排水管道檢測機器人的製作方法

2023-05-15 00:47:16 2

排水管道檢測機器人的製作方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種排水管道檢測機器人，包括車體、採樣裝置、遠程控制器和採樣定位機構。採樣定位機構包括車體行走機構、固設於車體上表面的升降機構、設置於升降裝置頂端的旋轉臺及固定於旋轉臺上的採樣裝置固定件。採樣裝置包括採樣管、進樣泵和若干貯樣瓶；採樣管包括依次連通的進水段、固定段和出水段；固定段通過採樣裝置固定件固定，進水段垂落於車體前方並與車體間隔設定距離，進水段的採樣口可隨升降機構升降、旋轉臺旋轉；進樣泵設置於採樣管出水段的尾部；出水段的出水口通過分流裝置與每個貯樣瓶連通。旋轉臺的一側安裝有對採樣口進行跟蹤拍攝的圖像採集裝置，圖像採集裝置採集的圖像通過與遠程控制器電連接的顯示裝置顯示。
【專利說明】排水管道檢測機器人

【技術領域】
[0001]本發明涉及機器人領域，具體涉及一種可對排水管道中的水質進行水質採樣的檢測機器人。

【背景技術】
[0002]給排水管網是支撐社會發展、保證人民生活的重要基礎設施之一。伴隨著我國城市化進程的加快，城市給排水管網系統快速增長，整體規模持續擴大，對於城市給排水管網的管理要求也越來越高。加強給排水管網中管道內部的狀況監測，為給排水管網的管理提供技術支具有重要的現實意義。
[0003]管道水質採樣機器人是一種新興的排水管網檢測裝置，管道水質採樣機器人能在排水管道中的管道內部自動行走、攜帶傳感器及操作機械，並在操作人員的遙控操作或計算機的控制下進行管道作業。一般的管道水質採樣機器人對管道進行檢測時，主要通過其上設置的視頻採集裝置進行視頻訊息採集，並根據採集到的視頻訊息對管道內壁及管道的疏通養護等情況進行檢測，而較少考慮管道內水質的情況。由於部分市政管道滲漏及雨汙混接情況嚴重，排水管道不可避免地存在山泉水、地下水、河水以及汙水的滲入。因而排水管道中的水在排入汙水處理廠進行處理時，導致汙水處理廠進水COD (化學需氧量)的濃度大大降低，從而使汙水處理廠的負荷不足。因此對排水管道中管道中的排水進行水質檢測具有十分重要的意義。
[0004]申請號為201010168446.7的中國發明專利公開了一種全自動地表水水質採樣機器人。該機器人包括船體、驅動裝置、控制裝置和採樣裝置。採樣裝置包括氣象和水質監測傳感器、水下傳感器和採樣管收放器，採樣管收放器包括電機和卷揚機，卷揚機上卷繞有採樣管。上述全自動地表水水質採樣機器人的採樣過程為:電機將採樣管送至規定深度，全自動地表水水質採樣機器人採用雙蠕動泵，抽取該深度的水並將採集到的水樣裝入不同的貯樣瓶中。上述發明專利中的水質採樣機器人能夠對地表水中不同深度的水質進行採樣，但卻不適用於排水管道的管道中。其原因在於，首先，排水管道的管道空間較小，水量不多，無法支撐上述水質採樣機器人的船體移動；其次，排水管道包括多條主管路和大量的接入支管，接入支管的出水位置均位於主管路的側壁，而上述水質採樣機器人只能對船體下方的水體進行採樣，因而無法對接入支管內的水體進行採樣。


【發明內容】

[0005]本發明的發明目的在於提供一種能夠對排水管道中多條管路和大量接入支管內的水體進行水質採樣的排水管道檢測機器人。
[0006]根據本發明的一個方面，本發明的實施例提供了一種排水管道檢測機器人，包括車體、設置於所述車體上的採樣裝置、遠程控制器及採樣定位機構；
[0007]所述採樣定位機構包括:設置於所述車體下部的車體行走機構、固設於所述車體上表面的升降機構、設置於所述升降裝置頂端的旋轉臺及固定於所述旋轉臺上的採樣裝置固定件，所述車體行走機構、升降機構和旋轉臺均與所述遠程控制器電連接；
[0008]所述採樣裝置包括採樣管、進樣泵和若干貯樣瓶；所述採樣管包括依次連通的進水段、固定段和出水段；所述固定段通過所述採樣裝置固定件固定，所述進水段垂落於所述車體前方並與所述車體間隔設定距離，所述進水段的採樣口可隨所述升降機構升降、旋轉臺旋轉；所述進樣泵設置於所述採樣管出水段的尾部；所述出水段的出水口通過分流裝置與每個貯樣瓶連通；
