管道安装设备及方法与流程

1.本技术涉及消防辅助设备技术领域，特别涉及一种管道安装设备及方法。


背景技术：

2.消防管道是指用于消防方面，连接消防设备、器材，输送消防灭火用水，气体或者其他介质的管道材料。由于特殊需求，消防管道的厚度与材质都有特殊要求，并喷红色油漆，输送消防用水。
3.地下车库的消防管道基本都安装在车库顶部，楼高较高，相关技术中一般是由人工借助脚手架等工具进行托举以后，与前一管道进行固定连接。
4.然而，地下车库消防管道一般长6米，较重的消防管道可大200多公斤，人工托举效率低且劳动强度较大，容易发生安全事故，亟待解决。
5.申请内容
6.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
7.为此，本发明的第一目的在于提出一种管道安装设备，解决了相关技术中在管道安装过程中，人工托举效率低且劳动强度较大，容易发生安全事故的技术问题，该机器人能在人工操作下，完成消防管道的抓取、搬运、托举抬升、管道位置粗略调整、托举动作保持，能够显著减少人工劳动强度，提高工作效率和安全性。
8.本发明的第二个目的在于提出一种管道安装方法。
9.为达到上述目的，本技术第一方面实施例提供一种管道安装设备，包括：
10.移动平台，所述移动平台设置有至少一个滚轮；
11.抓取件，所述抓取件设置于所述移动平台上，以抓取待安装管道；
12.位置调整件，所述位置调整件分别与所述移动平台和所述抓取件相连，以调整所述抓取件相对所述移动平台的竖直高度；以及
13.控制器，用于在控制所述抓取件抓取所述待安装管道后，驱动所述移动平台移动，以从所述待安装管道对应的抓取位置移动至所述待安装管道的安装位置，并控制所述位置调整件将所述待安装管道托举至安装高度。
14.另外，根据本发明上述实施例的管道安装设备还可以具有以下附加的技术特征：
15.可选地，上述的管道安装设备，还包括：
16.人机交互组件，用于接收用户的第一控制指令，以根据所述第一控制指令生成所述抓取件的抓取动作，和/或根据所述第一控制指令生成所述移动平台的移动指令。
17.可选地，所述移动平台包括：
18.底盘运输模块，用于抓取所述待安装管道后，按照基于所述安装位置生成的移动路径将所述机器人移动至抬升托举位置；
19.其中，所述底盘运输模块包括：
20.至少一个动力轮，用于在所述机器人移动时，为所述底盘运输模块提供动力；
21.至少一个从动轮，用于移动至所述移动路径的转动位置时进行转动，以改变移动
方向；
22.保护座，其中，在所述保护座伸出后，使得所述机器人的重心满足防倾倒条件。
23.可选地，所述位置调整件包括：
24.托举升降模块，用于在达到所述抬升托举位置后，将所述待安装管道托举至所述目标安装位置。
25.可选地，所述托举升降模块包括：
26.推动设备，所述推动设备具有至少一个底座俯仰推动器、至少一个多级升降推动器和至少一个末端俯仰推动器；
27.驱动设备，用于驱动所述推动设备执行相应动作。
28.可选地，所述抓取件包括：
29.至少一个夹爪；
30.夹爪驱动器，用于驱动所述至少一个夹爪张开或闭合。
31.为达到上述目的，本技术第二方面实施例提供一种管道安装方法，包括以下步骤：
32.获取设备的第一控制指令；
33.根据所述第一控制指令控制所述设备移动至待安装管道对应的抓取位置，并抓取所述待安装管道；以及
34.控制所述设备从所述抓取位置移动至所述待安装管道的安装位置，并将所述待安装管道托举至安装高度。
35.可选地，所述获取设备的第一控制指令，包括：
36.根据用户触发的控制操作生成所述第一控制指令；
37.和/或，获取所述待安装管道的当前位置，根据所述当前位置、所述待安装管道对应的抓取位置和所述安装位置生成移动路径，并根据所述移动路径、抓取指令和托举指令生成所述第一控制指令。
38.可选地，所述将所述待安装管道托举至安装高度，包括：
39.根据所述第一控制指令生成相应的第一底座俯仰推动指令、第一多级升降动作指令和第一末端俯仰推动指令；
40.根据所述第一底座俯仰推动指令、所述第一多级升降动作指令和所述第一末端俯仰推动指令将所述待安装管道托举至安装高度。
41.可选地，在将所述待安装管道托举至所述安装高度后，还包括：
42.检测所述待安装管道是否安装完毕，并在安装完毕后，获取根据所述用户触发的控制操作生成的第二控制指令；
