具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-6，一种管道环境检测机器人及检测方法，包括，

移动装置，移动装置设置有螺旋自驱动轮1、连接轴2、锥形球3、连杆4、支撑底板5、弹力牵引绳6、门环7，连接轴2设置在螺旋自驱动轮1的内部，锥形球3设置在连接轴2的两侧表面，连杆4设置在锥形球3的上表面，支撑底板5设置在连杆4的一侧表面，弹力牵引绳6设置在支撑底板5的一侧表面，门环7设置在支撑底板5的表面；

高度调节装置，高度调节装置设置有安装仓8、铰接支撑杆9、第一滑槽10、电动伸缩杆11、凹槽板12、第二滑槽13，安装仓8设置在支撑底板5的上表面，铰接支撑杆9设置在支撑底板5的两侧表面，第一滑槽10设置在支撑底板5的两侧表面，电动伸缩杆11设置在安装仓8的上表面，凹槽板12设置在铰接支撑杆9的内表面，第二滑槽13设置在凹槽板12的两侧表面；

检测装置，检测装置设置有驱动电机14、法兰盘15、斜侧板16、中空雷达圆台17、转轴18、球形槽19、球形连接杆20、支撑三脚架21、激光雷达22、径向电机23、平行支撑架24、蜗杆25、回型支撑架26、蜗轮27、U型支撑台28、轴向电机29、高清摄影机30、近光灯31、远光灯32、气体检测传感器33、温湿度传感器34，驱动电机14设置在安装仓8的内部，法兰盘15设置在驱动电机14的输出轴的外表面，斜侧板16通过连接杆设置在法兰盘15的一侧表面，中空雷达圆台17设置在斜侧板16的一侧表面，转轴18设置在法兰盘15的一侧表面，球形槽19设置在转轴18的一侧表面，球形连接杆20设置在球形槽19的内壁，支撑三脚架21设置在中空雷达圆台17的一侧表面，激光雷达22设置在球形连接杆20的一侧表面，径向电机23、平行支撑架24、轴向电机29、气体检测传感器33、温湿度传感器34均设置在凹槽板12的上表面，蜗杆25设置在径向电机23输出轴的外表面，回型支撑架26设置在轴向电机29输出轴的外表面，蜗轮27设置在回型支撑架26的内表面，U型支撑台28设置在回型支撑架26的两侧表面，高清摄影机30设置、远光灯32均设置在U型支撑台28的上表面，近光灯31设置在高清摄影机30的一侧表面。

在本实施例中，螺旋自驱动轮1设置有两个，两个螺旋自驱动轮1的内壁均滑动连接有连接轴2，连接轴2的两侧表面均固定连接有锥形球3，两个锥形球3的上表面固定连接有连杆4，连杆4呈U型，连杆4的一侧表面固定连接有挡板41，挡板41的内表面固定连接有支撑底板5；

具体地，螺旋自驱动轮1代替了一般的自驱动圆轮，不仅能任意方向驱动，还能在泥沙、淤泥中行驶，其螺旋的设置能将淤泥与泥沙向两边推开，而螺旋自驱动轮1两侧设置的锥形球3能冲开淤泥与泥沙，其锥形球3的高度低于螺旋自驱动轮1的高度，不妨碍螺旋自驱动轮1的转动行驶，其内侧与连杆4连接的挡板41不仅能阻挡冲开的泥沙对检测机构的影响，还能为检测机构提供支撑的连接机构。

在本实施例中，支撑底板5的一侧表面固定连接有绳锁扣51，绳锁扣51的表面固定套接有弹力牵引绳6，支撑底座的两侧表面通过销轴铰接有门环7，门环7的长度能穿过高清摄影机30；

具体地，将一般的直线牵引绳设置为弹力牵引绳6，能在管道环境检测机器人回返时，其弹力的收缩不会使得回返的机器人压到牵引绳而造成缠绕。

在本实施例中，支撑底板5的上表面固定连接有安装仓8，安装仓8的内部设置有蓄电池以及控制器，支撑底板5的两侧均开设有第一滑槽10，凹槽板12的两侧均开设有第二滑槽13，铰接支撑杆9包括有第一滑杆91与第二滑杆92，第一滑杆91的一端通过滑块与第一滑槽10的内侧壁滑动连接，第一滑杆91的另一端通过销轴与凹槽板12的一侧表面铰接，第二滑杆92的一端通过销轴与支撑底板5的一侧表面铰接，第二滑杆92的另一端通过滑块与第二滑槽13的内侧壁滑动连接，第一滑杆91与第二滑杆92相交处通过销轴铰接，安装仓8的上表面固定连接有电动伸缩杆11，电动伸缩杆11的上表面固定连接有凹槽板12，凹槽板12的内表面呈凹槽型；

