CN105397795A - 一种轨道式巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明适用于巡检机器人技术领，提供了一种轨道式巡检机器人，包括机器人本体、主控单元、能源模块、检测组件以及无线通讯模块。机器人本体包括至少两节车体单元，每一车体单元包括运动驱动模块以及滑轮组；运动驱动模块驱动滑轮组于轨道上滚动；相邻的两节车体单元通过一柔顺关节连接，可在水平和/或竖直方向相对地旋转，机器人能在转弯和/或爬坡的轨道上运行。机器人能实时检测轨道附近的设备及环境，并将信息传输到远程操控中心，工作人员能实时地了解检测到的信息，并可向机器人发送控制指令。本发明的机器人检测结果稳定，无需人员到现场检测，节省了人工；机器人能在发生火灾、危险气体泄漏时快速到达现场，获得现场数据和信息。

Description

一种轨道式巡检机器人

技术领域

本发明属于巡检机器人技术领域，尤其涉及一种轨道式巡检机器人。

背景技术

市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种设施均需要进行定时的监测，以便及时的发现意外出现的问题。目前，大多数领域的设施均通过人工巡检来完成监测工作。

然而，采用人工巡检的方式有以下缺点：一、人工巡检检测质量依赖于工人经验以及责任心、细心程度；二、随着人力成本提升，这种重复性枯燥的工作很难招人；三、人很难检测出危险气体超标，设备局部过热等安全隐患；四、一旦发生事故，人很难第一时间到达现场，即使第一时间到达事故现场，也会冒着巨大的生命危险。所以，采用人工巡检人工检测存在着结果不稳定、人工成本高以及工人人身安全得不到保障的问题。

用机器人代替人进行巡检，则可以避免很多人工巡检过程中的难题，且能随时调配机器人到达指定位置，可以在未知是否有险情的情况下进行检测和巡视。目前在地面上行走的轮式和履带式巡检机器人，当地面障碍物较多，或者地形复杂时应用受限。而对于综合管廊，大型管道、隧道这种环境下，在顶部或者空中架设轨道，用在轨道上运行的移动机器人进行巡检更具有可靠性。和地面移动巡检机器人相比较，轨道巡检机器人具有快速高效的优点，不受地面特征制约，也不占用地面空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种轨道式巡检机器人，旨在解决现有技术中采用人工巡检所存在的人工成本高、工人人身安全得不到保障以及采用地面移动机器人巡检受地面特征制约的问题。

本发明是这样实现的，一种轨道式巡检机器人，包括机器人本体、主控单元、能源模块、用于检测设备及周围环境的检测组件以及与远程操控中心进行数据交换的无线通讯模块；所述主控单元、能源模块、检测组件以及无线通讯模块均安装于所述机器人本体上；所述的主控单元接收来自远程操控中心的命令，控制机器人本体在轨道上的移动，执行相关命令和动作；所述机器人本体包括至少两节车体单元，每一所述的车体单元包括运动驱动模块以及滑轮组；所述运动驱动模块驱动所述滑轮组于轨道上滚动，相邻的两节车体单元之间通过一柔顺关节连接，相邻的两节车体单元通过所述柔顺关节可在水平和/或竖直方向上相对地旋转。

进一步地，所述柔顺关节包括第一连接件、中间件以及第二连接件，所述第一、第二连接件安装于所述中间件上，并且，分别连接相邻的两节车体单元，所述第一连接件可在水平方向上相对于所述中间件旋转，所述第二连接件可在竖直方向上相对于所述中间件旋转。

