I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   R o b o t i c s   a n d   A u t o m a t i o n   ( I J R A )   V o l .   1 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 2 ,   p p .   6 4 ~ 6 8   I S S N :   2 0 8 9 - 4 8 5 6             6 4       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s j o u r n a l . c o m / o n l i n e / i n d e x . p h p / I J R A   D e s i g n   a n d   D e v e l o p m e n t   o f   V i s i o n   B a s e d   B l o c k a g e   C l e a r a n c e   R o b o t   f o r   S e w e r   P i p e s       N .   K r i s h n a   P r a s a d 1 ,   M .   B a l a   K a r t h i k e y a n 2   1 V e l t e c h   M u l t i t e c h   D r . RR  a n d   D r . S E n g i n e e r i n g   Co l l e g e ,   A n n a   U n i v e r s i t y   N o :   1 0   p u d u r   h i g h   r o a d   C h e n n a i - 6 0 0 0 5 3 ,   M o b i l e :   9 1 -   9 0 4 2 7 9 6 9 2 5                     2 E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r i n g ,   V E L   T e c h   M u l t i   T e c h   S RS   E n g i n e e r i n g   Co l l e g e       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T   A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   N o v   1 7 ,   2 0 1 1   R e v i s e d   M a r   1 0 ,   2 0 1 2   A c c e p t e d   M a r   1 7 ,   2 0 1 2       Ro b o t i c   t e c h n o l o g y   i s   o n e   o f   t h e   a d v a n c e d   t e c h n o l o g i e s ,   w h i c h   i s   c a p a b l e   o f   c o m p l e t i n g   t a s k s   a t   s i t u a t i o n s   w h e r e   h u m a n s   a r e   u n a b l e   t o   r e a c h ,   s e e   o r   s u r v i v e .   T h e   u n d e r g r o u n d   s e w e r   p i p e l i n e s   a r e   t h e   m a j o r   t o o l s   f o r   t h e   t r a n s p o r t a t i o n   o f   e f f l u e n t   w a t e r .   A   l o t   o f   t r o u b l e s   c a u s e d   b y   b l o c k a g e   i n   s e w e r   p i p e   w i l l   l e a d   t o   o v e r f l o w   o f   e f f l u e n t   w a t e r ,   s a n i t a t i o n   p r o b l e m s .   S o   r o b o t i c   v e h i c l e   t h a t   i s   c a p a b l e   o f   t r a v e l i n g   a t   u n d e r n e a t h   e f f l u e n t   w a t e r   d e t e r m i n i n g   b l o c k a g e   u s i n g   u l t r a s o n i c   s e n s o r s   a n d   c l e a r i n g   b y   m e a n s   o f   d r i l l i n g   m e c h a n i s m   i s   d o n e .   I n   a d d i t i o n   t o   t h a t   w i r e l e s s   c a m e r a   i s   f i x e d   w h i c h   a c t s   a s   a   r o b o t   v i s i o n   b y   w h i c h   w e   c a n   m o n i t o r   v i d e o   a n d   c a p t u r e   i m a g e s   u s i n g   M A T L A t o o l .   T h u s   i n   t h i s   p r o j e c t   a   p r o t o t y p e   m o d e l   o f   u n d e r g r o u n d   s e w e r   p i p e   b l o c k a g e   c l e a r a n c e   r o b o t   w i t h   d r i l l i n g   t y p e   w i l l   b e   d e v e l o p e d .     K e y w o r d :   C a p t u r e   i m a g e s   R o b o t i c   S e w e r   p i p e l i n e s   V i d e o   W i r e l e s s   c a m e r a   Co p y r i g h t   ©   2 0 1 2   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   F i r s t   A u t h o r   S c h o l a r ,   V e l t e c h   M u l t i t e c h   D r . R R   a n d   D r . S R   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   A n n a   U n i v e r s i t y   N o :   1 0   p u d u r   h i g h   r o a d   C h e n n a i - 6 0 0 0 5 3 ,   M o b i l e :   9 1 -   9 0 4 2 7 9 6 9 2 5 ,   E m a i l :   p r a s a d 4 2 t e c h @ g m a i l . c o m       1 .   I N T R O D U C T I O N     I n   t h i s   a   r o b o t i c   s y s t e m   t h a t   i s   c a p a b l e   o f   t r a v e l i n g   a t   u n d e r n e a t h   e f f l u e n t   w a t e r   d e t e r m i n i n g   b l o c k a g e   u s i n g   u l t r a s o n i c   s e n s o r s   c l e a r i n g   b y   m e a n s   o f   d r i l l i n g   m e c h a n i s m   i s   d e s i g n e d   t o   w o r k   i n   n o n - i d e a l   e n v i r o n m e n t s .   