统， 传动系统，通讯系统，清洗消毒系统，可周向，垂直旋转，能够实现对检测区域的全方位摄像与记录。首次运用10倍光学X 10倍数码变倍镜头，超高放大倍数可达100倍，可使远距离图像拉近观测，同时具有近距离微观检测功能，图像更清晰。其中CXD工业摄像机52的周向和垂直方向旋转分别通过周向旋转电机53和垂直旋转电机54实现。本实用新型提供的探头5集摄像和紫外线清污消毒功能于一体。紫外线清洗可以去除有机化合物以及含有油脂的污染等。将紫外线引入管道清洗杀菌，在国内为首创。这项科研成果在监测领域的进一步延伸，不仅可以用于监测，而且能进行深处理。目前化工， 医药，食品管道，大多用溶液清洗，但此法清洗往往有死角，残留部分细菌，本实用新型可轻松解决这一问题。远紫外线又称C波或杀菌紫外线。波长200-280nm的紫外辐射，主要用于消毒灭菌。其中以253-257nm波长紫外线杀菌效果最好。因为细菌体的核蛋白和脱氧核糖酸(DNA) 的吸收光谱峰值在254nm左右，当细菌吸收了紫外线能量以后，引起DNA分子间的交联破裂，使细菌的核蛋白和核算之间的链断裂，造成细菌的死亡，杀菌效果好。本设备配备254nm 光源，运用紫外线清洗杀毒技术，在特殊环境监测当中有很强的实用性，可以降低细菌污染的程度。本实用新型提供的行走装置的行走驱动装置为马达6，该马达6的输出轴连接有第一锥齿轮7，所述行走轮3为四个，分别为两个前行走轮31和两个后行走轮32，所两个所述行走轮31的轴上设置有与所述第一锥齿轮7啮合的第二锥齿轮8。通过马达6的转动驱动第一锥齿轮7转动，从而带动第二锥齿轮转动，以带动前行走轮上的轴转动，从而带动前行走轮转动，实现行走装置的行走功能。马达6采用130W直流减速电机，考虑在防爆环境当中使用需严格控制马达温度，安装马达热保护器实现防爆功能。本实用新型通过采用锥齿轮的传动形式，使得本实用新型的结构牢靠，结合有力，能够保证机器的正常运转。本实用新型在两个行走轮31的轴上设置有断电自动刹车装置11。断电自动刹车装置11应用电磁原理，实现了断电自动刹车功能，避免了机器在爬坡、下坡时因系统突然断电而引起机器失控。前行走轮31的轮胎311和后行走轮32的轮胎321均为聚酯轮胎。本实用新型考虑到耐油，耐酸碱，车轴322、主体1、固定螺丝采用316L型不锈钢材料加工而成，加工精度高，并对表面进行了光度处理，表面光洁度达到RA0. 8。两个车轴的直径为10mm，机体采用密封处理，油封与密封圈相结合设计，密封圈处表面粗糙度为RA0. 63，防水达到IP67标准要求。车轮轮毂采用耐油耐酸碱的316L不锈钢，美观大方。轮胎采用耐汽油柴油，耐酸碱的聚酯材料，保证了设备在恶劣环境下正常运行。车轮为非标产品，采用模具制造，直径 100mm,花纹式胎面设计，保证了足够动力。为了进一步优化上述技术方案，本实用新型还了包括设置在所述主体1上部的提手盖2，该提手盖2上设有便携提手。在实际工作中，设备往往需要频繁的移动，通过调研了解，目前的机器人产品几乎都没有考虑机器人的频繁移动问题，往往都是用一个人或者几人共同搬运，移动起来很不方便。本实用新型依据应用的实际需要，采用便携式提手设计， 可以轻松解决此问题，保证了野外操作的方便。控制器12的控制器主体121上设有调节按钮122、显示器124、档位开关126、调速按钮123和实现所述探头5慢动或快动功能三维摇杆125。控制器12人性化设计，调节按钮122、显示器124、档位开关126、调速按钮123和三维摇杆125集于一体，布局清晰、直观，操作简便。行走装置运行采用档位控制(通过档位开关126控制)，独特新颖。按键功能分为调光，调节焦距，放大等功能。为满足移动时图像稳定和清晰的野外应用要求，显示器采用高照度，高分辨率，高对比度LED型液晶显示控制器12的控制电路由调速电路，智能中央处理系统组成。本产品调速电路的设计是由占空比可调的方波与4个功率器件构成H桥电路，用以驱动直流电机转动。该产品采用半双工通信方式，由控制器发出指令探头接受到指令后分析，响应指令动作外围控制器件采用矢量技术，采用高精度的三维摇杆125，包括底座，穿设在底座上的连杆，与连杆活动相连的设置在底座内的第一方向动作装置、第二方向动作装置，设置在底座外部分别与第一方向动作装置、第二方向动作装置相连的电位器，设在连杆的另一端的摇杆手柄，在所述的摇杆手柄内设有第三方向动作装置，所述的第三方向动作装置包括复位装置、转轴、霍尔传感器电路板，从而实现了三维控制，而且这种第三方向动作装置装配容易，结构牢固，性能稳定，控制灵敏，精度高，用此三维摇杆可实现探头的快动与慢动。控制器的防雷设计，由于本设备经常需要野外工作，特别是会经常运行于各种管道之中，其防护设施必须完善，采用防雷电路保护各种信号传输设备免受来自信号传输线的感应雷击和电涌电压带来的危害，对相同工作电压下的RF传输同样适用。