一种管道检测机器人的制作方法

本实用新型属于机器人检测技术领域，更具体的涉及一种管道检测机器人，用于在管外检测液体及气体的泄漏情况。

背景技术：

近几年来，人们对生活环境、工作环境、工作工具及其工作方式的要求逐渐提高，管道以其独特的圆形结构、占地小、扩大了有效的工作空间、美化城市环境等优势获得了广泛的应用，虽然管道是输送气体、液体等介质的最经济手段。

但是由于管道的管壁随着时间的流逝以及液体的腐蚀容易变薄，损坏，易产生裂缝等问题，从而导致管道泄漏。我国管道大部分分布在人口比较密集的地方，一旦发生腐蚀泄漏问题，不但是自然资源的浪费，还会造成爆炸或者火灾事故，严重威胁国家和人民的生命财产安全。

目前，在管道的现场检测过程中，仍然依赖于人工检测，显然的，人工检测管道是否泄漏既费时又费力，并且有的地方人工不易检测。在时代与发展的浪潮中，管道检测机器人走入人们的视线，随着广泛的传播和应用计算机技术，国内外管道检测技术迅速发展，逐渐形成了管道内检测和外检测两个分支。但是目前的管道机器人大多为管内检测机器人，除此之外，一些管外检测机器人结构复杂、体积大、造价昂贵，不适合在线路密集的检测区域进行检测。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种管道检测机器人，以解决目前管外检测机器人结构复杂、体积大、造价昂贵，不适合在线路密集的检测区域进行检测的技术问题。

为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本实用新型采用如下技术方案：

在一些可选的实施例中，提供一种管道检测机器人，包括：机器人本体、机械爪、行走机构、检测装置及用于处理数据并输出控制信号的单片机，所述行走机构设置在所述机器人本体的底部，所述单片机通过L928N电机驱动芯片控制行走机构运行，所述机械爪设置在所述机器人本体的侧部，由MR996R舵机控制所述机械爪环抱在待测管道上，所述MR996R舵机由所述单片机驱动，所述检测装置设置在所述机械爪上；所述检测装置将检测到的数据传输至所述单片机，包括：湿度传感器、气体传感器及红外避障传感器。

在一些可选的实施例中，所述行走机构包括：由所述L928N电机驱动芯片控制的电机及设置在所述机器人本体底部的若干车轮，电机的驱动轴与车轮连接。

在一些可选的实施例中，所述的一种管道检测机器人，还包括：报警模块，所述报警模块包括：蜂鸣器和LED灯，所述报警模块由所述单片机驱动。

在一些可选的实施例中，所述的一种管道检测机器人，还包括：显示器，所述显示器采用L1602D液晶显示屏，连接至所述单片机的输出接口。

在一些可选的实施例中，所述的一种管道检测机器人，还包括：电源，所述电源的输入端与电池连接，输出端分别与所述单片机的电源引脚、L928N电机驱动芯片、检测装置、MR996R舵机、显示器及报警模块相接。

在一些可选的实施例中，所述单片机采用STC89C51单片机。

在一些可选的实施例中，所述湿度传感器采用DHT11温湿度传感器。

在一些可选的实施例中，所述气体传感器采用MQ-2烟雾传感器。

本实用新型的有益效果：本实用新型以小车模型为载体，在小车模型上搭载舵机、传感器、单片机硬件，检测装置通过舵机开合以及利用舵机上的机械爪结构来完整的检测管道情况，整个检测机器人由单片机进行控制，体积小，适合在线路密集的检测区域进行检测，结构简单，易于操作，降低成本。

为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。

附图说明

图1是本实用新型一种管道检测机器人的结构示意图；

图2是本实用新型的原理框图；

图3是本实用新型的气体传感器检测电路示意图；

图4是本实用新型的湿度传感器检测电路示意图；

图5是本实用新型的红外避障传感器原理图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。

如图1和2所示，在一些说明性的实施例中，提供一种管道检测机器人，可沿待测管道外部自动行走，并且携带多种传感器及操作机械，管道检测机器人通过检测装置4对管道进行实时检测，达到检测管体漏液、漏气的目的，对于目前不能进行内部检测的管道是十分有效的。

所述管道检测机器人包括：机器人本体1、机械爪2、行走机构3、检测装置4、单片机5、报警模块6、显示器7及电源8，所述单片机5用于处理数据并输出控制信号，采用STC89C51单片机。其中，所述报警模块6包括：蜂鸣器和LED灯，所述报警模块6由所述单片机5驱动，当检测到泄露后，进行报警。所述显示器7采用L1602D液晶显示屏，连接至所述单片机5的输出接口，即单片机5的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7引脚分别与L1602D液晶显示屏相连接。

所述行走机构3设置在所述机器人本体1的底部，所述单片机5通过L928N电机驱动芯片9控制行走机构3运行，行走机构3包括：由所述L928N电机驱动芯片9控制的电机及设置在所述机器人本体1底部的若干车轮，电机的驱动轴与车轮连接。

所述机械爪2设置在所述机器人本体1的侧部，由MR996R舵机10控制所述机械爪2环抱在待测管道上，行动机构3带动机器人本体1移动，机器人本体1带动机械爪2在待测管道上移动，检测装置4即可对管道进行检测。所述MR996R舵机10由所述单片机5驱动，所述检测装置4设置在所述机械爪2上，所述检测装置4将检测到的数据传输至所述单片机5，包括：湿度传感器、气体传感器及红外避障传感器。

