一種石油管道飛行機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于檢測裝置，特別是涉及到一種石油管道飛行機器人。
【背景技術】
[0002]隨著化工、石油等工業(yè)產業(yè)的迅速發(fā)展，油氣管道的應用越來越多，但是由于石油管道的工作環(huán)境非常惡劣，管道中的液體通常是有毒有害的，管道在長期使用后容易發(fā)生腐蝕、生銹甚至有可能破裂，這將會導致管道破損而引起有毒有害物質的泄漏。因此，定期對管道進行檢測和維護是必不可少的，但是由于石油管道中的環(huán)境通常較惡劣，檢測和維護難度較大，通過人力是難以實現(xiàn)的。所以采用耐高溫，耐腐蝕，作業(yè)能力強的管道機器人對管道進行定期的檢測具有重要意義。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型旨在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種石油管道飛行機器人，通過接收到的遙控指令完成操作者的指定操作，同時具有根據飛行姿態(tài)調整并保持機身穩(wěn)定的功能，實現(xiàn)對管道內部的檢測與維護，降低人工檢查的復雜性和危害性，實現(xiàn)了高效率、高準確性的管道檢測。
[0004]本實用新型的一種石油管道飛行機器人，包括主控制器、紅外遙控發(fā)射模塊、紅外遙控接收模塊、姿態(tài)檢測模塊和紅外測距模塊;所述的紅外遙控發(fā)射模塊、控制器和紅外遙控接收模塊依次電路連接;紅外遙控接收模塊、姿態(tài)檢測模塊、紅外測距模塊均與主控制器電路連接，主控制器與電機驅動模塊電路連接。
[0005]作為本實用新型的進一步改進，所述的姿態(tài)檢測模塊選用MPU-6050。
[0006]作為本實用新型的進一步改進，所述的主控制器采用單片機PIC16F1825。
[0007]本實用新型的一種石油管道飛行機器人，是通過如下方式實現(xiàn)的:主控制器采用低功耗單片機PIC16F1825，姿態(tài)檢測模塊采用具有9軸運動觸力傳感器功能的MPU-6050芯片。通過紅外遙控模塊來控制實現(xiàn)管道機器人的基本動作，包括前進，后退，轉彎，上升，下降等，通過紅外測距模塊和姿態(tài)檢測模塊來檢測機器人的姿態(tài)和位置，主控制器融合了來自無線遙控接收模塊和其他檢測模塊的信息，并實時對電機進行調速控制。機器人本體是懸浮在管道中的，增強了適應性。該機器人通過接收到的遙控指令完成操作者的遙控操作，并根據管內不同空間情況調整飛行姿態(tài)以保持機身的穩(wěn)定性，從而更好地在管道中實現(xiàn)作業(yè)。
[0008]本實用新型的一種石油管道飛行機器人，通過對石油管道飛行機器人進行遠程控制實現(xiàn)管道內部的檢測，并將管道內部的信息傳送至PC，實現(xiàn)操作人員對管道內壁情況的實時監(jiān)測，免去人工作業(yè)的復雜性和危險性，實現(xiàn)管道檢測的自動化。同時石油管道機器人可以通過攜帶多種感知傳感器來豐富管道機器人的功能，比如攝像頭、位置和姿態(tài)傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器、距離傳感器等，滿足不同的作業(yè)需求。因此，飛行機器人的石油管道機器人在石油管道維護、檢測領域具有良好的應用價值。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型結構框圖。
[0010]圖2是本實用新型姿態(tài)檢測模塊電路連接圖。
[0011 ]圖3是本實用新型紅外測距模塊原理圖。
[0012]圖4是本實用新型電機驅動原理圖。
[0013]圖5是本實用新型電源模塊原理圖。
[0014]圖6是本實用新型紅外發(fā)射模塊電路連接圖。
[0015]圖7是本實用新型紅外接收模塊電路連接圖。
【具體實施方式】
[0016]參照各圖，本實用新型的一種石油管道飛行機器人，如圖1所示，包括主控制器、紅外遙控發(fā)射模塊、紅外遙控接收模塊、姿態(tài)檢測模塊和紅外測距模塊;所述的紅外遙控發(fā)射模塊、控制器和紅外遙控接收模塊依次電路連接;紅外遙控接收模塊、姿態(tài)檢測模塊、紅外測距模塊均與主控制器電路連接，主控制器與電機驅動模塊電路連接。有電源模塊為整個裝置提供電源。
[0017]下面結合附圖，對本實用新型作進一步說明。
[0018]1、姿態(tài)檢測模塊
[0019]本設計中姿態(tài)檢測模塊，如圖2所示，采用MPU-6050來進行姿態(tài)檢測，實現(xiàn)保持機體在管道中的穩(wěn)定運行。而MPU-6050實際上包含一個三軸加速度計和一個三軸陀螺儀。MPU-605內部的三軸陀螺儀和加速度計分別用了三個16位的ADC，實時將其測量的模擬量轉化為可輸出的數(shù)字量。為了精確跟蹤快慢速的運動，傳感器的測量范圍都是用戶可控的，陀螺儀可測范圍為±250，±500，土 1000，±2000°/秒(dps)，加速度計可測范圍為±2，±4，土8，±16g0