43.根据所述第二控制指令生成相应的第二底座俯仰推动指令、第二多级升降动作指令和第二末端俯仰推动指令
44.根据所述第二底座俯仰推动指令、所述第二多级升降动作指令和所述第二末端俯仰推动指令控制所述设备的夹爪收回至预设位置。
45.由此，可以抓取待安装管道，并在控制抓取件抓取待安装管道后，驱动移动平台移动，以从待安装管道对应的抓取位置移动至待安装管道的安装位置，并控制位置调整件将待安装管道托举至安装高度，从而解决了相关技术中在管道安装过程中，人工托举效率低且劳动强度较大，容易发生安全事故的技术问题，该机器人能在人工操作下，完成消防管道
的抓取、搬运、托举抬升、管道位置粗略调整、托举动作保持，能够显著减少人工劳动强度，提高工作效率和安全性。
46.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
47.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
48.图1为根据本技术实施例提供的一种管道安装设备的方框示意图；
49.图2为根据本技术一个实施例的管道安装机器人的正视图的示意图；
50.图3为根据本技术一个实施例的管道安装机器人的后视图的示意图；
51.图4为根据本技术一个实施例的管道安装机器人的侧视图的示意图；
52.图5为根据本技术一个实施例的管道安装机器人的俯视图的示意图；
53.图6为根据本技术一个实施例的管道安装辅助机器人控制系统拓扑示意图；
54.图7为根据本技术一个实施例的管道安装辅助机器人作业流程图；
55.图8为根据本技术实施例的管道安装方法的流程图。
具体实施方式
56.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
57.下面参照附图描述根据本发明实施例提出的管道安装设备及方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的管道安装设备。
58.具体而言，图1为本技术实施例所提供的一种管道安装设备的方框示意图。
59.如图1所示，该管道安装设备10包括：移动平台100、抓取件200、位置调整件300和控制器400。
60.其中，移动平台100可以设置有至少一个滚轮；抓取件200可以设置于移动平台100上，以抓取待安装管道；位置调整件300分别与移动平台100和抓取件200相连，以调整抓取件相对移动平台的竖直高度；控制器400用于在控制抓取件抓取待安装管道后，驱动移动平台移动，以从待安装管道对应的抓取位置移动至待安装管道的安装位置，并控制位置调整件将待安装管道托举至安装高度。
61.可以理解的是，控制器400可以包括cpu(central processing unit，中央处理器)模块、模拟量输入模块和数字量输入输出模块。其中，控制器400通过接收遥控器无线信号，从而控制底盘模块轮电机、托举升降模块电推杆、末端抓取模块执行器等执行相应动作，完成消防管道的抓取搬运或抬升托举动作。
62.由此，可以抓取待安装管道，并在控制抓取件抓取待安装管道后，驱动移动平台移动，以从待安装管道对应的抓取位置移动至待安装管道的安装位置，并控制位置调整件将待安装管道托举至安装高度，从而解决了相关技术中在管道安装过程中，人工托举效率低且劳动强度较大，容易发生安全事故的技术问题，该机器人能在人工操作下，完成消防管道
的抓取、搬运、托举抬升、管道位置粗略调整、托举动作保持，能够显著减少人工劳动强度，提高工作效率和安全性。
63.进一步地，在一些实施例中，上述的管道安装设备10，还包括：人机交互组件，用于接收用户的第一控制指令，以根据第一控制指令生成抓取件的抓取动作，和/或根据第一控制指令生成移动平台的移动指令。
64.可以理解的是，人机交互组件主要包括遥控器、应急备用按钮、语音提示、报警灯、转向灯等，可以根据第一控制指令执行对应动作，例如第一控制指令为左转，则可以控制左边的转向灯闪烁。
65.为使得本领域技术人员进一步了解本技术实施例的管道安装设备10，下面结合图2-图5进行详细说明。图2至图5分别为本技术一个实施例的管道安装机器人的正视图、后视图、侧视图和俯视图。
