一种用于地下管网检测的爬行机器人的制作方法

本实用新型涉及一种爬行机器人，特别是用于地下管网进行漏点检测的爬行机器人。

背景技术：

随着科学技术的不断进步，机器人检测技术已经被广泛应用于各个领域。目前，在城市市政检测领域，一般采用小型轮式机器人，小型轮式机器人虽然可以代替人类进入一些口径比较小的区域，但是由于地下管网地形复杂，存在管道起伏、障碍，拐弯等情况，一般轮式机器的4个轮子只能前后转，这样就造成轮式机器人在没有外力作用下，只能向前或向后运动，无法进行转弯；轮式机器人要实现越障，需要在巨大的冲击力下才能实现，并且障碍物高度需小于轮式机器人轮子半径的1/2，但是，地下管网的口径较小，严重限制了轮式机器人的整体结构尺寸，轮式机器人的轮子直径也被限制得很小，并且在地下管网中轮式机器人的速度也不会很快，因此轮式机器人要在地下管网中实现越障极其困难，无法转弯和越障困难都使得轮式机器人不适应于地下管网检测。

地下管网中的信号较弱，检测机器人进入地下管网后存在无法采用现有技术中的无线定位技术进行定位，如无线信号功率定位、GPS定位等，但是，检测机器人的定位是漏点检测定位的关键。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种用于地下管网检测的爬行机器人，解决的技术问题是：怎样能够在地下管网中进行转弯、越障并获取定位参数。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：一种用于地下管网检测的爬行机器人，包括机身平台，核心控制器、舵机控制模块、有线通信模块以及与所述有线通信模块连接的通信线缆；所述有线通信模块设置在机身平台后端；所述机身平台左右两侧对称分布有爬行足，所述爬行足包括转向关节、腿关节以及胫关节；所述转向关节在水平面上与机身平台通过舵机进行可转动连接，所述腿关节两端分别与转向关节、胫关节在铅垂面上通过舵机进行可转动连接；所述机身平台前端的上表面通过舵机连接有云台，所述云台上连接有摄像头模块；机身平台前端的设有激光测距仪；机身平台中央设有陀螺仪；核心控制器的信号输入端分别与陀螺仪、激光测距仪以及摄像头模块的信号输出端相连；所述舵机控制模块的信号输入端与核心控制器的信号输出端相连，舵机控制模块的信号输出端分别与各舵机相连；核心控制模块与有线通信模块双向通信。

上述技术方案中的爬行机器人，其各个关节的运动由舵机驱动，舵机控制模块通过控制个舵机来实现各关节的转动，转向关节在水平面上的转动实现爬行机器人的转向，腿关节以及胫关节在铅锤面上的配合转动实现爬行机器人的“抬腿运动”，从而实现越障；摄像头模块用于实时采集管网视频；激光测距仪用于检测爬行机器人距离管道前方拐弯处或障碍物的距离，使得核心控制器能及时向舵机控制模块发出转弯指令或越障指令；陀螺仪用于检测爬行机器人的运动加速度和方向变化。由于爬行机器人每前进一步的距离是可以设定的，因此可以根据计步来获知机器人的位移，再结合陀螺仪检测到的行走方向以及管网地图来大致判断爬行机器人的位置；激光测距仪检测到的距离拐弯处的距离用于辅助判断爬行机器人的位置，有利于提高定位的准确性。

优选的，所述通信线缆卷绕在送线器上。这样，方便对爬行机器人进行放线，并能避免通信线缆打结。

优选的，所述机身平台分别通过能够水平转动的水平舵机以及能够竖直转动的竖直舵机与云台连接。这样，在舵机控制模块的控制下，实现云台在水平及竖直方向上的转动，从而使得摄像头模块能够进行全视角拍摄。

