一种用于城市电网隧道危险环境的机器人

摘要

本发明公开了一种用于城市电网隧道危险环境的机器人，属于隧道机器人技术领域，包括车体以及安装在车体后侧表面上的驱动器，所述车体上固接有立柱，且立柱上固接有安装板，所述安装板呈“十”字结构，所述安装板的内侧壁上安装有多角度调节机构，且多角度调节机构上固接有连接板，所述连接板上安装有摄像机；可带动摄像机进行多方位的转向作用，提高摄像机的拍摄范围，确保检查工作的全面性，确保摄像机拍摄图像的清晰度，同时工作人员可通过机械臂c上的摄像头，近距离查看设备，从而了解设备异常情况，提高检测多样性，检测效果更好，可单独将其临时存储器中的数据调取出来，并查看信号丢失处的数据情况，从而确保不会产生遗漏。

说明书

技术领域

本发明属于隧道机器人技术领域，具体涉及一种用于城市电网隧道危险环境的机器人。

背景技术

电网隧道一般又指电缆隧道，电缆隧道是指用于容纳大量敷设在电缆支架上的电缆的走廊或隧道式构筑物，电缆隧道除了让隧道能更好地保护电缆，还能够使人们对电缆的检查和维修都很方便，电缆隧道的优点很多，其中最明显的是它是一次性的投资建设，隧道里而有很多的电缆支架，隧道建成后，只需要按时检查就可以了，不用向相关部门提出新的计划。

目前，当电网隧道建成后，需要工作人员按时对隧道内部环境以及设备运行状态进行检查作业，但由于隧道内部环境复杂，工作人员进入后容易存在一定的安全隐患，因此需要使用隧道机器人来对隧道内部进行定检工作，参照对比专利一，专利号为CN101446203B所公开的一种城市电网隧道危险环境机器人检查方法，参照对比专利二，专利号为CN105082180B所公开的一种隧道检测机器人及检测方法，上述公开专利中均利用机械人对隧道进行巡检工作，但对比专利一种缺乏用于拍摄隧道内部的摄像装置，外部工作人员难以实时了解隧道内部情况，对比专利二中使用摄像头进行拍摄，但摄像头的角度调节有限，对隧道内部的拍摄范围有限，且摄像头上容易粘附灰尘等，容易导致拍摄不清晰，不能根据图像拍摄情况进行自动清理工作，进而影响巡检作业的进行，且由于隧道内部信号屏蔽性较强，容易发生信号丢失现象，导致工作人员检查作业存在遗漏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于城市电网隧道危险环境的机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于城市电网隧道危险环境的机器人，包括车体以及安装在车体后侧表面上的驱动器，所述车体上固接有立柱，且立柱上固接有安装板，所述安装板呈“十”字结构，所述安装板的内侧壁上安装有多角度调节机构，且多角度调节机构上固接有连接板，所述连接板上安装有摄像机，所述摄像机的顶面上安装有清尘机构，所述车体表面的两侧均安装有安装座，且安装座上活动连接有机械臂a，机械臂a通过机械臂b与机械臂c活动连接，机械臂c的末端上安装有红外测温仪以及嵌设有摄像头，所述车体前侧的表面上安装有控制盒。

方案中需要说明的是：

信号放大器的型号可以为1704-A-002；红外测温仪的型号可以为CWH600；中央处理器的型号可以为TN80C196KC20；CO2传感器的型号可以为JXBS-3001-CO2；温湿度传感器的型号可以为OHR-WS10G；甲烷传感器的型号可以为mix1014；烟雾传感器的型号可以为MIX1002。

