一种新型地下管线测绘系统的制作方法

本实用新型涉及一种测绘设施，特别是涉及一种地下管线测绘系统。

背景技术：

随着城市建设步伐的加快，地下管线设施发展也十分迅速。城市地下管线布局纵横交错非常复杂，构成了规模庞大的城市地下管网，规划部门和建设单位往往通过地下管网测量资料了解管线分布的详细情况。目前因城市地下管线埋设情况不清而致使管线损坏的施工事故不断发生，由此给人民的生命财产安全造成了严重损失，所以城市地下管线测绘的必要性和重要性不容忽视。

由于地下管线具有不可见性，所以翔实准确的地下管线勘测耗资巨大。地下管线的探测除了要求管线探测仪器达到应有的精度，而且要求管线测绘人员在实际工作中具有很好的判断能力和丰富的经验。未还土的地下管线测量，主要是通过直接测定管线的特征点来完成管线的测量工作；已竣工的地下管线测量主要是通过物探的方式将管线特征点反映到地面上，然后再把各个特征点展绘在地形图上进行编辑。

随着智能设施应用在传统产业升级中发挥着越来越重要的作用，智能化和工业化相融合来代替人工作业已经成为未来发展趋势。与此同时，北斗定位技术及其它科学技术的应用也为地下管线测绘技术发展注入了新的力量。将北斗定位技术、通信技术与沿着管线移动的设备相结合，替代人工完成管线测绘工作，为建立地下管网信息系统提供基础数据，为地下管线安全运行和减灾防灾提供有力支撑，对于智慧城市建设发展具有重要意义。

技术实现要素：

因此，本实用新型为了替代人工完成管线测绘工作，提供了一种新型地下管线测绘系统，本系统中的爬行设备配备北斗定位元件和通信元件，能够在地下管线内部穿行，在沿着管线穿行过程中，不断将自身位置数据传递到外界的数据库服务器，依据位置数据即可绘制管线布置工程图。

本实用新型所采用的技术方案是：一种新型地下管线测绘系统，其特征在于：包括BDS卫星、爬行机构、数据库服务器三部分；其中爬行机构包括电机组合、底盘、摇杆支架、短柄、股节连杆、摇杆、胫节连杆、滑块、挡片、爬行脚、电路板。

所述电机组合由两台双轴电机前后并列排布在封闭在电机壳中，左右两侧各伸出两个电机轴；所述底盘螺接在电机壳的底部，底盘在左前、右前、左后、右后方向均设有水平条形的滑块轨道；两个所述摇杆支架分别螺接在电机壳的头部和尾部，摇杆支架的左右两侧均设有摇杆安装轴；所述电路板螺接在电机壳的顶部。

所述短柄、股节连杆、摇杆、胫节连杆、滑块、挡片、爬行脚均有四件，以相同的连接方式在电机组合的左前、右前、左后、右后组成四套运动机构；所述短柄的内端孔销接在电机轴上，外端孔铰接在股节连杆内端；所述摇杆的下端孔铰接在摇杆安装轴上，上端孔铰接在股节连杆的中间区域；所述胫节连杆的顶端孔铰接在股节连杆外端，滑块套在胫节连杆下段的竖杆上，同时安装在对应方位的滑块轨道中；所述爬行脚以螺接方式装配在胫节连杆的底端。

同侧的短柄旋转角度始终相同，左右两侧的短柄呈180度夹角；电机轴带动短柄旋转，股节连杆带动胫节连杆前后划动，左前、右后的爬行脚抬起向前移动后，向下支撑在地面上，爬行机构向前移动，同时右前、左后的爬行脚抬起向前移动；当右前、左后的爬行脚向下支撑在地面上后，爬行机构向前移动，同时左前、右后的爬行脚抬起向前移动，如此反复运动中爬行机构不断向前移动。

