CN108458678A - 接触式感应探头装配结构及巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种接触式感应探头装配结构及巡检机器人。接触式感应探头装配结构包括固定件、探头组件、活动组件、压力传感器以及第一弹性回位件；活动组件与固定件相固定，活动组件上设置有容纳腔，容纳腔具有探测开口，探头组件设置在容纳腔内，探头组件能够在第一位置以及第二位置之间移动；第一弹性回位件以及压力传感器均设置在容纳腔内，压力传感器与活动组件相固定，第一弹性回位件的一端与探头组件保持固定，第一弹性回位件的另一端与压力传感器保持固定。巡检机器人包括所述的接触式感应探头装配结构。本发明实施例所提供的接触式感应探头装配结构及巡检机器人能够更为直观的表示探测面与被检测面的紧密贴合程度，准确率和效率均大幅提高。

Description

接触式感应探头装配结构及巡检机器人

技术领域

本发明涉及智能巡检设备领域，尤其涉及一种接触式感应探头装配结构及巡检机器人。

背景技术

近年来，随着智能电网的推进，巡检机器人得到了广泛的应用。巡检机器人能够通过接触式感应探头收集设备运行产生的超声波、地电波等的情况，从而判断设备内部运行情况。

相关技术中，常规的接触式感应探头装配结构仅能使探头组件进行轴向伸缩，使探头组件的探测面与被检测面紧密贴合。然而，相关技术中探测面与被检测面的贴合紧密程度需要人工进行判断，而在日常的的电力巡检过程中需进行局放检测的点多达数十或上百个点，通过人工判断的方式对于准确率以及效率均很难保证。

因此，如何更为直观的表示巡检机器人的探测面与被检测面的紧密贴合程度，提高准确率以及效率是亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种接触式感应探头装配结构及巡检机器人，以解决上述问题。

本发明实施例采用下述技术方案：

本发明实施例的第一方面提供了一种接触式感应探头装配结构，包括固定件、探头组件、活动组件、压力传感器以及第一弹性回位件；

所述活动组件与所述固定件相固定，所述活动组件上设置有容纳腔，所述容纳腔具有探测开口，所述探头组件设置在所述容纳腔内，所述探头组件具有伸出所述探测开口的第一位置以及相对于所述第一位置沿着所述轴线向所述探测腔内缩回的第二位置，所述探头组件能够在所述第一位置以及所述第二位置之间移动；

所述第一弹性回位件以及所述压力传感器均设置在所述容纳腔内，所述压力传感器与所述活动组件相固定，所述第一弹性回位件的一端与所述探头组件保持固定，所述第一弹性回位件的另一端与所述压力传感器保持固定，当所述探头组件处于所述第一位置与所述第二位置之间或者处于所述第二位置时，所述第一弹性回位件能够向所述探头组件施加促使其返回所述第一位置的作用力并同时压迫所述压力传感器。

优选的，上述的接触式感应探头装配结构中，所述活动组件包括转动连接件以及固定连接件，所述固定连接件与所述固定件相固定，所述容纳腔设置在所述转动连接件上，所述转动连接件与所述固定连接件转动连接，且转动后所述探测开口的轴线与转动前所述探测开口的轴线呈一非零夹角。

优选的，上述的接触式感应探头装配结构中，所述转动连接件在垂直于所述轴线的至少一个维度内相对于所述固定连接件转动。

优选的，上述的接触式感应探头装配结构中，所述转动连接件上具有第一连接面，所述固定连接件上具有第二连接面，所述第一连接面以及所述第二连接面均为球面的一部分，所述第一连接面与所述第二连接面配合连接且具有相同的球心，所述转动连接件与所述固定连接件能够相对于所述球心进行球面转动。

优选的，上述的接触式感应探头装配结构中，还包括固定座以及多个第二弹性回位件；

所述固定座位于所述转动连接件背离所述探测开口的一侧，且所述固定座与所述固定件相固定，所述第二弹性回位件位于所述转动连接件与所述固定座之间，且所述第二弹性回位件沿着所述转动连接件的转动方向分布在转动前的所述探测开口的轴线的两侧，所述第二弹性回位件的一端与所述转动连接件保持固定，所述第二弹性回位件的另一端与所述固定座保持固定；

当所述转动后所述探测开口的轴线与转动前所述探测开口的轴线呈一非零夹角时，位于所述轴线一侧的所述第二弹性回位件被压缩，位于所述轴线另一侧的所述第二弹性回位件被拉伸，所述第二弹性回位件对所述转动连接件施加促使所述转动连接件返回转动前的状态的作用力。

优选的，上述的接触式感应探头装配结构中，所述第二弹性回位件在垂直于转动前的所述探测开口的轴线的两个维度上围绕转动前的所述探测开口的轴线均匀排布。

优选的，上述的接触式感应探头装配结构中，还包括支撑件，所述容纳腔沿所述轴线贯通所述转动连接件，所述支撑件固定在所述装配腔内背离所述探测开口的一端，所述第一弹性回位件处于所述探头组件与所诉支撑件之间，当所述探头组件处于所述第一位置时，所述第一弹性回位件处于自然状态或压缩状态；

