CN108000484A - 轨道式机器人行走机构 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于机器人技术领域，提供了一种轨道式机器人行走机构，包括具有中空内腔的导轨、置于内腔中且用于顶紧导轨以使得巡检机器人在导轨上平稳运行的自适应顶紧导向机构、置于自适应顶紧导向机构的下方且与导轨滚动配合的自适应主动机构、与自适应主动机构配合以使得巡检机器人在导轨上前行的自适应从动机构以及与巡检机器人连接且用于支撑自适应主动机构和自适应从动机构的骨架。本发明通过设置的自适应主动机构、自适应从动机构以及自适应顶紧导向机构，使得行走机构能通过的导轨转弯半径小，且转弯的时候，以保证巡检机器人运行平稳，过弯稳定。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种轨道式机器人行走机构。
背景技术
巡检机器人可用于大型超市、仓库、农场、工厂、配电房、变电站等场所。现阶段，随着机器人技术的发展，各种智能化的巡检监控机器人应用越来越广泛，其中，轨道式巡检机器人由于运行线路稳定可靠、不占地面空间、控制简单方便，受到越来越多的青睐，行走机构作为巡检机器人的重要机构，其设计也显得尤为重要。
现有技术设计了一种电缆隧道巡检机器人行走机构，参见授权公告号为“201510159496.1”的中国专利文件，具体地，请参阅图1，该电缆隧道巡检机器人行走机构由前后两根可以相互摆动的横梁做为车架，车架藏在轨道内，导向轮和承重轮都安装在车架上，处于轨道内部，驱动轮130和被动轮131在轨道下方，与轨道底壁116贴合。电机带动驱动轮130，驱动轮与轨道底壁116紧密贴合，靠摩擦力驱动。
然而，现有技术的巡检机器人行走机构主要存在以下技术问题：一是受横梁长度的限制，行走机构通过的导轨转弯半径过大；二是机器人在运行的过程中，尤其是在转弯的时候，运行不平稳、易摇晃。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种轨道式机器人行走机构，旨在解决传统机器人存在的导轨转弯半径过大、运行不平稳的问题。
本发明是这样实现的，一种轨道式机器人行走机构，包括：
具有中空内腔的导轨、置于所述内腔中且用于顶紧所述导轨以使得巡检机器人在所述导轨上平稳运行的自适应顶紧导向机构、置于所述自适应顶紧导向机构的下方且与所述导轨滚动配合的自适应主动机构、与所述自适应主动机构配合以使得巡检机器人在所述导轨上前行的自适应从动机构以及与所述巡检机器人连接且用于支撑所述自适应主动机构和所述自适应从动机构的骨架。
作为本发明的优选技术方案：
进一步地，所述自适应顶紧导向机构包括与所述骨架相连的导向固定架、置于所述导向固定架的侧部且用于顶紧所述导轨的内侧面的侧顶紧导向轮以及置于所述导向固定架的上方且用于顶紧所述导轨的内顶面的上顶紧导向轮。
进一步地，所述侧顶紧导向轮包括固定安装在所述导向固定架的一侧且用于顶紧所述导轨的一内侧面的第一顶紧导向轮以及转动连接在所述导向固定架的另一侧且用于顶紧所述导轨的另一内侧面的第二顶紧导向轮；所述第二顶紧导向轮通过设置的侧摆架与所述导向固定架转动连接，所述侧摆架上设有用于顶紧所述第二顶紧导向轮的第一扭簧。
进一步地，所述上顶紧导向轮转动连接有上摆架，所述上摆架的另一端与所述导向固定架的上端转动连接，所述上摆架上设有用于顶紧所述上顶紧导向轮的第二扭簧。
进一步地，所述自适应主动机构包括与巡检机器人连接的主动固定架、置于所述主动固定架上的主动轴、置于所述主动轴的两端且与所述内腔的内侧面滚动配合的主动轮以及与所述主动轴驱动连接的驱动组件。
进一步地，所述驱动组件包括与所述主动轮配合的同步带、与所述同步带配合的同步带轮、置于所述主动固定架内且与所述同步带轮配合的第一轴承以及用于驱动所述同步带轮转动的驱动电机。