所述电源8的输入端与电池连接，输出端分别与所述单片机5的电源引脚、L928N电机驱动芯片9、检测装置4、MR996R舵机10、显示器8及报警模块6相接。

管道检测机器人以小车模型为载体，在管道检测机器人上搭载行走机构3、MR996R舵机10、湿度传感器、气体传感器、红外避障传感器及单片机5硬件，管道检测机器人通过电机运转在管道上实现行走，在行走过程中管道检测机器人将检测装置4环抱在管道四周，检测管道是否存在泄漏问题。检测装置4通过MR996R舵机10开合以及利用MR996R舵机10上的机械爪2来完整的检测管道情况。整个管道检测机器人由STC89C51单片机进行控制，检测装置4将检测的信号发送至单片机5，单片机5根据检测信息，做出相应措施以提示管道情况。检测装置4使用了多个气体传感器以及湿度传感器，通过气体传感器和湿度传感器检测管道是否漏气、漏液，当管道发生泄漏时传感器将传输信号到单片机5，单片机5将信号处理分析后驱动报警模块6的蜂鸣器发出警报提示以及驱动显示器7显示管道检测情况。

L928N电机驱动芯片9将电源8的电压进行稳压后输出给电机及单片机5，为单片机5供电以使单片机5驱动电机转动。气体传感器密布于管道四周，在车体行动时气体传感器将检测管道是否泄漏，湿度传感器将在管道底部检测，当管道漏液时，受空气压力影响液滴将在管道底部聚集滑落，此时湿度传感器便可检测管道的实时情况。同时管道检测机器人载有红外避障传感器，当行进时如若检测到前方有障碍，红外避障传感器将信号发送至单片机5，单片机5将输出信号给MR996R舵机10，以达到MR996R舵机10控制机械爪2张开，从而避过障碍，继而继续进行检测。

气体传感器采用MQ-2烟雾传感器，单片机5的P1.6、P1.7、P2.6引脚分别与气体传感器检测电路相接。如图3所示，气体传感器MQ-2的1、2、3端并接到VCC上，MQ-2的4，6端同样并接到可调电阻R_L端和TLC27M2的3号引脚上，R_L另一端接地。MQ-2的5接到100欧的电阻端，100欧电阻的另一端接地。同样TLC27M2的2号引脚上接两个10K的电阻和一个10K的可调电阻。10K的可调电阻一端另外一端接到OUT输出口。气体传感器MQ-2的电源正极+5V及GND分别连接到单片机的+VCC及GND端，以使单片机为气体传感器电路供电，在管道检测运行时，气体传感器将检测值通过输出口发送到单片机中进行处理。

气体传感器MQ-2将采集到的数据转换成模拟信号，模拟电压量经过TLC27M2比较后得出结果，STC89C51单片机采集到TLC27M2的结果后经过计算，如果可燃气体浓度达到报警器设置的数值时，单片机将驱动蜂鸣器发出报警信号。可调电阻R_L作为调节气体传感器检测灵敏度，当R_L变大时，检测灵敏度较大，当气体浓度达到一定高度值才会通过TLC27M2输出高电平给单片机，反之较小时检测较小可快速检测到微弱气体信号。

所述湿度传感器采用DHT11温湿度传感器。如图4所示，DHT11温湿度传感器将温度湿度信号采集并转化成为数字信号，通过单片机STC89C51进行数据的分析和处理，如果湿度值达到报警器设置的数值时，单片机将驱动蜂鸣器发出报警信号。DHT11温湿度传感器的VCC接电源正极，GND接电源负极，DATA端连接单片机P2.5作为输出值口，R1上拉电阻连接到VCC。

红外避障传感器主要由发射部分和接收部分组成，发射部分发射出固定频率的红外线，当红外避障传感器到障碍物时，接收部分接收到具有固定频率的红外线，这时指示灯被点亮。接收部分接受到的红外信号被电路处理过后，输出相对应的数字信号，通过红外避障传感器后端的电位器旋钮调节检测障碍物的距离。

如图5所示，红外避障传感器电路由R1-R8电阻及LM567 ,LM741集成模块，发光二极管，9014三极管和电容构成。Q1发射极接地，集电极接发光二极管的负极，基极接电阻R8。发光二极管D1接上可调电阻R2。电阻R2并连电阻R1以及连接到VCC。R1的另外一端则接上滤波电容C2和R4。R4则与R5以及发光二极管D3连接。R5的另外一端与电容C3连接。C3另一端与集成模块LM741的2号脚连接。LM741的3号脚则与电阻R6相连接，R6引到集成模块LM741的输出6号脚。LM741的输出6号脚则与电容C1连接。C1的另外一端接到LM567的3号IN脚。LM567的5号、6号脚分别接电阻R7的两端。6号脚再与C6相连接。C6的另外一端接地。LM567的1,2号引脚分别与电容C4，C5连接。C4， C5的另一端与地相连接。LM567的8号脚则为传感器的输出口。

在图中D1为发射管，D3为接收管。通过LM567的5、6脚设定该传感器的译码中心频率，通常通过改变外接滑动变阻器阻值的大小来改变捕捉的中心频率。红外载波信号通过LM567的5管脚输入，当接收管接收到的红外载波信号与捕捉中心频率一样时，证明不是外界干扰信号，此时LM567的OUT端输出低电平，指示灯D1被点亮，这样就增强了红外避障的抗干扰能力。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变，修饰，替代，组合，简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本实用新型的保护范围内。