CN113183126A - 一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，包括机器人底板、驱动履带和巡检设备本体，所述机器人底板的上方设置有调节安装板，所述第一活动横杆和第二活动横杆的侧端均设置有上活动臂和下活动臂，所述伺服电机的输出端设置有调节螺杆，所述二级巡检模块的下方设置有侧活动支撑板和下级附加底盘，且侧活动支撑板和下级附加底盘之间设置有侧活动臂，所述活动连杆的前端设置有连接活动件。该基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，通过活动臂和活动横杆的活动支撑结构配合横向调节螺杆的灵活调整，方便装置的稳定升降调整和配合拼接，同时便于拼接使用时的同步调整，提高使用灵活性。

Description

一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人

技术领域

本发明涉及巡检机器人相关技术领域，具体为一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人。

背景技术

巡检机器人包括轮式机器人、轨道式巡检机器人等，可按照程序设定或遥控控制在一定的区域进行长时间的无人巡检，常用于工业生产和电力变电站等设备巡检，也有部分具有自主作业规划和自主避障等功能的巡检机器，配合相应的机器视觉数据采集设备，可进行灵活的长时间巡检作业。

现有的巡检机器人大多结构固定，机器视觉模块固定且功能单一，部分巡检参照物的体积不同，固定高度的巡检设备机器视觉模块不便于进行灵活的全面观测，虽然也有如中国专利公开号为CN210950669U的一种相机可升降的轮式巡检机器人，通过相机的升降调整改善巡检观测的灵活性，但是其升降杆结构的升降支撑模块承重能力和稳定性有限，部分大体积大量程的巡检机器人需要配合多种机器视觉模块进行配合观测，同时需要适应不同环境的视觉模块，普通的巡检机器人在这方面的使用灵活性较差。

针对上述问题，在原有机器视觉巡检机器人的基础上进行创新设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，以解决上述背景技术中提出巡检机器人机器视觉模块固定，不便于进行升降调整作业的同时，固定模块适应性较差，不便于在不同环境变换等情况下进行不同巡检模块的调整配合巡检的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，包括机器人底板、驱动履带和巡检设备本体，所述机器人底板的底部安装有驱动履带，且机器人底板的上方设置有调节安装板，所述机器人底板和调节安装板之间设置有第一活动横杆和第二活动横杆，且第一活动横杆和第二活动横杆的侧端均设置有上活动臂和下活动臂，所述第一活动横杆的侧边安装有伺服电机，且伺服电机的输出端设置有调节螺杆，并且调节螺杆的左右两端分别设置有螺纹段和转轴段，所述巡检设备本体位于调节安装板的上方，且巡检设备本体的左侧设置有二级巡检模块，所述二级巡检模块的下方设置有侧活动支撑板和下级附加底盘，且侧活动支撑板和下级附加底盘之间设置有侧活动臂，并且下级附加底盘的底部安装有移动轮，所述侧活动臂的侧端和第二活动横杆的侧端之间设置有活动连杆，且活动连杆的前端设置有连接活动件，所述调节安装板和侧活动支撑板的下表面均焊接有加强筋，且加强筋的左右两侧分别开设有活动滑槽和拼接插槽，所述活动滑槽的侧表面开设有侧通槽，且活动滑槽的内侧设置有活动插销，并且活动插销的侧端一体化设置有活动拨块。

优选的，所述调节安装板的下表面和机器人底板的上表面相互平行，且机器人底板和调节安装板之间通过上活动臂和下活动臂构成铰链连接结构。

优选的，所述第二活动横杆和第一活动横杆在调节安装板下方的左右两侧对称分布，且上活动臂和下活动臂在第一活动横杆和第二活动横杆的轴端构成旋转结构。

优选的，所述上活动臂和下活动臂在机器人底板和调节安装板之间呈侧置的“V”型结构，且上活动臂和下活动臂共有4对，并且上活动臂和下活动臂在调节安装板下方的左右两侧对称分布。

优选的，所述调节螺杆的中轴线和调节安装板的下表面相互平行，且调节螺杆的右端和第一活动横杆之间通过转轴段构成旋转结构，并且调节螺杆的左端和第二活动横杆之间通过螺纹段构成螺纹连接。