优选的，所述机身平台上与水平关节连接处设有用于放置舵机的凹槽。这样，能够使得舵机稳定的安装在机身平台上，使得爬行机器人转向更加平稳。

优选的，所述核心控制器、舵机控制模块均设置在机身平台后端。这样，能平衡机身平台前端的摄像头模块和激光测距仪的重量，使机身平台更加平衡。

优选的，所述爬行足有6支， 机身平台左右两侧各3支。这样，爬行机器人为6足机器人，就能模拟“六足纲”昆虫的三角步态法进行行走，在管网中行走时，更加稳定可靠。

优选的，所述爬行足分别安装在机身平台前端、腰部以及后端两侧，所述机身平台腰部宽度大于机身平台前端和后端的宽度。这样，能够减小爬行机器的重量和体积，使其更适应于在小口径的管网中穿梭，同时由于腰部较宽，使其重心位于爬行机器人中心，不容易跌倒。

综上所述，与现有技术中的管网检测机器人相比，本实用新型具有行走稳定灵活，能够及时转弯和越障，并能获取定位数据的优点。

附图说明

图1为具体实施方式中爬行机器人的外形结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为具体实施方式中爬行机器人的电路框图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1至图3所示，一种用于地下管网检测的爬行机器人，包括机身平台1，核心控制器、舵机控制模块、有线通信模块2以及与有线通信模块连接的通信线缆3；所述有线通信模块2设置在机身平台1后端；所述机身平台1左右两侧对称分布有爬行足，所述爬行足包括转向关节6、腿关节7以及胫关节8；所述转向关节6在水平面上与机身平台1通过舵机进行可转动连接，所述腿关节7两端分别与转向关节6、胫关节8在铅垂面上通过舵机进行可转动连接；所述机身平台1前端的上表面通过舵机连接有云台，所述云台上连接有摄像头模块5；机身平台1前端的设有激光测距仪10；机身平台1中央设有陀螺仪4；核心控制器的信号输入端分别与陀螺仪4、激光测距仪10以及摄像头模块5的信号输出端相连；所述舵机控制模块的信号输入端与核心控制器的信号输出端相连，舵机控制模块的信号输出端分别与各舵机相连；核心控制模块与有线通信模块2双向通信。

上述技术方案中的爬行机器人，其各个关节的运动由舵机驱动，舵机控制模块通过控制个舵机来实现各关节的转动，转向关节6在水平面上的转动实现爬行机器人的转向，腿关节7以及胫关节8在铅锤面上的配合转动实现爬行机器人的“抬腿运动”，从而实现越障；摄像头模块5用于实时采集管网视频；激光测距仪10用于检测爬行机器人距离管道前方拐弯处或障碍物的距离，使得核心控制器能及时向舵机控制模块发出转弯指令或越障指令；陀螺仪4用于检测爬行机器人的运动加速度和方向变化。由于爬行机器人每前进一步的距离是可以设定的，因此可以根据计步来获知机器人的位移，再结合陀螺仪检测到的行走方向以及管网地图来大致判断爬行机器人的位置；激光测距仪10检测到的距离拐弯处的距离用于辅助判断爬行机器人的位置，有利于提高定位的准确性。

本具体实施方式中，所述通信线缆3卷绕在送线器9上。这样，方便对爬行机器人进行放线，并能避免通信线缆3打结。

本具体实施方式中，所述机身平台1分别通过能够水平转动的水平舵机以及能够竖直转动的竖直舵机与云台连接。这样，在舵机控制模块的控制下，实现云台在水平及竖直方向上的转动，从而使得摄像头模块5能够进行全视角拍摄。

本具体实施方式中，所述机身平台1上与水平关节连接处设有用于放置舵机的凹槽。这样，能够使得舵机稳定的安装在机身平台1上，使得爬行机器人转向更加平稳。

本具体实施方式中，所述核心控制器、舵机控制模块均设置在机身平台1后端。这样，能平衡机身平台1前端的摄像头模块5和激光测距仪10的重量，使机身平台1更加平衡。

本具体实施方式中，所述爬行足有6支， 机身平台1左右两侧各3支。这样，爬行机器人为6足机器人，就能模拟“六足纲”昆虫的三角步态法进行行走，在管网中行走时，更加稳定可靠。

本具体实施方式中，所述爬行足分别安装在机身平台1前端、腰部以及后端两侧，所述机身平台1腰部宽度大于机身平台前端和后端的宽度。这样，能够减小爬行机器的重量和体积，使其更适应于在小口径的管网中穿梭，同时由于腰部较宽，使其重心位于爬行机器人中心，不容易跌倒。