本發(fā)明屬于管道檢測，具體涉及一種管道檢測機器人及其檢測方法。

背景技術(shù)：

1、生活場景中有很多管道，例如供水管道、下水道、燃?xì)夤艿赖?，管道涉及生活中的方方面面，然而由于管道空間狹小，且長度很長，無法靠人力進行高頻率的檢測，如果管道有了缺陷但未及時發(fā)現(xiàn)，可能會發(fā)生非常嚴(yán)重的事故，如燃?xì)獗ǖ?，因此有必要用機器人技術(shù)對管道進行經(jīng)常性檢查。現(xiàn)有管道機器人無法自主行走(如遙控機器人)或需要成本較高的傳感器且需在非常理想條件下才能正常工作(如攝像頭傳感器，需要補燈)，對于管道這種黑暗復(fù)雜的應(yīng)用場景顯得力不從心，因此有必要提出一種搭配低成本單線激光雷達傳感器的機器人自主行走及自動檢測缺陷場景的方法來改善現(xiàn)有產(chǎn)品的不足；當(dāng)機器人在管道內(nèi)高速行走時，激光雷達旋轉(zhuǎn)一周的時間機器人行進的距離會比較長，單線激光雷達能掃描到的管道覆蓋率會更低，因此提出了一種管道檢測機器人及其檢測方法，對管道檢測覆蓋率更高，且機器人控制會更精細(xì)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是：旨在提供一種管道檢測機器人及其檢測方法，用于解決背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種管道檢測機器人，包括機器人本體，所述機器人本體設(shè)有編碼器，用于檢測機器人本體行走距離，所述機器人本體上端安裝有固定架，所述固定架端部安裝有單線激光雷達，所述單線激光雷達可以在水平方向旋轉(zhuǎn)。

4、所述機器人本體還設(shè)有用于對管道側(cè)壁進行清理的刮除組件；

5、所述刮除組件包括所述機器人本人上側(cè)安裝的電動推桿，所述電動推桿的輸出軸固定有移動環(huán)，所述移動環(huán)設(shè)有若干均勻分布的鉸接座，若干所述鉸接座內(nèi)均彈性鉸接有彈性伸縮桿，所述彈性伸縮桿的端部設(shè)有柔性刮條，所述機器人本體右側(cè)安裝有固定環(huán)，若干所述彈性伸縮桿側(cè)壁與所述固定環(huán)內(nèi)壁抵接。

6、所述彈性伸縮桿由套管、滑桿以及第一彈簧構(gòu)成，所述滑桿滑動在所述套管內(nèi)，所述第一彈簧設(shè)于所述滑桿與所述套管內(nèi)壁之間，所述柔性刮條設(shè)于所述滑桿端部。

7、所述滑桿端部開設(shè)有安裝槽，所述安裝槽內(nèi)轉(zhuǎn)動安裝有齒輪，所述安裝槽內(nèi)滑動設(shè)有齒條，所示齒條通過惰輪與所述齒輪嚙合，所述齒條與所述安裝槽側(cè)壁之間設(shè)有第二彈簧，所述齒條遠離所述第二彈簧一端固定有頂桿，所述頂桿滑動伸出所述安裝槽，所述滑桿上端轉(zhuǎn)動安裝有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸與所述齒輪傳動連接，所述柔性刮條端部與所述轉(zhuǎn)軸連接。

8、一種管道檢測機器人的檢測方法，包括激光雷達運動方法、機器人自動行走方法以及管道缺陷檢測方法；

9、以機器人本體為參考系的坐標(biāo)系，機器人前進方向角度為90°，與機器人前進方向垂直的角度為0°，單線激光雷達可旋轉(zhuǎn)角度為0°-360°；

10、所述激光雷達運動方法包括以下步驟；

11、步驟1：單線激光雷達360°旋轉(zhuǎn)一圈的時間為t，激光雷達360°旋轉(zhuǎn)一圈找到本圈中最短弦長的角度記為s；

12、步驟2：判斷s的絕對值是否小于閾值ε；

13、步驟3：當(dāng)s絕對值小于等于ε時，則讓激光雷達在當(dāng)前最短弧長角度s的±b范圍內(nèi)往復(fù)運動，往復(fù)運動的最長時間為5t，當(dāng)往復(fù)運動超過5t后，激光雷達需進行一次360°旋轉(zhuǎn)。