进一步地，所述中间件为中空状，其内嵌置有电缆以及导电滑环，所述电缆连接于两个导电滑环之间，所述电缆通过所述导电滑环与车体单元实现可相对转动的电气连接。

进一步地，所述检测组件包括摄像头、温度传感器、湿度传感器及含氧量传感器中的至少一种。

进一步地，所述轨道式巡检机器人还包括机械手臂，所述机械手臂安装于所述机器人本体上，所述机械手臂的末端安装有摄像头。

进一步地，所述轨道式巡检机器人还包括灭火器，所述灭火器固定在所述机械本体上，所述灭火器的喷头与所述机械手的末端连接。

进一步地，所述能源模块包括可充电电池，所述可充电电池的充电插口露出所述机器人本体外表面。

进一步地，每一所述车体单元上安装有至少一滑轮组，每一滑轮组包括两个分布在轨道两侧的滑轮，所述滑轮组中至少一个是主动轮，所述滑轮组吊挂于巡检机器人运行轨道的底板上表面，所述每一组滑轮组中的两个滑轮的间隔宽度小于轨道底板的宽度。

进一步地，每一所述车体单元的顶部安装有压紧轮，压紧轮为被动轮，所述车体单元的顶面与压紧轮之间还夹置有弹簧，通过所述弹簧使压紧轮与轨道的底板下表面保持紧密接触。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明的轨道式巡检机器人穿梭在轨道上，能对轨道附近的设备及环境进行实时的检测，并将检测到的信息通过无线通讯模块传输到远程的操控中心。工作人员在操控中心即可实时地了解设备及其周围环境的具体情况，并可向巡检机器人发送指令，控制其具体操作动作。和地面移动巡检机器人相比较，轨道巡检机器人具有快速高效的优点，且不受地面特征制约。相比于采用人工巡检，本发明的轨道式巡检机器人检测结果稳定，操作人员只需在远程操控中心控制，无需到现场检测，节省了人工；同时，巡检机器人能在发生火灾、危险气体泄漏时深入到现场中进行检测。并且，机器人本体的车体单元之间通过柔顺关节连接，因此，能适合在转弯和/或爬坡的轨道上运行，从而，机器人能应用在更复杂的场所中，使用范围广阔。

附图说明

图1是本发明实施例提供的轨道式巡检机器人在吊挂的轨道上运行的示意图。

图2是图1中的轨道式巡检机器人的分解结构示意图。

图3是图2中的柔顺关节的分解结构示意图。

图4是图1中的轨道式巡检机器人应用在综合管廊时的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1及图2所示，为本发明的一较佳实施例，一种轨道式巡检机器人，包括机器人本体1、主控单元、能源模块、用于检测设备、周围环境的检测组件、与远程操控中心进行数据交换的无线通讯模块(图中均未示出)、安装于机器人本体上的机械手臂4。

上述主控单元、能源模块、检测组件以及无线通讯模块均安装于机器人本体1上。主控单元接收来自远程操控中心的命令，控制机器人本体1在轨道300上移动、执行相关命令和动作。能源模块给机器人本体1上的主控单元、无线通讯模块等提供电源。无线通讯模块与主控单元连接，其用于把检测组件检测到的信息以及机器人自身状态信息发送给远程操控中心200(如图4所示)，以及接收来自远程操控中心200的动作指令，进而控制整个巡检机器人100的具体操作。

本实施例的轨道式巡检机器人100穿梭在轨道300上，能对轨道300附近的设备及环境进行实时的检测，并将检测到的信息通过无线通讯模块传输到远程的操控中心200，工作人员在操控中心200即可实时地了解设备及其周围环境的具体情况，并可向巡检机器人100发送指令，控制其具体操作动作。

相比于采用人工巡检，本发明的轨道式巡检机器人100检测结果稳定，操作人员只需在远程操控中心200控制，无需到现场检测，节省了人工；同时，巡检机器人100能在发生火灾、危险气体泄漏时深入到现场中进行检测。和地面移动巡检机器人相比较，本发明的轨道式巡检机器人100具有快速高效的优点，且不受地面特征制约。

