一种地理信息用深孔机器人牵引装置、机器人及牵引方法

摘要

本申请提供了一种地理信息用深孔机器人牵引装置、机器人及牵引方法，涉及地质勘探技术领域，该方法包括：向深孔内间断或持续发送信号；机器人获取信号，根据信号判断信号源方位，并根据获取的信号自动生成牵引策略；所述牵引策略包括根据信号源方位驱动机器人，或根据信号源等距离跟随移动。本申请能够通过牵引装置端部发射信号以让深孔机器人能确定方位驶出，或通过牵引套钩将深孔机器人套出，以达成深孔机器人在无信号区域或曲折型深孔内回收的目的。

说明书

技术领域

本申请涉及地质勘探技术领域，具体而言，涉及一种地理信息用深孔机器人牵引装置、机器人及牵引方法。

背景技术

国内，微小管道机器人已经研究多年。目前拥有蠕动式电磁驱动微机器人、外场驱动微机器人、足式管道机器人、惯性冲击驱动式管道机器人等多种类型的微细管道机器人。针对这些机器人，无论是在航空发动机气道、还是微型设备管道或者曲线型勘探孔道中，如何回收机器人是十分头疼的问题。在拥有网络的环境还好，能根据信号指令自行返回。但在无网的山区，在曲线型勘探孔道中，且孔道还存在天然孔洞环境，则面临机器人遗失在孔道内的问题。

发明内容

本申请的实施例在于提供一种地理信息用深孔机器人牵引装置、机器人及牵引方法，以解决目前在无网的曲线型勘探孔道作业的深孔机器人无法回收的问题。

本申请的实施例提供了一种地理信息用深孔机器人牵引装置，包括活动于深孔中的机器人，所述牵引装置包括牵引杆及连接于牵引杆的绳索伸缩机构，所述绳索伸缩机构的一端部固定于牵引杆，另一端部设置有信号发射机构；所述信号发射机构通过向深孔中间断或持续发送信号，以对机器人的驱动方向进行牵引。

在上述过程中，牵引装置通过设置在绳索伸缩机构端部的信号发射机构，以不同的频率间断或持续发送信号。由于深孔曲折，绳索伸缩机构可调整不同长度，使得发送的信号能靠近深孔机器人，深孔机器人接收到信号后，会根据信号进行判断，并驱动机器人跟随信号源等距离移动或跟随信号源方位移动。

可选的，深孔机器人牵引装置在所述牵引杆与绳索伸缩机构相远离的一端设有把部，把部内设有信号收发天线，所述信号收发天线用于接收信号牵引指令，并通过信号发射机构将牵引信号发送给管道机器人。

在上述过程中，把部能提供用户手握的部位，且把部的信号收发天线还能与外部控制主机或服务器进行数据传输。

可选的，牵引装置的绳索伸缩机构设有信号发射机构的一端还设置有照明装置和图像采集装置，所述图像采集装置用于采集深孔内的图像信息，并将采集的图像信息传于牵引杆内的存储装置，或通过信号收发天线传于远端控制主机。

在上述过程中，牵引装置通过图像采集装置能深入孔内，采集孔内的图像信息，而照明装置主要为图像采集照明，避免出现问题。而图形采集装置获取的数据，主要存储于存储装置内，也可以通过把手处的信号收发天线传送给控制主机或服务器。

可选的，牵引装置的绳索伸缩机构设置有信号发射机构的端部为弧形凸起结构，弧形凸起结构中设有微型无线充电线圈。

在上述过程中，微型无线充电线圈主要用于给机器人提供充电功能。由于机器人在曲线型孔中作业，当进入无信号区域时，便无法获取机器人的当前电量，若通过图像采集装置获取机器人电量过低，则可以通过无线充电线圈为机器人提供电能，使机器人能顺利返回。