[0020]2、紅外測距模塊
[0021]本設計中紅外測距模塊，如圖3所示，為了讓機器人在管道中保持不與管壁接觸發(fā)生撞擊事故、且能平穩(wěn)的行進，因此需要紅外測距模塊時刻檢測機器人與管壁的距離，該紅外測距模塊采用紅外發(fā)射式光電傳感器來實現(xiàn)。本系統(tǒng)中選用FS-359E紅外反射傳感器，在無強光干擾的環(huán)境下，該傳感器的最大探測距離可達8cm，完全滿足距離要求。FS-359E傳感器的輸出端連接到PIC16F1825的RCl端口。FS-359F主要由兩部分組成:紅外發(fā)光二極管與光敏接收三極管，發(fā)光二極管經調試后發(fā)出的紅外光波經管道內壁反射后，被光敏三極管接收到，光敏三極管根據接受得到的不同光強，在三極管集電極對應輸出不同的電壓值，因此輸出電壓可以間接的反映出光電傳感器與管道內壁之間的距離。
[0022]3、電機驅動模塊
[0023]本設計中電機驅動模塊，如圖4所示，從單片機口輸出的電壓信號通過電阻R7輸入到場效應管的柵極，場效應管的漏極通過電機Ml與3.7V電源VPP相連。電機Ml兩端并聯(lián)電容Cll起到續(xù)流作用。當單片機的Ml 口輸出為高電平時，此時柵極輸入為低電平，此時Ql導通，電動機的電樞兩端有電壓，驅動電機轉動。當單片機的Ml 口輸出為低電平時，此時柵極輸入為高電平，此時Ql截止，電動機的電樞兩端無電壓，電機不轉。通過這種開關作用，實現(xiàn)對電動機的PWM控制，達到調速的目的。
[0024]4、電源模塊
[0025]本設計中電源模塊，如圖5所示，升壓芯片QX2303兩端并聯(lián)一個5819肖特基二極管，主要起整流的作用。在鋰電池電壓經QX2303 DC-DC升壓至約5.2V，再輸入到電壓調整芯片XC6206，使Vout端輸出3.3V的電壓。XC6206的輸入輸出端均接入10yF的去偶電容，輸出通過0.1yF的濾波電容減少噪聲。采用這種先升壓后降壓的方式可以防止因飛行器管道機器人作業(yè)一段時間后所造成的鋰電池電壓下降，確保輸出電壓穩(wěn)定在3.3V。
[0026]5、紅紅外遙控發(fā)射模塊
[0027]本設計中紅外遙控發(fā)射模塊，如圖6所示，單片機主要完成對紅外遙控發(fā)射器的鍵盤值的讀取。其中1^0用于輸出方波信號控制紅外發(fā)射電路的工作，1^1，1^2，1^4，1^5引腳用于連接控制按鍵的HD7279。操作鍵盤用于按鍵產生相應的控制指令，通過PIC16F1825的RAO輸出遙控碼給紅外發(fā)射電路。遙控碼由PIC16F1825單片機的定時器中斷產生38kHz紅外線方波信號，由RAO輸出，經三極管9014放大后輸入到紅外發(fā)光二極管，由紅外發(fā)射管發(fā)送出去，改變電阻R4的大小可以改變發(fā)射距離。
[0028]6、紅外遙控接收模塊
[0029]本設計中紅外遙控接收模塊，如圖7所示，遙控器發(fā)射出來的紅外信號經紅外接收模塊接收處理后傳送給單片機，紅外接收模塊使用一體化集成紅外接收器，一體化的紅外接收裝置集遙控信號的接收、放大、檢波、整形于一體，去除了復雜的電路設計，只有一根輸出線。在本系統(tǒng)中采用中心頻率為38KHz的紅外一體化紅外接收頭HS0038，接收頭不需要任何外接元件就能完成從紅外接收到輸出到單片機的TTL電平。
【主權項】
1.一種石油管道飛行機器人，其特征在于包括主控制器、紅外遙控發(fā)射模塊、紅外遙控接收模塊、姿態(tài)檢測模塊和紅外測距模塊;所述的紅外遙控發(fā)射模塊、控制器和紅外遙控接收模塊依次電路連接;紅外遙控接收模塊、姿態(tài)檢測模塊、紅外測距模塊均與主控制器電路連接，主控制器與電機驅動模塊電路連接。2.如權利要求1所述的一種石油管道飛行機器人，其特征在于姿態(tài)檢測模塊選用MPU-6050ο3.如權利要求1所述的一種石油管道飛行機器人，其特征在于主控制器采用單片機PIC16F1825。
【專利摘要】本實用新型的一種石油管道飛行機器人屬于檢測裝置，包括主控制器、紅外遙控發(fā)射模塊、紅外遙控接收模塊、姿態(tài)檢測模塊和紅外測距模塊；所述的紅外遙控發(fā)射模塊、控制器和紅外遙控接收模塊依次電路連接；紅外遙控接收模塊、姿態(tài)檢測模塊、紅外測距模塊均與主控制器電路連接，主控制器與電機驅動模塊電路連接。本實用新型的一種石油管道飛行機器人，通過對石油管道飛行機器人進行遠程控制實現(xiàn)管道內部的檢測，并將管道內部的信息傳送至PC，實現(xiàn)操作人員對管道內壁情況的實時監(jiān)測，免去人工作業(yè)的復雜性和危險性，實現(xiàn)管道檢測的自動化。
【IPC分類】G05D1/08, G05D1/10
【公開號】CN205263654
【申請?zhí)枴緾N201521116868
【發(fā)明人】張震, 李顏辰, 陶鑫, 趙威, 曲元興, 韓賀宇
【申請人】東北石油大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月30日