进一步地，所述自适应从动机构包括与巡检机器人连接的从动固定架、置于所述从动固定架上的摆动轴、置于所述从动固定架上且与所述摆动轴的轴线方向相垂直的中心轴、置于所述摆动轴的两端且与所述内腔的内侧面滚动配合的从动轮以及置于所述从动固定架的底部的第二轴承。
进一步地，所述导轨包括第一导轨段以及与所述第一导轨段拼接成所述中空内腔的第二导轨段；所述第一导轨段的内侧壁上形成有安装槽，所述安装槽中设有用于给巡检机器人供电的滑触线，所述安装槽和所述滑触线均沿所述导轨的长度方向延伸。
进一步地，所述骨架上设有用于从导轨中取电的集电器，所述集电器包括集电支架以及置于所述集电支架上的电刷，所述电刷与巡检机器人电性连接；所述集电支架设为顺次铰接成四边形的四连杆机构，所述四连杆机构上设有通过弹性力以使得所述电刷与所述滑触线紧密贴合的拉伸弹簧。
进一步地，行走机构还包括与所述自适应主动机构和所述自适应从动机构的下部相连以保护所述自适应主动机构和所述自适应从动机构的机壳。
本发明提供的轨道式机器人行走机构，通过设置的自适应主动机构以及与自适应主动机构配合的自适应从动机构的作用，巡检机器人在导轨上前行，同时，通过在导轨的内腔中设置的自适应顶紧导向机构，顶紧导轨以使得巡检机器人在导轨上平稳运行。与现有技术相比，行走机构在转弯时不受横梁长度的限制，在自适应主动机构、自适应从动机构以及自适应顶紧导向机构的共同作用下进行转弯，使得行走机构能通过的导轨转弯半径小，且转弯的时候，自适应顶紧导向机构顶紧导轨，以保证巡检机器人运行平稳，过弯稳定。
附图说明
图1是现有技术的轨道式机器人行走机构的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的轨道式机器人行走机构的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的轨道式机器人行走机构的立体图；
图4是本发明实施例提供的轨道式机器人行走机构的局部结构示意图；
图5是本发明实施例提供的轨道式机器人行走机构的导轨的立体图；
图6是本发明实施例提供的轨道式机器人行走机构的导轨的主视图；
图7是本发明实施例提供的轨道式机器人行走机构的自适应从动机构与第一集电器的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的轨道式机器人行走机构的自适应主动机构与第二集电器的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的轨道式机器人行走机构的自适应顶紧导向机构的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的轨道式机器人行走机构一部分设置于机壳内的结构示意图。
图中：1-导轨，11-第一导轨段，111-安装槽，112-滑触线，113-吊挂槽，12-第二导轨段，2-自适应顶紧导向机构，21-第一顶紧导向轮，211-侧连接架，22-第二顶紧导向轮，221-侧摆架，2211-第一扭簧，23-上顶紧导向轮，231-上摆架，2311-第二扭簧，3-自适应从动机构，31-从动固定架，311-摆动轴，312-中心轴，313-从动轮，32-第二轴承，4-骨架，5-自适应主动机构，51-主动固定架，511-主动轴，512-主动轮，52-驱动组件，521-同步带，522-同步带轮，523-第一轴承，524-驱动电机，6-集电器，61-第一集电器，611-第一集电支架，6111-第一电刷，62-第二集电器，621-第二集电支架，6211-第二电刷，7-机壳，130-驱动轮，131-被动轮，116-轨道底壁。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件。
