水庫涵管檢測機器人的設(shè)計與試驗.pdf

1、水庫放水涵管作為下游灌溉、供水的輸送通道，是重要的水工建筑物之一。定期巡檢放水涵管是保障水庫安全運行的必備工作。目前主要依靠人工外部視察以及延長桿加裝攝像頭查看涵管是否破損、斷裂、風化等，缺點是探測距離短，檢測效果差、效率低，因此采用管道機器人替代人工檢測具有重要意義。
　　當前的管道機器人分為有動力和無動力系統(tǒng)，包括車輪式、履帶式、支撐輪式、蠕動式、螺旋輪式等機械結(jié)構(gòu)形式，它們研究的重點都集中在直管爬行、過彎和過分支管道能力，一

2、旦進入類似水庫涵管等內(nèi)部有風化凹坑和固體障礙物的管道，則無法實現(xiàn)避障前行，這限制了當前已有的管道機器人在水庫涵管內(nèi)的應(yīng)用。
　　針對這一問題，本論文研制了一種伸縮式六支撐輪管道檢測機器人，主要研究內(nèi)容包括機械本體、視覺檢測導航和控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計。主要內(nèi)容如下：
　　1）根據(jù)水庫涵管的內(nèi)部環(huán)境，采用伸縮式六支撐輪機械本體和驅(qū)動輪可轉(zhuǎn)向的行走方式，通過調(diào)整機器人在管內(nèi)姿態(tài)角實現(xiàn)避障。對管內(nèi)拖動力、轉(zhuǎn)向阻力進行計算，完成結(jié)構(gòu)設(shè)

3、計。
　　2）采用攝像頭觀測管內(nèi)的缺陷，同時通過機器視覺分析實現(xiàn)管內(nèi)導航。利用Matlab圖像工具箱編程，經(jīng)過圖像灰度變換、去噪、二值化處理，再由膨脹和腐蝕運算分離管內(nèi)障礙物信息，最終填補圖像空洞，分析每個連通域特征以獲取管道中心和障礙物中心，由算法計算出障礙角用以調(diào)整管道機器人姿態(tài)進行避障。
　　3）完成下位機控制器設(shè)計，通過RS232串口與上位機通訊，接收上位機指令解析后控制電機的運行，實現(xiàn)管道機器人的管內(nèi)自主導航。同時