CN108000482B - 一种防爆轮式巡检机器人系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防爆轮式巡检机器人系统，该机器人系统包括防爆轮式巡检机器人、防爆轮式巡检机器人本地监控后台和防爆轮式巡检机器人远程集控后台控制系统。防爆轮式巡检机器人由箱体组件、驱动机构、RFID定位系统、前导航组件、急停按钮组件、PID气体检测仪、前避障传感器、防爆扬声器、天线、拾音器、防爆云台、后避障传感器、自动充电组件和后导航组件组成；防爆轮式巡检机器人采用二类防爆设计，可在石油、化工行业替代巡检人员进入易燃、易爆、有毒气体环境进行巡检和监控，具有体积小、行走灵活、通信距离远、工作时间长、操作方便的特点。

Description

一种防爆轮式巡检机器人系统
技术领域
本发明属于巡检机器人领域，具体说是一种防爆轮式巡检机器人系统。
背景技术
随着大型石油化工企业、隧道、地铁等建设的不断扩大，油品、燃气、毒气、化学危险品等引起的泄漏爆炸、火灾等灾害隐患不断增加，为加强高危场所的巡检工作，巡检机器人应运而生，防爆轮式巡检机器人作为特种机器人的一种，在巡检工作中能够发挥举足轻重的作用。防爆轮式巡检机器人搭载一系列传感器，可代替巡检人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等现场进行巡检、探测，有效解决巡检人员在上述场所面临的人身安全、现场数据信息采集不足等问题。采用防爆轮式巡检机器人巡检，既具有人工巡检的灵活性、智能性，同时也克服和弥补了人工巡检存在的一些缺陷和不足，更适应智能场站和无人值守场站发展的实际需求，具有巨大的优越性，是智能场站和无人值守场站巡检技术的发展方向，具有广阔的发展空间和应用前景。
发明内容
为解决高危场合的人工巡检问题，本发明提供了一种防爆轮式巡检机器人系统。
本发明采用的技术方案是：一种防爆轮式巡检机器人系统，包括：防爆轮式巡检机器人、巡检机器人本地监控后台和巡检机器人远程工作站。防爆轮式巡检机器人、巡检机器人本地监控后台和巡检机器人远程工作站通过无线方式，进行通信。其中防爆轮式巡检机器人由箱体组件、驱动机构、RFID定位系统、前导航组件、急停按钮组件、PID气体检测仪、前避障传感器、防爆扬声器、天线、拾音器、防爆云台、后避障传感器、自动充电组件和后导航组件组成。
箱体组件包括：小车本体、上防爆箱盖一、上防爆箱盖二、底座、充电电池组件、电气元器件组件和隔爆腔电气元件。
驱动机构包括：驱动电机、减速机、驱动轴和防静电车轮。
前导航组件包括：防爆线嘴、防爆导航壳体和磁导航传感器。
后导航组件与前导航组件组成结构相同。
箱体组件的小车本体、上防爆箱盖一和底座组成一个独立的封闭仓体，减速机、驱动电机、电气元器件组件和充电电池组件均安装在该封闭仓体内。
箱体组件的小车本体、上防爆箱盖二和底座组成另一个独立封闭仓体，隔爆腔电气元器件组件安装在该封闭仓体内。
防爆扬声器放在封闭的防爆壳体内，通过安装架用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件上。
拾音器放在封闭的防爆壳体内，通过安装架用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件上。
前导航组件的磁导航传感器放在防爆导航壳体内，通过防爆线嘴与箱体组件前部连接。
后导航组件与前导航组件组成结构相同，通过防爆线嘴安装在箱体组件的后部。
驱动机构的驱动电机通过减速机连接驱动轴，驱动轴和防静电车轮相连。
RFID定位系统通过螺栓紧固安装在箱体组件正下方。
急停按钮组件通过圆筒隔爆形式，用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件上。
PID气体检测仪、前避障传感器和天线用螺栓紧固安装在箱体组件上。
防爆云台用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件正上方。
