城市污水管道壁面损伤图像采集机器人的研制
发布时间：2021-06-17 20:42
随着城市地下空间不断开发,由地下工程活动引起的塌陷越来越频繁,这成为新的城市地质灾害。特别是污水管道破损漏水后,土壤被冲刷,形成空腔,增加了地面塌陷的危险。为了保障城市污水管道的正常运行,对其损伤进行常规检测具有重要意义。目前已研发的管道机器人都是都采用电力驱动,一般应用于新铺设管道的验收。污水管道中还存在大量易燃易爆的沼气,能在污水中进行图像检测的机器人尚需要解决诸多技术问题。本论文研制了一种基于气压驱动的迈步式行走机器人,能适应600～1050mm直径的管道。该机器人携带气动马达旋转机构并安装摄像头,设计合理的气动控制的回路,实现行走逻辑与摄像头沿管道内壁面旋转运动逻辑相匹配,实现在排污管道中污水内与污水外的图像采集。主要完成了以下工作:研制了基于气缸撑壁以及连杆变幅的迈步式机器人行走机构。连杆变幅实现了不同直径的管道的撑壁行走。研制了采用大减速比气动马达低速旋转实现摄像头沿壁面慢速移动,便于图像采集。并对机器人进行三维建模,完成了上撑壁机构、下撑壁机构、绕壁检测机构的设计,在力学分析的基础上,完成了元件选型与机器人制作。设计了执行机构的全气动控制系统。采用了行程程序控制回路,根据...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１人工管道检测??Ｆｉｇ．?１－１?Ｐｅｏｐｌｅ?ｔｅｓｔ?ｔｈｅ?ｐｉｐｅｌｉｎｅ??
工作人员在下井前，必须先将管内的有害气体排干净，进行检测无误??后，才可下井检测，但仍旧需要带厚重的防毒面具，以保证生命安全。??图１－１人工管道检测??Ｆｉｇ．?１－１?Ｐｅｏｐｌｅ?ｔｅｓｔ?ｔｈｅ?ｐｉｐｅｌｉｎｅ??ＣＣＴＶ检测是目前较为先进的排水管道检测方法，该方法是管道爬行器搭载??ＣＣＴＶ影像设备进入排水管道，通过有线传输的方式，将摄像头采集的图像显示并??存储在控制系统中。地面操作人员控制爬行器在管道中的前进方向、摄像头的灯光??与焦距，采集到原始的图像，以做下一步的分析［６］，检测示意图如图１－２所示。??，？一?：？？．、〇、、?！；?＊??Ｖ＇、（?）ＪＡｙ?“丨??——一—＿??１??图１－２?ＣＣＴＶ检测管道损伤??Ｆｉｇ．?１－２?ＣＣＴＶ?Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｐｉｐｅｌｉｎｅ?Ｄａｍａｇｅ??但是，ＣＣＴＶ检测前的准备工作繁琐，在排水管道中，树枝烂叶，生活垃圾，??建筑废渣都有可能存在，并且还存在非常多的有毒有害气体。比如，Ｎ２、Ｈ２Ｓ、??Ｃ０２，在ＣＣＴＶ检测前必须进行疏通、清洗、通风，对有害气体进行检测。无疑增??加了检测的难度
是由Ｂ．?Ｋｌａａｓｓｅｎ的研发团队研制的管道机器人ＭＡＫＲＯ。这种机??器人的优点是首尾部完全相同，即任何一端都可以作为机器人前进方向，每个模块??中都有三个电机提供能量，中间有四个相同的模块［１６＿１９］，如图１＿３所示。??图１－３ＭＡＫＲ０机器人??Ｆｉｇ．?１－３?ＭＡＫＲＯ?ｒｏｂｏｔ??这种机器人的优点是各个模块可以按照相应的功能分开设计，机器人的结构??可以得到简化，当机器人应用于工程实践中出现故障后，工作人员可直接找出机器??