防雷器元件从响应特性看，有软硬两种。属于硬响应特性的放电元件有火花间隙 (基于斩弧技术的角型火花隙和同轴放电火花隙)和气体放电管，属于软响应特性的放电元件有金属氧化物压敏电阻和瞬态抑制二极管。这些元件的区别在于放电能力、响应特性和残压，避雷器就是利用它们不同的优缺点，扬长避短，组合成各种避雷器，保护电路。控制电路由单片机为核心，其外围电路为各种集成电路，包括，AD/DA转换电路，DA 电路采集外部模拟信号，转换为单片机可识别的数字信号，由单片机进行处理，AD电路为单片机处理过的信号转化为模拟信号输送给外部器件控制响应。计数电路主要用在探头三维转动角度的计算。由于单片机发出的指令不能直接驱动马达，中间需要桥接电路，考虑到其使用环境较为恶劣，对耐温，抗干扰性能要求极强，所以我们采用74军工级器件为设计原则，其接受单片机的指令，转换为可以驱动马达工作的指令，从而实现马达的灵活运作。由于驱动电路要实现精确定位还需配合反馈、定位电路，所以需要光敏器件配合机械设计而成为系统。驱动原理为当CPU发出指令给驱动电路，驱动电路响应CPU指令驱动马达，在马达运行过程中，由光敏器件不断检测马达运行轨迹，并把实时监测数据传送给CPU，CPU就可以掌握马达的运行轨迹，从而可以随时以各种方式来控制马达的运行。检测原理由控制器发送指令，指令数据通过控制线传送给探头，探头通过的协议分析控制器的指令，探头判断此指令的工作内容，然后响应控制器的指令，控制CCD工业摄像机的旋转，变倍，变焦，放大，变光等命令。本实用新型可与普通计算机相连，实现对图像的保存记录与多媒体处理。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种移动式环境监测预警系统，其特征在于，包括行走装置，其包括主体(1)、设置在所述主体(1)上的行走轮(3)以及通过旋转接口 ⑷设置在所述主体⑴上的探头(5)；控制所述行走装置行走的控制器(12)；连接所述控制器(12)和所述行走装置的信号传输线缆。
2.如权利要求1所述的移动式环境监测预警系统，其特征在于，所述探头(5)包括CXD 工业摄像机(52)及设置在所述主体(1)上，且位于所述CXD工业摄像机(52)外侧的探头罩(51)。
3.如权利要求2所述的移动式环境监测预警系统，其特征在于，所述探头(5)还包括控制所述CCD工业摄像机(52)周向旋转的周向旋转电机(53)和控制所述CCD工业摄像机 (52)沿垂直方向旋转垂直旋转电机(54)。
4.如权利要求1所述的移动式环境监测预警系统，其特征在于，所述行走装置的行走驱动装置为马达(6)，该马达(6)的输出轴连接有第一锥齿轮(7)，所述行走轮(3)为四个， 分别为两个前行走轮(31)和两个后行走轮(32)，两个所述行走轮(31)的轴上设置有与所述第一锥齿轮(7)啮合的第二锥齿轮(8)。
5.如权利要求4所述的移动式环境监测预警系统，其特征在于，两个所述行走轮(31) 的轴上设置有断电自动刹车装置(11)。
6.如权利要求4所述的移动式环境监测预警系统，其特征在于，所述前行走轮(31)的轮胎(311)和后行走轮(32)的轮胎(321)均为聚酯轮胎。
7.如权利要求1所述的移动式环境监测预警系统，其特征在于，还包括设置在所述主体(1)上部的提手盖(2)，该提手盖(2)上设有便携提手。
8.如权利要求1所述的移动式环境监测预警系统，其特征在于，所述控制器(12)上设有显示器(124)、档位开关(126)、调速按钮(123)和实现所述探头(5)慢动或快动功能的三维摇杆(125)。
9.如权利要求1所述的移动式环境监测预警系统，其特征在于，所述探头(5)通过导电轴与所述信号传输线缆相连。
专利摘要本实用新型公开了一种移动式环境监测预警系统，包括行走装置，其包括主体、设置在所述主体上的行走轮以及通过旋转接口设置在所述主体上的探头；控制所述行走装置行走的控制器；连接所述控制器和所述行走装置的信号传输线缆。本实用新型可对区域内污垢、腐蚀、穿孔、裂纹等状况进行探测和摄像，实现实时观测与定位，并通过计算机数据传输实现视频资料永久保存。专家通过保存的视频资料对检测区域进行评估，提出处理意见。本实用新型操作简单，可广泛用于危险，狭小，以及人员无法达到的区域，可在化工、环保、市政给排水以及集中空调清洗等众多行业完成不同性质的任务，大大保证了工作人员的安全，提高了工作效率，具有良好的应用前景。
文档编号G01N21/954GK202066799SQ201120123209
公开日2011年12月7日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者贾洪军, 韩小勇, 韩鹏飞 申请人:保定市国正环境技术设计院有限公司