CN107486862A - 缆索移动机器人 - Google Patents

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张鹏
魏云霞
秦少军
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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Abstract

本发明涉及机器人领域，包括移动车体(8)、承载缆索(12)、承载缆索供电电源(14)、无线通讯基站(6)，移动车体(8)可在预先架设的承载缆索(12)自由移动，承载缆索供电电源(14)可通过承载缆索(12)给移动车体(8)提供电力供应，使移动车体(8)上安装的移动车体车载传感器(11)正常工作，实现大范围、长距离的自动监测和作业，移动车体无线信号收发器(1)可与无线通讯基站(6)建立无线通讯信道，进行信息通讯。

Description

缆索移动机器人
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体地说是缆索移动机器人。
背景技术
交通、电力、国防、市政、农业等领域需要定期对重要设施、重要场景进行各种巡检、作业活动，但由于巡检、作业活动布局分散或地处偏远，当前多依赖人工进行，导致工作准备时间长、效率低下，工作质量不稳定，有一定的安全隐患。针对于此，缆索移动机器人综合利用自动控制、通信、机械等多种技术，通过预先架设的缆索，可使搭载相关监测、作业设施的工作单元在缆索上自由移动，实现大范围、长距离的自动监测和作业。
随着物联网技术的飞速发展，对地理空间内的大范围数据综合采集的要求不断提高，这就需要一个可在大范围空间内可自由移动的平台，该平台可搭载多种传感器，适时适地的针对特定设备、特定场景进行数据的自由采集，同时能自动展开作业活动。目前，由于各种条件的限制，远距离、大跨度环境下的数据采集还是一个难点。缆索移动机器人的出现，为解决上述问题提供了一个较好的解决思路。缆索移动机器人在大型农场、公共场所等大范围三维空间内可自由移动，自由悬停，从而为多维度数据的获取提供重要手段。
缆索移动机器人属于一种典型的移动机器人，当前移动机器人行进过程中，多采用接触地面的方式，完成移动行进工作，容易受到地面依附物体对行进路线的挡碍，很难实现大空间环境内的自由移动。
另外，当前移动机器人多采用滑触线或者电池供电方式给移动机器人提供电力供应，但滑触线的供电方式成本高，不适合作为长距离移动条件下的电力供应方式，电池供电方式要考虑机器人的工作时间和电池充电的问题，使用时也有很大的制约因素。
另外，当前移动机器人通讯多采用有线通讯的方式来传输信息，这种方式需要预先铺设通讯线缆，不利于长距离移动条件下的信息传递。
发明内容
为解决现有机器人在长距离、大空间环境中自由行进的问题，本发明的目的是提供缆索移动机器人，通过该缆索移动机器人实现大范围、长距离环境下，重要设施、重要场景的自动监测和作业。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
1、缆索移动机器人包括移动车体(8)、承载缆索(12)、承载缆索供电电源(14)、无线通讯基站(6)；
2、移动车体(8)包括移动车体无线信号收发器(1)、移动车体采电机构(10)，移动车体(8)同承载缆索(12)接触，承载缆索(12)受到移动车体(9)的重力而产生的下压力，承载缆索(12)受到移动车体(9)的下压力后，承载缆索(12)会产生弹性形变，同时产生对移动车体(9)的弹力，此弹力与受到移动车体(9)的重力而产生的下压力是一对平衡力，移动车体(9)移动时，同承载缆索(12)之间会发生相对位移；
3、承载缆索(12)由柔性绳索组成，承载缆索(12)通过导电线路(13)或直接同承载缆索供电电源(14)相连接，承载缆索(12)、移动车体采电机构(10)均采用导电物质做成，工作时，移动车体采电机构(10)与承载缆索(12)相接触，从承载缆索供电电源(14)发出的电流会经过承载缆索(12)进入移动车体采电机构(10)，再进入移动车体无线信号收发器(1)、移动车体车载传感器(11)等用电设备；
4、移动车体(8)上装有移动车体无线信号收发器(1)，移动车体无线信号收发器(1)可与无线通讯基站(6)建立无线通讯信道，进行信息通讯。