R o b o t i c   s y s t e m s   a r e   b e c o m i n g   e v e r   m o r e   c o m p l e x   e v e r y d a y   a n d   t h e   n e e d   f o r   v i s u a l   f e e d b a c k   b a s e d   s y s t e m s   i s   i n c r e a s i n g   b y   t h e   h o u r   f o r   t h e   d e v e l o p m e n t   o f   e f f i c i e n t   s e l f - a d a p t i v e   m o b i l e   r o b o t i c   s y s t e m s .   I n   t h e   s y s t e m   w e   p r e s e n t   h e r e ,   w e   a m a l g a m a t e   a n   M A T L A B   b a s e d   G r a p h i c a l   U s e r   I n t e r f a c e   f o r   a   r o b o t i c   s y s t e m .     H e r e   M A T L A B   a c t s   a s   a   G r a p h i c a l   U s e r   I n t e r f a c e   a n d   t h e   a p p r o p r i a t e   s i g n a l s   a r e   s e n t   t o   a   m i c r o - c o n t r o l l e r   t h r o u g h   a   s e r i a l   i n t e r f a c e .   O n c e   t h e   c o m m a n d   s i g n a l s   a r e   r e c e i v e d   b y   t h e   m i c r o c o n t r o l l e r   t h e   a p p r o p r i a t e   a c t i o n s   a r e   p e r f o r m e d   b y   t h e   r o b o t .   I n   t h i s   s e m i   a u t o n o m o u s   t y p e   o f   r o b o t   i s   d e s i g n e d   s o   t h a t   e v e n   i n   t h e   c a s e   o f   f a u l t y   c o n d i t i o n   w e   c a n   m a n u a l l y   c o n t r o l   t h e   r o b o t .   E l e c t r o n i c   s y s t e m s   o n b o a r d   t h e   r o b o t   h a s   t h r e e   p r i m a r y   t a s k s ,   t o   c o m m u n i c a t e   w i t h   t h e   P C ,   c o n t r o l   t h e   m o t i o n   o f   t h e   r o b o t   a n d   t o   p e r f o r m   d r i l l i n g   m e c h a n i s m   w h e n   a n   o b s t a c l e   i s   d e t e c t e d .   A   s e r i a l   l i n k   i s   e s t a b l i s h e d   b e t w e e n   t h e   c o m p u t e r   a n d   t h e   m i c r o - c o n t r o l l e r   u s i n g   s e r i a l   m o d u l e s .   M o t i o n   c o n t r o l   i s   a c h i e v e d   b y   i n t e r f a c i n g   t w o   g e a r e d   D C   m o t o r s   t o   a   s t a n d a r d   H - B r i d g e   m o t o r   d r i v e r   c i r c u i t .   T h e   m i c r o c o n t r o l l e r   i n t e r p r e t s   t h e   s i g n a l s   r e c e i v e d   f r o m   t h e   c o m p u t e r   a n d   a c c o r d i n g l y   c o n t r o l s   t h e   m o t i o n   o f   t h e   r o b o t   b y   s e n d i n g   s i g n a l s   t o   t h e   m o t o r   d r i v e r   c i r c u i t r y .     A d d i t i o n a l l y   s i n c e   t h e s e   s y s t e m s   r e q u i r e   d i f f e r e n t   v o l t a g e   s u p p l i e s ,   a   d e d i c a t e d   c i r c u i t   i s   b u i l t   t o   p e r f o r m   t h i s   t a s k .   T h e   m e c h a n i c a l   s t r u c t u r e   i s   d e s i g n e d   k e e p i n g   i n   p e r s p e c t i v e   t h e   w e i g h t   a n d   s i z e   r e q u i r e m e n t s ,   a n d   t h e   r e q u i r e d   d e g r e e   o f   m o b i l i t y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       D e s i g n   A n d   D e v e l o p m e n t   O f   V i s i o n   B a s e d   B l o c k a g e   C l e a r a n c e   R o b o t   F o r   S e w e r   P i p e s   ( N .   K r i s h n a   P r a s a d )   6 5 2 .   S Y S T E M   O V E R V I E W   I n   t h i s   a   s e m i   a u t o n o m o u s   r o b o t   t h a t   i s   f u l l y   s u b m e r s i b l e   i s   t o   b e   d e s i g n e d   t h a t   u s e s   g r a p h i c a l   u s e r   i n t e r f a c e   b y   w h i c h   u s e r   c a n   c l i c k   t h e   d e s i r e d   p u s h   b u t t o n   t o   p e r f o r m   t h e   a c t i o n .   I n   o u r   s y s t e m   M A T L A B   s o f t w a r e   i s   p r o g r a m m e d   a c c o r d i n g   t o   t h e   r e q u i r e m e n t   o n c e   a   u s e r   c l i c k   a   p u s h   b u t t o n   t h e   s y s t e m   i n i t i a t e s   a n d   s t a r t s   i m a g e   a c q u i s i t i o n   f r o m   t h e   d e v i c e   s i m i l a r l y   v a r i o u s   a c t i o n   s u c h   a s   f o r w a r d ,   r e v e r s e   a c t i o n   c a n   b e   d o n e .     