电机a、电机b和电动推杆均为现有技术的常用部件，采用的型号等均可根据实际使用需求定制。

作为一种优选的实施方式，所述驱动器上固接有固定杆，且固定杆的顶端上安装有信号放大器。

作为一种优选的实施方式，所述多角度调节机构包括固接在安装板侧壁上的固定块，且固定块上固接有限位滑块a，限位滑块a滑动连接在限位球外表面竖向开设的环形限位滑槽a内，限位球的外侧壁还横向开设有环形的限位滑槽b，限位滑槽b内滑动连接有限位滑块b，限位滑块b通过固定柱与安装板固接，安装板的一侧壁上和底部分别安装有电机a和电机b，电机a的输出轴与曲板a的一端固接，电机b的输出轴与曲板b的一端固接，曲板a和曲板b上均设有通口，且固定柱位于两个通口的交叉处，曲板a和曲板b的另一端分别通过轴承座a和轴承座b转动连接在安装板的内侧壁上。

作为一种优选的实施方式，所述清尘机构包括安装在摄像机顶面上的电动推杆，且电动推杆的自由端上通过连杆与齿板的一端处固接，齿板与齿轮相啮合，齿轮固接在旋转轴的顶端上，旋转轴通过轴承套转动连接在摄像机的前端处，旋转轴的底端上固接有清理环，且清理环的内侧壁上设有软毛刷，软毛刷贴合在摄像机的前端上。

作为一种优选的实施方式，所述齿板的侧壁上固接有导向滑块，且导向滑块滑动连接在导轨内设有的导向滑槽内，导轨安装在摄像机的顶面上。

作为一种优选的实施方式，所述控制盒的内部依次设有中央处理器、数据采集单元、图像采集单元、存储单元、控制单元和信号传输单元，中央处理器分别与数据采集单元、图像采集单元、存储单元、控制单元和信号传输单元电性连接。

作为一种优选的实施方式，所述数据采集单元由红外测温仪以及依次安装在控制盒侧壁上的CO2传感器、温湿度传感器、甲烷传感器和烟雾传感器组成，图像采集单元由摄像机和摄像头组成，存储单元由临时存储器组成，控制单元由均值滤波器和电控开关组成，信号传输单元由无线信号收发器组成。

作为一种优选的实施方式，所述车体的前侧壁上固接有固定板，且固定板的前端上固接有清障板，清障板呈“V”形。

作为一种优选的实施方式，所述安装板的顶面上安装有照明灯。

与现有技术相比，本发明提供的用于城市电网隧道危险环境的机器人，至少包括如下有益效果：

(1)通过多角度调节机构的作用，分别控制电机a和电机b工作，电机a和电机b可分别带动曲板a和曲板b旋转，从而挤压固定柱移动，利用限位球的限位作用，从而可带动摄像机进行多方位的转向作用，提高摄像机的拍摄范围，确保检查工作的全面性；

(2)通过清尘机构的作用，利用电动推杆工作并通过连杆带动齿板移动，在齿板与齿轮的啮合作用下带动旋转轴旋转，旋转轴旋转后带动清理环旋转，利用清理环内侧壁上的软毛刷将摄像机前端上附着的灰尘等清除掉，确保摄像机拍摄图像的清晰度；

(3)通过安装座、机械臂a、机械臂b以及机械臂c的作用，从而工作人员可操控并改变红外测温仪的位置，使红外测温仪靠近隧道两侧的设备并进行检查工作，当设备发生异常时，设备运行温度过高，从而红外测温仪可及时反馈设备温度信息，同时工作人员可通过机械臂c上的摄像头，近距离查看设备，从而了解设备异常情况；

(4)通过控制单元的作用，对摄像机拍摄的图像进行处理，当图像处于模糊时，则通过电控开关自行开启电动推杆工作，自动将摄像机上的灰尘清除掉，同时在数据采集单元的作用下，可对隧道内部的CO2、温湿度、甲烷以及烟雾进行检测工作，提高检测多样性，检测效果更好；

(5)通过存储单元的作用，隧道内部的采集数据以及拍摄图像等均会保存在临时存储器内，当信号波动并发生丢失时，机器人巡检后工作人员可单独将其临时存储器中的数据调取出来，并查看信号丢失处的数据情况，从而确保不会产生遗漏。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明安装板上多角度调节机构的结构示意图；