所述电机组合中的前后两台电机均为双轴电机，在电机壳内部，电机轴上均装有齿轮，前后电机轴上的齿轮均与中间的传动齿轮啮合，保证前后电机轴的转速和转角始终一致。

所述底盘的中央底盘通过螺钉安装在电机壳的底部，中央底盘的左前、右前位置处水平向前伸出条形的滑块轨道，中央底盘的左后、右后位置处水平向后伸出条形的滑块轨道；每个滑块轨道由内向外开设有阶梯孔槽，所述滑块由内向外安装在阶梯孔槽中。

所述摇杆支架的左右两侧向外水平凸起细圆柱形的摇杆安装轴，摇杆安装轴的端面开设有螺纹孔；两个摇杆支架通过螺钉安装分别安装在电机壳的头部和尾部。

所述短柄的内端孔通过销钉套装在电机轴上，左右两侧的短柄呈180度夹角，短柄的外端孔套在股节连杆内端的短柄连接轴上。

所述摇杆的下端孔套在摇杆安装轴上，摇杆的上端孔套在股节连杆中间区域的摇杆连接轴上。

所述股节连杆的内端内侧面上水平向内设有细圆柱形的短柄连接轴，中间区域外侧面上水平向外设有细圆柱形的摇杆连接轴，外端外侧面上水平设有细圆柱形的胫节连接轴，短柄连接轴、摇杆连接轴、胫节连接轴的端面均开设有螺纹孔。

所述胫节连杆顶部的顶端孔套在股节连杆外端的胫节连接轴上，胫节连杆的下半段为细圆柱形的竖杆，竖杆向下穿过滑块的竖杆限定孔；竖杆的下端设有外螺纹，所述爬行脚以螺接方式安装在竖杆的下端。

所述滑块的前后截面为90度旋转的T字形，滑块内侧的限位片宽度大于其余部分，嵌在滑块轨道的阶梯孔槽的阶梯平台上；限位片的外侧面上嵌有限位片滚珠，限位片滚珠在阶梯孔槽的阶梯平台上滚动；所述滑块的中央区域上下开设有竖杆限定孔，套在胫节连杆的竖杆上，使得胫节连杆始终保持竖直状态；竖杆限定孔的前后两侧均开设有竖直的挡片安装槽，挡片安装槽上宽下窄。

所述挡片为扁片状，竖直插在滑块的挡片安装槽中，防止滑块脱离滑块轨道；挡片的内侧面上嵌有挡片滚珠，挡片滚珠在滑块轨道的外侧面上滚动。

所述爬行脚为顶部嵌有金属块的球状橡胶，金属块上开设有螺纹孔，螺接在胫节连杆下端。

所述电路板上安装有BDS接收器、BDS天线、通信天线，电路板通过螺钉安装在电机壳的顶部。

本实用新型的原理为：电机壳的内部装有蓄电池，为整个爬行机构提供动能源；

从爬行机构的右侧视角看，短柄为逆时针转动；

在右前运动机构中，当短柄向后拖动股节连杆时，股节连杆由倾斜逐渐变得竖直，与此同时股节连杆的内端向下移动，并远离摇杆的支点，这样底盘和胫节连杆的相对高度保持稳定，在此过程中，胫节连杆相对底盘在做向后划动动作；当短柄向前推动股节连杆时，股节连杆的内端向上移动，并靠近摇杆的支点，股节连杆尚未倾斜，使得股节连杆的外端迅速向上向前运动，爬行脚被带动抬起向前迅速移动，直至股节连杆倾斜到位，爬行脚下落。

相同原理在右后、左前、左后运动机构中，爬行脚在相对底盘向后划动过程中，与底盘的相对高度稳定，爬行脚在相对底盘向前运动过程，迅速抬高向前直至滑块轨道前端时，速度减缓并下落。