本发明提供一种轨道式机器人行走机构，通过设置的自适应主动机构5、自适应从动机构3以及自适应顶紧导向机构2，使得行走机构能通过的导轨转弯半径小，且转弯的时候，以保证巡检机器人运行平稳，过弯稳定。
请参阅附图2～图10，该轨道式机器人行走机构包括：具有中空内腔的导轨1、置于内腔中且用于顶紧导轨1以使得巡检机器人在导轨1上平稳运行的自适应顶紧导向机构2、置于自适应顶紧导向机构2的下方且与导轨1滚动配合的自适应主动机构5、与自适应主动机构5配合以使得巡检机器人在导轨1上前行的自适应从动机构3以及与巡检机器人连接且用于支撑自适应主动机构5和自适应从动机构3的骨架4。
本发明实施例提供的轨道式机器人行走机构，通过设置的自适应主动机构5以及与自适应主动机构5配合的自适应从动机构3的作用，巡检机器人在导轨1上前行，同时，通过在导轨1的内腔中设置的自适应顶紧导向机构2，顶紧导轨1以使得巡检机器人在导轨1上平稳运行。与现有技术的图1相比，行走机构在转弯时不受横梁长度的限制，在自适应主动机构5、自适应从动机构3以及自适应顶紧导向机构2的共同作用下进行转弯，使得行走机构能通过的导轨转弯半径小，且转弯的时候，自适应顶紧导向机构2顶紧导轨1，以保证巡检机器人运行平稳，过弯稳定。且由于在导轨1的内腔中设置自适应顶紧导向机构2，有助于防水防尘。还需说明的是，由于自适应主动机构5以及自适应从动机构3设置在自适应顶紧导向机构2的下方，可以使得行走机构一部分设置在导轨1内，进而有助于防水防尘。
进一步地，请参阅图2、图3、图5和图6，导轨1包括第一导轨段11以及与第一导轨段11拼接成中空内腔的第二导轨段12；第一导轨段11的内侧壁上形成有安装槽111，安装槽111中设有用于给巡检机器人供电的滑触线112，安装槽111和滑触线112均沿导轨1的长度方向延伸。具体地，滑触线112采用PVC铜条进行导电。此外，第一导轨段11和/或第二导轨段12上设置便于吊挂导轨的吊挂槽113。如图所示，吊挂槽113包括两个T形的支耳。具体地，第一导轨段11和第二导轨段12设为截面呈C形状。此外，在导轨1的底壁还可以设置RFID卡，便于读取行走机构的信息。需说明的是，RFID也称电子标签，它是Radio FrequencyIdentification的缩写，术语为射频识别。
进一步地，请参阅图2、图3、图4和图7，自适应从动机构3包括与巡检机器人连接的从动固定架31、置于所述从动固定架31上的摆动轴311、置于从动固定架31上且与摆动轴311的轴线方向相垂直的中心轴312、置于摆动轴311的两端且与内腔的内侧面滚动配合的从动轮313以及置于从动固定架31的底部的第二轴承32。值得说明的是，自适应从动机构3与自适应主动机构5配合以使得巡检机器人在导轨1上前行，同时，自适应从动机构3作为承力机构，通过设置的摆动轴311，进一步保证两个主动轮512和两个从动轮313同时接触到导轨1面上，全部起到承力支撑的作用，进而保证四个轮子受力一致，磨损一致。
进一步地，请参阅图2、图3、图4和图8，自适应主动机构5包括与巡检机器人连接的主动固定架51、置于主动固定架51上的主动轴511、置于主动轴511的两端且与内腔的内侧面滚动配合的主动轮512以及与主动轴511驱动连接的驱动组件52。进一步地，驱动组件52包括与主动轮512配合的同步带521、与同步带521配合的同步带轮522、置于主动固定架51内且与同步带轮522配合的第一轴承523以及用于驱动同步带轮522转动的驱动电机524。通过驱动电机524驱动主动轮512，通过同步带521传动到主动轮512上，主动轮512与导轨1产生的摩擦力进而推动行走结构运行。自适应主动机构5的底部设置的第一轴承523安装到机构的横梁内，需说明的是，自适应主动机构5在自适应顶紧导向机构2的作用下还可以围绕第一轴承523做来回旋转运动。