人的故障模块进行针对性的维护，极大的减少了检修人员的工作量，适用管道的直??径为?３００￣６００ｍｍ。??机器人这种多关节的机体，提高了其越障和拐弯的功能。ＭＡＫＲＯ机器人有多??个自由度，通过带着蓄电池组实现无线缆的控制方式自行行走。??该机器人质量过重，可达５０ｋｇ，在实际运行中，模块间的连接不可靠，整个??机器人有着复杂的机械设计结构，机身长达２ｍ，污水管道中环境复杂，这种多关??节的设备极易出现卡死的现象
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道CCTV检测技术在城市排水工程中的应用研究[J]. 曾威. 资源信息与工程. 2018(06)
[2]一种在役管道检测机器人蠕动式柔性牵引机构[J]. 段颖妮,韩佐军,杨振钢,戴君,李国柱. 机械制造与自动化. 2018(05)
[3]地下管网安全的大数据建设[J]. 王维. 科技风. 2017(25)
[4]管道检测机器人设计与实现[J]. 林勃府,张新有. 测控技术. 2017(07)
[5]CCTV技术在排水管道检测中的应用与探讨[J]. 潘文俊,韩葵,潘宏峰. 城市勘测. 2017(02)
[6]城市排水管网检测与维护分析[J]. 毛健. 建材与装饰. 2017(09)
[7]CCTV检测技术在新建排水管道竣工验收中的应用[J]. 曹淑上,贺建旺. 科技创新与应用. 2016(34)
[8]管道机器人的发展现状及其趋势[J]. 陈奕颖. 科技创新与应用. 2015(36)
[9]特种机器人技术分享[J]. 吴琳. 机器人技术与应用. 2015(05)
[10]新型蠕动式管道机器人设计[J]. 徐洪,林潘忠,王扬渝. 江苏大学学报(自然科学版). 2015(05)
博士论文
[1]具有蠕动行走特性的管道机器人结构设计与性能分析[D]. 年四成.北京邮电大学 2016
[2]小型四足平台的机构设计与行走控制研究[D]. 盛沙.北京理工大学 2014
硕士论文
[1]基于视频图像的管道裂纹缺陷检测方法研究[D]. 黄玉龙.西安理工大学 2018
[2]管道内支撑式检测机器人运动控制与检测研究[D]. 陈潇.武汉大学 2018
[3]城市地下管道检测机器人设计[D]. 程义.湖北工业大学 2018
[4]城市排水管道检测机器人研究与开发[D]. 朱光召.沈阳工业大学 2017
[5]六连杆机构拉深成形压力机关键技术及虚拟样机[D]. 赵乾胜.燕山大学 2017
[6]基于全气动逻辑控制的管道清淤机器人研究与实现[D]. 李洁.北京交通大学 2017
[7]基于气动驱动多级伸缩杆系统设计[D]. 林科禄.西安电子科技大学 2014
[8]蠕动式管道机器人控制方法研究[D]. 张鑫星.北京邮电大学 2014
[9]关节履带式机器人设计及运动性能研究[D]. 朴春日.上海交通大学 2013
[10]排水管道检测机器人的设计及应用[D]. 蔡辉.湖南大学 2012
本文编号：3235889
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１人工管道检测??Ｆｉｇ．?１－１?Ｐｅｏｐｌｅ?ｔｅｓｔ?ｔｈｅ?ｐｉｐｅｌｉｎｅ??
