(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210726299.3 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 申请人 武汉数字建造产业 技术研究院有限 公司 (72)发明人 刘文黎　骆汉宾　李琛　吴俊豪　 李翰林　鲁振川　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 李晓飞 (51)Int.Cl. E03F 9/00(2006.01) G16Y 20/00(2020.01)G16Y 40/10(2020.01) G16Y 40/30(2020.01) H04N 7/18(2006.01) H04Q 9/00(2006.01) G01S 15/89(2006.01) (54)发明名称 一种城市排水管道检测与清淤智能机器人 及工作方法 (57)摘要 本发明公开了一种城市排水管道检测与清 淤智能机器人及工作方法， 属于城市排水管道检 测与清淤技术领域。 机器人包括： 机器人本体以 及搭载于机器人本体上的排水管道内部环境探 测装置、 清 淤作业装置及机器人无先验环境下同 步定位装置。 所述排水管道内部环 境探测装置包 括搭载于机器人本体上的第一环扫声呐及浑水 摄像机； 所述清淤作业装置用于清除淤积物； 所 述机器人无先验环境下同步定位装置， 包括第二 环扫声呐、 浑水摄像机、 陀螺仪、 计米器及位置获 取模块； 所述位置获取模块用于通过边缘计算和 特征提取， 得到机器人的位置信息； 基于该定位 信息， 可以使得机器人进行指定位置的精准检修 及清淤。 本发 明能够实现精细化定量清淤作业及 检测。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 114991298 A 2022.09.02 CN 114991298 A 1.一种城市排水管道检测与清淤智能机器人， 其特征在于， 包括： 机器人本体以及搭载 于机器人本体上 的排水管道内部环境探测装置、 清淤作业装置、 机器人无先验环境下同步 定位装置； 所述排水管道内部环境探测装置包括搭载于机器人本体上的第一环扫声呐及浑水摄 像机； 所述清淤作业装置用于清除淤积物； 所述机器人无先验环境下同步定位装置， 包括第二环扫声呐、 浑水摄像机、 陀螺仪、 计 米器及位置获取模块； 所述第二环扫声呐用于扫描排水管道内的环形截面点云信息， 所述 浑水摄像机用于拍摄排水管道内的图像信息， 所述陀螺仪用于记录机器人 的姿态信息， 所 述计米器用于测量机器人的行进距离信息； 所述位置获取模块用于通过边缘计算和特征提 取， 得到机器人的位置信息； 其中， 所述 位置获取模块包括： 环境特征识别单元， 用于通过边缘计算和特征提取将所述环形截面点云信息、 图像信 息、 姿态信息及行进距离信息进行 数据融合， 识别出机器人不同时刻所处的环境特 征； 轨迹线生成单元， 用于当机器人运行一段轨迹后， 将轨迹上的所有环境特征顺序连接， 得到机器人行进的轨 迹线； 位置信息输出单元， 用于将所述轨迹线与排水管道的GIS图进行比对， 得到机器人的实 时位置信息 。 2.根据权利要求1所述的机器人， 其特征在于， 所述机器人无先验环境下同步定位装置 还包括三维建图模块， 用于将所述机器人行进的轨迹线与所述环形截面点云信息进行匹 配， 得到排水 管道内部的三维模型。 3.根据权利要求2所述的机器人， 其特征在于， 所述清淤作业装置包括搭载于机器人本 体前部的铰刀和机器人后部的抽淤口； 工作状态下， 机器人下放铰刀， 打散原位的淤泥， 通 过抽淤口将淤泥抽出； 枯水期淤泥板结时， 机器人通过抽淤口进 行反向冲水， 利用铰刀旋转 清除淤积物。 4.根据权利要求3所述的机器人， 其特征在于， 所述第 一环扫声呐和第 二环扫声呐为同 一个环扫声呐。 5.根据权利要求4所述的机器人， 其特征在于， 还包括机器人水中行走装置， 所述机器 人水中行走装置包括伺服直流电机、 行星齿轮减速器及行进式履带， 所述伺服直流电机的 输出轴与所述行星 齿轮减速器连接， 所述行星 齿轮减速器设置在所述行进式履带 上。 6.根据权利要求5所述的机器人， 其特征在于， 所述排水管道内部环境探测装置还包括 搭载于机器人本体上的推杆。 7.根据权利要求6所述的机器人， 其特征在于， 还包括机器人通讯控制装置及机器人物 联网系统， 所述机器人通讯控制装置包括水下光纤及控制器， 所述机器人物联网系统包括 路由器和 地面上位机； 所述控制器通过所述水下光纤与所述地面上位机连接， 所述路由器 与所述水 下光纤连接 。 8.根据权利要求7所述的机器人， 其特征在于， 所述机器人为多台， 多台所述机器人均 与所述机器人物联网系统连接 。 9.一种如权利要求1 ‑8任意一项所述的机器人工作方法， 其特 征在于， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114991298 A 2通过浑水摄像机拍摄排水管道内的作业环境， 通过第 一环扫声呐探测排水管道结构本 体以及附着淤积物情况； 工作状态下， 机器人下放铰刀， 打散原位的淤泥， 通过抽淤口将淤泥抽出； 枯水期淤泥 板结时， 机器人通过抽淤口进行反向冲水， 利用铰刀旋转清除淤积物； 通过所述第 二环扫声呐扫描排水管道内的环形截面点云信 息， 通过所述浑水摄像机拍 摄排水管道内的图像信息， 通过所述陀螺仪记录机器人 的姿态信息， 通过所述计米器测量 机器人的行进距离信息； 通过边缘计算和特征提取将所述环形截面点云信息、 图像信息、 姿态信息及行进距离 信息进行 数据融合， 识别出机器人不同时刻所处的环境特 征； 当机器人运行一段轨迹后， 将轨迹上的所有环境特征顺序连接， 得到机器人行进的轨 迹线； 将所述轨 迹线与排水 管道的GIS图进行比对， 得到 机器人的实时位置信息 。 10.根据权利要求9所述的工作方法， 其特征在于， 还包括将所述机器人行进的轨迹线 与所述环形截面 点云信息进行匹配， 得到排水 管道内部的三维模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114991298 A 3