图3为本发明限位球的结构示意图；

图4为本发明清尘机构的结构示意图；

图5为本发明导轨以及导向滑块的结构示意图；

图6为本发明各单元电路连接的框图；

图7为本发明图像清晰度检测的流程图。

图中：1、车体；2、驱动器；3、固定杆；4、信号放大器；5、立柱；6、安装板；7、多角度调节机构；701、固定块；702、限位滑块a；703、限位滑槽a；704、限位球；705、限位滑槽b；706、限位滑块b；707、固定柱；708、电机a；709、电机b；710、曲板a；711、曲板b；712、轴承座a；713、轴承座b；8、连接板；9、摄像机；10、清尘机构；1001、电动推杆；1002、连杆；1003、齿板；1004、齿轮；1005、旋转轴；1006、轴承套；1007、清理环；1008、软毛刷；1009、导向滑块；1010、导向滑槽；1011、导轨；11、安装座；12、机械臂a；13、机械臂b；14、机械臂c；15、红外测温仪；16、摄像头；17、控制盒；18、中央处理器；19、数据采集单元；1901、CO2传感器；1902、温湿度传感器；1903、甲烷传感器；1904、烟雾传感器；20、图像采集单元；21、存储单元；2101、临时存储器；22、控制单元；2201、均值滤波器；2202、电控开关；23、信号传输单元；2301、无线信号收发器；24、固定板；25、清障板；26、照明灯。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种用于城市电网隧道危险环境的机器人，包括车体1以及安装在车体1后侧表面上的驱动器2，驱动器2上固接有固定杆3，且固定杆3的顶端上安装有信号放大器4(见图1)；通过信号放大器4从而增强与地面工作人员的信号连接强度，避免发生信号丢失等情况。

车体1上固接有立柱5，且立柱5上固接有安装板6，安装板6呈“十”字结构，安装板6的内侧壁上安装有多角度调节机构7，多角度调节机构7包括固接在安装板6侧壁上的固定块701，且固定块701上固接有限位滑块a702，限位滑块a702滑动连接在限位球704外表面竖向开设的环形限位滑槽a703内，限位球704的外侧壁还横向开设有环形的限位滑槽b705，限位滑槽b705内滑动连接有限位滑块b706，限位滑块b706通过固定柱707与安装板6固接，安装板6的一侧壁上和底部分别安装有电机a708和电机b709，电机a708的输出轴与曲板a710的一端固接，电机b709的输出轴与曲板b711的一端固接，曲板a710和曲板b711上均设有通口，且固定柱707位于两个通口的交叉处，曲板a710和曲板b711的另一端分别通过轴承座a712和轴承座b713转动连接在安装板6的内侧壁上(见图1和图2)；分别控制电机a708和电机b709工作，电机a708和电机b709可分别带动曲板a710和曲板b711旋转，从而挤压固定柱707移动，利用限位球704的限位作用，从而可带动摄像机9进行多方位的转向作用，提高摄像机9的拍摄范围，确保检查工作的全面性。

且多角度调节机构7上固接有连接板8，连接板8上安装有摄像机9，摄像机9的顶面上安装有清尘机构10，清尘机构10包括安装在摄像机9顶面上的电动推杆1001，且电动推杆1001的自由端上通过连杆1002与齿板1003的一端处固接，齿板1003与齿轮1004相啮合，齿轮1004固接在旋转轴1005的顶端上，旋转轴1005通过轴承套1006转动连接在摄像机9的前端处，旋转轴1005的底端上固接有清理环1007，且清理环1007的内侧壁上设有软毛刷1008，软毛刷1008贴合在摄像机9的前端上(见图2和图4)；利用电动推杆1001工作并通过连杆1002带动齿板1003移动，在齿板1003与齿轮1004的啮合作用下带动旋转轴1005旋转，旋转轴1005旋转后带动清理环1007旋转，利用清理环1007内侧壁上的软毛刷1008将摄像机9前端上附着的灰尘等清除掉，确保摄像机9拍摄图像的清晰度。

