本發(fā)明屬于機器人技術領域，特別是涉及一種用于城市自來水管道內環(huán)境探測的機器人。

背景技術：

隨著人們生活質量的提高，人們對水質的要求也越來越高，從健康的角度來說，要求洗漱、烹調燈與身體直接接觸的用水也要求達到飲用水的標準。而目前自來水廠的水經處理后，由于管道運輸過程中的二次污染，到達用戶家中的水質一直無法得到實質的提高；其中，對于新建樓房的水管可以通過采用新材料支撐的管道來避免二次污染，而舊有樓房的金屬管道由于拆舊換新的成本太高，因此把重點放在了對水管的改造上，目前來說，對于大口徑的送水管道，主要采用內襯工藝，而對于小口徑的樓房自來水管道的改造，主要是對管道進行除銹和內部噴涂處理。然而改造后的難點，在于如何判斷噴涂好的管道是否達到改造要求。因此，需要設計一種便于操作和靈活控制的管道內環(huán)境檢測機器人，以解決上述技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于城市自來水管道內環(huán)境探測的機器人，通過設計和應用該機器人，解決了現(xiàn)有的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明為一種用于城市自來水管道內環(huán)境探測的機器人，包括微控制器，所述微控制器的輸入端連接有攝像頭、超聲探測器、功能按鍵和電源；所述微控制器的輸出端連接有電機、紅外燈和顯示器；所述電機的輸出端依次連接有減速箱、柔性軸和導向裝置；所述電源還分別與電機、攝像頭、超聲探測器和紅外燈連接；所述導向裝置包括第一導向體和第二導向體，第一導向體一端與第二導向體一端之間連接有轉向驅動器，第一導向體另一端與柔性軸相連；所述攝像頭、超聲探測器和紅外燈均安裝在第二導向體另一端；所述柔性軸外圍均勻分布有環(huán)狀的齒牙；所述第一導向體和第二導向體兩側分別相對安裝有一對車輪變徑機構。

進一步地，所述攝像頭用于采集圖像信息并將其傳輸至微控制器，所述超聲探測器用于探測行進方向上的障礙物信息并將其傳輸至微控制器，所述微控制器對收到的圖像信息和障礙物信息分別進行分析處理后，繼而控制電機的動作，該電機的動作包括啟動和停止；所述顯示器用于實時顯示圖像信息。

進一步地，所述第二導向體一端連接有罩體，該罩體為透明的半球面結構，所述攝像頭、超聲探測器和紅外燈均位于罩體內側。

進一步地，所述柔性軸內部并排設有電源線和信號線，所述電源線一端與電源相連，其另一端分別與攝像頭、超聲探測器和紅外燈連接；所述信號線一端與微控制器相連，其另一端分別與攝像頭、超聲探測器相連。

進一步地，所述車輪變徑機構包括沿徑向可伸縮調節(jié)的支撐桿和安裝在支撐桿上的車輪，所述支撐桿包括外桿和內桿，其中外桿為一端封閉的中空結構，所述外桿封閉端內側與內桿一端連接有彈簧，所述內桿另一端安裝在第一導向體上或第二導向體上。

進一步地，所述微控制器為單片機，所述轉向驅動器為SMA柔性扭轉驅動器，所述電機為直流電機，所述減速箱的輸出端包括大齒輪，該大齒輪與柔性軸外表面的齒牙相嚙合。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明通過采用機器人進行管道內環(huán)境檢測，大大節(jié)省了人力物力，有利于節(jié)約成本；通過機器人進行管道檢測工作，有利于提高管道檢測工作的自動化以及智能化水平；通過將柔性軸外表面設置有齒牙結構，并與減速箱輸出端大齒輪相嚙合，繼而電機經減速箱驅動柔性軸移動，同時導向裝置起到導向作用，繼而使導向裝置在管道內移動，導向裝置上安裝的攝像頭和超聲探測裝置實時回傳相關信號，在微控制器的分析處理下對柔性軸的移動進行控制，有利于避免機器人與障礙物發(fā)生碰撞以及操作人員通過顯示器觀測實時圖像信息；通過設置紅外燈，繼而有利于輔助攝像頭采集管道內的圖像信息；通過在導向裝置兩側設置車輪變徑機構，便于支撐導向裝置在不同內徑尺寸的管道內滑動的可靠性和穩(wěn)定性；通過設置透明罩體，有利于對攝像頭、超聲探測器和紅外燈進行防護。