[0009]所述旋轉臺的一側安裝有對採樣口進行跟蹤拍攝的圖像採集裝置，所述圖像採集裝置採集的圖像通過與遠程控制器電連接的顯示裝置顯示。
[0010]優選地，所述旋轉臺的一側設有前叉，所述前叉遠離所述旋轉臺的一端設有第一旋轉電機，第一旋轉電機的中心軸與所屬旋轉臺的中心軸平行，所述圖像採集裝置安裝於第一旋轉電機上。
[0011]其中，第一旋轉電機帶動所述圖像採集裝置的鏡頭沿其中心軸旋轉的角度範圍為O。?180。。
[0012]進一步地，所述旋轉臺靠近所述前叉的一側設有照明燈。
[0013]優選地，所述採樣裝置固定件分別固定於所述前叉的下端和所述旋轉臺的側壁上。
[0014]其中，所述採樣管中的進水段和固定段中的一部分為硬質採樣管，所述固定段的另一部分和所述出水段為柔性採樣管，所述硬質採樣管和所述柔性採樣管通過旋轉接頭連接。
[0015]進一步地，所述採樣裝置還包括:清洗組件，所述清洗組件包括多個進水管路、蠕動泵和一個出水管路；
[0016]進水管路個數與採樣裝置中的貯樣瓶的個數相同；每個貯樣瓶中伸入一個進水管路且進水管路的進口靠近貯樣瓶底部；
[0017]多個進水管路經所述蠕動泵與出水管路連通。
[0018]優選地，所述分流裝置為限位開關分流裝置或電磁閥分流裝置。
[0019]作為其中一種優選方案，所述升降機構包括:
[0020]固定板，固定於所述車體的上表面；
[0021]主支撐杆，其底部與所述固定板的其中一個端部鉸接，所述主支撐杆相對所述固定板的上表面傾斜設置；
[0022]氣彈簧，固定於所述固定板與所述主支撐杆之間並與所述遠程控制器電連接，以支撐所述主支撐杆並在所述遠程控制器的控制下使主支撐杆的頂部上升或下降；
[0023]側支撐杆，其底部鉸接於所述固定板上，鉸接點位於所述固定板中心與所述固定板鉸接所述主支撐杆端部的中間位置；
[0024]升降臺，安裝於所述主支撐杆和所述側支撐杆的頂部，所述升降臺上設有用於安裝所述旋轉臺並與遠程控制器電連接的第二旋轉電機。
[0025]作為另一種優選方案，所述升降機構包括:
[0026]直線電機，固定於所述車體的上表面，其輸出端沿豎直方向上升或下降；
[0027]連接杆，固定於所述直線電機的輸出端，其頂部隨所述直線電機的輸出端沿豎直方向上升或下降；
[0028]升降臺，安裝於所述連接杆的頂部，所述升降臺上設有用於安裝所述旋轉臺的第二旋轉電機。
[0029]由以上技術方案可知，本申請中的排水管道檢測機器人通過採樣定位機構並結合圖像採集裝置確定排水管道中主管道中每個採樣點的位置及接入支管出口位置或接入支管中距離其出口設定位置，並通過採樣裝置對上述位置處的水體進行自動採樣。從而實現對排水管道中多條管路和大量接入支管內的水體的水質採樣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為根據一優選實施例示出的一種排水管道檢測機器人的結構示意圖；
[0032]圖2示出了圖1中排水管道檢測機器人的仰視圖；
[0033]圖3為根據一優選實施例示出的一種清洗組件的結構示意；
[0034]圖4為根據另一優選實施例示出的一種排水管道檢測機器人的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0035]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0036]圖1為根據一優選實施例示出的一種排水管道檢測機器人的結構示意圖。如圖1所示，排水管道檢測機器人包括車體1、設置於車體I上的採樣裝置、採樣定位機構、圖像採集裝置2、顯示裝置3和遠程控制器4。
[0037]採樣定位機構包括設置於車體I下部的車體行走機構、固設於車體I上表面的升降機構、設置於升降裝置頂端的旋轉臺5及固定於旋轉臺5上的採樣裝置固定件6。車體行走機構、升降機構和旋轉臺5均與遠程控制器4電連接。