机器人本体1包括至少两节车体单元11，每一车体单元11上安装有至少一滑轮组110以及传动模块。每一滑轮组110中至少一滑轮111是主动轮，滑轮111中的主动轮与车体单元11中的传动模块传动连接。传动模块和运动驱动模块传动连接，运动驱动模块和主控单元电气连接。主控单元通过无线通讯模块接收来自远程操控中心200的指令，从而，主控单元控制滑轮111的转动与停止，进而控制整个巡检机器人100的运动过程。相邻的两节车体单元11之间通过一柔顺关节12连接，相邻的两节车体单元11通过柔顺关节12可在水平和/或竖直方向上相对地旋转。

请参见图3，于本实施例中，柔顺关节12包括第一连接件121、中间件122以及第二连接件123。第一、第二连接件121、123安装于中间件122上，并且，分别与相邻的两节车体单元11连接，第一连接件121可在水平方向上相对于中间件122旋转，第二连接件123可在竖直方向上相对于中间件122旋转；通过上述的柔顺关节12结构，相邻的两节车体单元11即可在水平以及竖直方向上相对地旋转。因此，巡检机器人100能适合在转弯和/或爬坡的轨道300上运行，从而，巡检机器人100能应用在更复杂的场所中，使用范围广阔。

为了实现相邻两节车体单元11在相对转动的同时又能保持电气连接，上述中间件122设置为中空状，其内嵌置有电缆(图中未示出)以及导电滑环1221。相邻两节车体单元11之间的连接电缆嵌置中间件122中，避免了电缆外露，以及在运行过程中电缆和轨道300周围的其他物体刮擦，保护了电缆。电缆连接于两个导电滑环1221之间，电缆通过导电滑环1221与车体单元11实现可相对转动的电连接。通过设置导电滑环1221，可避免直接采用电缆连接，而出现电缆被过度扭曲而损坏的问题。

具体地，上述检测组件包括摄像头3、温度传感器、湿度传感器、含氧量传感器。操作人员可根据应用场所的需要，添加配置其他的传感器或者传感器组合。

请参见图4，为了深入地了解本发明的技术方案，下面列举本实施例的巡检机器人100在市地下管道综合管廊的具体应用。当然，本发明巡检机器人100的应用场所并不限定为下述的应用例子。

城市地下综合管廊，又被为“共同沟”，是指将设置在地面、地下或架空的各类公用类管线集中容纳于一体，并留有供检修人员行走通道的隧道结构。即在城市地下建造一个隧道空间，将市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、设计、建设和管理，彻底改变以往各个管道各自建设、各自管理的零乱局面。各管线需要开通时，只需通知有关负责部门，接通接口即可，既便于修理，又节省了国家的资源。

为了对综合管廊中的各种设备进行检测，本实施例的检测组件包括上述的摄像头3、温度传感器、湿度传感器、含氧量传感器。上述摄像头3采用高清摄像头，其可对巡检机器人100在巡检过程中综合管廊的状况进行实时拍摄。温度传感器用于检测综合管廊内的空气温度。湿度传感器用于检测综合管廊内的空气湿度。含氧量传感器用于检测综合管廊内氧气的含量。机器人本体1内还可安装定位传感器，用于获得巡检机器人100在穿梭轨道300中移动的位置信息，能及时了解巡检机器人100移动了多少距离、离出发点有多远等。

机械手臂4用于提高巡检机器人100的执行能力，机械手臂4的末端安装有上述的摄像头3，通过调节机械手臂4各个关节的转动角度，可控制摄像头3对准目标(特别是仪盘表)进行摄像和识别。

机械手4的末端还可以安装红外摄像仪，RFID(射频识别，RadioFrequencyIdentification)读写器等。红外摄像仪用来检测电力电缆的局部过热。RFID读写器能读取电缆和其他设备上的电子标签，对设备进行识别，有助于对设备进行归类管理或者了解发生事故的设备的具体信息。

优化地，上述巡检机器人100还包括灭火器(图中未示出)，灭火器安装于机器人本体1外面，作为机器人本体1携带的一个工具，灭火器的喷头与机械手臂4的末端连接，通过控制机械手臂4的伸展或摆动角度，可调节灭火器的喷射方向以及目标位置。

