CN107263441A - 一种适用于巡检机器人的精准定位行走装置及方法 - Google Patents

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佟磊
霍华北
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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Abstract

本发明提供一种巡检机器人行走装置，具体地说是一种悬挂式轨道巡检机器人的精准定位行走装置，包括一套行走机构及自动矫正机构，所述的行走机构包括行走导轨、驱动电机、底座、齿轮、齿条、承重轮、承重轮支架、承重轮卡槽。所述的齿条固定在顶部行走导轨上，所述的驱动电机直接带动齿轮转动，使齿轮与齿条产生相对运动，带动行走机构在行走导轨上精准定位行走。所述的自动矫正机构包括矫正弹簧固定螺栓、矫正弹簧、矫正机构导轨。所述的自动矫正机构固定在底座上，使齿轮齿条之间的啮合力在一定范围内可波动。本发明可做到精准定位，承重轮采用防滑脱设计，自动矫正机构保证松动时可自动矫正，延长了行走机构的使用寿命。

Description

一种适用于巡检机器人的精准定位行走装置及方法
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种悬挂式轨道巡检机器人的精准定位行走装置。
背景技术
配电室是是政府机关、企事业单位和科研院校等众多单位的能源动力之所在，如果配电室运维一旦出现事故必然会对社会经济的发展造成重大损失甚至人员伤亡。传统配电室管理招几名电工只抄表和值班。配电室仪表众多，每日的检测、很适合于悬挂式小型机器人的应用。然而由于悬挂式机器人行走装置多采用顶部安装导轨滑轮行走，很难做到行走的精准定位。
中国发明专利文献CN 104783633 A《行走装置》公开了一种行走装置，它属于智能家居领域，主要用于与窗帘的导轨配合，不需要精准定位，无法适用于悬挂式机器人的定位。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种精准定位式机器人行走装置，采用齿轮齿条进行行走驱动，有利于精准定位，同时有利于延长装置关键部件的使用寿命。
一种精准定位式机器人行走装置含有一套沿顶部行走导轨行走的行走机构，行走机构包括行走导轨、驱动电机、底座、齿轮、齿条、承重轮、承重轮支架，承重轮卡槽。
顶部行走导轨形状为工字型带凸台设计，固定在需要巡检的机房、配电室顶部。承重轮带凹槽固定在承重轮支架上，承重轮支架卡在承重轮卡槽中。承重轮卡槽固定在底座上。
承重轮的凹槽与行走导轨的凸台契合保证了下部承重时承重轮不会因下部重量滑脱行走导轨。
所述的齿条固定在顶部行走导轨上一侧与导轨形成一体，所述的驱动电机直接带动齿轮转动，使齿轮在齿条上行走运动，带动行走机构在行走导轨上行走。
一种精准定位式机器人行走装置包括保证齿轮机构啮合的自动矫正机构， 所述的自动矫正机构包括矫正弹簧固定螺栓、矫正弹簧、矫正机构导轨。
所述的自动矫正机构固定在底座上，使齿轮齿条之间的啮合力在一定范围内可波动，保证了由外界原因变化时行走机构松动时可自动矫正使用。
为达到精准定位的目的，考虑到承重滑轮启动、停止时的惯性作用，本发明采用齿轮、齿条作为电机的驱动部件。
考虑到滑轮易打滑脱离轨道，本发明的行走导轨采用工字型轨道增加凸台设计，承重轮采用凹槽设计。保证了承重轮不会因下部承重滑脱轨道。增加了行走装置的使用寿命。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的驱动部分由齿轮、齿条作用带动承重滑轮，增加了行走定位的精准度。
（2）本发明的行走导轨采用工字型轨道增加凸台设计，承重轮采用凹槽设计。保证了承重轮不会因下部承重滑脱轨道。增加了行走装置的使用寿命。
（3）本发明采用自动矫正机构，使齿轮齿条之间的啮合力在一定范围内可波动，保证了由外界原因变化时行走机构松动时可自动矫正使用。
使用方法
本发明的行走导轨固定在需要巡检的机房、配电室顶部。
本发明的齿条固定在顶部行走导轨上，与行走导轨成为一体。
当驱动电机开关打开，电机带动齿轮转动时，齿轮与齿条产生相对运动带动行走机构在行走导轨上行走。
行走装置的底座配有智能机器人悬挂机构，悬挂智能巡检机器人。智能机器人与行走装置的重量由承重轮承担。
为保证承重轮不会因下部重量滑脱行走导轨，本发明的行走导轨形状为工字型带凸台设计。
承重轮采用带凹槽设计固定在承重轮支架上，承重轮支架卡在承重轮卡槽中。承重轮卡槽固定在底座上。
承重轮的凹槽与行走导轨的凸台契合保证了承重轮不会因底部机器人重量发生滑脱行走导轨。
保证齿轮齿条正常工作的自动矫正机构固定在底座上，通过矫正弹簧固定螺栓、矫正弹簧、矫正机构导轨进行工作。
当由于某种原因使齿轮齿条啮合松动时通过自动矫正机构可保证齿轮齿条正常啮合工作。
附图说明
图1为本发明行走装置外形图。
图2为本发明行走装置精准定位机构原理图 。
图3为本发明行走装置自动矫正机构原理图 。
图4为本发明行走装置防滑脱设计原理图。
图1、2、3、4分别用指示线标出了行走装置各部分零件的位置及装配方式：其中图1中：1-1、行走导轨，1-2、齿条，1-3、齿轮，1-4、电机座，1-5、底座，1-6、矫正机构导轨，1-7、电池托架，1-8、承重轮，1-9、承重轮支架，1-10、承重轮卡槽。
图2中：2-1、行走导轨，2-2、齿条，2-3、齿轮，2-4、电机。
图3中：3-1、电机，3-2、矫正弹簧固定螺栓1，3-3、下部智能机器人悬挂机构，3-4、矫正弹簧，3-5、矫正弹簧固定螺栓2，3-6、矫正机构导轨。
图4中：4-1、行走导轨，4-2、行走导轨凸台设计，4-3、承重轮卡槽，4-4、承重轮支架，4-5、承重轮及凹槽设计。
具体实施方式
图1展示的是精准定位式机器人行走装置外形图，其中1-1为行走导轨，安置在机房、配电室天花板上, 1-2为齿条，固定在行走导轨上，与行走导轨成为一体，1-3为齿轮，1-4为电机座，1-5为底座，电机安装在电机座内部固定在底座上。1-7为电池托架，用来固定供给驱动电机电源的电池。
图2展示的是本发明行走装置精准定位机构原理。其中2-1为行走导轨，2-2为齿条，它在行走导轨的一侧固定与行走导轨成为一体。2-3为齿轮，2-4是驱动电机，电机转动带动齿轮在齿条上行走，从而带动行走装置行走。
图3展示的是行走装置自动矫正机构原理。其中3-1为电机，3-2、3-5为矫正弹簧固定螺栓，为固定矫正弹簧用，3-3为悬挂智能机器人主体的悬挂机构，它固定在底座的底部，用于悬挂智能巡检机器人主体；3-4为矫正弹簧， 3-6为矫正机构导轨。当由于拐弯或其它原因导致齿轮齿条啮合力减小松动时，矫正弹簧通过矫正机构导轨拉动驱动电机靠近齿条保证齿轮齿条啮合正常行走。
图4展示的是行走装置防滑脱设计原理，其中4-1为行走导轨，4-2示出行走导轨的凸台设计，4-5展示了承重轮及凹槽设计，承重轮的凹槽与行走导轨的凸台契合保证了当底座的悬挂机构悬挂智能巡检机器人时不会发生承重轮滑脱导轨；4-3为承重轮卡槽，4-4为承重轮支架，承重轮固定在承重轮支架上卡在承重轮卡槽中。承重轮卡槽固定在底座上，保证了底部悬挂的智能巡检机器人随行走装置而行走。
精准定位式机器人行走装置行走原理如下所述:
精准定位式机器人行走装置的行走导轨固定在需要巡检的机房、配电室顶部。齿条固定在行走导轨的一侧与行走导轨成为一体。
当打开驱动电机开关时，电机转动带动齿轮转动，齿轮转动在齿条上行走从而带动行走装置行走，本发明的四个承重轮在悬挂机构的正上方的行走导轨两侧均等排列，起承受下部智能巡检机器人重力的作用，承重轮在顶部行走导轨上被动行走。
当下部智能巡检机器人软件发出停止命令时，由于齿轮齿条的作用可做到精准定位停止，避免了承重轮由于惯性自滑动停不下来的现象。
行走机构在行走导轨上行走，当由于某种原因齿轮齿条间松动时，由于自动矫正机构的矫正弹簧、矫正机构导轨的作用使得齿轮齿条始终啮合，保证了行走的连续性。
承重轮的凹槽与行走导轨的凸台契合保证了当底座悬挂智能机器人的悬挂机构悬挂机器人主体时不会发生承重轮滑脱导轨。