14、步驟4：當(dāng)s絕對值大于ε時，則讓激光雷達繼續(xù)保持360°旋轉(zhuǎn)，重復(fù)上述步驟1；

15、所述機器人自動行走方法包括以下步驟；

16、步驟1：機器人本體以速度v往正前方行走；

17、步驟2：單線激光雷達運動找到最短弧長的角度s絕對值小于等于ε時，則機器人繼續(xù)往正前方行走；

18、步驟3：單線激光雷達運動找到最短弧長的角度s絕對值大于ε時，則將機器人的行走速度降為v/2，且調(diào)整機器人的行走方向，s大于0，則調(diào)整機器人向左行走，s小于0，則調(diào)整機器人向右行走；

19、所述管道缺陷檢測方法包括以下步驟；

20、步驟1：機器人本體在行走過程中根據(jù)編碼器計算起行走距離，并按固定頻率轉(zhuǎn)圈檢測單線激光雷達數(shù)據(jù)；

21、步驟2：檢查最短弧線的弧線，當(dāng)最短弧線平滑，則繼續(xù)步驟1，當(dāng)最短弧線不平滑，將此時機器人本體暫停，并將所處的位置及弧線形狀傳遞給操作者，由操作者判斷是否繼續(xù)。

22、本發(fā)明根據(jù)機器人行進方向與檢測到的管道方向的角度偏差大小，設(shè)定了不同的行走速度，當(dāng)偏差小時，激光雷達在小角度范圍內(nèi)往復(fù)運動，提高傳感器的掃描頻率，且機器人以更大速度行走，提高了檢測的效率；當(dāng)角度偏差大時，激光雷達完整掃描360°，保證機器人行走的方向可靠性及檢測的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種管道檢測機器人，包括機器人本體，其特征在于：所述機器人本體設(shè)有編碼器，用于檢測機器人本體行走距離，所述機器人本體上端安裝有固定架，所述固定架端部安裝有單線激光雷達，所述單線激光雷達可以在水平方向旋轉(zhuǎn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道檢測機器人，其特征在于：所述機器人本體還設(shè)有用于對管道側(cè)壁進行清理的刮除組件；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種管道檢測機器人，其特征在于：所述彈性伸縮桿由套管、滑桿以及第一彈簧構(gòu)成，所述滑桿滑動在所述套管內(nèi)，所述第一彈簧設(shè)于所述滑桿與所述套管內(nèi)壁之間，所述柔性刮條設(shè)于所述滑桿端部。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種管道檢測機器人，其特征在于：所述滑桿端部開設(shè)有安裝槽，所述安裝槽內(nèi)轉(zhuǎn)動安裝有齒輪，所述安裝槽內(nèi)滑動設(shè)有齒條，所示齒條通過惰輪與所述齒輪嚙合，所述齒條與所述安裝槽側(cè)壁之間設(shè)有第二彈簧，所述齒條遠離所述第二彈簧一端固定有頂桿，所述頂桿滑動伸出所述安裝槽，所述滑桿上端轉(zhuǎn)動安裝有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸與所述齒輪傳動連接，所述柔性刮條端部與所述轉(zhuǎn)軸連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的一種管道檢測機器人的檢測方法，其特征在于：包括激光雷達運動方法、機器人自動行走方法以及管道缺陷檢測方法；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于管道檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種管道檢測機器人，包括機器人本體，所述機器人本體設(shè)有編碼器，用于檢測機器人本體行走距離，所述機器人本體上端安裝有固定架，所述固定架端部安裝有單線激光雷達，所述單線激光雷達可以在水平方向旋轉(zhuǎn)；根據(jù)機器人行進方向與檢測到的管道方向的角度偏差大小，設(shè)定了不同的行走速度，當(dāng)偏差小時，激光雷達在小角度范圍內(nèi)往復(fù)運動，提高傳感器的掃描頻率，且機器人以更大速度行走，提高了檢測的效率；當(dāng)角度偏差大時，激光雷達完整掃描360°，保證機器人行走的方向可靠性及檢測的可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：凌曉鳳,黃熒,宋德瓊
受保護的技術(shù)使用者：成都微視捷自動化科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/29