进一步地，请参阅图2、图4和图9，自适应顶紧导向机构2包括与骨架4相连的导向固定架、置于导向固定架的侧部且用于顶紧导轨1的内侧面的侧顶紧导向轮以及置于导向固定架的上方且用于顶紧导轨1的内顶面的上顶紧导向轮23。进一步地，侧顶紧导向轮包括固定安装在导向固定架的一侧且用于顶紧导轨1的一内侧面的第一顶紧导向轮21以及转动连接在导向固定架的另一侧且用于顶紧导轨1的另一内侧面的第二顶紧导向轮22；第二顶紧导向轮22通过设置的侧摆架221与导向固定架转动连接，侧摆架221上设有用于顶紧第二顶紧导向轮22的第一扭簧2211。具体地，第一顶紧导向轮21转动连接有侧连接架211，侧连接架211的另一端与导向固定架的一侧固定。进一步地，上顶紧导向轮23转动连接有上摆架231，上摆架231的另一端与导向固定架的上端转动连接，上摆架231上设有用于顶紧上顶紧导向轮23的第二扭簧2311。自适应顶紧导向机构2起顶紧和适应导向的作用，自适应顶紧导向机构2的顶部的上顶紧导向轮23采用第二扭簧2311顶紧，使上顶紧导向轮23与导轨1的内顶面接触，第二扭簧2311反作用力将自适应顶紧导向机构2向下压，使得自适应顶紧导向机构2在运行中不能向上跳起。通过在自适应顶紧导向机构2的侧部设置的第一顶紧导向轮21和第二顶紧导向轮22。具体地，第一顶紧导向轮21和第二顶紧导向轮22各设置为两个，分别接触导轨1的两个侧面。由于第一顶紧导向轮21固定安装在导向固定架的一侧且用于顶紧导轨1的一内侧面，第二顶紧导向轮22转动连接在导向固定架的另一侧且用于顶紧导轨1的另一内侧面，第二顶紧导向轮22的转动连接使得其为有位置限制的摆动形式，第一扭簧2211控制摆动的角度及扭矩的大小，进一步使得第一顶紧导向轮21、第二顶紧导向轮22同时顶紧导轨1的内侧面，沿侧面运行。当遇到弯道时，可摆动的第二顶紧导向轮22根据轨道侧面的变化自动调整摆动角度，保证第一顶紧导向轮21和第二顶紧导向轮22同时紧压导轨1的侧面过弯，进一步使得行走机构运行稳定。同时，由于自适应顶紧导向机构2可以在弯道中自适应，无需借助辅助装置进行转弯，结构简单、轻巧。
进一步地，请参阅图4、图7、图8和图10，骨架4上设有用于从导轨1中取电的集电器6，集电器6包括集电支架以及置于集电支架上的电刷，电刷与巡检机器人电性连接。具体地，集电器6包括第一集电器61和第二集电器62，第一集电器61包括第一集电支架611以及置于第一集电支架611上的第一电刷6111；第二集电器62包括第二集电支架621以及置于第二集电支架621上的第二电刷6211。具体地，第一集电器61设在自适应从动机构3的从动固定架31上，第二集电器62设在自适应主动机的主动固定架51上。需说明的是，骨架4包括主动固定架51、从动固定架31以及用于连接主动固定架51和从动固定架31的横梁。进一步地，第一集电支架611和第二集电支架621均设为顺次铰接成四边形的四连杆机构，四连杆机构上设有通过弹性力以使得电刷与滑触线112紧密贴合的拉伸弹簧。由于四连杆机构上安装有拉伸弹簧，拉伸弹簧一直处于拉伸状态，其收缩力保证电刷在直线运行与过弯时一直与滑触线112紧密贴合，通过双重电刷设计，进一步保证取电不会中断。行走机构能通过导轨1从外部电网取电。此外，需说明的是，在行走机构上还可以设置内置电池，当外部网断电时，也能靠内置电池进行驱动，可边驱动边给电池充电，从而为巡检机器人的不间断运行提供保障。此外，请参阅图2、图3和图10，行走机构还包括与自适应主动机构5和自适应从动机构3的下部相连以保护自适应主动机构5和自适应从动机构3的机壳7。使得行走机构一部分设置在导轨1内，一部分设置在机壳7内，防护等级高，可达IP34。需说明的是，IP34指代防水防尘的程度。I代表防止固体异物进入的等级，最高级别是6。第二个数字表明设备防水的程度。P代表防止进水的等级，最高级别是8。