O n c e   a   p a r t i c u l a r   p u s h   b u t t o n   i s   p r e s s e d   a n   h e x a d e c i m a l   c o d e   c o r r e s p o n d i n g   t o   t h e   p a r t i c u l a r   v a l u e   i s   t r a n s m i t t e d   t o   t h e   s e r i a l   p o r t ,   f r o m   t h e   C O M   p o r t   o r   s e r i a l   p o r t   u s i n g   R S - 4 3 5   c a b l e   t h e   d a t a   i s   t r a n s m i t t e d   t o   t h e   r o b o t   I n   t h e   r o b o t   P I C   m i c r o c o n t r o l l e r   i s   p r o g r a m m e d   i n   s u c h   a   w a y   t h a t   i n   a   i n f i n i t e   l o o p   l i k e   w h i l e   i s   u s e d   t o   c h e c k   f o r   a   h e x a d e c i m a l   c o d e   i f   t h a t   p a r t i c u l a r   v a l u e   o f   t h e   c o d e   i s   r e c e i v e d   i t   i s   m o v e d   t o   a n o t h e r   p o r t   ,   f r o m   t h a t   a   d r i v e r   c i r c u i t   I C   s u c h   a s   L 2 9 3 D   p r o v i d e s   s u f f i c i e n t   v o l t a g e s   t o   t h e   m o t o r   t o   d r i v e .   S i n c e   t h i s   t y p e   o f   t h e   r o b o t   i s   s e m i   a u t o n o m o u s ,   u p o n   p o w e r i n g   u p   p r e f e r e n c e s   w i l l   b e   g i v e n   t o   t h e   u l t r a s o n i c   s e n s o r ,   i t   u s e s   t h e   e c h o   p u l s e   t o   d e t e c t   a n   o b s t a c l e .   W h e n   a n   o b s t a c l e   i s   d e t e c t e d   i n   f r o n t   o f   t h e   r o b o t ,   t h e   u l t r a s o n i c   s e n s o r   i n i t i a t e s   a n   i n t e r r u p t   m e c h a n i s m   t o   t h e   P I C   m i c r o c o n t r o l l e r ;   u p o n   r e c e i v i n g   t h e   r e q u e s t   d r i l l i n g   m e c h a n i s m   w i l l   b e   a c t i v a t e d .   T h e   r o b o t   a l s o   h a s   t h e   p r o v i s i o n   o f   m a n u a l l y   c o n t r o l l a b l e   i n   c a s e   o f   i n   f a u l t y   s t a t e .   I n   a d d i t i o n   a   w i r e d   I R   c a m e r a   i s   f i x e d   a t   f r o n t   e n d   w h i c h   a c t s   t h e   r o b o t   v i s i o n   I n   t h i s   t h e   u s e r   h a s   t o   o p e n   t h e   M A T L A B   s o f t w a r e   a n d   e x e c u t e   t h e   m - f i l e   t h a t   c o n t a i n s   t h e   c r e a t e d   M A T L A B   u s e r   i n t e r f a c e ,   t h e   g r a p h i c a l   u s e r   i n t e r f a c e   a l l o w s   t h e   f o l l o w i n g   f u n c t i o n s   s u c h   a s   r o b o t   c o n t r o l   f u n c t i o n   a n d   i m a g e   a c q u i s i t i o n   f u n c t i o n .     A   r o b o t i c   f u n c t i o n   i n c l u d e s   s t a r t   d r i l l ,   s t o p   d r i l l ,   r i g h t ,   l e f t   a n d   f o r w a r d .   I m a g e   a c q u i s i t i o n   f u n c t i o n   i n c l u d e s   c a p t u r i n g   l i v e   v i d e o   a n d   s t o p p i n g   t h e m   u s i n g   M A T L A B   t o o l .           F i g u r e   1 .   B l o c k   d i a g r a m   o f   t h e   o v e r a l l   s e t u p       O n c e   a   p a r t i c u l a r   p u s h   b u t t o n   i s   p r e s s e d   a n   h e x a d e c i m a l   c o d e   c o r r e s p o n d i n g   t o   t h e   p a r t i c u l a r   v a l u e   i s   t r a n s m i t t e d   t o   t h e   s e r i a l   p o r t ,   f r o m   t h e   C O M   p o r t   o r   s e r i a l   p o r t   u s i n g   R S - 4 3 5   c a b l e   t h e   d a t a   i s   t r a n s m i t t e d   t o   t h e   r o b o t ,   i n   t h e   r o b o t   P I C   m i c r o c o n t r o l l e r   u p o n   r e c e i v i n g   t h e   v a l u e   p e r f o r m s   t h e   d e s i r e d   a c t i o n ,   h e r e   t h e   P I C   m i c r o c o n t r o l l e r   i s   p r o g r a m m e d   i n   s u c h   a   w a y   t h a t   w h e n   a   p a r t i c u l a r   v a l u e   i s   r e c e i v e d   t h e   d e s i r e d   a c t i o n   i s   p e r f o r m e d .     