优选的，所述侧活动支撑板的下表面和下级附加底盘的上表面相互平行，且侧活动支撑板和调节安装板位于同一平面高度，并且侧活动支撑板和调节安装板之间通过拼接插槽和活动插销相互贴合，同时活动插销在活动滑槽内侧构成滑动伸缩结构。

优选的，所述侧活动臂设置有4个，且相邻的侧活动臂之间同第二活动横杆外侧的上活动臂和下活动臂平行设置，并且侧活动臂在侧活动支撑板和下级附加底盘之间构成铰链连接，同时侧活动臂在活动连杆的外侧构成旋转结构。

优选的，所述连接活动件、活动挂板、贴合通槽、限位滑块、贴合滑槽、弹性凸块和定位孔，且侧活动臂的侧端和第二活动横杆的侧端之间通过活动连杆和连接活动件相互连接。

优选的，所述活动挂板和活动连杆的侧端之间为铰链连接，且活动挂板和第二活动横杆的轴端之间通过贴合通槽相互贴合，并且贴合通槽整体为椭圆形结构。

优选的，所述限位滑块在活动连杆和活动挂板的外侧通过贴合滑槽构成滑动结构，且限位滑块和活动挂板的侧端之间通过弹性凸块和定位孔相互贴合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，

1、设置有配合横向调节螺杆进行稳定升降调节的第一活动横杆、第二活动横杆、上活动臂和下活动臂，在装置的使用过程中，上活动臂和下活动臂构成的反向剪式升降结构可以便于保持升降结构四角支撑稳定的同时保持稳定的支撑面，避免剪式升降结构升高时减小支撑底面的不稳定结构，通过横向的调节螺杆进行丝杆传动，减少占用体积，保持整体框架稳定，同时便于配合侧边的附加模块进行拼接和适应性调整，便于在进行拼接后的通过活动连杆的拉动进行同步升降活动；

2、可通过连接活动件和活动插销的配合对巡检机器人的视觉模块进行灵活的模块化拼接使用，在装置的使用过程中，通过连接活动件和拼接轴端的贴合限位与活动插销辅助插接支撑，方便装置模块的快速拼接使用，同时侧活动臂结构平行于上活动臂和下活动臂，配合活动连杆的活动连接，可以便于保持同步的拼接调整，无需额外的驱动升降调整结构，方便不同模块同步调整检测，结构拼接简单，模块化使用灵活。