后避障传感器通过安装架用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件上。
自动充电组件通过圆筒隔爆形式，用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件上。用于为充电电池组件充电。
防爆轮式巡检机器人驱动形式为四轮独立驱动，驱动机构为四组结构相同的独立驱动机构，通过圆筒隔爆进行处理；防爆轮式巡检机器人整机按照国家II C防爆标准，采用隔爆型及本安型防爆技术进行处理。
巡检机器人本地监控后台由一台服务器构成，通过无线方式，用于实现对防爆轮式巡检机器人的无线远程控制、参数设置以及完成与巡检机器人远程工作站的数据传输。
巡检机器人远程工作站包括：工控机、显示器和相应的控制软件。巡检机器人远程工作站利用无线通信方式，通过控制软件完成与巡检机器人本地监控后台的信息交换，同时也可实现对巡检机器人的远程控制。
本发明还提供了一种防爆轮式巡检机器人的移动方法，当防爆轮式巡检机器人直线行走时每个车轮行进方向相同，速度也相同，实现防爆轮式巡检机器人的直线运动。
当防爆轮式巡检机器人需要转圆弧弯时，每个车轮行进方向相同，但速度分别不同，来实现防爆轮式巡检机器人的方向调整。
当防爆轮式巡检机器人需要原地转弯时，同一侧的两个车轮行进方向相同，速度也相同，另一侧的两个车轮行进方向与之相反，速度相同，以此来实现防爆轮式巡检机器人的原地转弯。
本发明的有益效果是：防爆轮式巡检机器人本体采用防爆设计，并携带有避障传感器、防爆云台、PID气体检测仪、导航系统、定位系统等多种设备，可在石油、化工行业替代巡检人员进入易燃、易爆、有毒气体环境进行巡检和监控，具有体积小、行走灵活、通信距离远、工作时间长、操作方便的特点，适应智能场站和无人值守场站发展的实际需求。
附图说明
图1为防爆轮式巡检机器人侧视图。
图2为防爆轮式巡检机器人主视图。
图3 为防爆轮式巡检机器人主体结构示意图。
图4 为防爆轮式巡检机器人主体结构俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
一种防爆轮式巡检机器人系统，该机器人系统包括防爆轮式巡检机器人、巡检机器人本地监控后台和巡检机器人远程工作站。如图1至图4所示，其中防爆轮式巡检机器人由箱体组件1、驱动机构2、RFID定位系统3、前导航组件4、急停按钮组件5、PID气体检测仪6、前避障传感器7、防爆扬声器8、天线9、拾音器10、防爆云台11、后避障传感器12、自动充电组件13和后导航组件14组成。
箱体组件1包括：小车本体、上防爆箱盖一、上防爆箱盖二、底座、充电电池组件、电气元器件组件和隔爆腔电气元件。
驱动机构2包括：驱动电机、减速机、驱动轴和防静电车轮。
前导航组件4包括：防爆线嘴、防爆导航壳体和磁导航传感器。
后导航组件14与前导航组件组成结构相同。
箱体组件1的小车本体、上防爆箱盖一和底座组成一个独立的封闭仓体，减速机、驱动电机、电气元器件组件和充电电池组件均安装在该封闭仓体内。
箱体组件1的小车本体、上防爆箱盖二和底座组成另一个独立封闭仓体，隔爆腔电气元器件组件安装在该封闭仓体内。
防爆扬声器8放在封闭的防爆壳体内，通过安装架用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件1上。
拾音器10放在封闭的防爆壳体内，通过安装架用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件1上。
前导航组件4的磁导航传感器放在防爆导航壳体内，通过防爆线嘴与箱体组件1前部连接。
后导航组件14与前导航组件4组成结构相同，通过防爆线嘴安装在箱体组件1的后部。
驱动机构2的驱动电机通过减速机连接驱动轴，驱动轴和防静电车轮相连。
RFID定位系统3通过螺栓紧固安装在箱体组件1正下方。
急停按钮组件5通过圆筒隔爆形式，用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件1上。
PID气体检测仪6、前避障传感器7和天线9用螺栓紧固安装在箱体组件1上。