I n   a d d i t i o n   t o   t h a t   r o b o t   h a s   t h e   I R   C a m e r a   t h a t   w i l l   p r o v i d e   v i s i o n   t o   t h e   r o b o t i c   s y s t e m   t r a v e l l i n g   u n d e r n e a t h   e f f l u e n t   w a t e r ,   s i n c e   i t   i s   w i r e d   r o b o t   p o w e r   c o n s t r a i n t s   w i l l   n o t   a n   i s s u e .   T h u s   t h e   G U I   c r e a t e d   i n   M A T L A B   w i t h   a p p r o p r i a t e   c o d i n g   w i l l   c o n t r o l   t h e   R o b o t   v i a   s e r i a l   p o r t   t h a t   i n t e r f a c e   w i t h   t h e   P I C   I m p l e m e n t a t i o n   M o d u l e s   T h e   w o r k i n g   m o d u l e   c o n s t i t u t e s :   ·   C r e a t i n g   G U I   u s i n g   M A T L A B     G r a p h i c a l   u s e r   i n t e r f a c e   p r o v i d e s   t h e   u s e r   c o n t r o l   f u n c t i o n   m e n u ,   w h e n   a n   a p p r o p r i a t e   b u t t o n   i s   p r e s s e d   d e s i r e d   a c t i o n   i s   p e r f o r m e d .   M A T L A B   h a s   i n   b u i l d   f u n c t i o n   c a l l e d   g u i d e   w h i c h   p r o v i d e s   a   s e t   o f   t o o l s   f o r   c r e a t i n g   g r a p h i c a l   u s e r   i n t e r f a c e s   t h e s e   t o o l s   s i m p l i f y   t h e   p r o c e s s   o f   l a y i n g   o u t   a n d   p r o g r a m m i n g   G U I ,   s e l e c t i n g   a n d   a l i g n i n g   t h e   G U I   c o m p o n e n t s   t o   b e   p l a c e d   i n   i t .   F o r   e a c h   b u t t o n   a n   a p p r o p r i a t e   c a l l   b a c k   f u n c t i o n   i s   g e n e r a t e d ,   w h e n   p r o g r a m m i n g   t h e   c a l l   b a c k   f u n c t i o n   t h e   d e s i r e d   r e s p o n s e   i s   o b t a i n e d .   ·   P I C   p r o g r a m m i n g     T h e   P I C   m i c r o c o n t r o l l e r   i s   p r o g r a m m e d   i n   s u c h   a   w a y   t h a t   w h e n   a   p a r t i c u l a r   p o r t   i s   s e t   t o   i n p u t   a n d   u s i n g   t h e   i n f i n i t e   p r o g r a m m i n g   l o o p   k e e p   o n   m o n i t o r i n g   f o r   a   v a l u e ,   s i n c e   f o r   d i f f e r e n t   M A TLA B   G U I     P I C     m i c r o c o n t r o l l e r     R O B O w i t h   D R I LLI N G   TY P E   C M O S   I R   C A M E R A     U L T R A S O N I C   S E N S O R   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 9 - 4 8 5 6   I J R A   V o l .   1 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 2   :     6 4     6 8   6 6 c o m b i n a t i o n   o f   v a l u e s   d i f f e r e n t   o u t p u t   a c t i o n   i s   t o   b e   p e r f o r m e d   a n d   i n   s i t u a t i o n   w h e n   a n   i n t e r r u p t   o c c u r s   i t   i s   s e r v e d   i m m e d i a t e l y .   ·   D e s i g n   o f   d r i l l i n g   t y p e   r o b o t   a n d   t o   i n t e r f a c e   s e n s o r     T h e   p e r c e p t i v e   o f   d e s i g n   i s   t o   h a v e   a   d r i l l i n g   t y p e   m e c h a n i s m   i n   f r o n t   e n d ,   w h i c h   i s   c a p a b l e   o f   d e t e c t i n g   b l o c k a g e   i n   u n d e r g r o u n d   s e w e r   p i p e s .   A   g r a p h i c a l   u s e r   i n t e r f a c e   ( G U I )   i s   a   g r a p h i c a l   d i s p l a y   t h a t   c o n t a i n s   d e v i c e s ,   o r   c o m p o n e n t s ,   t h a t   e n a b l e   a   u s e r   t o   p e r f o r m   i n t e r a c t i v e   t a s k s .   T o   p e r f o r m   t h e s e   t a s k s ,   t h e   u s e r   o f   t h e   G U I   d o e s   n o t   h a v e   t o   c r e a t e   a   s c r i p t   o r   t y p e   c o m m a n d s   a t   t h e   c o m m a n d   l i n e .   O f t e n ,   t h e   u s e r   d o e s   n o t   h a v e   t o   k n o w   t h e   d e t a i l s   o f   t h e   t a s k   a t   h a n d .   