附图说明

图1为本发明正面结构示意图；

图2为本发明二级巡检模块拼接结构示意图；

图3为本发明第一活动横杆和第二活动横杆俯视结构示意图；

图4为本发明连接活动件正面剖视结构示意图；

图5为本发明连接活动件侧面剖视结构示意图；

图6为本发明活动插销结构示意图；

图7为本发明侧活动支撑板结构示意图。

图中：1、机器人底板；2、驱动履带；3、调节安装板；4、第一活动横杆；5、第二活动横杆；6、上活动臂；7、下活动臂；8、伺服电机；9、调节螺杆；10、螺纹段；11、转轴段；12、巡检设备本体；13、二级巡检模块；14、侧活动支撑板；15、下级附加底盘；16、侧活动臂；17、移动轮；18、活动连杆； 19、连接活动件；191、活动挂板；192、贴合通槽；193、限位滑块；194、贴合滑槽；195、弹性凸块；196、定位孔；20、加强筋；21、活动滑槽；22、拼接插槽；23、侧通槽；24、活动插销；25、活动拨块。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，包括机器人底板1、驱动履带2、调节安装板3、第一活动横杆4、第二活动横杆5、上活动臂6、下活动臂7、伺服电机8、调节螺杆9、螺纹段10、转轴段11、巡检设备本体12、二级巡检模块13、侧活动支撑板14、下级附加底盘15、侧活动臂16、移动轮17、活动连杆18、连接活动件19、活动挂板191、贴合通槽192、限位滑块193、贴合滑槽194、弹性凸块195、定位孔196、加强筋20、活动滑槽21、拼接插槽22、侧通槽23、活动插销24和活动拨块25，机器人底板1的底部安装有驱动履带2，且机器人底板1的上方设置有调节安装板3，机器人底板1和调节安装板3之间设置有第一活动横杆4和第二活动横杆5，且第一活动横杆4和第二活动横杆5的侧端均设置有上活动臂 6和下活动臂7，第一活动横杆4的侧边安装有伺服电机8，且伺服电机8的输出端设置有调节螺杆9，并且调节螺杆9的左右两端分别设置有螺纹段10和转轴段11，巡检设备本体12位于调节安装板3的上方，且巡检设备本体12的左侧设置有二级巡检模块13，二级巡检模块13的下方设置有侧活动支撑板14和下级附加底盘15，且侧活动支撑板14和下级附加底盘15之间设置有侧活动臂 16，并且下级附加底盘15的底部安装有移动轮17，侧活动臂16的侧端和第二活动横杆5的侧端之间设置有活动连杆18，且活动连杆18的前端设置有连接活动件19，调节安装板3和侧活动支撑板14的下表面均焊接有加强筋20，且加强筋20的左右两侧分别开设有活动滑槽21和拼接插槽22，活动滑槽21的侧表面开设有侧通槽23，且活动滑槽21的内侧设置有活动插销24，并且活动插销 24的侧端一体化设置有活动拨块25。

本例的调节安装板3的下表面和机器人底板1的上表面相互平行，且机器人底板1和调节安装板3之间通过上活动臂6和下活动臂7构成铰链连接结构，机器人底板1和调节安装板3之间的活动支撑结构可以便于中轴整体进行一定的升降调整活动支撑。

第二活动横杆5和第一活动横杆4在调节安装板3下方的左右两侧对称分布，且上活动臂6和下活动臂7在第一活动横杆4和第二活动横杆5的轴端构成旋转结构，通过上活动臂6和下活动臂7的活动结构对调节安装板3进行活动支撑，第一活动横杆4和第二活动横杆5的转轴活动结构可以便于对上活动臂6和下活动臂7进行联动调整。

上活动臂6和下活动臂7在机器人底板1和调节安装板3之间呈侧置的“V”型结构，且上活动臂6和下活动臂7共有4对，并且上活动臂6和下活动臂7 在调节安装板3下方的左右两侧对称分布，通过构成类似剪式升降结构的反向设置支撑，可对装置进行灵活升降调整，同时避免了剪式结构活动造成支撑面减小影响稳定性的问题，方便较大型巡检设备的稳定安装设置。

调节螺杆9的中轴线和调节安装板3的下表面相互平行，且调节螺杆9的右端和第一活动横杆4之间通过转轴段11构成旋转结构，并且调节螺杆9的左端和第二活动横杆5之间通过螺纹段10构成螺纹连接，通过横向调节螺杆9的丝杆传动缩短第一活动横杆4和第二活动横杆5之间的间距，进而带动上活动臂6和下活动臂7偏转活动支撑进行调高，调节螺杆9的横向驱动结构可以有效减少占用空间。

侧活动支撑板14的下表面和下级附加底盘15的上表面相互平行，且侧活动支撑板14和调节安装板3位于同一平面高度，并且侧活动支撑板14和调节安装板3之间通过拼接插槽22和活动插销24相互贴合，同时活动插销24在活动滑槽21内侧构成滑动伸缩结构，便于保持机器人底板1和下级附加底盘15 模块的对接支撑，活动插销24配合加强筋20保持上方调节安装板3和侧活动支撑板14的同步调整和稳定支撑。

侧活动臂16设置有4个，且相邻的侧活动臂16之间同第二活动横杆5外侧的上活动臂6和下活动臂7平行设置，并且侧活动臂16在侧活动支撑板14 和下级附加底盘15之间构成铰链连接，同时侧活动臂16在活动连杆18的外侧构成旋转结构，侧活动臂16在侧端拼接附加模块处起到与上活动臂6和下活动臂7同样的活动支撑作用，方便装置的模块化拼装同时不影响正常使用。