工作人员在下井前，必须先将管内的有害气体排干净，进行检测无误??后，才可下井检测，但仍旧需要带厚重的防毒面具，以保证生命安全。??图１－１人工管道检测??Ｆｉｇ．?１－１?Ｐｅｏｐｌｅ?ｔｅｓｔ?ｔｈｅ?ｐｉｐｅｌｉｎｅ??ＣＣＴＶ检测是目前较为先进的排水管道检测方法，该方法是管道爬行器搭载??ＣＣＴＶ影像设备进入排水管道，通过有线传输的方式，将摄像头采集的图像显示并??存储在控制系统中。地面操作人员控制爬行器在管道中的前进方向、摄像头的灯光??与焦距，采集到原始的图像，以做下一步的分析［６］，检测示意图如图１－２所示。??，？一?：？？．、〇、、?！；?＊??Ｖ＇、（?）ＪＡｙ?“丨??——一—＿??１??图１－２?ＣＣＴＶ检测管道损伤??Ｆｉｇ．?１－２?ＣＣＴＶ?Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｐｉｐｅｌｉｎｅ?Ｄａｍａｇｅ??但是，ＣＣＴＶ检测前的准备工作繁琐，在排水管道中，树枝烂叶，生活垃圾，??建筑废渣都有可能存在，并且还存在非常多的有毒有害气体。比如，Ｎ２、Ｈ２Ｓ、??Ｃ０２，在ＣＣＴＶ检测前必须进行疏通、清洗、通风，对有害气体进行检测。无疑增??加了检测的难度
是由Ｂ．?Ｋｌａａｓｓｅｎ的研发团队研制的管道机器人ＭＡＫＲＯ。这种机??器人的优点是首尾部完全相同，即任何一端都可以作为机器人前进方向，每个模块??中都有三个电机提供能量，中间有四个相同的模块［１６＿１９］，如图１＿３所示。??图１－３ＭＡＫＲ０机器人??Ｆｉｇ．?１－３?ＭＡＫＲＯ?ｒｏｂｏｔ??这种机器人的优点是各个模块可以按照相应的功能分开设计，机器人的结构??可以得到简化，当机器人应用于工程实践中出现故障后，工作人员可直接找出机器??人的故障模块进行针对性的维护，极大的减少了检修人员的工作量，适用管道的直??径为?３００￣６００ｍｍ。??机器人这种多关节的机体，提高了其越障和拐弯的功能。ＭＡＫＲＯ机器人有多??个自由度，通过带着蓄电池组实现无线缆的控制方式自行行走。??该机器人质量过重，可达５０ｋｇ，在实际运行中，模块间的连接不可靠，整个??机器人有着复杂的机械设计结构，机身长达２ｍ，污水管道中环境复杂，这种多关??节的设备极易出现卡死的现象
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道CCTV检测技术在城市排水工程中的应用研究[J]. 曾威. 资源信息与工程. 2018(06)
[2]一种在役管道检测机器人蠕动式柔性牵引机构[J]. 段颖妮,韩佐军,杨振钢,戴君,李国柱. 机械制造与自动化. 2018(05)
[3]地下管网安全的大数据建设[J]. 王维. 科技风. 2017(25)
[4]管道检测机器人设计与实现[J]. 林勃府,张新有. 测控技术. 2017(07)
[5]CCTV技术在排水管道检测中的应用与探讨[J]. 潘文俊,韩葵,潘宏峰. 城市勘测. 2017(02)
[6]城市排水管网检测与维护分析[J]. 毛健. 建材与装饰. 2017(09)
[7]CCTV检测技术在新建排水管道竣工验收中的应用[J]. 曹淑上,贺建旺. 科技创新与应用. 2016(34)
[8]管道机器人的发展现状及其趋势[J]. 陈奕颖. 科技创新与应用. 2015(36)
[9]特种机器人技术分享[J]. 吴琳. 机器人技术与应用. 2015(05)
[10]新型蠕动式管道机器人设计[J]. 徐洪,林潘忠,王扬渝. 江苏大学学报(自然科学版). 2015(05)
博士论文
[1]具有蠕动行走特性的管道机器人结构设计与性能分析[D]. 年四成.北京邮电大学 2016
[2]小型四足平台的机构设计与行走控制研究[D]. 盛沙.北京理工大学 2014
硕士论文
[1]基于视频图像的管道裂纹缺陷检测方法研究[D]. 黄玉龙.西安理工大学 2018
[2]管道内支撑式检测机器人运动控制与检测研究[D]. 陈潇.武汉大学 2018
[3]城市地下管道检测机器人设计[D]. 程义.湖北工业大学 2018
[4]城市排水管道检测机器人研究与开发[D]. 朱光召.沈阳工业大学 2017
[5]六连杆机构拉深成形压力机关键技术及虚拟样机[D]. 赵乾胜.燕山大学 2017
[6]基于全气动逻辑控制的管道清淤机器人研究与实现[D]. 李洁.北京交通大学 2017
[7]基于气动驱动多级伸缩杆系统设计[D]. 林科禄.西安电子科技大学 2014
[8]蠕动式管道机器人控制方法研究[D]. 张鑫星.北京邮电大学 2014
[9]关节履带式机器人设计及运动性能研究[D]. 朴春日.上海交通大学 2013
[10]排水管道检测机器人的设计及应用[D]. 蔡辉.湖南大学 2012
本文编号：3235889
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3235889.html