T h e   G U I   c o m p o n e n t s   c a n   b e   m e n u s ,   t o o l b a r s ,   p u s h   b u t t o n s ,   r a d i o   b u t t o n s ,   l i s t   b o x e s ,   a n d   s l i d e r s .   I n   M A T L A B ,   a   G U I   c a n   a l s o   d i s p l a y   d a t a   i n   t a b u l a r   f o r m   o r   a s   p l o t s .   G U I D E ,   t h e   M A T L A B   g r a p h i c a l   u s e r   i n t e r f a c e   d e v e l o p m e n t   e n v i r o n m e n t ,   p r o v i d e s   a   s e t   o f   t o o l s   f o r   c r e a t i n g   g r a p h i c a l   u s e r   i n t e r f a c e s   ( G U I s ) .   T h e s e   t o o l s   s i m p l i f y   t h e   p r o c e s s   o f   l y i n g   o u t   a n d   p r o g r a m m i n g   G U I s .   ·   G U I D E   i s   p r i m a r i l y   a   s e t   o f   l a y o u t   t o o l s   ·   G U I D E   a l s o   g e n e r a t e s   a n   M - f i l e   t h a t   c o n t a i n s   c o d e   t o   h a n d l e   t h e   i n i t i a l i z a t i o n   a n d   l a u n c h i n g   o f   t h e   G U I     T h i s   M - f i l e   a l s o   p r o v i d e s   a   f r a m e w o r k   f o r   t h e   i m p l e m e n t a t i o n   o f       t h e   c a l l b a c k s   -   t h e   f u n c t i o n s   t h a t   e x e c u t e   w h e n   u s e r s   a c t i v a t e   a   c o m p o n e n t   i n   t h e   G U I .     T h e   t w o   b a s i c   t a s k s   i n   P r o c e s s   o f   i m p l e m e n t i n g   a   G U I   i s   f i r s t ,   l a y i n g   o u t   a   G U I   w h e r e   M A T L A B   i m p l e m e n t   G U I s   a s   f i g u r e   w i n d o w s   c o n t a i n i n g   v a r i o u s   s t y l e s   o f   U I   c o n t r o l   ( U s e r   I n t e r f a c e )   o b j e c t s .   T h e   s e c o n d   t a s k   i s   p r o g r a m m i n g   t h e   G U I ,   w h e r e   e a c h   o b j e c t   m u s t   b e   p r o g r a m   t o   p e r f o r m   t h e   i n t e n d e d   a c t i o n   w h e n   a c t i v a t e d   b y   t h e   u s e r   o f   G U I .   A n d   f i n a l l y   w r i t i n g   t h e   c o d e   t o   i m p l e m e n t   t h e   b e h a v i o r   a s s o c i a t e d   w i t h   e a c h   c a l l b a c k   f u n c t i o n   i n   m - f i l e s .   A   c a l l b a c k   i s   a   f u n c t i o n   t h a t   w r i t e s   a n d   a s s o c i a t e s   w i t h   a   s p e c i f i c   G U I   c o m p o n e n t   o r   w i t h   t h e   G U I   f i g u r e .   I t   c o n t r o l s   G U I   o r   c o m p o n e n t   b e h a v i o r   b y   p e r f o r m i n g   s o m e   a c t i o n   i n   r e s p o n s e   t o   a n   e v e n t   f o r   i t s   c o m p o n e n t .   T h i s   k i n d   o f   p r o g r a m m i n g   i s   o f t e n   c a l l e d   e v e n t - d r i v e n   p r o g r a m m i n g .   T h i s   l a s t   s t e p   i s   t h e   d i f f i c u l t   o n e   a n d   h a s   t o   m a k e   a n   e x t r a   r e a d i n g   o n   h o w   t o   w r i t e   t h e   c o d i n g   b e f o r e   t h e   G U I   c o m p o n e n t   c a n   p e r f o r m   s o m e   t a s k   t h a t   u s e r   d e s i r e .   M E C H A N I C A L   D E S I G N   T h e   M e c h a n i c a l   D e s i g n   o f   t h e   s e w e r   p i p e   i n s p e c t i o n   r o b o t   p l a y s   a   v e r y   p i v o t a l   r o l e   i n   t h e   D e s i g n   a n d   D e v e l o p m e n t   o f   V i s i o n   B a s e d   s e w e r   P i p e   b l o c k a g e   c l e a r a n c e   I n s p e c t i o n   R o b o t .   T h e   m a i n   o b j e c t i v e   o f   t h e   r o b o t   i s   t o   t r a v e r s e   t h r o u g h   t h e   h o r i z o n t a l   a n d   v e r t i c a l   c r o s s   s e c t i o n   o f   t h e   p i p e .   S p e c i f i c   c h a l l e n g e s   a s s o c i a t e d   w i t h   t h i s   a p p l i c a t i o n   i n c l u d e   s p a c e   c o n f i n e m e n t ,   s i z e   a n d   w e i g h t   r e s t r i c t i o n s ,   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o n   r e q u i r e m e n t s ,   a n d   a d v e r s e   e n v i r o n m e n t a l   c o n d i t i o n s .   