连接活动件19、活动挂板191、贴合通槽192、限位滑块193、贴合滑槽194、弹性凸块195和定位孔196，且侧活动臂16的侧端和第二活动横杆5的侧端之间通过活动连杆18和连接活动件19相互连接，通过活动连杆18连接活动件19 对侧活动臂16、上活动臂6和下活动臂7之间的传动结构进行联动，以便于附加模块进行同步的升降调整使用。

活动挂板191和活动连杆18的侧端之间为铰链连接，且活动挂板191和第二活动横杆5的轴端之间通过贴合通槽192相互贴合，并且贴合通槽192整体为椭圆形结构，便于活动挂板191灵活贴合与第二活动横杆5的轴端进行贴合对接，或是在进行额外附加单元拼接时，进一步对活动连杆18的轴端进行辅助贴合对接，同时保持侧活动臂16、上活动臂6和下活动臂7之间的同步联动调整。

限位滑块193在活动连杆18和活动挂板191的外侧通过贴合滑槽194构成滑动结构，且限位滑块193和活动挂板191的侧端之间通过弹性凸块195和定位孔196相互贴合，通过弹性凸块195和定位孔196的弹性卡扣结构方便装置的快速对接定位，操作便捷，连接稳定。

工作原理：在使用该基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人时，根据图1和图3所示，图1中的机器人主体可以进行单独的作业使用，同正常巡检机器人进行控制网络联网即可正常使用，而当装置需要进行一定的升降调整使用时，通过伺服电机8旋转驱动调节螺杆9，带动调节螺杆9整体通过转轴段 11在第一活动横杆4内侧进行旋转，同时第二活动横杆5处的螺纹段10保持螺纹连接驱动，从而调整拉近第一活动横杆4和第二活动横杆5之间的间距，使得第一活动横杆4和第二活动横杆5外侧的上活动臂6和下活动臂7配合进行同步偏转，在机器人底板1和调节安装板3之间进行展开支撑，通过上活动臂6 和下活动臂7的偏转展开对调节安装板3整体进行调高支撑，以便于装置进行更高位视角的灵活巡检观测。

