專利名稱：用于物聯網管道自動配送系統的管道機器人的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于物聯網管道自動配送系統的管道機器人。
背景技術：
在物聯網管道自動配送系統中，管道作為一種重要的傳輸媒介，其通暢性引起相關人員的注意。在由于某些原因管道被傳輸物阻塞，導致傳輸物不能進行正常的傳輸的情況下，就要對阻塞的管道進行疏通。由于管道的直 徑設置大小，決定了不能通過人工疏通的方式進行解決，這就需要設計一種在物聯網配送系統中對管道進行清理的機器人。目前已有的管道機器人的種類很多，有對管道進行清掃的機器人，有對管道進行探傷的機器人，這些機器人主要采用輪式或者履帶式移動載體。由于輪式驅動具有結構簡單，運行平穩等優點，用在物聯網管道清理的機器人移動載體采用輪式驅動方式。傳統的采用輪式結構的管道機器人輪的布置分為平面和空間兩種。輪子平面布置的管道機器人所有輪子與地面接觸點在同一平面上，主要用于通風管道、天然氣管道等。空間多輪結構的管道機器人通常是三組支承輪沿圓周方向，相互間隔120°分布。早期研究的管道機器人主要用于石油管道、天然氣管道的探測，多采用空間多輪結構。輪子平面布置的輪式機器人結構簡單、動作靈活，但由于其輪緣和管道壁面是線接觸，所以剛性、穩定性較差。而空間多輪結構的輪式機器人輪子的輪平面與壁面垂直接觸，為面接觸，所以穩定性好。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種用于物聯網管道自動配送系統的管道機器人。本發明采用如下技術方案
本發明包括帶有無線接收模塊的手持控制端和管道機器人，所述管道機器人包括機器人殼體、6組由行走輪伸縮桿和行走輪組成的管道行走輪、2組由吸盤伸縮桿和洗盤組成的管道定位吸盤以及2組由依次相連接的伸縮臂、萬象轉軸、活動臂以及機械手的伸縮機械手；所述機器人殼體上對應行走輪伸縮桿、吸盤伸縮桿、伸縮臂設置有空穴，所述機器人殼體內部設置有驅動管道行走輪、管道定位吸盤、伸縮機械手的輪轂電機、PLC控制器、鋰電池以及與手持控制端對應設置的無線發射模塊。所述機器人殼體上端設置有由攝像頭、設置于攝像頭兩端的LED燈以及設置于攝像頭下端的插入機器人殼體上端空穴的旋轉伸縮軸組成的視頻采集裝置。所述無線發射模塊為5. SG無線影音發射模塊，其型號為SKY-TX5823，所述無線接收模塊為5. 8G無線影音接收模塊，其型號為SKY-TX5808。所述PLC控制器的型號為STM8S20X。所述輪轂電機的型號為ΚΑΗ0Μ0Τ0。 本發明的積極效果如下 本發明無線方式采用5. SG視頻無線接入網絡連接，5. SG 一般采用的是基于IP或基于電路的無線傳輸技術?；贗P的技術信令協議簡單，實現容易，開銷低，頻譜利用率高，業務種類多，接口簡單統一，升級容易，為世界主流的寬帶無線接入方案，特別適合于非連接的數據傳輸業務；基于電路的技術時延小，適合于進行傳統的語音傳送，5. 8G無線傳輸系統通信距離的典型，根據視頻圖像，工作人員通過手柄控制下位機運行，值大約在10公里，在臺式機顯示屏上顯示下位機傳輸來的視頻圖像，通過手持端來控制遠程管道機器人的動作，完成管道的疏通工作。


附圖1為本發明的工作狀態結構示意圖。附圖2為本發明的回收狀態結構示意圖。