T h e   k e y   p r o b l e m   i n   t h e i r   d e s i g n   a n d   i m p l e m e n t a t i o n   c o n s i s t s   i n   c o m b i n i n g   t h e   c a p a c i t y   o f   s e l f - m o v i n g   w i t h   t h a t   o f   s e l f - s u s t a i n i n g   a n d   t h e   p r o p e r t y   o f   l o w   w e i g h t   a n d   d i m e n s i o n .   A   v e r y   i m p o r t a n t   d e s i g n   o b j e c t i v e   i s   r e p r e s e n t e d   b y   t h e   a d a p t a b i l i t y   o f   t h e   i n - p i p e   r o b o t s   t o   t h e   i n n e r   d i a m e t e r s   o f   t h e   p i p e s   D E S I G N   O F   H O R I Z O N T A L   S E C T I O N   T h e   h o r i z o n t a l   s e c t i o n   o f   t h e   p i p e   c o n s i s t s   o f   t h e   f o l l o w i n g :   ·   H o r i z o n t a l   T e l e s c o p i c   s e t   ·   2   D C   G e a r e d   M o t o r s   ·   a   S p r i n g   ·   2   H i g h   G r i p   W h e e l s     T e l e s c o p i c   S e t :     F i g u r e   2 .   T e l e c o p i c   S e t       T h e   t e l e s c o p i c   s e t   i s   m a d e   o f   d r a w e r   c h a n n e l s .   T h e   d r a w e r   C h a n n e l s   a r e         d i v i d e d   i n t o   t w o :     ·   s t a t i o n a r y   c h a n n e l   ·   m o b i l e   c h a n n e l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       D e s i g n   A n d   D e v e l o p m e n t   O f   V i s i o n   B a s e d   B l o c k a g e   C l e a r a n c e   R o b o t   F o r   S e w e r   P i p e s   ( N .   K r i s h n a   P r a s a d )   6 7   S t a t i o n a r y   C h a n n e l :   T h e   s t a t i o n a r y   c h a n n e l   a c t s   a s   t h e   b a s e   f o r   t h e   m o b i l e   c h a n n e l   t o   m o v e   i n   f o r w a r d   d i r e c t i o n   a n d   r e v e r s e   d i r e c t i o n .   T h e   s t a t i o n a r y   c h a n n e l   c o n s i s t s   o f   a n   L   s h a p e d   c l a m p   a n d   a   d c   g e a r e d   m o t o r   t o   d r i v e   t h e   w h e e l .   T h e   l e n g t h   o f   t h e   s t a t i o n a r y   c h a n n e l   i s   9 . 2   c m   a n d   b r e a d t h   i s   3   c m   a n d   t h e   t o t a l   a r e a   i t   o c c u p i e s   i s   2 7 . 6   s q u a r e - c m .   T h e   L   c l a m p   H e i g h t   i s   2   c m   a n d   w i d t h   i s   2 . 5   c m   a n d   t h e   l e n g t h   i s   1 . 5   c m .   T h e   f u n c t i o n   o f   t h e   L   c l a m p   i s   t o   h o l d   t h e   s p r i n g .   T h e   L   c l a m p   i s   a t t a c h e d   t o   t h e   u p p e r   s i d e   o f   t h e   s t a t i o n a r y   c h a n n e l   w i t h   t h e   h e l p   o f   t h e   b o l t   a n d   n u t .   T h e   D C   g e a r e d   m o t o r   i s   a t t a c h e d   t o   t h e   b o t t o m   s i d e   o f   t h e   s t a t i o n a r y   c h a n n e l   M o b i l e   C h a n n e l :   T h e   p i p e   i s   o f   v a r i a b l e   s i z e   i . e .   i t s   d i a m e t e r   v a r i e s .   T o   o v e r c o m e   t h i s   d a m p e n i n g   e n v i r o n m e n t ,   t h e   m o b i l e   c h a n n e l   i s   u s e d   t o   a s s i s t   t h e   r o b o t   i n   a d a p t i n g   i t s e l f   t o   t h e   v a r i a b l e   s i z e   o f   p i p e .   T h e   m o b i l e   c h a n n e l   i s   s m a l l e r   i n   s i z e   s u c h   t h a t   i t   f i t s   i n s i d e   t h e   s t a t i o n a r y   c h a n n e l .   T h e   m o b i l e   c h a n n e l   s l i d e s   o v e r   t h e   s t a t i o n a r y   c h a n n e l   w i t h   a n   i n s u b s t a n t i a l   a m o u n t   o f   f r i c t i o n .   T h e   s i d e s   o f   t h e   m o b i l e   c h a n n e l   a r e   c o m p l e t e l y   g r e a s e d   s o   t h a t   s l i d i n g   d o e s   n o t   p o s e   a n y   p r o b l e m .   