66.可选地，在一些实施例中，如图2和图3所示，移动平台100包括：底盘运输模块。其中，用于抓取待安装管道后，按照基于安装位置生成的移动路径将机器人移动至抬升托举位置；底盘运输模块包括：至少一个动力轮(如动力轮101和动力轮102)、至少一个从动轮(如从动轮103)和保护座(如保护座104和保护座105)。其中，至少一个动力轮用于在机器人移动时，为底盘运输模块提供动力；至少一个从动轮用于移动至移动路径的转动位置时进行转动，以改变移动方向；在保护座伸出后，使得机器人的重心满足防倾倒条件。
67.具体而言，本技术实施例的底盘运输模块可以由两个动力轮，如图2所示，交流伺服电机动力轮(左)和交流伺服电机动力轮(右)，一个从动轮，如图3中所示的从动万向轮，两个交流流伺服电机通过差速控制可调节机器人移动方向，保护座可以为图2中的防倾倒伸出座，防倾倒伸出座可以在机器人移动到抬升托举位置后伸出，保证在管道抬升过程中，机器人能保证稳定。
68.可选地，在一些实施例中，位置调整件300包括：托举升降模块，用于在达到抬升托举位置后，将待安装管道托举至目标安装位置。
69.可选地，在一些实施例中，如图3和图4所示，托举升降模块包括：推动设备和驱动设备。其中，推动设备具有至少一个底座俯仰推动器(如底座俯仰推动器301和底座俯仰推动器302)、至少一个多级升降推动器(如二级升降推动器303和三级升降电推杆304)和至少一个末端俯仰推动器(如末端俯仰推动器305)；驱动设备用于驱动推动设备执行相应动作。
70.可以理解的是，本技术实施例的推动设备可以由一个底座俯仰推动器，两个多级升降推动器和一个末端俯仰推动器构成，均可以为直流供电，如图4所示，底座俯仰推动器可以为一级底座俯仰电推杆，多级升降推动器可以包括二级升降电推杆和三级升降电推杆，末端俯仰推动器可以为末端俯仰电推杆；驱动设备可以为步进电机，如图4中的旋转电机，步进电机可以用来旋转消防管道方向。
71.可选地，在一些实施例中，如图4所示，抓取件200包括：至少一个夹爪；夹爪驱动器201用于驱动至少一个夹爪张开或闭合。
72.可以理解的是，如图4所示，夹爪驱动器可以为夹爪电机，本技术实施例可以通过遥控器控制步进电机正反向运动，从而控制夹爪的张开和闭合，实现管道的抓紧和释放。
73.此外，本技术实施例的管道安装设备10还包括：供电模块，用于为机器人供电。
74.可以理解的是，供电模块可以由可充电电源、直流开关电源和逆变器组成，其中，
可充电电源可以为100a.h电池，进电源适配器由220v交流电源充电，电池放电为48v；直流开关电源包括48v转24v电源和48v转5v电源，分别给机器人内部各电气元器件供电；逆变器为48v转交流220v电源，给机器人内交流伺服电机供电。
75.进一步地，结合图6和图7进行详细阐述本技术实施例的管道安装设备10，图6为管道安装辅助机器人控制系统拓扑示意图，图7为管道安装辅助机器人作业流程图。
76.具体而言，如图7所示，管道安装辅助机器人工作时，主要包括以下步骤：
77.s701，初始状态，各级推杆处于缩回状态、夹爪电机伸出夹爪打开。
78.s702，人工遥控轮电机动作，移动到管道附近位置。
79.s703，轮电机动作，调整机器人的姿态，将机器人移动到管道中间位置的垂直方向上。
80.s704，通过控制各级电推杆和旋转电机，将末端夹爪移动到合适位置，能够抓取到管道的教中间部分；
81.s705，控制夹爪电机动作，将夹爪闭合，从而将管道抓稳；
82.s706，控制一级俯仰电推杆和末端俯仰电推杆动作，调整角度，将夹爪方向朝上，即将管道处于可以向上托举状态；
83.s707，控制轮电机，移动机器人，从而将管道搬运到安装位置下方
84.s708，打开底部伸出座并固定，保证机器人在管道举升过程和托举状态能稳定工作；
85.s709，控制一级俯仰推杆、二级推杆、三级推杆，管道往正上方抬升，达到安装高度；
86.s710，管道抬升到位，夹爪电机动作，夹爪打开，人工开始安装管道。
87.s711，管道安装完成，控制一级俯仰推杆、二级推杆、三级推杆，将夹爪往正下方移动，一次作业完成。
88.也就是说，本技术实施例在检测到待安装管道安装完毕后，还可以根据用户触发的控制操作生成的第二控制指令，其中，第二控制指令可以为控制一级俯仰推杆、二级推杆、三级推杆，将夹爪往正下方移动，从而将夹爪收回至预设位置，其中，预设位置可以为设备使用前夹爪的初始位置，也可以为在保证安全情况下的其他位置，在此不做具体限定。