在装置的使用过程中，根据图2-7所示，当需要额外的二级巡检模块13进行配合拼接使用时，可以将侧活动支撑板14和下级附加底盘15分别与调节安装板3和机器人底板1对齐，之后拨动活动拨块25，带动活动插销24从活动滑槽21处伸出，插接如对齐的拼接插槽22处，对侧活动支撑板14和调节安装板 3之间的加强筋20进行拼接支撑，同时侧活动臂16侧端的活动连杆18可以通过前端的连接活动件19偏转贴合于第二活动横杆5的轴端，使连接活动件19 内侧的贴合通槽192贴合穿过第二活动横杆5轴端凸出部分，之后将限位滑块193通过贴合滑槽194移动至连接活动件19的活动挂板191铰接端，对连接活动件19进行偏转限位，同时限位滑块193贴合于第二活动横杆5轴端时，弹性凸块195贴合定位孔196弹出对限位滑块193进行限位，使得连接活动件19保持贴合于第二活动横杆5，从而使连接活动件19侧端的侧活动臂16和第二活动横杆5侧端的上活动臂6和下活动臂7可以保持联动，在上活动臂6和下活动臂7进行升降活动调整的同时同步带动侧活动臂16进行偏转活动调整，使得侧活动臂16外侧的侧活动支撑板14进行同步的升降调整支撑，方便巡检设备本体12和二级巡检模块13的同步升降活动观测，无需进行单独驱动调整，这就是该基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人的工作原理，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，包括机器人底板(1)、驱动履带(2)和巡检设备本体(12)，其特征在于：所述机器人底板(1)的底部安装有驱动履带(2)，且机器人底板(1)的上方设置有调节安装板(3)，所述机器人底板(1)和调节安装板(3)之间设置有第一活动横杆(4)和第二活动横杆(5)，且第一活动横杆(4)和第二活动横杆(5)的侧端均设置有上活动臂(6)和下活动臂(7)，所述第一活动横杆(4)的侧边安装有伺服电机(8)，且伺服电机(8)的输出端设置有调节螺杆(9)，并且调节螺杆(9)的左右两端分别设置有螺纹段(10)和转轴段(11)，所述巡检设备本体(12)位于调节安装板(3)的上方，且巡检设备本体(12)的左侧设置有二级巡检模块(13)，所述二级巡检模块(13)的下方设置有侧活动支撑板(14)和下级附加底盘(15)，且侧活动支撑板(14)和下级附加底盘(15)之间设置有侧活动臂(16)，并且下级附加底盘(15)的底部安装有移动轮(17)，所述侧活动臂(16)的侧端和第二活动横杆(5)的侧端之间设置有活动连杆(18)，且活动连杆(18)的前端设置有连接活动件(19)，所述调节安装板(3)和侧活动支撑板(14)的下表面均焊接有加强筋(20)，且加强筋(20)的左右两侧分别开设有活动滑槽(21)和拼接插槽(22)，所述活动滑槽(21)的侧表面开设有侧通槽(23)，且活动滑槽(21)的内侧设置有活动插销(24)，并且活动插销(24)的侧端一体化设置有活动拨块(25)。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，其特征在于：所述调节安装板(3)的下表面和机器人底板(1)的上表面相互平行，且机器人底板(1)和调节安装板(3)之间通过上活动臂(6)和下活动臂(7)构成铰链连接结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，其特征在于：所述第二活动横杆(5)和第一活动横杆(4)在调节安装板(3)下方的左右两侧对称分布，且上活动臂(6)和下活动臂(7)在第一活动横杆(4)和第二活动横杆(5)的轴端构成旋转结构。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，其特征在于：所述上活动臂(6)和下活动臂(7)在机器人底板(1)和调节安装板(3)之间呈侧置的“V”型结构，且上活动臂(6)和下活动臂(7)共有4对，并且上活动臂(6)和下活动臂(7)在调节安装板(3)下方的左右两侧对称分布。

5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，其特征在于：所述调节螺杆(9)的中轴线和调节安装板(3)的下表面相互平行，且调节螺杆(9)的右端和第一活动横杆(4)之间通过转轴段(11)构成旋转结构，并且调节螺杆(9)的左端和第二活动横杆(5)之间通过螺纹段(10)构成螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，其特征在于：所述侧活动支撑板(14)的下表面和下级附加底盘(15)的上表面相互平行，且侧活动支撑板(14)和调节安装板(3)位于同一平面高度，并且侧活动支撑板(14)和调节安装板(3)之间通过拼接插槽(22)和活动插销(24)相互贴合，同时活动插销(24)在活动滑槽(21)内侧构成滑动伸缩结构。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，其特征在于：所述侧活动臂(16)设置有4个，且相邻的侧活动臂(16)之间同第二活动横杆(5)外侧的上活动臂(6)和下活动臂(7)平行设置，并且侧活动臂(16)在侧活动支撑板(14)和下级附加底盘(15)之间构成铰链连接，同时侧活动臂(16)在活动连杆(18)的外侧构成旋转结构。

8.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，其特征在于：所述连接活动件(19)、活动挂板(191)、贴合通槽(192)、限位滑块(193)、贴合滑槽(194)、弹性凸块(195)和定位孔(196)，且侧活动臂(16)的侧端和第二活动横杆(5)的侧端之间通过活动连杆(18)和连接活动件(19)相互连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，其特征在于：所述活动挂板(191)和活动连杆(18)的侧端之间为铰链连接，且活动挂板(191)和第二活动横杆(5)的轴端之间通过贴合通槽(192)相互贴合，并且贴合通槽(192)整体为椭圆形结构。

10.根据权利要求8所述的一种基于机器视觉的多级升降式大量程巡检机器人，其特征在于：所述限位滑块(193)在活动连杆(18)和活动挂板(191)的外侧通过贴合滑槽(194)构成滑动结构，且限位滑块(193)和活动挂板(191)的侧端之间通过弹性凸块(195)和定位孔(196)相互贴合。

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