T h e   l e n g t h   o f   t h e   m o b i l e   c h a n n e l   i s   7   c m   a n d   i t   e x t e n d s   o u t   o f   t h e   s t a t i o n a r y   c h a n n e l   t o   a   m a x i m u m   o f   2   c m .   I t   a l s o   c o n s i s t s   o f   a n   L   s h a p e d   c l a m p   t o   s u p p o r t   t h e   o t h e r   e n d   o f   t h e   s p r i n g .   T h e   L   c l a m p   h e i g h t   i s   2   c m ,   l e n g t h   i s   1 . 5   c m   a n d   w i d t h   i s   2   c m .       A   D C   g e a r e d   m o t o r   t h a t   h a s   b e e n   f i x e d   t o   t h i s   c h a n n e l .   T h e   w h e e l s   a r e   f i x e d   t o   t h e   m o t o r   s h a f t   a n d   t h e   m o t o r s   a r e   f i x e d   t o   t h e   c h a n n e l   i n   s u c h   a   w a y   t h a t   t h e   e n t i r e   l e n g t h   o f   t h e   v e r t i c a l   s e c t i o n   i s   2 2 c m   t h a t   i s   t h e   d i a m e t e r   o f   t h e   p i p e .   D C   G e a r e d   M o t o r s :   T h e   D C   G e a r e d   M o t o r s   p r o p e l   t h e   r o b o t   i n   b o t h   t h e   f o r w a r d   a n d   r e v e r s e   d i r e c t i o n s   o f   t h e   h o r i z o n t a l   a n d   v e r t i c a l   s e c t i o n s   o f   t h e   p i p e .   T h e   m o t o r s   a r e   a t t a c h e d   t o   t h e   s t a t i o n a r y   a n d   m o b i l e   c h a n n e l   o f   t h e   t e l e s c o p i c   s e t .   T h e   m o t o r   h a s   s u f f i c i e n t   t o r q u e   t o   p u l l   t h e   r o b o t   a g a i n s t   g r a v i t y   w h i l e   t r a v e r s i n g   t h e   v e r t i c a l   c r o s s   s e c t i o n   o f   t h e   p i p e .   S p r i n g :   T h e   s p r i n g   p l a y s   t h e   p i v o t a l   r o l e   i n   h e l p i n g   t h e   r o b o t   t o   a d a p t   i t s e l f   t o   t h e   v a r y i n g   s i z e   o f   t h e   p i p e .   T h e   s p r i n g   i s   f i x e d   b e t w e e n   t h e   2   L   c l a m p s   o f   t h e   s t a t i o n a r y   c h a n n e l   a n d   t h e   m o b i l e   c h a n n e l .   H o l e s   a r e   d r i l l e d   i n   t h e   2   L   c l a m p s   o f   t h e   s t a t i o n a r y   c h a n n e l   a n d   t h e   m o b i l e   c h a n n e l   i n   s u c h   a   w a y   t h a t   a   s c r e w   i s   f i x e d   b e t w e e n   t h e m .   A   s c r e w   i s   i n s e r t e d   i n t o   t h e   s p r i n g   t o   p r e v e n t   i t   f r o m   s l i p p i n g   o u t   o f   t h e   c l a m p s   w h e n   i t   i s   g e t t i n g   c o m p r e s s e d .   T h e   s c r e w   h o l d s   t h e   s p r i n g   i n   i t s   p o s i t i o n .     H i g h   G r i p   W h e e l s :   T h e   w h e e l s   h e l p   t h e   r o b o t   t o   g r i p   t o   t h e   p i p e .   T h e   w h e e l   d i a m e t e r   i s   4 . 5   c m   a n d   t h e   w h e e l   t h i c k n e s s   i s   3 . 3   c m .   T h e   w h e e l s   a r e   a t t a c h e d   t o   t h e   m o t o r   s h a f t   b y   d r i l l i n g   w h e e l   i n n e r   d i a m e t e r           F i g u r e   3 .   R o b o t   G U I   I n t e r f a c e   3 .   E X P E R I M E N T A L   R E S U L T S   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 9 - 4 8 5 6   I J R A   V o l .   1 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 2   :     6 4     6 8   6 8 A f t e r   l a y i n g   o u t   t h e   G U I   c o m p o n e n t ,   w h e n   e x e c u t e d   t h e   m   f i l e s ,   f o r   e a c h   p u s h       b u t t o n   d e s i r e d   o u t p u t   i s   o b t a i n e d   A f t e r   s u c c e s s f u l   c o m p l e t i o n   o f   c r e a t i n g   G U I   i n   M A T L A B ,   w e   u s e d   H D D   S E R I A L   P O R T   M O N I T E R   s o f t w a r e   t o   v i e w   t h e   c o d e   g e n e r a t e d   f o r   e a c h   p u s h   b u t t o n   p r e s s e d .         F i g u r e   4 .     M o n i t o r i n g   t r a n s m i s s i o n   o f   s i g n a l s         4 .     