防爆云台11用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件1正上方。
后避障传感器12通过安装架用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件1上。
自动充电组件13通过圆筒隔爆形式，用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件1上。用于为充电电池组件充电。
防爆轮式巡检机器人驱动形式为四轮独立驱动，驱动机构2为四组结构相同的独立驱动机构，通过圆筒隔爆进行处理；防爆轮式巡检机器人整机按照国家II C防爆标准，采用隔爆型及本安型防爆技术进行处理。
巡检机器人本地监控后台由一台服务器构成，通过无线方式，用于实现对防爆轮式巡检机器人的无线远程控制、参数设置以及完成与巡检机器人远程工作站的数据传输。
巡检机器人远程工作站包括：工控机、显示器和相应的控制软件。巡检机器人远程工作站利用无线通信方式，通过控制软件完成与巡检机器人本地监控后台的信息交换，同时也可实现对巡检机器人的远程控制，在远程工作站的显示器上能直观的反映出巡检机器人采集的视频信息及其他数据信息。远程工作站功能类似于人类的大脑，除了机器人本身的动作控制指令由此发布外，机器人所有的视觉、音频等感知信息在此进行分辨。
如检测到设备异常时巡检机器人和远程工作站均会产生声光报警信息，提示用户及时检修，防患于未然。通过远程工作站能够形成实时报警记录、历史报警记录并存入远程工作站的数据库中，可按日期、按设备进行随时查询设备信息和存档图片。
本发明还提供了一种防爆轮式巡检机器人的移动方法，当防爆轮式巡检机器人直线行走时每个车轮行进方向相同，速度也相同，实现防爆轮式巡检机器人的直线运动。
当防爆轮式巡检机器人需要转圆弧弯时，每个车轮行进方向相同，但速度分别不同，来实现防爆轮式巡检机器人的方向调整。
当防爆轮式巡检机器人需要原地转弯时，同一侧的两个车轮行进方向相同，速度也相同，另一侧的两个车轮行进方向与之相反，速度相同，以此来实现防爆轮式巡检机器人的原地转弯。
防爆轮式巡检机器人的工作过程是：首先由巡检机器人远程工作站通过控制软件向巡检机器人本地监控后台和防爆轮式巡检机器人发出控制命令，防爆轮式巡检机器人接到命令后，按照命令要求，依照规定路线开始进行巡检。在巡检过程中不断将PID气体检测仪6、拾音器10、防爆云台11采集的信息以及RFID定位系统3的位置信息通过天线9传送到巡检机器人本地监控后台和巡检机器人远程工作站，并在巡检机器人远程工作站的显示器上显示出来。根据RFID定位系统3传来的位置信息，巡检机器人远程工作站可以调整机器人的巡检路线。当巡检的设备出现异常情况时，防爆扬声器8发出报警信息，同时上传到巡检机器人远程工作站，提示操作人员采取措施进行处理。当机器人电池电量不足时，巡检机器人自动行进到充电站，通过自动充电组件13进行充电。在巡检过程中，如遇到障碍物，巡检机器人通过前避障传感器7和后避障传感器12，可自动避开障碍物，避免碰撞。巡检过程中如遇到紧急情况，按下急停按钮组件5，可使巡检机器人紧急停车。
本发明所述并不限于具体实施方式所述的实施例，只要是本领域技术人员根据本发明方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新及保护的范围。

Claims (1)

1.一种防爆轮式巡检机器人系统，其特征在于：所述巡检机器人系统包括：防爆轮式巡检机器人、巡检机器人本地监控后台和巡检机器人远程工作站；所述巡检机器人本地监控后台由一台服务器构成，通过无线方式与防爆轮式巡检机器人和巡检机器人远程工作站进行数据传输；所述巡检机器人远程工作站由工控机、显示器和相应的控制软件组成，巡检机器人远程工作站利用无线通讯方式，完成与巡检机器人本地监控后台和巡检机器人的远程通讯及控制；
所述防爆轮式巡检机器人由箱体组件（1）、驱动机构（2）、RFID定位系统（3）、前导航组件（4）、急停按钮组件（5）、PID气体检测仪（6）、前避障传感器（7）、防爆扬声器（8）、天线（9）、拾音器（10）、防爆云台（11）、后避障传感器（12）、自动充电组件（13）和后导航组件（14）组成；
