[发明专利]一种有压输水隧洞无缆水下检测机器人及检测方法

权利要求书

1.一种有压输水隧洞无缆水下检测机器人，包括机身壳体、检测仓、荷载仓、距离仓、动力系统、前视高清水下摄像机和水深仪，其特征在于：所述的机身壳体采用低阻力的流线型外形，沿机身壳体周向均匀布置有若干条稳定防撞条鳍；所述的前视高清水下摄像机布置于机身的最前端，前视高清水下摄像机采集检测机器人前端出洞信息，检测机器人通过动力系统实现自主出洞，最终实现自主回收。

2.根据权利要求1所述的有压输水隧洞无缆水下检测机器人，其特征在于：所述的检测仓为圆柱形舱体，载有高清水下摄像机和照明灯；检测仓布置于机身壳体内的最中间位置，高清水下摄像机和照明灯临近布置，以便为高清水下摄像机提供照明，高清水下摄像机和照明灯沿检测仓内壁周向等间距布置。

3.根据权利要求1所述的有压输水隧洞无缆水下检测机器人，其特征在于：所述的荷载仓由多节圆柱形舱体组成，载有控制系统和舰载硬盘；荷载仓沿检测仓两端均匀分布，中间内部贯通，两端连接距离仓；控制系统和舰载硬盘按照质量平衡原理均布在荷载仓内。

4.根据权利要求1所述的有压输水隧洞无缆水下检测机器人，其特征在于：所述的距离仓为短距圆柱形舱体，载有距离仪；距离仓在荷载仓前、后各布置一个；沿距离仓内壁周向等距布置多支距离仪，以便实时测量检测机器人到洞壁距离，掌握检测机器人运行体态。

5.根据权利要求1所述的有压输水隧洞无缆水下检测机器人，其特征在于：所述的动力系统包括前端水平动力机、前端纵向动力机、尾部纵向动力机、尾部水平动力机、尾部主推器和槽道；尾部主推器布置于机身尾部，为主要的推进动力来源；前端水平动力机、前端纵向动力机布置于机身距离仓和前视高清水下摄像机之间，前端水平动力机、前端纵向动力机均布置于槽道中心；尾部水平动力机、尾部纵向动力机布置于机身距离仓和尾部主推器之间，尾部水平动力机、尾部纵向动力机均布置于槽道中心；槽道为薄壁中空圆筒，与机身壳体平滑连接；前端水平动力机、前端纵向动力机、尾部纵向动力机、尾部水平动力机用于机身运行体态调节，使其始终处于输水隧洞截面中心附近，最大化保证观测效率。

6.根据权利要求1所述的有压输水隧洞无缆水下检测机器人，其特征在于：所述的水深仪，按照舰体质量平衡原理布置于舰体前、后端，水深仪主要采集检测机器人行进过程中的水深变化，为检测机器人后续检测分析提供参考依据。

7.根据权利要求1所述的有压输水隧洞无缆水下检测机器人，其特征在于：所述的机身壳体、检测仓、荷载仓、距离仓、动力系统、前视高清水下摄像机、水深仪均密封连接和固定。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的有压输水隧洞无缆水下检测机器人的检测方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、检测前期，在陆地上，给检测机器人下达任务指令，开启距离仪和动力系统，并在上游洞口或检修支洞布放检测机器人；

S2、检测机器人根据前期设置参数，通过动力系统进入检修洞口截面中心附近，检测机器人到达输水隧洞截面中心附近后自主关闭动力系统，开启照明灯、高清水下摄像机、前视高清水下摄像机和水深仪，开始正常检测；

S3、检测机器人自主关闭动力系统依靠输水隧洞内水流自主在隧洞截面中心漂流，距离仪实时测量检测机器人距离洞壁的数据，并经荷载仓内的控制系统对数据进行实时处理，如发现检测机器人偏移洞径中心较大，开启动力系统调整检测机器人运行体态，使检测机器人始终处于输水隧洞截面中心附近，最大化保证观测效率；漂流过程中高清水下摄像机实时采集周向摄像范围图像，前视高清水下摄像机实时采集前端摄像范围图像，水深仪始终开启自主采集输水隧洞侧壁高清图像，并存储在荷载仓舰载硬盘上；

S4、在检测输水隧洞出口处布置标识物和捕捉网，检测机器人通过前视高清水下摄像机对标识物进行自主识别，并通过荷载仓内控制系统开启动力系统向检修支洞或出口处推进，最终通过捕捉网实现检测机器人的自主回收；

S5、提取检测机器人摄像、水深以及行程数据，进行图像和数据处理，实现有压输水隧洞的常态化检测。