这样在右前、左后爬行脚，左前、右后爬行脚交替为支撑过程中，爬行机构稳定向前移动。

在爬行机构向前移动过程中，BDS接收器通过接受BDS卫星的位置和时间数据，计算出自身的位置数据，并通过通信天线不断将位置数据传递到数据库服务器中。

本实用新型一种新型地下管线测绘系统具有如下优点：

（1）模拟爬行动物的肢体结构，实现在管线内的爬行的目标，设计新颖；

（2）使用双轴电机的组合实现四个电机轴的同步转动；

（3）配备BDS定位元件和通信元件，将位置数据实时传递到后台，实用高效。

所以，这种新型地下管线测绘系统，系统中的爬行机构在沿着管线穿行过程中，不断将自身位置数据传递到外界的数据库服务器，依据位置数据即可绘制管线布置工程图。为建立地下管网信息系统提供基础数据，为地下管线安全运行和减灾防灾提供有力支撑，对于智慧城市建设发展具有重要意义。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是系统的信息传递原理示意图。

图2是右侧短柄转到竖直向上时的右前视角的整体装配立体图。

图3是右侧短柄逆时针旋转45度后的右前视角的整体装配立体图。

图4是右侧短柄逆时针旋转90度后的右前视角的整体装配立体图。

图5是右侧短柄逆时针旋转135度后的右前视角的整体装配立体图。

图6是右侧短柄逆时针旋转180度后的右前视角的整体装配立体图。

图7是右侧短柄逆时针旋转225度后的右前视角的整体装配立体图。

图8是右侧短柄逆时针旋转270度后的右前视角的整体装配立体图。

图9是右侧短柄逆时针旋转315度后的右前视角的整体装配立体图。

图10是右侧短柄逆时针旋转360度后的右前视角的整体装配立体图。

图11是右前行走机构与电机组合、底盘、摇杆支架的装配立体图。

图12是右前行走机构的右侧视角的装配立体图。

图13是右前行走机构的左侧视角的装配立体图。

图14是右前行走机构的拆解示意图。

图15是右前胫节连杆和滑块的右侧视角的装配立体图。

图16是右前胫节连杆和滑块的左侧视角的装配立体图。

图17是右前滑块和挡片的右侧视角的拆解示意图。

图18是右前滑块和挡片的左侧视角的拆解示意图。

图19是底盘、摇杆支架、电路板和电机组合的装配立体图。

图20是底盘、摇杆支架、电路板和电机组合的拆解示意图。

图21是底盘的结构示意图。

图22是底盘的右前滑块轨道的左侧视角的结构示意图。

图23是摇杆支架的结构示意图。

图24是BDS接收器、BDS天线、通信天线和电路板的装配立体图。

图中标号：1-电机组合、101-电机轴、2-底盘、201-中央底片、202-滑块轨道、203-阶梯孔槽、3-摇杆支架、301-摇杆安装轴、4-短柄、401-内端孔、402-外端孔、5-股节连杆、501-短柄连接轴、502-摇杆连接轴、503-胫节连接轴、6-摇杆、601-下端孔、602-上端孔、7-胫节连杆、701-顶端孔、702-竖杆、8-滑块、801-限位片、802-竖杆限定孔、803-限位片滚珠、804-挡片安装槽、9-挡片、901-挡片滚珠、10-爬行脚、11-电路板、1101-BDS接收器、1102-BDS天线、1102-通信天线、12-螺钉、13-铰接钉、14-销钉、a-BDS卫星、b-数据库服务器。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本实用新型一种新型地下管线测绘系统作进一步的详细描述。

包括BDS卫星、爬行机构、数据库服务器三部分；其中爬行机构包括电机组合1、底盘2、摇杆支架3、短柄4、股节连杆5、摇杆6、胫节连杆7、滑块8、挡片9、爬行脚10、电路板11。

如图19、图20所示，所述电机组合1由两台双轴电机前后并列排布在封闭在电机壳中，左右两侧各伸出两个电机轴101；所述底盘2螺接在电机壳的底部，底盘2在左前、右前、左后、右后方向均设有水平条形的滑块轨道202；两个所述摇杆支架3分别螺接在电机壳的头部和尾部，摇杆支架3的左右两侧均设有摇杆安装轴301；所述电路板11螺接在电机壳的顶部。

