水庫(kù)涵管檢測(cè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與試驗(yàn).pdf

1、水庫(kù)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(kù)安全運(yùn)行的必備工作。目前主要依靠人工外部視察以及延長(zhǎng)桿加裝攝像頭查看涵管是否破損、斷裂、風(fēng)化等，缺點(diǎn)是探測(cè)距離短，檢測(cè)效果差、效率低，因此采用管道機(jī)器人替代人工檢測(cè)具有重要意義。
　　當(dāng)前的管道機(jī)器人分為有動(dòng)力和無動(dòng)力系統(tǒng)，包括車輪式、履帶式、支撐輪式、蠕動(dòng)式、螺旋輪式等機(jī)械結(jié)構(gòu)形式，它們研究的重點(diǎn)都集中在直管爬行、過彎和過分支管道能力，一

2、旦進(jìn)入類似水庫(kù)涵管等內(nèi)部有風(fēng)化凹坑和固體障礙物的管道，則無法實(shí)現(xiàn)避障前行，這限制了當(dāng)前已有的管道機(jī)器人在水庫(kù)涵管內(nèi)的應(yīng)用。
　　針對(duì)這一問題，本論文研制了一種伸縮式六支撐輪管道檢測(cè)機(jī)器人，主要研究?jī)?nèi)容包括機(jī)械本體、視覺檢測(cè)導(dǎo)航和控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容如下：
　　1）根據(jù)水庫(kù)涵管的內(nèi)部環(huán)境，采用伸縮式六支撐輪機(jī)械本體和驅(qū)動(dòng)輪可轉(zhuǎn)向的行走方式，通過調(diào)整機(jī)器人在管內(nèi)姿態(tài)角實(shí)現(xiàn)避障。對(duì)管內(nèi)拖動(dòng)力、轉(zhuǎn)向阻力進(jìn)行計(jì)算，完成結(jié)構(gòu)設(shè)

3、計(jì)。
　　2）采用攝像頭觀測(cè)管內(nèi)的缺陷，同時(shí)通過機(jī)器視覺分析實(shí)現(xiàn)管內(nèi)導(dǎo)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(yùn)算分離管內(nèi)障礙物信息，最終填補(bǔ)圖像空洞，分析每個(gè)連通域特征以獲取管道中心和障礙物中心，由算法計(jì)算出障礙角用以調(diào)整管道機(jī)器人姿態(tài)進(jìn)行避障。
　　3）完成下位機(jī)控制器設(shè)計(jì)，通過RS232串口與上位機(jī)通訊，接收上位機(jī)指令解析后控制電機(jī)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)管道機(jī)器人的管內(nèi)自主導(dǎo)航。同時(shí)