89.根据本技术实施例提出的管道安装设备，可以抓取待安装管道，并在控制抓取件抓取待安装管道后，驱动移动平台移动，以从待安装管道对应的抓取位置移动至待安装管道的安装位置，并控制位置调整件将待安装管道托举至安装高度，从而解决了相关技术中在管道安装过程中，人工托举效率低且劳动强度较大，容易发生安全事故的技术问题，该机器人能在人工操作下，完成消防管道的抓取、搬运、托举抬升、管道位置粗略调整、托举动作保持，能够显著减少人工劳动强度，提高工作效率和安全性。
90.其次参照附图描述根据本技术实施例提出的管道安装方法。
91.图8是本技术实施例的管道安装方法的流程图。
92.如图8所示，该管道安装方法包括以下步骤：：
93.s801，获取设备的第一控制指令。
94.s802，根据第一控制指令控制设备移动至待安装管道对应的抓取位置，并抓取待安装管道。
95.s803，控制设备从抓取位置移动至待安装管道的安装位置，并将待安装管道托举至安装高度。
96.可选地，在一些实施例中，获取设备的第一控制指令，包括：
97.根据用户触发的控制操作生成第一控制指令；
98.和/或，获取待安装管道的当前位置，根据当前位置、待安装管道对应的抓取位置和安装位置生成移动路径，并根据移动路径、抓取指令和托举指令生成第一控制指令。
99.可以理解的是，第一控制指令不仅可以由用户触发，其也可以直接通过设备上的视频采集装置采集到管道的位置后，通过分析后获取待安装管道的当前位置，根据当前位置、待安装管道对应的抓取位置和安装位置生成移动路径，并根据移动路径、抓取指令和托举指令生成第一控制指令。
100.可选地，在一些实施例中，将待安装管道托举至安装高度，包括：
101.根据第一控制指令生成相应的第一底座俯仰推动指令、第一多级升降动作指令和第一末端俯仰推动指令；
102.根据第一底座俯仰推动指令、第一多级升降动作指令和第一末端俯仰推动指令将待安装管道托举至安装高度。
103.可选地，在将待安装管道托举至安装高度后，还包括：
104.检测待安装管道是否安装完毕，并在安装完毕后，获取根据用户触发的控制操作生成的第二控制指令；
105.根据第二控制指令生成相应的第二底座俯仰推动指令、第二多级升降动作指令和第二末端俯仰推动指令
106.根据第二底座俯仰推动指令、第二多级升降动作指令和第二末端俯仰推动指令控制设备的夹爪收回至预设位置。
107.需要说明的是，前述对管道安装辅助机器人的控制系统实施例的解释说明也适用于该实施例的管道安装辅助机器人的控制方法，此处不再赘述。
108.根据本技术实施例提出的管道安装方法，可以抓取待安装管道，并在控制抓取件抓取待安装管道后，驱动移动平台移动，以从待安装管道对应的抓取位置移动至待安装管道的安装位置，并控制位置调整件将待安装管道托举至安装高度，从而解决了相关技术中在管道安装过程中，人工托举效率低且劳动强度较大，容易发生安全事故的技术问题，该机器人能在人工操作下，完成消防管道的抓取、搬运、托举抬升、管道位置粗略调整、托举动作保持，能够显著减少人工劳动强度，提高工作效率和安全性。
109.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
110.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
111.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
112.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或n个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
113.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
114.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
115.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
116.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。