如图11、图12、图13、图14、图15、图16所示，所述短柄4、股节连杆5、摇杆6、胫节连杆7、滑块8、挡片9、爬行脚10均有四件，以相同的连接方式在电机组合1的左前、右前、左后、右后组成四套运动机构；所述短柄4的内端孔401销接在电机轴101上，外端孔402铰接在股节连杆5内端；所述摇杆6的下端孔601铰接在摇杆安装轴301上，上端孔602铰接在股节连杆5的中间区域；所述胫节连杆7的顶端孔701铰接在股节连杆5外端，滑块8套在胫节连杆7下段的竖杆702上，同时安装在对应方位的滑块轨道202中；所述爬行脚10以螺接方式装配在胫节连杆7的底端。

如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10所示，同侧的短柄4旋转角度始终相同，左右两侧的短柄4呈180度夹角；电机轴101带动短柄4旋转，股节连杆5带动胫节连杆7前后划动，左前、右后的爬行脚10抬起向前移动后，向下支撑在地面上，爬行机构向前移动，同时右前、左后的爬行脚10抬起向前移动；当右前、左后的爬行脚10向下支撑在地面上后，爬行机构向前移动，同时左前、右后的爬行脚10抬起向前移动，如此反复运动中爬行机构不断向前移动。

所述电机组合1中的前后两台电机均为双轴电机，在电机壳内部，电机轴101上均装有齿轮，前后电机轴101上的齿轮均与中间的传动齿轮啮合，保证前后电机轴101的转速和转角始终一致。

如图20、图21、图22所示，所述底盘2的中央底盘201通过螺钉12安装在电机壳的底部，中央底盘201的左前、右前位置处水平向前伸出条形的滑块轨道202，中央底盘201的左后、右后位置处水平向后伸出条形的滑块轨道202；每个滑块轨道202由内向外开设有阶梯孔槽203，所述滑块8由内向外安装在阶梯孔槽203中。

如图19、图20、图23所示，所述摇杆支架3的左右两侧向外水平凸起细圆柱形的摇杆安装轴301，摇杆安装轴301的端面开设有螺纹孔；两个摇杆支架3通过螺钉12安装分别安装在电机壳的头部和尾部。

如图11所示，所述短柄4的内端孔401通过销钉14套装在电机轴101上，左右两侧的短柄4呈180度夹角，短柄4的外端孔402套在股节连杆5内端的短柄连接轴501上。

如图11、图12、图13所示，所述摇杆6的下端孔601套在摇杆安装轴301上，摇杆6的上端孔602套在股节连杆5中间区域的摇杆连接轴502上。

如图14所示，所述股节连杆5的内端内侧面上水平向内设有细圆柱形的短柄连接轴501，中间区域外侧面上水平向外设有细圆柱形的摇杆连接轴502，外端外侧面上水平向外设有细圆柱形的胫节连接轴503，短柄连接轴501、摇杆连接轴502、胫节连接轴503的端面均开设有螺纹孔。

如图12、图13、图14、图15、图16所示，所述胫节连杆7顶部的顶端孔701套在股节连杆5外端的胫节连接轴503上，胫节连杆7的下半段为细圆柱形的竖杆702，竖杆702向下穿过滑块8的竖杆限定孔802；竖杆702的下端设有外螺纹，所述爬行脚10以螺接方式安装在竖杆702的下端。

进一步讲，在装配最后，摇杆安装轴301、短柄连接轴501、摇杆连接轴502、胫节连接轴503的螺纹孔中均安装铰接钉13，防止上面的零件脱出。

进一步讲，铰接钉13的钉头较扁，占用较小空间，避免造成运动机构的零件碰撞。

如图11、图15、图16、图17、图18所示，所述滑块8的前后截面为90度旋转的T字形，滑块8内侧的限位片801宽度大于其余部分，嵌在滑块轨道202的阶梯孔槽203的阶梯平台上；限位片801的外侧面上嵌有限位片滚珠803，限位片滚珠803在阶梯孔槽203的阶梯平台上滚动；所述滑块8的中央区域上下开设有竖杆限定孔802，套在胫节连杆7的竖杆702上，使得胫节连杆7始终保持竖直状态；竖杆限定孔802的前后两侧均开设有竖直的挡片安装槽804，挡片安装槽804上宽下窄。