上述能源模块包括可充电电池(图中未示出)，可充电电池的充电插口露出机器人本体1外表面。巡检机器人100可以直接与机器人坞站400内的充电设备进行对接充电，无需人工操作。

为了配合综合管廊内的吊挂式轨道，上述每一滑轮组110包括两个分布在轨道300两侧的滑轮111，所述滑轮组110吊挂于巡检机器人100运行轨道300的底板301上表面，所述每一滑轮组110中两个滑轮111的间隔宽度小于轨道底板301的宽度，从而滑轮组110能嵌套在轨道底板301上，使巡检机器人100可吊挂在轨道300上。

每一车体单元11的顶部安装有压紧轮112，压紧轮112位于滑轮组110的下方，压紧轮110为被动轮，车体单元11的顶面与压紧轮112之间还夹置有弹簧(图中未示出)，通过弹簧使压紧轮112与轨道的底板301下表面保持紧密接触，从而使巡检机器人100在运行过程中，不会颠簸和震动，保证了巡检机器人100的稳定运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轨道式巡检机器人，其特征在于，包括机器人本体、主控单元、能源模块、用于检测设备及周围环境的检测组件以及与远程操控中心进行数据交换的无线通讯模块；所述主控单元、能源模块、检测组件以及无线通讯模块均安装于所述机器人本体上；所述的主控单元接收来自远程操控中心的命令，控制机器人本体在轨道上的移动，执行相关命令和动作；所述机器人本体包括至少两节车体单元，每一所述的车体单元包括运动驱动模块以及滑轮组；所述运动驱动模块驱动所述滑轮组于轨道上滚动，相邻的两节车体单元之间通过一柔顺关节连接，相邻的两节车体单元通过所述柔顺关节可在水平和/或竖直方向上相对地旋转。

2.如权利要求1所述的轨道式巡检机器人，其特征在于，所述柔顺关节包括第一连接件、中间件以及第二连接件，所述第一、第二连接件安装于所述中间件上，并且，分别连接相邻的两节车体单元，所述第一连接件可在水平方向上相对于所述中间件旋转，所述第二连接件可在竖直方向上相对于所述中间件旋转。

3.如权利要求2所述的轨道式巡检机器人，其特征在于，所述中间件为中空状，其内嵌置有电缆以及导电滑环，所述电缆连接于两个导电滑环之间，所述电缆通过所述导电滑环与车体单元实现可相对转动的电气连接。

4.如权利要求1至3任意一项所述的轨道式巡检机器人，其特征在于，所述检测组件包括摄像头、温度传感器、湿度传感器及含氧量传感器中的至少一种。

5.如权利要求1至3任意一项所述的轨道式巡检机器人，其特征在于，所述轨道式巡检机器人还包括机械手臂，所述机械手臂安装于所述机器人本体上；所述机械手臂的末端安装有摄像头。

6.如权利要求5所述的轨道式巡检机器人，其特征在于，所述轨道式巡检机器人还包括灭火器，所述灭火器固定在所述机械本体上，所述灭火器的喷头与所述机械手的末端连接。

7.如权利要求1至3任意一项所述的轨道式巡检机器人，其特征在于，所述能源模块包括可充电电池，所述可充电电池的充电插口露出所述机器人本体外表面。

8.如权利要求1至3任意一项所述的轨道式巡检机器人，其特征在于，每一所述车体单元上安装有至少一滑轮组，每一滑轮组包括两个分布在轨道两侧的滑轮，所述滑轮组中至少一个是主动轮，所述滑轮组吊挂于巡检机器人运行轨道的底板上表面，所述每一滑轮组中的两个滑轮的间隔宽度小于轨道底板的宽度。

9.如权利要求8所述的轨道式巡检机器人，其特征在于，每一所述车体单元的顶部安装有压紧轮，压紧轮为被动轮，所述车体单元的顶面与压紧轮之间还夹置有弹簧，通过所述弹簧使压紧轮与轨道的底板下表面保持紧密接触。