可选的，牵引装置的绳索伸缩机构在设有信号发射机构的端部还设有牵引套索。牵引套索可在机器人被障碍物卡住，或无法通过信号牵引方式返回时，能通过牵引套索套住机器人，拖出深孔。但通常情况下，极少采用牵引套索的方式，这种方式会使机器人在深孔壁摩擦，对机器人造成损坏。

本申请的实施例提供一种地理信息用深孔机器人，所述机器人本体包括：

信号扫描及收发定位装置，所述信号扫描及收发定位装置用于扫描预定范围内的信号，并根据获取的信号确定信号源方位或机器人行进方向；

报警显示装置，所述报警显示装置用于对故障状态或行进异常状态进行报警；

行进驱动装置，所述行进驱动装置用于驱动机器人本体朝不同方向行进；所述行进驱动装置还用于拨动深孔内的障碍物；

无线充电装置，所述无线充电装置用于提供电磁感应式或谐振式的能量传输；

电源装置，所述电源装置用于为耗电模块提供电能；

控制装置，所述控制装置用于对获取的信号进行分析，根据信号接收频率以及信号强度判断信号源方位或生成机器人驱动指令。

在上述方案中，机器人本体与牵引装置配合实现机器人的信号牵引过程。若深孔机器人在无信号区域工作，返程时被曲折的孔穴限制，导致无法找到返程方向，这时候只需要将牵引装置伸入孔穴内，提供一个信号源，深孔机器人可以根据信号自动生成牵引方案，并驱动机器人按照信号源方位移动或跟随牵引装置等距离移动，以保障深孔机器人能通过深孔的曲折处。

可选的，所述机器人本体上还设置有用于牵引的牵引套钩，牵引套钩主要在深孔机器人被障碍物限制，或无电源时使用。由于牵引套钩是通过套住机器人拖出深孔，容易对机器人造成损伤，因此，非必要状况不会轻易使用。

可选的，所述机器人本体的外边沿间隔设置有多个传感器，所述传感器包括红外传感器、微波传感器或距离传感器，这些传感器主要用于检测深孔内的障碍物、探测孔壁或牵引装置的距离等。

可选的，所述报警显示装置包括以多个频率闪烁的白色信号灯。当机器人在曲线型深孔中工作时，由于孔内曲折无法直接通过图形采集装置或相关探测装置获取机器人的位置，在深孔机器人上设置白色信号灯，通过白色信号灯的闪烁，以及牵引装置采集的灯光信息，能简单判断出深孔机器人的当前位置。

一种牵引方法，所述方法包括：

向深孔内间断或持续发送信号；

机器人获取信号，根据信号判断信号源方位，并根据获取的信号自动生成牵引策略；所述牵引策略包括根据信号源方位驱动机器人，或根据信号源等距离跟随移动。

在上述过程中，牵引装置主要用于在深孔中探索、寻找深孔机器人，以及通过设置在牵引装置端部的信号发射机构间断或持续发送信号。若深孔机器人在无信号区域工作，牵引装置的靠近，能让深孔机器人接收到牵引装置发出的近距离信号，从而触发牵引装置的牵引策略。深孔机器人的返回，主要依靠两个方面，一个是电源驱动，另外是确定驱动方位。若深孔机器人在孔底凹凸不平的区域工作，驶入一段时间后，孔底凹凸不平的特性，以及无信号区域会让深孔机器人失去方位，无法正常返回。

那么，牵引装置的深入是非常有必要的，能让深孔机器人通过信号源确定方位，从而驱动机器人离开。而当深孔机器人电源能量较低时，同样存在无法返程的问题。因此，牵引装置的牵引套钩就能起到关键的作用。或者通过牵引装置端部设置的微型无线充电装置，为深孔机器人续充部分电能，以让深孔机器人能顺利返程。

本实施例主要用于地质勘探领域，通过牵引装置端部发射信号以让深孔机器人能确定方位驶出，或通过牵引套钩将深孔机器人套出，以达成深孔机器人在无信号区域或曲折型深孔内回收的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