具体地，安装仓8的内部装有管道环境检测机器人的控制元件以及对机器人的供电装置，安装仓8对这些元件及装置起防护作用，通过销轴铰接的第一滑杆91与第二滑杆92可以在第一滑槽10与第二滑槽13的内壁滑动，从而达到收缩与撑起的作用，而凹槽板12的内表面呈凹槽型，可以在安装仓8上方电动伸缩杆11升起时，与铰接支撑杆9撑起凹槽板12上检测装置，当电动伸缩杆11与铰接支撑杆9同时收缩时，凹槽板12的内表面可以盖住安装仓8，对其进行防护，也对下降进入管道的机器人表面结构进行防护。

在本实施例中，安装仓8的一端内底壁固定连接有驱动电机14，驱动电机14的输出轴外表面与安装仓8一侧表面开设的转孔滑动连接，驱动电机14的输出轴外表面固定套接有法兰盘15，法兰盘15的一侧表面通过连接杆固定连接有斜侧板16，斜侧板16呈中空型，斜侧板16的表面固定连接有中空雷达圆台17；

具体地，驱动电机14可以驱动电机14带动法兰盘15进行转动，而法兰盘15的侧端上表面安装了长短不一的多个连接杆，在连接杆的上方安装斜侧板16及中空雷达圆台17，可对中空雷达圆台17表面的结构进行灵活的多角度转动。

在本实施例中，中空雷达圆台17的表面固定连接有支撑三脚架21，支撑三脚架21的支脚呈L型，支撑三脚架21的支脚交接处上表面固定连接有支撑圆管211，法兰盘15的一侧表面固定连接有转轴18，转轴18的一侧表面固定连接有球形槽19，球形槽19的内侧壁铰接有球形连接杆20，球形连接杆20的底部呈球形，其直径大于球形槽19的开口宽度，球形连接杆20的一端呈弯曲的连接部，球形连接杆20的外表面与支撑圆管的内壁滑动连接，球形连接杆20的一侧固表面定连接有激光雷达22；

具体地，法兰盘15上的转轴18随着法兰盘15的转动而转动，而转轴18的一侧表面安装的球形槽19内壁转动铰接着球形杆底部的球形块，使得整个球形杆在转动的球形槽19内实现不倒翁式的多角度转动，而与球形杆在支撑三脚架21与支撑圆管211的作用下连接的激光雷达22则随之转动，激光雷达22的作用是能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状,探测、识别、分辨和跟踪目标。

在本实施例中，凹槽板12的上表面固定连接有径向电机23与平行支撑架24，径向电机23的输出轴外表面与平行支撑架24开设的转孔滑动连接，径向电机23的输出轴外表面与蜗杆25的内壁固定连接，蜗杆25的两侧表面与平行支撑架24的内表面滑动连接，凹槽板12的上表面固定连接有轴向电机29，轴向电机29的输出轴外表面与平行支撑架24的一侧表面开设的转孔滑动连接，轴向电机29的输出轴外表面与蜗杆25的内壁滑动连接，轴向电机29的输出轴外表面固定套接有回型支撑架26，回型支撑架26的一端内侧壁与径向电机23的输出轴外表面滑动连接；

具体地，驱动径向电机23正转，可以带动蜗杆25随之正转，而与蜗杆25啮合的蜗轮27则带动U型支撑台28向右径向转动，从而使得高清摄影机30，远光灯32与近光灯31同时向右偏转，驱动径向电机23反转，则可使高清摄像机与两个灯光向左偏转，驱动轴向电机29正转，可以带动回型支撑架26随之轴向向前正转，从而带动U型支撑台28与其上方的高清摄影机30及两个灯光向前正转，驱动轴向电机29反转则可使得高清摄影机30与两个灯光向后反转。

在本实施例中，回型支撑架26的中部内壁滑动连接有转动轴261，转动轴261的中部外表面固定套接有蜗轮27，蜗轮27的表面与蜗杆25的表面啮合，转动轴261的两端外表面固定套接有U型支撑台28，U型支撑台28的上表面固定连接有远光灯32与高清摄影机30，高清摄影机30的表面固定连接有近光灯31；

具体地，高清摄像机转动结构的设置不仅能使机器人在前进时，对管道内部环境进行多角度的摄像观察，还能在回返时调转高清摄影机30及灯光，使得机器人安全退出管道，而不用调转机器人机身进行回返路线的观察。