以上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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种轨道式机器人行走机构，其特征在于，包括：
具有中空内腔的导轨、置于所述内腔中且用于顶紧所述导轨以使得巡检机器人在所述导轨上平稳运行的自适应顶紧导向机构、置于所述自适应顶紧导向机构的下方且与所述导轨滚动配合的自适应主动机构、与所述自适应主动机构配合以使得巡检机器人在所述导轨上前行的自适应从动机构以及与所述巡检机器人连接且用于支撑所述自适应主动机构和所述自适应从动机构的骨架。
2.如权利要求1所述的轨道式机器人行走机构，其特征在于，所述自适应顶紧导向机构包括与所述骨架相连的导向固定架、置于所述导向固定架的侧部且用于顶紧所述导轨的内侧面的侧顶紧导向轮以及置于所述导向固定架的上方且用于顶紧所述导轨的内顶面的上顶紧导向轮。
3.如权利要求2所述的轨道式机器人行走机构，其特征在于，所述侧顶紧导向轮包括固定安装在所述导向固定架的一侧且用于顶紧所述导轨的一内侧面的第一顶紧导向轮以及转动连接在所述导向固定架的另一侧且用于顶紧所述导轨的另一内侧面的第二顶紧导向轮；所述第二顶紧导向轮通过设置的侧摆架与所述导向固定架转动连接，所述侧摆架上设有用于顶紧所述第二顶紧导向轮的第一扭簧。
4.如权利要求2所述的轨道式机器人行走机构，其特征在于，所述上顶紧导向轮转动连接有上摆架，所述上摆架的另一端与所述导向固定架的上端转动连接，所述上摆架上设有用于顶紧所述上顶紧导向轮的第二扭簧。
5.如权利要求1～4任一项所述的轨道式机器人行走机构，其特征在于，所述自适应主动机构包括与巡检机器人连接的主动固定架、置于所述主动固定架上的主动轴、置于所述主动轴的两端且与所述内腔的内侧面滚动配合的主动轮以及与所述主动轴驱动连接的驱动组件。
6.如权利要求5所述的轨道式机器人行走机构，其特征在于，所述驱动组件包括与所述主动轮配合的同步带、与所述同步带配合的同步带轮、置于所述主动固定架内且与所述同步带轮配合的第一轴承以及用于驱动所述同步带轮转动的驱动电机。
7.如权利要求1～4任一项所述的轨道式机器人行走机构，其特征在于，所述自适应从动机构包括与巡检机器人连接的从动固定架、置于所述从动固定架上的摆动轴、置于所述从动固定架上且与所述摆动轴的轴线方向相垂直的中心轴、置于所述摆动轴的两端且与所述内腔的内侧面滚动配合的从动轮以及置于所述从动固定架的底部的第二轴承。
8.如权利要求1～4任一项所述的轨道式机器人行走机构，其特征在于，所述导轨包括第一导轨段以及与所述第一导轨段拼接成所述中空内腔的第二导轨段；所述第一导轨段的内侧壁上形成有安装槽，所述安装槽中设有用于给巡检机器人供电的滑触线，所述安装槽和所述滑触线均沿所述导轨的长度方向延伸。
9.如权利要求8所述的轨道式机器人行走机构，其特征在于，所述骨架上设有用于从导轨中取电的集电器，所述集电器包括集电支架以及置于所述集电支架上的电刷，所述电刷与巡检机器人电性连接；所述集电支架设为顺次铰接成四边形的四连杆机构，所述四连杆机构上设有通过弹性力以使得所述电刷与所述滑触线紧密贴合的拉伸弹簧。
10.如权利要求1～4任一项所述的轨道式机器人行走机构，其特征在于，还包括与所述自适应主动机构和所述自适应从动机构的下部相连以保护所述自适应主动机构和所述自适应从动机构的机壳。
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