所述箱体组件（1）包括：小车本体、上防爆箱盖一、上防爆箱盖二、底座、充电电池组件、电气元器件组件和隔爆腔电气元件；驱动机构（2）包括：驱动电机、减速机、驱动轴和防静电车轮；前导航组件（4）包括：防爆线嘴、防爆导航壳体和磁导航传感器；
后导航组件（14）与前导航组件组成结构相同；
所述箱体组件（1）的小车本体、上防爆箱盖一和底座组成一个独立封闭仓体，减速机、驱动电机、电气元器件组件和充电电池组件均安装在该独立封闭仓体内；
所述箱体组件（1）的小车本体、上防爆箱盖二和底座组成另一个独立封闭仓体，隔爆腔电气元器件组件安装在该另一个独立封闭仓体内；
所述防爆扬声器（8）放在封闭的防爆壳体内，通过安装架用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件（1）上；拾音器（10）放在封闭的防爆壳体内，通过安装架用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件（1）上；前导航组件（4）的磁导航传感器放在防爆导航壳体内，通过防爆线嘴与箱体组件（1）前部连接；后导航组件（14）与前导航组件（4）组成结构相同，通过防爆线嘴安装在箱体组件（1）的后部；驱动机构（2）的驱动电机通过减速机连接驱动轴，驱动轴和防静电车轮相连；RFID定位系统（3）通过螺栓紧固安装在箱体组件（1）正下方；急停按钮组件（5）通过圆筒隔爆形式，用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件（1）上；PID气体检测仪（6）、前避障传感器（7）和天线（9）用螺栓紧固安装在箱体组件（1）上；防爆云台（11）用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件（1）正上方；
后避障传感器（12）通过安装架用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件（1）上；自动充电组件（13）通过圆筒隔爆形式，用螺栓紧固安装在巡检机器人箱体组件（1）上；
所述防爆轮式巡检机器人驱动形式为四轮独立驱动，驱动机构（2）为四组结构相同的独立驱动机构，通过圆筒隔爆进行处理；防爆轮式巡检机器人整机按照国家IIC防爆标准，采用隔爆型及本安型防爆技术进行处理；当防爆轮式巡检机器人直线行走时，每个车轮行进方向相同，速度也相同，实现防爆轮式巡检机器人的直线运动；
当防爆轮式巡检机器人需要转圆弧弯时，每个车轮行进方向相同，但速度各不相同，来实现防爆轮式巡检机器人的方向调整；
当防爆轮式巡检机器人需要原地转弯时，同一侧的两个车轮行进方向相同，速度也相同，另一侧的两个车轮行进方向与之相反，速度相同，以此来实现防爆轮式巡检机器人的原地转弯；
所述巡检机器人工作时，首先由巡检机器人远程工作站通过控制软件向巡检机器人本地监控后台和防爆轮式巡检机器人发出控制命令，防爆轮式巡检机器人接到命令后，按照命令要求，依照规定路线开始进行巡检；在巡检过程中不断将PID气体检测仪（6）、拾音器（10）、防爆云台（11）采集的信息以及RFID定位系统（3）的位置信息通过天线（9）传送到巡检机器人本地监控后台和巡检机器人远程工作站，并在巡检机器人远程工作站的显示器上显示出来；根据RFID定位系统（3）传来的位置信息，巡检机器人远程工作站可以调整机器人的巡检路线；当巡检的设备出现异常情况时，防爆扬声器（8）发出报警信息，同时上传到巡检机器人远程工作站，提示操作人员采取措施进行处理；当机器人电池电量不足时，巡检机器人自动行进到充电站，通过自动充电组件（13）进行充电；在巡检过程中，如遇到障碍物，巡检机器人通过前避障传感器（7）和后避障传感器（12），自动避开障碍物；巡检过程中如遇到紧急情况，按下急停按钮组件（5），可使巡检机器人紧急停车。
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