當然，實施本發(fā)明的任一產品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述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(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的一種用于城市自來水管道內環(huán)境探測的機器人的組成框圖；

圖2為本發(fā)明中導向裝置的結構示意圖；

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1-微控制器，2-電機，3-減速箱，4-柔性軸，401-電源線，402-齒牙，403-信號線，5-導向裝置，501-第一導向體，502-第二導向體，503-轉向驅動器，504-車輪變徑機構，505-罩體，6-攝像頭，7-超聲探測器，8-紅外燈，9-功能按鍵，10-顯示器，11-電源。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1所示，本發(fā)明為一種用于城市自來水管道內環(huán)境探測的機器人，包括微控制器1，微控制器1的輸入端連接有攝像頭6、超聲探測器7、功能按鍵9和電源11，微控制器1的輸出端連接有電機2、紅外燈8和顯示器10，電機2的輸出端依次連接有減速箱3、柔性軸4和導向裝置5；電源11還分別與電機2、攝像頭6、超聲探測器7和紅外燈8連接。

其中，電機2用于驅動減速箱3運轉，減速箱3將電機2的轉速進行一定減速后再輸出并帶動柔性軸4移動，柔性軸4的移動帶動導向裝置5的移動，繼而導向裝置5在管道內進行方向引導和相應的檢測工作。

其中，紅外燈8的發(fā)散角與攝像頭6的視場角相匹配，攝像頭6用于采集圖像信息并將其傳輸至微控制器1，超聲探測器7用于探測行進方向上的障礙物信息并將其傳輸至微控制器1，微控制器1對收到的圖像信息和障礙物信息分別進行分析處理后，繼而控制電機2的動作，電機2的動作包括啟動和停止；功能按鍵9用于操作人員經微控制器1對電機運轉進行手動控制，便于后期維保；顯示器10用于實時顯示攝像頭6采集的圖像信息。

如圖2所示，導向裝置5包括第一導向體501和第二導向體502，第一導向體501一端與第二導向體502一端之間連接有轉向驅動器503，第一導向體501另一端與柔性軸4相連；第二導向體502另一端連接有罩體505，攝像頭6、超聲探測器7和紅外燈8安裝在第二導向體502另一端，攝像頭6、超聲探測器7和紅外燈8均位于罩體505內側；柔性軸4經第一導向體501和轉向驅動器503貫通連接至第二導向體502，柔性軸4外圍均勻分布有環(huán)狀齒牙402，柔性軸4內部并排設有電源線401和信號線403，電源線401一端與電源11相連，另一端分別與攝像頭6、超聲探測器7和紅外燈8連接；信號線403一端與微控制器1相連，另一端分別與攝像頭6、超聲探測器7相連。

其中，第一導向體501和第二導向體502兩側分別相對安裝有一對車輪變徑機構504，車輪變徑機構504包括沿徑向可伸縮調節(jié)的支撐桿和安裝在支撐桿上的車輪(圖中未示出)，支撐桿包括外桿(圖中未示出)和內桿(圖中未示出)，外桿為一端封閉的中空結構，外桿封閉端內側與內桿一端連接有彈性連接件(圖中未示出)，該彈性連接件為彈簧，內桿另一端安裝在第一導向體501上或第二導向體502上；由于車輪變徑機構504可沿管道徑向伸縮調節(jié)，便于支撐導向裝置5沿管道滑行，并有利于適應不同內徑規(guī)格的管道的檢測工作。

其中，微控制器1為單片機，電源11包括蓄電池或市電以及穩(wěn)壓電路，罩體505為透明的半球面結構，轉向驅動器503為SMA柔性扭轉驅動器，電機2為直流電機，減速箱3為現(xiàn)有機構，通過齒輪副實現(xiàn)減小輸出軸或輸出端齒輪的轉速，本發(fā)明中應用的是減速箱3的輸出端為大齒輪，該大齒輪與柔性軸4外表面的齒牙402相嚙合，繼而通過電機2經減速箱3控制柔性軸4在管道內沿軸向移動，繼而柔性軸4的移動驅動導向裝置5移動，導向裝置5在管道內起到引導方向的作用。

最后需要說明的是，以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。