[0038]圖2示出了圖1中排水管道檢測機器人的仰視圖。如圖2所示，車體行走機構包括兩個前輪101、兩個後輪102、驅動電機103、差速器箱體104、設置於差速器箱體內的差速器105和傳動器106。驅動電機103安裝於車體I的後部，兩個後輪102安裝於驅動電機103驅動軸的兩個端部。差速器箱體104安裝於車體I的前部，其內安裝的差速器105的兩個端部通過鉸鏈輪107與兩個前輪101連接。差速器105與驅動電機103通過傳動器106連接。
[0039]作為各實施例中的優選實施例，升降機構包括固定於車體I上表面的固定板201、主支撐杆202、氣彈簧203、側支撐杆204和升降臺205。其中，主支撐杆202的底部與固定板201的其中一個端部鉸接，主支撐杆202相對固定板201的上表面傾斜設置。氣彈簧203固定於固定板201與主支撐杆202之間並與遠程控制器4電連接，用以支撐主支撐杆202並在遠程控制器4的控制下使主支撐杆202的頂部上升或下降。側支撐杆204的底部鉸接於固定板201上，鉸接點位於固定板201中心與固定板201鉸接主支撐杆202端部的中間位置。升降臺205安裝於主支撐杆202和側支撐杆204的頂部，升降臺205上設有用於安裝旋轉臺5並與遠程控制器4電連接的第二旋轉電機206。在遠程控制器4向氣彈簧203發出升降指令後，氣彈簧203推動或拉動主支撐杆202，使主支撐杆202頂部的升降臺205進行相應的升降，同時側支撐杆204隨升降臺205的升降進行相應的升降並對升降臺205進行支撐。
[0040]採樣裝置包括採樣管301、進樣泵302和若干貯樣瓶303。採樣管301包括依次連通的進水段310、固定段311和出水段313。進水段310垂落於車體I前方並與車體I間隔設定距離，固定段311通過固定於旋轉臺5上的採樣裝置固定件固定，出水段313的出水口通過分流裝置307與每個貯樣瓶303連通，進樣泵302設置於採樣管301出水段的尾部。優選地，本實施例中的分流裝置307選用限位開關分流裝置或電磁閥分流裝置。更為優選地，進樣泵302內或採樣管出水段313上可設置流量傳感器，能夠實現採水。
[0041]在本實施例中，為使進水段310垂落於車體I前方並與車體I間隔設定距離，本實施例中的採樣管301中的進水段310和固定段311中的一部分為採用硬質材料製成的硬質採樣管，固定段311的另一部分和出水段313為採用柔性材料製成的柔性採樣管，硬質採樣管和柔性採樣管通過旋轉接頭314連接。固定段311的硬質採樣管通過旋轉臺5上的採樣裝置固定件固定，由於進水段310與固定段311為硬質採樣管，其連接形狀由實際需要已設定，因此將固定段311的硬質採樣管固定後，進水段310採樣口的位置即可確定。若採樣管301隻採用柔性採樣管時，若使進水段310垂落於車體I前方並與車體I間隔設定距離，則旋轉臺5上的採樣裝置固定件還需要包括一沿車體I長度方向延伸的支撐杆，用以支撐採樣管301的固定段311並保證進水段310垂落於車體I前方。
[0042]進一步地，本實施例中採樣管301進水段的進水端還可包括一彎折部314，彎折部314與進水段310垂直或成角度設置。在採樣位置確定後，在車體I的移動下，彎折部可進入接入支管內部，實現對接入支管內部的水體進行採樣。
[0043]採樣管301被採樣裝置固定件固定於旋轉臺5上，且進水段採樣口的位置與固定段311的相對位置固定，在採樣管301的固定段311隨車體I前後移動、隨升降機構上下移動及隨旋轉臺5做360度旋轉時，進水段的採樣口即可隨之實現前後移動、上下移動及在設定位置進行360度旋轉，從而實現對採樣位置的準確定位。
[0044]圖像採集裝置2安裝於旋轉臺5的前側，以對進水段的採樣口進行跟蹤拍攝的。圖像採集裝置2與顯示裝置3電連接，顯示裝置3與遠程控制器4電連接。圖像採集裝置2採集的圖像通過顯示裝置3顯示。在本申請中，定位車體前進的方向為車體及旋轉臺5的前方，與前方相反的方向為後方。與之相對應的，旋轉臺5位於前方的一側為其前側，車體中位於前方的端部為其前端。本申請中的圖像採集裝置2優選採用攝像頭。
[0045]作為各實施例中的優選實施例，在旋轉臺5的前側設有前叉501，前叉501遠離旋轉臺5前端的一端設有第一旋轉電機502，第一旋轉電機502的中心軸與所屬旋轉臺5的中心軸平行，圖像採集裝置2安裝於第一旋轉電機502上。在第一旋轉電機502帶動下，圖像採集裝置2的鏡頭沿第一旋轉電機502的中心軸旋轉的角度範圍為0°?180°。