齿板1003的侧壁上固接有导向滑块1009，且导向滑块1009滑动连接在导轨1011内设有的导向滑槽1010内，导轨1011安装在摄像机9的顶面上(见图4和图5)；利用导向滑块1009在导轨1011内移动，从而提高齿板1003在移动时稳定性。

车体1表面的两侧均安装有安装座11，且安装座11上活动连接有机械臂a12，机械臂a12通过机械臂b13与机械臂c14活动连接，机械臂c14的末端上安装有红外测温仪15以及嵌设有摄像头16，车体1前侧的表面上安装有控制盒17，控制盒17的内部依次设有中央处理器18、数据采集单元19、图像采集单元20、存储单元21、控制单元22和信号传输单元23，中央处理器18分别与数据采集单元19、图像采集单元20、存储单元21、控制单元22和信号传输单元23电性连接(见图1和图6)；便于实现图像以及隧道内部各数据的采集，同时具备自动控制清尘功能。

数据采集单元19由红外测温仪15以及依次安装在控制盒17侧壁上的CO2传感器1901、温湿度传感器1902、甲烷传感器1903和烟雾传感器1904组成，图像采集单元20由摄像机9和摄像头16组成，存储单元21由临时存储器2101组成，控制单元22由均值滤波器2201和电控开关2202组成，信号传输单元23由无线信号收发器2301组成(见图6)；可对隧道内部的CO2、温湿度、甲烷以及烟雾进行检测工作，提高检测多样性，检测效果更好，隧道内部的采集数据以及拍摄图像等均会保存在临时存储器2101内，当信号波动并发生丢失时，机器人巡检后工作人员可单独将其临时存储器2101中的数据调取出来，并查看信号丢失处的数据情况，从而确保不会产生遗漏。

车体1的前侧壁上固接有固定板24，且固定板24的前端上固接有清障板25，清障板25呈“V”形(见图1)；通过清障板25将隧道内的障碍物推向两侧，从而避免对车体1行进产生影响。

安装板6的顶面上安装有照明灯26(见图1和图2)；提供照明功能。

在使用时，工作人员将整体吊设至隧道内部，通过驱动器2驱动车体1行进，行进过程中，工作人员进行地面操控，分别控制电机a708和电机b709工作，电机a708和电机b709可分别带动曲板a710和曲板b711旋转，从而挤压固定柱707移动，利用限位球704的限位作用，从而可带动摄像机9进行多方位的转向作用，提高摄像机9的拍摄范围，确保检查工作的全面性，通过安装座11、机械臂a12、机械臂b13以及机械臂c14的作用，从而工作人员可操控并改变红外测温仪15的位置，使红外测温仪15靠近隧道两侧的设备并进行检查工作，当设备发生异常时，设备运行温度过高，从而红外测温仪15可及时反馈设备温度信息，同时工作人员可通过机械臂c14上的摄像头16，近距离查看设备，从而了解设备异常情况，通过控制单元22的作用，对摄像机9拍摄的图像进行处理，当图像处于模糊时，则通过电控开关2202自行开启电动推杆1001工作，利用电动推杆1001工作并通过连杆1002带动齿板1003移动，在齿板1003与齿轮1004的啮合作用下带动旋转轴1005旋转，旋转轴1005旋转后带动清理环1007旋转，利用清理环1007内侧壁上的软毛刷1008将摄像机9前端上附着的灰尘等清除掉，确保摄像机9拍摄图像的清晰度，自动将摄像机9上的灰尘清除掉，同时在数据采集单元19的作用下，可对隧道内部的CO2、温湿度、甲烷以及烟雾进行检测工作，提高检测多样性，检测效果更好，通过存储单元21的作用，隧道内部的采集数据以及拍摄图像等均会保存在临时存储器2101内，当信号波动并发生丢失时，机器人巡检后工作人员可单独将其临时存储器2101中的数据调取出来，并查看信号丢失处的数据情况，从而确保不会产生遗漏即可。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。