在本实施例中，凹槽板12的上表面固定连接有安装座，安装座的上表面固定连接有气体检测传感器33与温湿度传感器34，气体检测传感器33、温湿度传感器34、激光雷达22、高清摄影机30、多个电机均与控制器及蓄电池电性连接；

具体地，气体传感器与温湿度传感器34可以对管道内的有毒气体及温湿度进行实时的检测，并将检测到的数据通过控制器传递到工作人员操作台界面上。

在本实施例中，包括：

力传感器，所述力传感器设置在所述球形连接杆20上与激光雷达22连接处，用于检测所述激光雷达22在转动过程中，所述激光雷达22对于所述球形连接杆20的压力；

转速传感器，所述转速传感器设置在所述驱动电机14上，用于检测所述驱动电机14的转动速度；

角度传感器，所述角度传感器设置在所述激光雷达22上，用于检测所述激光雷达22在工作过程中与中空雷达圆台17的上表面的夹角；

控制器，报警器，所述控制器与所述力传感器、所述转速传感器、所述角度传感器和所述报警器电连接，所述控制器基于所述力传感器、所述转速传感器、所述角度传感器控制所述报警器报警，包括以下步骤：

步骤一：基于所述力传感器、所述转速传感器、所述角度传感器和公式1，计算所述驱动电机14的实际最大转动扭矩：

其中，T为所述驱动电机14的实际最大转动扭矩，F₁为力传感器检测得到所述激光雷达22在转动过程中，所述激光雷达22对于所述球形连接杆20的压力，π为圆周率，取值为3.14，α₁为所述角度传感器检测得到的所述激光雷达22在工作过程中的转动的最大角度，α₂为所述角度传感器检测得到的所述激光雷达22在工作过程中的转动的最小角度，R₁为所述驱动电机14输出轴的半径，L为所述驱动电机14输出轴的长度，θ为所述驱动电机13的转动效率，sin为正弦值，cos为余弦值；

步骤二：基于步骤一和公式2计算所述驱动电机13的实际最大输出功率：

其中，P为所述驱动电机13的实际最大输出功率，P₁为所述驱动电机13的额定输出功率，T为所述驱动电机14的实际驱动扭矩，W为所述激光雷达22在转动过程中与空气的阻力系数，δ为所述驱动电机输出端的传动系数，为所述力传感器的检测误差系数，K为转速传感器、角度传感器的平均精度；

步骤三：所述控制器比较所述驱动电机13的实际最大输出功率与所述驱动电机13的预设输出功率，若所述驱动电机13的实际最大输出功率大于所述驱动电机13的预设输出功率，则所述报警器报警。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

当驱动电机14经过多次转动时，利用力传感器、转速传感器、角度传感器检测所述驱动电机14工作过程中的转动速度与其所承受的力，控制器利用公式(1)得到所述驱动电机14的实际转动扭矩和公式(2)计算出所述驱动电机14的实际输出功率，若所述控制器比较所述驱动电机13的实际输出功率与所述驱动电机13的预设输出功率，若所述驱动电机13的实际输出功率小于所述驱动电机13的预设输出功率，则所述报警器报警。提醒操作者应检测驱动电机14的输出功率，提高了装置的安全性和可靠性。

在本实施例中，设置移动装置，对管道环境检测机器人进入管道进行移动上的控制。在调节的过程中，通过螺旋自驱动轮1代替一般的自驱动圆轮，不仅能任意方向驱动，还能在泥沙、淤泥中行驶，其螺旋的设置能将淤泥与泥沙向两边推开，而螺旋自驱动轮1两侧设置的锥形球3能冲开淤泥与泥沙，其锥形球3的高度低于螺旋自驱动轮1的高度，不妨碍螺旋自驱动轮1的转动行驶，其内侧与连杆4连接的挡板41不仅能阻挡冲开的泥沙对检测机构的影响，还能为检测机构提供支撑的连接机构，将一般的直线牵引绳设置为弹力牵引绳6，能在管道环境检测机器人回返时，其弹力的收缩不会使得回返的机器人压到牵引绳而造成缠绕。