具體實施例方式如附圖1-2所示，本發明包括帶有無線接收模塊的手持控制端和管道機器人，所述管道機器人包括機器人殼體1、6組由行走輪伸縮桿2和行走輪3組成的管道行走輪、2組由吸盤伸縮桿7和洗盤8組成的管道定位吸盤以及2組由依次相連接的伸縮臂9、萬象轉軸10、活動臂11以及機械手12的伸縮機械手；所述機器人殼體I上對應行走輪伸縮桿2、吸盤伸縮桿7、伸縮臂9設置有空穴，所述機器人殼體I內部設置有驅動管道行走輪、管道定位吸盤、伸縮機械手的輪轂電機、PLC控制器、鋰電池以及與手持控制端對應設置的無線發射模塊。所述機器人殼體I上端設置有由攝像頭6、設置于攝像頭6兩端的LED燈5以及設置于攝像頭6下端的插入機器人殼體I上端空穴的旋轉伸縮軸4組成的視頻采集裝置。管道清理機器人分為控制室的上位機控制系統和管道中的的下位機控制系統，通常上位機控制系統和下位機控制系統可采用有線和無線兩種方式連接，有線方式的電纜對機器人的行動有所影響，不利于機器人的前進和后退，故本發明采用無線方式連接上位機和下位機系統。無線方式采用5. SG視頻無線接入網絡連接，5. SG—般采用的是基于IP或基于電路的無線傳輸技術?；贗P的技術信令協議簡單，實現容易，開銷低，頻譜利用率高，業務種類多，接口簡單統一，升級容易，為世界主流的寬帶無線接入方案，特別適合于非連接的數據傳輸業務；基于電路的技術時延小，適合于進行傳統的語音傳送，5. SG無線傳輸系統通信距離的典型值大約在10公里。管道清理機器人的控制室的上位機控制系統可采取兩種方案，第一種方案是采用可觸摸屏的控制界面，此控制界面可接收下位機傳輸的視頻圖像，并且有對下位機的控制鍵，控制下位機的運行。這種控制界面可應用在臺式機上或者手持的電子設備上。第二種方案是采用手柄控制下位機的運行，在臺式機顯示屏上顯示下位機傳輸來的視頻圖像，根據視頻圖像，工作人員通過手柄控制下位機運行。本發明的機械結構如下
管道清理機器人下位機控制系統包括機器人殼體和機器人核心控制部件。管道清理機器人殼體是球形，球形直徑小于管道直徑，上面設有6個行走輪的空穴，2個機械手的空穴，2個吸盤的空穴，I個可供攝像頭和LED探視的空穴，且此空穴外部設有透明材料，保證攝像頭既能探測外部情況，又不會令攝像頭與外部接觸，保護其正常運行。管道清理機器人核心控制部件包括設置在殼體中心部分的PLC控制器和為整個核心控制部件提供電力，輕便易攜帶的鋰電池，為了解決清理機器人因無電問題而不能工作的情況，在核心控制部件內部設置監測電池電量的模塊，并且在上位機控制系統中有所顯示；核心控制部件包括設置在前部的云臺，攝像頭和LED，攝像頭安裝在云臺上，LED安裝在攝像頭四周，為攝像頭提供照明，LED最好對稱雙數安置，每個或每兩個LED由PLC控制器的一個I/O 口控制，攝像頭可180°旋轉，且為可變焦攝像頭；核心控制部件包括設置在前部的3個行走輪和后部3個行走輪,前部的3個行走輪與后部的3個行走輪平行設置,前部的3個行走輪其中一個行走輪設置于攝像頭的上部，另外兩個設置于攝像頭兩側，3個行走輪沿圓周方向，相互間隔120°分布，后部的3個行走輪也沿圓周方向，相互間隔120°分布，不同的是，前部的3個行走輪其中一個設置于攝像頭上部的行走輪屬于是輪轂電機，推動整個管道清理機器人的下位機系統前進，后退，另外兩個用曲桿連接，構成轉向機構， 電機控制其運動，控制系統核心設置傾角傳感器，PLC控制器接收傾角傳感器的信號，使用PID算法控制電機，電機控制轉向機構的微小轉向保持管道清理機器人的平衡運行，后部的3個行走輪則是普通的萬向輪，6個行走輪使管道清理機器人支撐在管道中平穩行進；核心控制部件包括設置在前部的可伸縮機械手，電機X，電機Y，電機Z控制機械手在空間移動，對管道內的阻塞物進行清理；核心控制部件包括設置在兩側的帶可伸縮支桿的吸盤，電機控制可伸縮支桿的伸縮，電磁閥的開關控制吸盤的吸放。本發明的工作過程如下