进一步地，移动车体(8)同牵引缆索(9)相连接，牵引缆索(9)由柔性绳索组成，牵引缆索(9)一端绕过牵引缆索牵引轮(3)，牵引缆索(9)另外一端绕过牵引缆索转轮(7)，牵引电机(2)转动时，牵引电机(2)驱动牵引缆索牵引轮(3)围绕其轴心转动，牵引缆索牵引轮(3)拉动牵引缆索(9)随牵引缆索牵引轮(3)转动方向移动，牵引缆索(9)移动时，固定在牵引缆索(9)上的移动车体(8)也随牵引缆索(9)发生同方向移动，同时带动牵引缆索转轮(7)绕其轴心转动。
进一步地，承载缆索(12)的两端固定在缆索固定端头(4)上，缆索固定端头(4)固定在指定地点不能移动，缆索固定端头(4)对承载缆索(12)施加拉力。
进一步地，无线通讯基站(6)位置固定，不随移动车体(8)移动。
进一步地，在承载缆索(12)附近或在移动车体牵引缆索(9)上装有射频标签(5)。
进一步地，移动车体(8)上安装有移动车体车载传感器(11)，移动车体车载传感器(11)包括视觉图像传感器、激光三维成像传感器、声音传感器、气象信息传感器、红外成像传感器、霍尔传感器、测距传感器、温湿度传感器、接近传感器、压力传感器、颜色传感器中的一种或几种。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明可在长距离、大空间环境下运行，其结构简单，成本低廉，可实现无人监测和作业，大量减少现有人工工作，提高工作效率，减少了不良环境对于工作人员身体的危害；
2、本发明采用了柔性绳索作为移动车体的承载机构，同时，还能通过承载缆索给移动车体内的用电设备供电，方便了安装，节约了成本，便于大范围、长距离地进行铺设；
3、本发明中，移动车体可搭载多种传感器，由于移动车体可在缆索上自由移动，因此即便是大范围、长距离的环境下也只需搭载一套传感器便可使传感器监测范围得到很大扩展，此外，移动车体在空中运行，不占用地面空间，地面设施不会对系统运行产生挡碍；
4、本发明中，移动车体采用无线通讯的方式，不用专门去铺设有线通讯线路，便于长距离复杂环境下的安装和部署，提高了系统的可靠性；
5、本发明中，移动车体通过无线信号收发器与无线讯通基站建立起通讯联系，无线信号收发器与无线通讯基站共同形成一个无线通讯网络，通过该无线通讯网络，工作人员可以方便地给移动车体下达控制指令，也可方便及时地获取移动车体所发送的各种数据，通过这些数据，工作人员可以分析移动车体位置、速度等工作状态，展现整体运行状况。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
附图说明
图1 是本发明俯视结构示意图，图2 是本发明侧视结构示意图；
图中：(1)—移动车体无线信号收发器，(2)—牵引电机，(3)—牵引缆索牵引轮，(4)—缆索固定端头，(5)—射频标签，(6)—无线通讯基站，(7)—牵引缆索转轮，(8)—移动车体，(9)—牵引缆索，(10)—移动车体采电机构， (11)—移动车体车载传感器， (12)—承载缆索，(13)—导电线路，(14)—承载缆索供电电源。
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
系统各组成部分的连接方式如附图1、图2所示，承载缆索(12)和牵引缆索(9)均由柔性绳索组成，承载缆索(12)采用导电材料做成，承载缆索(12)两端固定在缆索固定端头(4)上，承载缆索(12)通过导电线路(13)或直接同承载缆索供电电源(14) 连接，移动车体(8)与承载缆索(12)接触，移动车体(8)包括移动车体采电机构(10)，工作时，移动车体采电机构(10)同承载缆索(12)接触，牵引电机(2)、牵引缆索牵引轮(3)、固定在一端的缆索固定端头(4)上，牵引缆索转轮(7)固定在另一端缆索固定端头(4)上，牵引缆索(9)一端绕过牵引缆索牵引轮(3)，牵引缆索(9)另外一端绕过牵引缆索转轮(7)，移动车体(8)同牵引缆索(9)相连，移动车体(8)上装有移动车体无线信号收发器(1)，移动车体(8)还装有移动车体车载传感器(11)，无线通讯基站(6)安装在缆索固定端头(4)上，移动车体牵引缆索(9)上装有射频标签(5)。
本发明的工作原理为：承载缆索(12)和牵引缆索(9)均由柔性绳索组成，承载缆索(12)两端固定在缆索固定端头(4)上，承载缆索(12)两端受到缆索固定端头(4)施加拉力后，承载缆索(12)被拉起，承载缆索(12)成为移动车体(8)的承载机构，移动车体(8)产生的重力由承载缆索(12)来支撑。