C O N C L U S I O N   A t   t h e   e n d   o f   t h i s   a     p r o t o t y p e   s y s t e m   f o r   c l e a n i n g   a n d   r e m o v i n g   b l o c k a g e   o f   l a r g e   s e w e r   p i p e s ,   h a s   b e e n   b u i l t   a n d   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   f o r   s o f t w a r e   p a r t   o f   t h e   r o b o t i c   s y s t e m   i s   c r e a t e d   s u c c e s s f u l l y   u s i n g   M A T L A B   t o o l .   T h e   s y s t e m   h a s   b e e n   t e s t e d   i n   r e a l   s e w e r   p i p e   d u r i n g   n o r m a l   s e w e r   o p e r a t i o n .   T h e   c l e a n i n g   a n d   i n s p e c t i o n   s y s t e m   i s   u n i q u e   i n   t h a t   i t   c a n   c l e a n   a n d   t h e n   c a r r y   o u t   a   h i g h   r e s o l u t i o n ,   c o m p l e t e   3 D   i n s p e c t i o n   o f   l a r g e   s e w e r s   w h i l e   t h e   s e w e r   i s   p a r t i a l l y   f i l l e d   a n d   i n   o p e r a t i o n .   I n   a d d i t i o n   t o   i t   t h e   r o b o t   h a s   a   c a m e r a   w h i c h   c a n   s t r e a m   l i v e   v i d e o   o f   t h e   s u r r o u n d i n g .   T h e   c a m e r a   i s   c o n t r o l l e d   b y   t h e   P C   w h i c h   e n a b l e s   t h e   u s e r   t o   v i e w   t h e   v i d e o   u s i n g   a   w i r e d   r e c e i v e r   m o d u l e .   T h i s   v i s i o n   f e e d b a c k   a l s o   e n a b l e s   u s   t o   b e   a w a r e   o f   t h e   r o b o t s   s u r r o u n d i n g .       R E F E R E N C E S   [ 1 ]   J o s e   S a e n z   Ro b o t i c   s y s t e m s   f o r   c l e a n i n g   a n d   i n s p e c t i o n   o f   p i p e s   2 0 1 0   I E E E   I n t e r n a t i o n a l   c o n f e r e n c e   o n     Ro b o t i c s .   [ 2 ]   Ro b i n   Br a d b e e r   s t e p h e n   H a r r o l d ,   F r a n k   N i c k o l s   a n d   L a m   F   Y e u n g :   A n   u n d e r w a t e r   r o b o t   f o r   p i p e   i n s p e c t i o n ,     p p   1 5 2 - 1 5 5 ,   I E E E   F e b r u a r y   1 9 9 7 .   [ 3 ]   M a j i d .   M .   M o g h a d d a m ,   a n d   A l i r e z a .   H a d i :   Co n t r o l   a n d   G u i d a n c e   o f   a   P i p e   I n s p e c t i o n   Cr a w l e r   ( P I C)   p p   1 - 5 ,   h a s   p u b l i s h e d   a   p a p e r   i n   2 2 n d   I n t e r n a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   A u t o m a t i o n   a n d   Ro b o t i c s   i n   Co n s t r u c t i o n   I S A RC  2 0 0 5 -   S e p t e m b e r   1 1 - 1 4 ,   2 0 0 5 ,   F e r r a r a   ( I t a l y ) .       [ 4 ]   Ch a n g   d o o     o p t i m a l   d e s i g n   o f   I n   p i p e   c l e a n i n g   r o b o t   2 0 1 1   I E E E   I n t e r n a t i o n a l   c o n f e r e n c e   o n   M e c h a n i c s .   [ 5 ]   Y u a n ,   W a n g   D e s i g n   a n d   s t u d y   o f   d r a i n a g e   p i p e   d r e d g i n g   Ro b o t   2 0 1 0   I E E E   i n t e r n a t i o n a l   c o n f e r e n c e   o n   i n d u s t r i a l   E n g i n e e r i n g .   [ 6 ]   N .   E l k m a n n   D e v e l o p m e n t   o f   a u t o m a t i c   i n s p e c t i o n   s y s t e m   f o r   c o n c r e t e   p i p e s   p a r t i a l l y   f i l l e d   w i t h   w a s t e   w a t e r   2 0 0 7   I E E E   I n t e r n a t i o n a l   c o n f e r e n c e   o n     R o b o t i c s     [ 7 ]   h t t p : / / m a t h w o r k s . c o m   [ 8 ]   M u h a m m a d   A l i   M a z i d i ,   J a n i c e   G i l l i s p i e   M a z i d i ,   Ro l i n   D . M c k i n l a y ,   ( 2 0 0 3 ) ,   T h e   P I m i c r o c o n t r o l l e r   a n d   e m b e d d e d   s y s t e m s   u s i n g   a s s e m b l y   a n d   C” ,   [ 9 ]   Ra j   k u m a r   b a n s a l ,   A s h o k   k u m a r   ,   ( 2 0 1 0 ) ,   M A T L A a n d   i t s   a p p l i c a t i o n   i n   E n g i n e e r i n g     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.