管道清理機器人下位機控制系統(以下簡稱下位機)初始狀態是一個球形，所有可伸縮的行走輪，可伸縮機械手，帶可伸縮支桿的吸盤均折疊在殼體內。物聯網配送系統中的管道是傾斜設置。當管道出現阻塞物時，下位機進入管道清理阻塞物，下位機從管道的下部，即是傳輸物傳輸的反方向進入管道，管道清理機器人上位機控制系統(以下簡稱上位機)給出伸出6個行走輪的命令，下位機通過無線方式接收命令，伸出行走輪，上位機給出前進命令輪轂電機向前運動，同時其他5個行走輪在他的帶動下向前運動，在運動的同時，上位機可下達LED調節的命令，供攝像頭照明，同時在前進的過程中，傾角傳感器傳輸信號給PLC控制器，PLC控制器控制電機，調整轉向機構，保持整個下位機的平衡。當到達預定目標是，上位機下達停止的命令，下位機靜止不動，上位機下達伸出吸盤的命令，吸盤的伸縮桿伸出，PLC控制器控制電磁閥的開，吸盤吸住管道壁，防止清理工作完成后傳輸物對下位機的擠壓，而使下位機遭到破壞，上位機下達伸出機械手的命令，開始進行對傳輸物的清理，在工作過程中，上位機通過控制機械手在空間的運動，完成對管道的清理工作。當清理工作完成后，上位機快速下達收回機械手，收回行走輪的命令，此時下位機收回機械手，收回6個行走輪，當這兩個命令完成后，上位機快速下達收回吸盤命令，電磁閥關閉，吸盤松開，伸縮臂收回殼體內，此時下位機回到初始狀態，由于管道是傾斜設置，下位機可在重力作用下沿管道運動，回到管道清理機器人的回收處。
權利要求
1.一種用于物聯網管道自動配送系統的管道機器人，其特征在于其包括帶有無線接收模塊的手持控制端和管道機器人，所述管道機器人包括機器人殼體(I )、6組由行走輪伸縮桿(2)和行走輪(3)組成的管道行走輪、2組由吸盤伸縮桿(7)和洗盤(8)組成的管道定位吸盤以及2組由依次相連接的伸縮臂(9)、萬象轉軸(10)、活動臂(11)以及機械手(12)的伸縮機械手；所述機器人殼體(I)上對應行走輪伸縮桿(2)、吸盤伸縮桿(7)、伸縮臂(9)設置有空穴，所述機器人殼體(I)內部設置有驅動管道行走輪、管道定位吸盤、伸縮機械手的輪轂電機、PLC控制器、鋰電池以及與手持控制端對應設置的無線發射模塊。
2.根據權利要求1所述的用于物聯網管道自動配送系統的管道機器人，其特征在于所述機器人殼體(I)上端設置有由攝像頭(6)、設置于攝像頭(6)兩端的LED燈(5)以及設置于攝像頭(6 )下端的插入機器人殼體(I)上端空穴的旋轉伸縮軸(4 )組成的視頻采集裝置。
3.根據權利要求1或2所述的用于物聯網管道自動配送系統的管道機器人，其特征在于所述無線發射模塊為5. SG無線影音發射模塊，其型號為SKY-TX5823，所述無線接收模塊為5. 8G無線影音接收模塊，其型號為SKY-TX5808。
4.根據權利要求1或2所述的用于物聯網管道自動配送系統的管道機器人，其特征在于所述PLC控制器的型號為STM8S20x。
5.根據權利要求1或2所述的用于物聯網管道自動配送系統的管道機器人，其特征在于輪轂電機的型號為ΚΑΗ0Μ0Τ0。
全文摘要
本發明涉及一種用于物聯網管道自動配送系統的管道機器人。本發明包括帶有無線接收模塊的手持控制端和管道機器人，所述管道機器人包括機器人殼體、6組由行走輪伸縮桿和行走輪組成的管道行走輪、2組由吸盤伸縮桿和洗盤組成的管道定位吸盤以及2組由依次相連接的伸縮臂、萬象轉軸、活動臂以及機械手的伸縮機械手。本發明過手持端來控制遠程管道機器人的動作，完成管道的疏通工作。
文檔編號B08B9/049GK103008303SQ20121053236
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月12日 優先權日2012年12月12日
發明者盧鷹 申請人:盧鷹