管道檢測(cè)爬行器簡(jiǎn)介

1、挑戰(zhàn)杯 管道檢測(cè)爬行器論文管道檢測(cè)爬行器簡(jiǎn)介隨著城市的發(fā)展，城市正處于快速的擴(kuò)張當(dāng)中，城市正進(jìn)行基本設(shè)施的改造，很多管道修要改造和建設(shè)，很多時(shí)候在進(jìn)行管道施工時(shí)，由于不了解管道下面的情況，常常出現(xiàn)挖斷水管，電纜，排污管等，因此如果有一件可以檢測(cè)管道情況的儀器，那么以上出現(xiàn)的情況就可以避免了。本作品一些功能模塊與當(dāng)今基本類(lèi)型的管道機(jī)器人有相類(lèi)同，但是通過(guò)增加一些輔助模塊，可以比一般的管道檢測(cè)器更出色。如超聲波測(cè)距模塊和車(chē)體仰傾角測(cè)量模塊，這兩個(gè)模塊的主要功能分別是測(cè)距防撞和防止車(chē)體爬行角度過(guò)大發(fā)生傾翻。這兩個(gè)模塊的加入，可以將管道檢測(cè)爬行器的安全工作系數(shù)提高很多。超聲波測(cè)距和用陀螺儀傳感器測(cè)傾角

2、的運(yùn)用在當(dāng)代已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)。因此，可以運(yùn)用這兩技術(shù)的功能對(duì)管道檢測(cè)爬行器進(jìn)行功能完善。同一般的管道機(jī)器人相比，本作品增加了超聲波測(cè)距模塊和車(chē)體仰傾角測(cè)量模塊，這兩個(gè)模塊的加入可以防止出現(xiàn)攝像頭被前障礙物撞壞和車(chē)體以爬坡角度過(guò)大而發(fā)生翻車(chē)的事故，使爬行器更安全地工作。這是一般的管道機(jī)器人所沒(méi)有的功能。目錄1.管道爬行器總體結(jié)構(gòu)-42.爬行器各模塊-52.1電源模塊-62.2驅(qū)動(dòng)模塊-72.3主控制模塊-2.4超聲波測(cè)距模塊-2.5攝像頭模塊-2.6陀螺儀模塊-1.爬行器總體結(jié)構(gòu)管道檢測(cè)爬行器運(yùn)動(dòng)載具外形結(jié)構(gòu)類(lèi)似以市面上的遙控小車(chē)，整個(gè)管道檢測(cè)爬行器的全部功能模塊固定在車(chē)架上，通過(guò)車(chē)子的走動(dòng)

3、，進(jìn)入到工作的環(huán)境中。由于次檢測(cè)爬行器是進(jìn)入到管道或地下通道類(lèi)似的環(huán)境中進(jìn)行工作的，所以，爬行器的體型不能夠過(guò)于大型，因?yàn)檫^(guò)大的話，爬行器的工作范圍匯受到諸多限制。但是，也不能過(guò)于小巧，因?yàn)榕佬衅魅绻〉脑?，就有可能?chē)體在管道工作中不穩(wěn)定，在進(jìn)行操縱行走的過(guò)程中很容易發(fā)生因?yàn)榕鲎捕鴮?dǎo)致的側(cè)翻的情況。綜合多方面的因素，因此決定爬行器的長(zhǎng)X寬X高分別為28cm,18cm,10cm。車(chē)身的寬度可以提高爬行器在坑洼不平的下水道或坑道中的行走穩(wěn)定性?？傮w框圖如下2.爬行器各模塊爬行器總體分為6各模塊，大致為電源模塊，驅(qū)動(dòng)模塊，控制模塊，主控制模塊，陀螺儀模塊，超聲波測(cè)距模塊，攝像頭圖像采集模塊。每個(gè)模

4、塊獨(dú)立完成各自的功能，表面上每個(gè)模塊的作用互不干擾，但是，實(shí)際上有些模塊是相互配合使用的。2.1電源模塊爬行器的電源為7.2的直流電，有蓄電池提供，如下圖爬行器的電源有兩個(gè)，一個(gè)是5V，這個(gè)電源是芯片的工作電源，一個(gè)是直接從蓄電池引過(guò)來(lái)7.2V的，這個(gè)電源是為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電源。因?yàn)橐驗(yàn)殡姍C(jī)的功率相對(duì)較大，而芯片的工作功率相對(duì)電機(jī)有比較小，所以需要提供兩個(gè)電源，以滿足不同模塊的工作需要。因?yàn)槭侵绷麟?，所以，只要用一個(gè)5V的穩(wěn)壓電路就可以得到5V的直流電源。為了得到平滑的直流電，因此需要在穩(wěn)壓電路中并聯(lián)上電解電容和電感，而電感能夠防止電流的劇烈變動(dòng)的沖擊，又有一定得保護(hù)作用。2.2驅(qū)動(dòng)模塊 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路（PWM信號(hào)）主要采用L298N，通過(guò)單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，輸入引腳與輸出引腳的邏輯關(guān)系圖為驅(qū)動(dòng)原理圖2.3主控制模塊主控制模塊所用的芯片為飛思卡爾S12芯片，該芯片為16位，I/O口較為豐富，芯片內(nèi)部集成了較多的模塊，而本作品因?yàn)樗玫降哪K不多，所以其他的集成模塊就不做介紹了。這里只簡(jiǎn)單介紹一下PWM調(diào)速。PWM實(shí)現(xiàn)調(diào)速的本質(zhì)為改變PWM輸出的占空比，通過(guò)改變占空比的輸出可以控制輸出到驅(qū)動(dòng)電機(jī)上的電壓，就可以更好的對(duì)爬行器進(jìn)行操控了同時(shí)占空比的計(jì)算方法：PPOL = 0(先低后高)：