[0046]由於前叉501設置於旋轉臺5前側且向車體I前端延伸，因此在本實施例中，採樣裝置固定件可固定於前叉501的下端和旋轉臺5的側壁上。優選地，本申請中的採樣裝置固定件也可為多個卡箍，多個卡箍均勻固定在前叉501的下端和旋轉臺5的側壁上。本實施例中的卡箍只是示例性的，凡是能夠將採樣管中的固定段311進行固定的結構均落入本發明的保護範圍。
[0047]下面對本實施例中的排水管道檢測機器人的工作原理進行詳細闡述。
[0048]將排水管道檢測機器人放入到排水管道的主管道中，遠程控制器4控制車體I在排水管道的主管道中行進。圖像採集裝置2的鏡頭實時對採樣管的採樣口及採樣口所處的管道環境進行跟蹤拍攝並將拍攝的圖像由顯示裝置3進行顯示。根據圖像採集裝置2採集到的圖像確認採樣口在管道中的位置並根據採樣口所處的位置，通過移動車體、控制升降機構升降及旋轉旋轉臺5等方法使採樣口到達設定採樣點的位置，該採樣點的位置包括排水管道主管道中的任一位置、排水支管流入主管道的出口處、及設有彎折部的進水段的入口進入排水支管中的相應位置。此時遠程控制器4控制進樣泵302工作，遠程控制器4控制電磁閥或相應的限位開關打開，從而將水採入不同類型及容量的貯樣瓶303中。
[0049]進一步地，為使圖像採集裝置2能夠獲得更好的拍攝效果，在旋轉臺5靠近前叉501的一側設有照明燈503。
[0050]更進一步地，採樣裝置還包括清洗組件。圖3為根據一優選實施例示出的一種清洗組件的結構示意。如圖3所示，清洗組件包括多個進水管路304、蠕動泵305和一個出水管路306。進水管路個數與採樣裝置中的貯樣瓶303的個數相同，每個貯樣瓶中伸入一個進水管路且進水管路的進口靠近貯樣瓶303底部。多個進水管路經蠕動泵305與出水管路306連通。當採樣管301的採樣口到達採樣位置後，遠程控制器4控制蠕動泵305吸取採樣點的水對相應的進水管路清洗兩到三次。蠕動泵305內或採樣管出水段313上可設置流量傳感器，能夠實現使用定量的水對貯樣瓶303進行清洗。
[0051]圖4為根據另一優選實施例示出的一種排水管道檢測機器人的結構示意圖。如圖4所示，本實施例中排水管道檢測機器人的結構與圖3示出的排水管道檢測機器人的結構相似，其不同之處在於升降機構的結構不同。在本實施例中，升降機構包括直線電機401、連接杆402和升降臺205。其中，直線電機401固定於車體的上表面，其輸出端沿豎直方向上升或下降。連接杆402固定於直線電機401的輸出端，其頂部隨直線電機401的輸出端沿豎直方向上升或下降。升降臺205安裝於連接杆402的頂部，升降臺205上設有用於安裝旋轉臺5的第二旋轉電機206。升降臺205隨連接杆402上升或下降。
[0052]該實施例中的排水管道檢測機器人的工作原理與圖3所示排水管道檢測機器人的工作原理相同，此處不再贅述。
[0053]由以上方案可知，本申請中的排水管道檢測機器人通過採樣定位機構並結合圖像採集裝置2確定排水管道的主管道中每個採樣點的位置及接入支管出口位置或接入支管中距離其出口設定位置，並通過採樣裝置對上述位置處的水體進行自動採樣。從而實現對排水管道中多條管路和大量接入支管內的水體的水質採樣。
[0054]應當理解的是，本發明並不局限於上面已經描述並在附圖中示出的精確結構，並且可以在不脫離其範圍進行各種修改和改變。本發明的範圍僅由所附的權利要求來限制。
【權利要求】
1.一種排水管道檢測機器人，包括車體(I)、設置於所述車體(I)上的採樣裝置及遠程控制器(4)，其特徵在於，還包括:採樣定位機構， 所述採樣定位機構包括:設置於所述車體(I)下部的車體行走機構、固設於所述車體(I)上表面的升降機構、設置於所述升降裝置頂端的旋轉臺(5)及固定於所述旋轉臺(5)上的採樣裝置固定件￠)，所述車體行走機構、升降機構和旋轉臺(5)均與所述遠程控制器(4)電連接； 所述採樣裝置包括採樣管(301)、進樣泵(302)和若干貯樣瓶(303);所述採樣管(301)包括依次連通的進水段(310)、固定段(311)和出水段(313);所述固定段(311)通過所述採樣裝置固定件￠)固定，所述進水段(310)垂落於所述車體(I)前方並與所述車體(I)間隔設定距離，所述進水段(310)的採樣口可隨所述升降機構升降、旋轉臺(5)旋轉；所述進樣泵(302)設置於所述採樣管(301)出水段的尾部；所述出水段(313)的出水口通過分流裝置(307)與每個貯樣瓶(303)連通； 所述旋轉臺(5)的一側安裝有對採樣口進行跟蹤拍攝的圖像採集裝置(2)，所述圖像採集裝置(2)採集的圖像通過與遠程控制器(4)電連接的顯示裝置(3)顯示。