承载缆索(12)采用导电材料做成，通过导电线路(13)连接承载缆索供电电源(14)，移动车体(8)包括移动车体采电机构(10)，移动车体采电机构(10)也采用导电材料做成，工作时，移动车体采电机构(10)与承载缆索(12)相接触，从承载缆索供电电源(14)发出的电流会经过承载缆索(12)进入移动车体采电机构(10)，再进入移动车体无线信号收发器(1)、移动车体车载传感器(11)，为这些用电设备提供电力支持，牵引缆索(9)一端绕过牵引缆索牵引轮(3)，牵引缆索(9)另外一端绕过牵引缆索转轮(7)，牵引电机(2)转动时，牵引电机(2)驱动牵引缆索牵引轮(3)围绕其轴心转动，牵引缆索牵引轮(3)拉动牵引缆索(9)随牵引缆索牵引轮(3)转动方向移动，牵引缆索(9)移动时，固定在牵引缆索(9)上的移动车体(8)也随牵引缆索(9)发生同方向移动，移动车体(8)发生移动时，会带动移动车体采电机构(10)在承载缆索(12)上发生相对移动，同时带动牵引缆索转轮(7)绕其轴心转动，移动车体(8)上装有移动车体无线信号收发器(1)，无线通讯基站(6)安装在缆索固定端头(4)上，缆索移动机器人在工作状态下，移动车体无线信号收发器(1)可与无线通讯基站(6)建立通讯信道，移动车体(8)上安装有移动车体车载传感器(11)，移动车体车载传感器(11)包括视觉图像传感器、激光三维成像传感器、声音传感器、气象信息传感器、红外成像传感器、霍尔传感器、测距传感器、温湿度传感器、接近传感器、压力传感器、颜色传感器中的一种或几种，移动车体车载传感器(11)实时对移动车体(8)周边环境进行监测，并将监测数据通过移动车体无线信号收发器(1)发送给无线通讯基站(6)，在承载缆索(12)附近或在移动车体牵引缆索(9)上装有射频标签(5)，射频标签(5)内存有可转换为移动车体(8)位置的信息，移动车体(8)移动时，通过读取射频标签(5)，获取移动车体(8)的位置信息，根据移动车体(8)的位置信息控制牵引电机(2)的启停和转动方向，实现移动车体(8)的精确移动。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.本发明缆索移动机器人，其特征在于，所述缆索移动机器人包括：
a. 缆索移动机器人包括移动车体(8)、承载缆索(12)、承载缆索供电电源(14)、无线通讯基站(6)；
b. 移动车体(8)包括移动车体无线信号收发器(1)、移动车体采电机构(10)，移动车体(8)同承载缆索(12)接触，承载缆索(12)受到移动车体(9)的重力而产生的下压力，承载缆索(12)受到移动车体(9)的下压力后，承载缆索(12)会产生弹性形变，同时产生对移动车体(9)的弹力，此弹力与受到移动车体(9)的重力而产生的下压力是一对平衡力，移动车体(9)移动时，同承载缆索(12)之间会发生相对位移；
c. 承载缆索(12)由柔性绳索组成，承载缆索(4)通过导电线路(13)或直接同承载缆索供电电源(14)相连接，承载缆索(12)、移动车体采电机构(10)均采用导电物质做成，工作时，移动车体采电机构(10)与承载缆索(12)相接触，从承载缆索供电电源(14)发出的电流会经过承载缆索(12)进入移动车体采电机构(10)，再进入移动车体 无线信号收发器(1)、移动车体车载传感器(11)等用电设备；
d. 移动车体(8)上装有移动车体无线信号收发器(1)，移动车体无线信号收发器(1)可与无线通讯基站(6)建立无线通讯信道，进行信息通讯。
2.据权利要求1所述的缆索移动机器人，其特征在于：移动车体(8)同牵引缆索(9)相连接，牵引缆索(9)由柔性绳索组成，牵引缆索(9)一端绕过牵引缆索牵引轮(3)，牵引缆索(9)另外一端绕过牵引缆索转轮(7)，牵引电机(2)转动时，牵引电机(2)驱动牵引缆索牵引轮(3)围绕其轴心转动，牵引缆索牵引轮(3)拉动牵引缆索(9)随牵引缆索牵引轮(3)转动方向移动，牵引缆索(9)移动时，固定在牵引缆索(9)上的移动车体(8)也随牵引缆索(9)发生同方向移动，同时带动牵引缆索转轮(7)绕其轴心转动。
3.据权利要求1所述的缆索移动机器人，其特征在于：承载缆索(12)的两端固定在缆索固定端头(4)上，缆索固定端头(4)固定在指定地点不能移动，缆索固定端头(4)对承载缆索(12)施加拉力。
4.据权利要求1所述的缆索移动机器人，其特征在于：无线通讯基站(6)位置固定，不随移动车体(8)移动。
5.据权利要求1所述的缆索移动机器人，其特征在于：在承载缆索(12)附近或在移动车体牵引缆索(9)上装有射频标签(5)。
6.据权利要求1所述的缆索移动机器人，其特征在于：移动车体(8)上安装有移动车体车载传感器(11)，移动车体车载传感器(11)包括视觉图像传感器、激光三维成像传感器、声音传感器、气象信息传感器、红外成像传感器、霍尔传感器、测距传感器、温湿度传感器、接近传感器、压力传感器、颜色传感器中的一种或几种。
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