设置高度调节装置，对管道环境检测机器人在管道内进行移动检测提供一个高度上的调节，便于获取管道环境的精确数据。在调节的过程中，通过销轴铰接的第一滑杆91与第二滑杆92可以在第一滑槽10与第二滑槽13的内壁滑动，从而达到收缩与撑起的作用，而凹槽板12的内表面呈凹槽型，可以在安装仓8上方电动伸缩杆11升起时，与铰接支撑杆9撑起凹槽板12上检测装置，当电动伸缩杆11与铰接支撑杆9同时收缩时，凹槽板12的内表面可以盖住安装仓8，对其进行防护，也对下降进入管道的机器人表面结构进行防护，从而实现了管道环境检测机器人在多种大小管道内进行精确有效的检测。

设置检测装置，使得管道环境检测机器人对管道内的环境进行多角度的检测、记录。在调节的过程中，通过驱动电机14可以驱动电机14带动法兰盘15进行转动，而法兰盘15的侧端上表面安装了长短不一的多个连接杆，在连接杆的上方安装斜侧板16及中空雷达圆台17，可对中空雷达圆台17表面的结构进行灵活的多角度转动，而与球形杆在支撑三脚架21与支撑圆管211的作用下连接的激光雷达22则随着法兰盘15转动，激光雷达22的作用是能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状,探测、识别、分辨和跟踪目标，驱动径向电机23正转，可以带动蜗杆25随之正转，而与蜗杆25啮合的蜗轮27则带动U型支撑台28向右径向转动，从而使得高清摄影机30，远光灯32与近光灯31同时向右偏转，径向电机23反转则相反，驱动轴向电机29正转，可以带动回型支撑架26随之轴向向前正转，从而带动U型支撑台28与其上方的高清摄影机30及两个灯光向前正转，轴向电机29反转则相反，而气体传感器与温湿度传感器34可以对管道内的有毒气体及温湿度进行实时的检测，并将检测到的数据通过控制器传递到工作人员操作台界面上，从而实现了对管道内部环境进行多角度的摄像观察，还能在回返时调转高清摄影机30及灯光，使得机器人安全退出管道，而不用调转机器人机身进行回返路线的观察。

工作原理：本发明在具体的实施例中，通过将弹力牵引绳6套入绳锁扣51中后，通过机械臂勾住门环7，将管道环境检测机器人放入管道入口后松开门环7，然后通过地面上工作人员操作无线控制端，驱动机器人机体底部的螺旋自驱动轮1旋转，其产生的螺旋力不仅能将前方的泥沙、淤泥向两侧推开，同时带动与螺旋自驱动轮1通过连杆4连接的支撑底板5及其上方的检测机构进行移动，与连接轴2连接的锥形球3及与连杆4连接的挡板41可以辅助螺旋自驱动轮1向前移动；当移到管道内合适的位置时，工作人员驱动安装仓8上方的电动伸缩杆11，在电动伸缩杆11升起时，铰接支撑杆9中的第一滑杆91的底部一端在第一滑槽10内向左移动，顶部与凹槽板12一侧铰接的一端顺时针转动，同时铰接支撑杆9中的第二滑杆92底部与支撑底板5一侧铰接的一端逆时针转动，顶部一端在第二滑槽13内向左移动，使得凹槽板12及其上方结构在铰接支撑杆9与电动伸缩杆11的支撑下缓缓上升；当检测机构上升到合适高度时，驱动螺旋自驱动轮1继续向前行驶，同时驱动安装仓8内驱动电机14，使其输出轴带动法兰盘15转动，而法兰盘15上方安装的长短不一的连接杆连接了斜侧板16及中空雷达圆台17也同时转动，又由于球形槽19内铰接了球形连接杆20，球形连接杆20呈弯曲的L型，所以连有球形槽19的转轴18在转动时不仅能使激光雷达22进行转动，还能在倾斜的中空雷达圆台17与球形槽19及球形连接杆20的铰接力下进行晃荡式的转动；驱动了激光雷达22之后，工作人员控制凹槽板12上的轴向电机29正转，使其输出轴外表面连接的回型支撑架26向前转动，同时带动与回型支撑架26通过转动轴261连接的U型支撑台28向前转动，则可将高清摄影机30及近光灯31、远光灯32向前调至合适的位置，然后驱动径向电机23正反转，使其输出轴外表面连接的蜗杆25在平行支撑架24作用下转动，则使得与蜗杆25啮合的蜗轮27进行左右转动，又因为蜗轮27通过转动轴261与U型支撑台28连接，所以左右转动的蜗轮27带动高清摄影机30及近光灯31、远光灯32左右转动，从而对管道内的环境进行实时的多角度观察、录像，而在管道环境检测机器人移动的过程中，气体检测传感器33以及温湿度传感器34对管道内的气体、温湿度进行实时的检测，并将检测的数据反馈到工作人员操作界面上。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。