图1为本申请实施例提供的深孔机器人牵引方法；

图2为本申请实施例提供的深孔机器人牵引装置；

图3为本申请实施例提供的一种地理信息用深孔机器人；。

图例：101-牵引杆，102-绳索伸缩机构，103-信号发射机构，104-把部，201-深孔机器人，202-信号扫描及收发定位装置，203-报警显示装置，204-行进驱动装置，205-无线充电装置，206-电源装置，207-控制装置。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为解决曲线型孔槽内机器人回收的问题，本申请的实施例提供一种地理信息用深孔机器人牵引方法，请参看图1，图1为本申请实施例提供的一种地理信息用深孔机器人牵引方法的流程图，所述深孔机器人牵引方法包括以下分步骤：

步骤S1、向深孔内间断或持续发送信号；

步骤S2、机器人获取信号，根据信号判断信号源方位，并根据获取的信号自动生成牵引策略；所述牵引策略包括根据信号源方位驱动机器人，或根据信号源等距离跟随移动。

一般地，在地质勘探领域，通常为户外作业。遇到天然形成的细小孔洞，无法通过人工正常勘测，这个时候需要深孔机器人进入探测以及采集相关数据。由于地质勘探区域无信号，以及深孔蜿蜒曲折、山石遮挡的影响，深孔机器人进入后很容易面临无信号的问题，再因深孔地面凹凸不平，行进途中障碍物的影响，很容易造成深孔机器人滑动、倾斜、返程方位丢失等问题。这个时候，如何回收深孔机器人就成了极大的难题。

可以理解的是，本实施例通过牵引装置深入孔中进行信号牵引或物理牵引。一般来讲，当深孔机器人存在足够电量时，是采用信号牵引方式较为常见。本实施例通过牵引装置向深孔内发送信号，当深孔机器人接收到信号，判断出信号源的方位，并生成牵引策略。牵引策略主要包括两个方面，一个是跟随信号源方向移动，这种方式主要在深孔障碍物较多，但非曲线型孔洞内。另外一个是跟随牵引装置等距离移动，这种方式主要是在孔洞曲折多变时使用。对应的牵引方式可在放入深孔机器人时，预先设置返程时的牵引模式，以避免不同的牵引模式应用，牵引效果大打折扣。

可以理解的是，在机器人收到牵引装置的信号后，由于障碍物的影响，无法驱动机器人进行移动。这个时候，深孔机器人在预设阈值时间内未移动，将灯光报警。而解决障碍物卡住的方案，可采用牵引套钩套住机器人，拖出障碍物范围，或加大深孔机器人的行进驱动装置功率，使深孔机器人两侧的拨片将障碍物快速拨开。

一般地，类似机器人的牵引装置通常是采用物理牵引的方式，通过牵引挂钩、牵引套绳等拖住物体进行移动。本申请采用信号牵引的方式，主要是防止在深孔环境操作，物理牵引对机器人造成损坏，另外一个原因是，信号牵引能比物理牵引的距离更远，且能在非常曲折的孔洞内使用。

作为本申请的一个实施例，提出一种用于深孔机器人的牵引装置，请参看图2，该牵引装置主要包括牵引杆101、及连接于牵引杆101的绳索伸缩机构102，绳索伸缩机构102的端头为长椭圆形结构，端头部位分别设置有信号发射机构103、图像采集装置和照明装置，信号发射机构103主要用于向深孔内间断或持续发射信号，以便于牵引深孔机器人201返回，而图像采集装置用于拍摄深孔内的图像信息，以便于观察深孔机器人201周围的环境。照明装置主要用于补充深孔内的光源，也为图像采集装置提供光源。