2.根據權利要求1所述的排水管道檢測機器人，其特徵在於，所述旋轉臺(5)的一側設有前叉(501)，所述前叉(501)遠離所述旋轉臺(5)的一端設有第一旋轉電機(502)，第一旋轉電機(502)的中心軸與所屬旋轉臺(5)的中心軸平行，所述圖像採集裝置安裝於第一旋轉電機(502)上。
3.根據權利要求2所述的排水管道檢測機器人，其特徵在於，第一旋轉電機(502)帶動所述圖像採集裝置(2)的鏡頭沿其中心軸旋轉的角度範圍為0°?180°。
4.根據權利要求2所述的排水管道檢測機器人，其特徵在於，所述旋轉臺(5)靠近所述前叉(501)的一側設有照明燈(503)。
5.根據權利要求2至4中任一所述的排水管道檢測機器人，其特徵在於，所述採樣裝置固定件(6)分別固定於所述前叉(501)的下端和所述旋轉臺(5)的側壁上。
6.根據權利要求1至4中任一所述的排水管道檢測機器人，其特徵在於，所述採樣管(301)中的進水段(310)和固定段(311)中的一部分為硬質採樣管，所述固定段(311)的另一部分和所述出水段(313)為柔性採樣管，所述硬質採樣管和所述柔性採樣管通過旋轉接頭(314)連接。
7.根據權利要求6所述的排水管道檢測機器人，其特徵在於，所述採樣裝置還包括:清洗組件，所述清洗組件包括多個進水管路(304)、蠕動泵(305)和一個出水管路(306)； 進水管路個數與採樣裝置中的貯樣瓶(303)的個數相同；每個貯樣瓶中伸入一個進水管路且進水管路的進口靠近貯樣瓶(303)底部； 多個進水管路(304)經所述蠕動泵(305)與出水管路(306)連通。
8.根據權利要求7所述的排水管道檢測機器人，其特徵在於，所述分流裝置(307)為限位開關分流裝置或電磁閥分流裝置。
9.根據權利要求6所述的排水管道檢測機器人，其特徵在於，所述升降機構包括: 固定板(201)，固定於所述車體(I)的上表面； 主支撐杆(202)，其底部與所述固定板(201)的其中一個端部鉸接，所述主支撐杆(202)相對所述固定板(201)的上表面傾斜設置； 氣彈簧(203)，固定於所述固定板(201)與所述主支撐杆(202)之間並與所述遠程控制器(4)電連接，以支撐所述主支撐杆(202)並在所述遠程控制器(4)的控制下使主支撐杆(202)的頂部上升或下降； 側支撐杆(204)，其底部鉸接於所述固定板(201)上，鉸接點位於所述固定板(201)中心與所述固定板(201)鉸接所述主支撐杆(202)端部的中間位置； 升降臺(205)，安裝於所述主支撐杆(202)和所述側支撐杆(204)的頂部，所述升降臺(205)上設有用於安裝所述旋轉臺(5)並與遠程控制器(4)電連接的第二旋轉電機(206)。
10.根據權利要求6所述的排水管道檢測機器人，其特徵在於，所述升降機構包括: 直線電機(401)，固定於所述車體(I)的上表面，其輸出端沿豎直方向上升或下降；連接杆(402)，固定於所述直線電機(401)的輸出端，其頂部隨所述直線電機(401)的輸出端沿豎直方向上升或下降； 升降臺，安裝於所述連接杆(402)的頂部，所述升降臺(205)上設有用於安裝所述旋轉臺(5)的第二旋轉電機(206)。
【文檔編號】G01N1/14GK104236956SQ201410476843
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優先權日:2014年9月18日
【發明者】童設華, 孫賽武, 劉智峰, 王蕾, 謝海波, 劉靈芝 申請人:湖南大麓管道工程有限公司