如图17、图18所示，所述挡片9为扁片状，竖直插在滑块8的挡片安装槽804中，防止滑块8脱离滑块轨道202；挡片9的内侧面上嵌有挡片滚珠901，挡片滚珠901在滑块轨道202的外侧面上滚动。

如图14所示，所述爬行脚10为顶部嵌有金属块的球状橡胶，金属块上开设有螺纹孔，螺接在胫节连杆7下端。

如图20、图24所示，所述电路板11上安装有BDS接收器1101、BDS天线1102、通信天线1103，电路板11通过螺钉12安装在电机壳的顶部。

电机壳的内部装有蓄电池，为整个爬行机构提供动能源；

从爬行机构的右侧视角看，短柄4为逆时针转动；

在右前运动机构中，当短柄4向后拖动股节连杆5时，股节连杆5由倾斜逐渐变得竖直，与此同时股节连杆5的内端向下移动，并远离摇杆6的支点，这样底盘2和胫节连杆7的相对高度保持稳定，在此过程中，胫节连杆7相对底盘2在做向后划动动作；当短柄4向前推动股节连杆5时，股节连杆5的内端向上移动，并靠近摇杆6的支点，股节连杆5尚未倾斜，使得股节连杆5的外端迅速向上向前运动，爬行脚10被带动抬起向前迅速移动，直至股节连杆5倾斜到位，爬行脚10下落。

相同原理在右后、左前、左后运动机构中，爬行脚10在相对底盘2向后划动过程中，与底盘2的相对高度稳定，爬行脚10在相对底盘2向前运动过程，迅速抬高向前直至滑块轨道202前端时，速度减缓并下落。

这样在右前、左后爬行脚，左前、右后爬行脚交替为支撑过程中，爬行机构稳定向前移动。

以右前、右后运动机构为例进行动作的分解：

（1）如图2所示，右侧短柄4转到竖直向上时，相对于底盘2，右前爬行脚开始向后移动；右后爬行脚继续向后移动；

（2）如图3所示，右侧短柄4逆时针旋转45度后，相对于底盘2，右前爬行脚向后稳定移动；右后爬行脚向后移动至最尾端；

（3）如图4所示，右侧短柄4逆时针旋转90度后，相对于底盘2，右前爬行脚继续向后稳定移动；右后爬行脚抬高并迅速向前移动；

（4）如图5所示，右侧短柄4逆时针旋转135度后，相对于底盘2，右前爬行脚继续向后稳定移动；右后爬行脚移至前端后速度减缓；

（5）如图6所示，右侧短柄4逆时针旋转180度后，相对于底盘2，右前爬行脚继续向后稳定移动；右后爬行脚下落后开始向后移动；

（6）如图7所示，右侧短柄4逆时针旋转225度后，相对于底盘2，右前爬行脚向后移动至最尾端，右后爬行脚向后稳定移动；

（7）如图8所示，右侧短柄4逆时针旋转270度后，相对于底盘2，右前爬行脚抬高并迅速向前移动；右后爬行脚继续向后稳定移动；

（8）如图9所示，右侧短柄4逆时针旋转315度后，相对于底盘2，右前爬行脚下落后开始向后移动；右后爬行脚继续向后稳定移动；

（9）如图10所示，右侧短柄4逆时针旋转360度后，相对于底盘2，右前爬行脚开始向后移动；右后爬行脚继续向后移动。

如图1所示，在爬行机构向前移动过程中，BDS接收器1101通过BDS天线1102接受BDS卫星的位置和时间数据，计算出自身的位置数据，并通过通信天线1103不断将位置数据传递到数据库服务器中。

进一步讲，BDS是中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System）的缩写。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。