一种管道检测机器人及其检测方法与流程

本发明属于管道检测，具体涉及一种管道检测机器人及其检测方法。

背景技术：

1、生活场景中有很多管道，例如供水管道、下水道、燃气管道等，管道涉及生活中的方方面面，然而由于管道空间狭小，且长度很长，无法靠人力进行高频率的检测，如果管道有了缺陷但未及时发现，可能会发生非常严重的事故，如燃气爆炸等，因此有必要用机器人技术对管道进行经常性检查。现有管道机器人无法自主行走(如遥控机器人)或需要成本较高的传感器且需在非常理想条件下才能正常工作(如摄像头传感器，需要补灯)，对于管道这种黑暗复杂的应用场景显得力不从心，因此有必要提出一种搭配低成本单线激光雷达传感器的机器人自主行走及自动检测缺陷场景的方法来改善现有产品的不足；当机器人在管道内高速行走时，激光雷达旋转一周的时间机器人行进的距离会比较长，单线激光雷达能扫描到的管道覆盖率会更低，因此提出了一种管道检测机器人及其检测方法，对管道检测覆盖率更高，且机器人控制会更精细。

技术实现思路

1、本发明的目的是：旨在提供一种管道检测机器人及其检测方法，用于解决背景技术中提出的问题。

2、为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种管道检测机器人，包括机器人本体，所述机器人本体设有编码器，用于检测机器人本体行走距离，所述机器人本体上端安装有固定架，所述固定架端部安装有单线激光雷达，所述单线激光雷达可以在水平方向旋转。

4、所述机器人本体还设有用于对管道侧壁进行清理的刮除组件；

5、所述刮除组件包括所述机器人本人上侧安装的电动推杆，所述电动推杆的输出轴固定有移动环，所述移动环设有若干均匀分布的铰接座，若干所述铰接座内均弹性铰接有弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆的端部设有柔性刮条，所述机器人本体右侧安装有固定环，若干所述弹性伸缩杆侧壁与所述固定环内壁抵接。

6、所述弹性伸缩杆由套管、滑杆以及第一弹簧构成，所述滑杆滑动在所述套管内，所述第一弹簧设于所述滑杆与所述套管内壁之间，所述柔性刮条设于所述滑杆端部。

7、所述滑杆端部开设有安装槽，所述安装槽内转动安装有齿轮，所述安装槽内滑动设有齿条，所示齿条通过惰轮与所述齿轮啮合，所述齿条与所述安装槽侧壁之间设有第二弹簧，所述齿条远离所述第二弹簧一端固定有顶杆，所述顶杆滑动伸出所述安装槽，所述滑杆上端转动安装有转轴，所述转轴与所述齿轮传动连接，所述柔性刮条端部与所述转轴连接。

8、一种管道检测机器人的检测方法，包括激光雷达运动方法、机器人自动行走方法以及管道缺陷检测方法；

9、以机器人本体为参考系的坐标系，机器人前进方向角度为90°，与机器人前进方向垂直的角度为0°，单线激光雷达可旋转角度为0°-360°；

10、所述激光雷达运动方法包括以下步骤；

11、步骤1：单线激光雷达360°旋转一圈的时间为t，激光雷达360°旋转一圈找到本圈中最短弦长的角度记为s；

12、步骤2：判断s的绝对值是否小于阈值ε；

13、步骤3：当s绝对值小于等于ε时，则让激光雷达在当前最短弧长角度s的±b范围内往复运动，往复运动的最长时间为5t，当往复运动超过5t后，激光雷达需进行一次360°旋转。

14、步骤4：当s绝对值大于ε时，则让激光雷达继续保持360°旋转，重复上述步骤1；

15、所述机器人自动行走方法包括以下步骤；

16、步骤1：机器人本体以速度v往正前方行走；

17、步骤2：单线激光雷达运动找到最短弧长的角度s绝对值小于等于ε时，则机器人继续往正前方行走；

18、步骤3：单线激光雷达运动找到最短弧长的角度s绝对值大于ε时，则将机器人的行走速度降为v/2，且调整机器人的行走方向，s大于0，则调整机器人向左行走，s小于0，则调整机器人向右行走；

19、所述管道缺陷检测方法包括以下步骤；

20、步骤1：机器人本体在行走过程中根据编码器计算起行走距离，并按固定频率转圈检测单线激光雷达数据；

21、步骤2：检查最短弧线的弧线，当最短弧线平滑，则继续步骤1，当最短弧线不平滑，将此时机器人本体暂停，并将所处的位置及弧线形状传递给操作者，由操作者判断是否继续。

22、本发明根据机器人行进方向与检测到的管道方向的角度偏差大小，设定了不同的行走速度，当偏差小时，激光雷达在小角度范围内往复运动，提高传感器的扫描频率，且机器人以更大速度行走，提高了检测的效率；当角度偏差大时，激光雷达完整扫描360°，保证机器人行走的方向可靠性及检测的可靠性。

技术特征：

1.一种管道检测机器人，包括机器人本体，其特征在于：所述机器人本体设有编码器，用于检测机器人本体行走距离，所述机器人本体上端安装有固定架，所述固定架端部安装有单线激光雷达，所述单线激光雷达可以在水平方向旋转。

2.根据权利要求1所述的一种管道检测机器人，其特征在于：所述机器人本体还设有用于对管道侧壁进行清理的刮除组件；

3.根据权利要求2所述的一种管道检测机器人，其特征在于：所述弹性伸缩杆由套管、滑杆以及第一弹簧构成，所述滑杆滑动在所述套管内，所述第一弹簧设于所述滑杆与所述套管内壁之间，所述柔性刮条设于所述滑杆端部。

4.根据权利要求3所述的一种管道检测机器人，其特征在于：所述滑杆端部开设有安装槽，所述安装槽内转动安装有齿轮，所述安装槽内滑动设有齿条，所示齿条通过惰轮与所述齿轮啮合，所述齿条与所述安装槽侧壁之间设有第二弹簧，所述齿条远离所述第二弹簧一端固定有顶杆，所述顶杆滑动伸出所述安装槽，所述滑杆上端转动安装有转轴，所述转轴与所述齿轮传动连接，所述柔性刮条端部与所述转轴连接。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种管道检测机器人的检测方法，其特征在于：包括激光雷达运动方法、机器人自动行走方法以及管道缺陷检测方法；

技术总结本发明属于管道检测技术领域，具体涉及一种管道检测机器人，包括机器人本体，所述机器人本体设有编码器，用于检测机器人本体行走距离，所述机器人本体上端安装有固定架，所述固定架端部安装有单线激光雷达，所述单线激光雷达可以在水平方向旋转；根据机器人行进方向与检测到的管道方向的角度偏差大小，设定了不同的行走速度，当偏差小时，激光雷达在小角度范围内往复运动，提高传感器的扫描频率，且机器人以更大速度行走，提高了检测的效率；当角度偏差大时，激光雷达完整扫描360°，保证机器人行走的方向可靠性及检测的可靠性。技术研发人员：凌晓凤,黄荧,宋德琼受保护的技术使用者：成都微视捷自动化科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29