绳索伸缩机构102的端部为柔性材料构成，主要防止在深孔中伸缩时，对端头的部件造成损坏。

可以理解的是，绳索伸缩机构102的端部包括硅胶、环氧树脂等材料制成。

作为本申请的一个可选实施例，绳索伸缩机构102包括伸缩连杆、伸缩套筒等多种方式。

可以理解的是，牵引装置在所述牵引杆101与绳索伸缩机构102相远离的一端设有把部104，把部104内设有信号收发天线，所述信号收发天线用于接收信号牵引指令，并通过信号发射机构将牵引信号发送给管道机器人。把部能提供用户手握的部位，且把部在使用时，一般是位于孔洞外的。因此，信号收发天线能与外部控制主机或服务器进行数据传输。

作为本申请的一个可选实施例，牵引装置的绳索伸缩机构102设置有信号发射机构103的端部为弧形凸起结构，弧形凸起结构中设有微型无线充电线圈。

可以理解的是，微型无线充电线圈主要用于给机器人提供充电功能。由于机器人在曲线型孔中作业，当进入无信号区域时，便无法获取机器人的当前电量，若通过图像采集装置获取机器人电量过低，则可以通过无线充电线圈为机器人提供电能，使机器人能顺利返回。

作为本申请的一个可选的实施例，其包括一种地理信息用深孔机器人，请参阅附图3，所述机器人本体包括：

信号扫描及收发定位装置202，所述信号扫描及收发定位装置202用于扫描预定范围内的信号，并根据获取的信号确定信号源方位或机器人行进方向；

报警显示装置203，所述报警显示装置203用于对故障状态或行进异常状态进行报警；

行进驱动装置204，所述行进驱动装置204用于驱动机器人本体朝不同方向行进；所述行进驱动装置204还用于拨动深孔内的障碍物；

无线充电装置205，所述无线充电装置205用于提供电磁感应式或谐振式的能量传输；

电源装置206，所述电源装置206用于为耗电模块提供电能；

控制装置207，所述控制装置207用于对获取的信号进行分析，根据信号接收频率以及信号强度判断信号源方位或生成机器人驱动指令。

可以理解的是，深孔机器人主要用于深孔内的探测或物质采集，深孔机器人包括驱动机器人在深孔内行进的行进驱动装置204，根据不同的勘测洞，可以认为深孔机器人的行进驱动装置204包括驱动轮或行进触手。

与此同此，深孔机器人201还包括信号扫描及收发定位装置202，该装置主要用于对周围环境进行信号捕捉和信号过滤分析等，以便于接收牵引信号返程。在实际应用过程中，信号扫描及收发定位装置202采集到的模拟信号或数字信号通过放大过滤后，由控制装置进行信号分析处理。

可以理解的是，当深孔机器人201底部设置有无线充电装置205时，也代表该深孔机器人在电能耗完可以接收牵引装置的无线充电进行续能。

可以理解的是，深孔机器人201的顶部还设置有用于牵引套钩，以与牵引装置的牵引套索相配合，在电能耗尽或无法进行信号牵引时通过套索进行拖出。

可以理解的是，牵引装置主要用于在深孔中探索、寻找深孔机器人，以及通过设置在牵引装置端部的信号发射机构间断或持续发送信号。若深孔机器人在无信号区域工作，牵引装置的靠近，能让深孔机器人201接收到牵引装置发出的近距离信号，从而触发牵引装置的牵引策略。深孔机器人201的返回，主要依靠两个方面，一个是电源驱动，另外是确定驱动方位。若深孔机器人201在孔底凹凸不平的区域工作，驶入一段时间后，孔底凹凸不平的特性，以及无信号区域会让深孔机器人201失去方位，无法正常返回。

那么，牵引装置的深入是非常有必要的，能让深孔机器人201通过信号源确定方位，从而驱动机器人离开。而当深孔机器人201电源能量较低时，同样存在无法返程的问题。因此，牵引装置的牵引套钩就能起到关键的作用。或者通过牵引装置端部设置的微型无线充电装置，为深孔机器人201续充部分电能，以让深孔机器人201能顺利返程。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。