Claims (9)

1.一种精准定位式机器人行走装置，其特征在于：包括一套沿行走导轨行走的行走机构及保证行走机构啮合的自动矫正机构。
2.如权利1要求的一种精准定位式机器人行走装置，其特征在于：所述的行走机构包括顶部行走导轨、驱动电机、底座、齿轮、齿条、承重轮、承重轮支架、承重轮卡槽。
3.如权利1要求的一种精准定位式机器人行走装置，其特征在于：所述的自动矫正机构包括矫正弹簧固定螺栓、矫正弹簧、矫正机构导轨。
4.如权利1-3要求的一种精准定位式机器人行走装置，其特征在于：所述的齿条固定在行走导轨上，所述的驱动电机直接带动齿轮转动，使齿轮与齿条产生相对运动，带动行走机构在行走导轨上行走。
5.如权利1-4要求的一种精准定位式机器人行走装置，其特征在于：顶部行走导轨形状为工字型带凸台设计，固定在需要巡检的机房、配电室顶部。
6.如权利1-4要求的一种精准定位式机器人行走装置，其特征在于：承重轮带凹槽固定在承重轮支架上，承重轮支架卡在承重轮卡槽中，承重轮卡槽固定在底座上。
7.如权利5-6要求的一种精准定位式机器人行走装置，其特征在于：承重轮的凹槽与行走导轨的凸台契合保证了下部承重时承重轮不会因下部重量滑脱行走导轨。
8.如权利1-4要求的一种精准定位式机器人行走装置，所述的自动矫正机构固定在底座上，使齿轮齿条之间的啮合力在一定范围内可波动。
9.一种精准定位式机器人行走方法，其特征在于：如权利1、2所述的齿条固定在机房、配电室顶部行走导轨上，驱动电机转动带动齿轮转动，齿轮与齿条之间相对运动，四个承重轮主要起承受下部智能机器人重力的作用，承重轮沿顶部导轨上被动行走，当下部智能机器人软件发出停止命令时，由于齿轮齿条的作用可做到精准定位停止；避免了承重轮由于惯性自滑动停不下来；行走机构在行走导轨上行走，当由于某种原因齿轮齿条间松动时，由于自动矫正机构的矫正弹簧、矫正机构导轨的存在使得齿轮齿条始终啮合，保证了行走的连续性。
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