所述压力传感器固定在所述支撑件上，所述第二弹性回位件的一端与所述支撑件固定连接，进而实现与所述转动连接件保持固定。

优选的，上述的接触式感应探头装配结构中，所述探头组件与所述容纳腔滑动连接。

优选的，上述的接触式感应探头装配结构中，所述容纳腔内设置有阻挡部，所述探头组件上设置有阻挡配合部，当所述探头组件处于所述第一位置时，所述阻挡部与所述阻挡配合部相抵，并阻止所述探头组件继续伸出所述探测开口。

本发明实施例的第二方面提供了一种巡检机器人，包括所述的接触式感应探头装配结构。

本发明实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本发明实施例公开的接触式感应探头装配结构及巡检机器人通过固定件、活动组件、第一弹性回位件以及压力传感器的配合能够使探头组件沿着探测开口的轴线移动的程度被压力传感器检测到，从而能够通过压力数值更为直观的表示探测面与被检测面的紧密贴合程度，准确率和效率均大幅提高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的接触式感应探头装配结构中探头组件处于第一位置时的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的接触式感应探头装配结构中探头组件处于第二位置时的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的接触式感应探头装配结构检测曲面时的结构示意图。

附图标记说明：

1-固定件、2-探头组件、20-探头罩、22-探头本体、24-固定安装部、26-阻挡配合部、3-活动组件、30-转动连接件、30a-第一连接面、300-容纳腔、300a-探测开口、300b-阻挡部、32-固定连接件、32a-第二连接面、4-第一弹性回位件、5-支撑件、6-压力传感器、7-固定座、8-第二弹性回位件、9-曲面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。

本发明实施例公开了一种巡检机器人，该巡检机器人包括接触式感应探头装配结构。具体地，请参考图1至图3，接触式感应探头装配结构包括固定件1、探头组件2、活动组件3、第一弹性回位件4以及压力传感器6。固定件1一般而言可以直接采用巡检机器人的壳体延伸形成，或者也可以采用支架等结构。探头组件2可包括探头罩20、探头本体22以及固定安装部24。探头本体22是探头组件2的主要探测功能部件，固定安装部24用来固定探头主体22以及对探头组件2的后部进行保护，探头罩20罩在探头主体22以及固定安装部24的前方以及侧面，用于对探头本体22的前部起保护作用。

活动组件3与固定件1相固定，活动组件3上设置有容纳腔300，容纳腔300具有探测开口300a，探测开口300a具有轴线，在图1和图2中以a表示。探头组件2设置在容纳腔300内，探头组件3具有伸出探测开口300a的第一位置(参见图1)以及相对于第一位置沿着轴线a向探测腔300内缩回的第二位置(参见图2)，探头组件2能够在第一位置以及第二位置之间移动，使探头组件2相对于探测开口300a伸缩。

第一弹性回位件4以及压力传感器6也设置在容纳腔300内，且第一弹性回位件4的一端与探头组件2保持固定，第一弹性回位件4的另一端与压力传感器6保持固定。当探头组件2处于第一位置与第二位置之间或者处于第二位置时，也就是当探头组件2处于向内缩回的状态时，第一弹性回位件4均能够向探头组件2施加促使其返回第一位置的作用力并同时压迫压力传感器6。

压力传感器6受到压迫后能够显示出压力数值，而压力数值的高低则能够表示出第一弹性回位件4对探头组件2所施加的作用力大小，而第一弹性回位件4对探头组件2所施加的作用力越大则说明探测面与被检测面之间的接触也越紧密。因此，通过观察压力传感器6的数值大小便能够直观的反应出探测面与被检测面之间的紧密贴合程度，无需再通过人工判断，准确率以及效率均能够大幅提高。

为了使探头组件2能够平稳的在第一位置与第二位置之间移动，探头组件2与容纳腔300之间最好滑动连接。具体地，可以在容纳腔300内设置若干沿探测开口的轴线a延伸的滑槽，同时在探头组件2上设置与滑槽配合的滑块。或者将容纳腔300的周壁整理的光滑平整且平行于轴线a，探头组件2直接与容纳腔300的周壁进行滑动配合。

为了防止探头组件2越过第一位置后继续伸出，甚至直接由探测开口300a脱离容纳腔300，本实施例在容纳腔300内还设置了阻挡部300b，同时在探头组件2上设置有阻挡配合部26，阻挡配合部26可以设置在探头罩20或者固定安装部24上。当探头组件2处于所述第一位置时，阻挡部300b与阻挡配合部26相抵，并阻止探头组件2继续伸出探测开口300a。

阻挡部300b可以采用挡块形式，沿周向在容纳腔300内设置若干个，或者也可以直接呈环形围绕探测开口300a设置一圈，阻挡配合部26可以与阻挡部300b一样采用环形结构，也可以采用多个小的配合部沿周向环绕组合的方式。

在机器人巡检过程中，遇到的被检测设备多种多样，其中不乏有外观面为曲面的设备。由于相关技术中接触式感应探头装配结构的结构限制，如果探头组件2的轴线a不通过曲面的圆心，则探测面便很难与被检测面(曲面)紧密贴合。而此时压力传感器6依然能够获得较高的度数，可能引发误判，造成测量精度降低。

为了解决上述问题，如图1至图3所示，本实施例中的活动组件3包括转动连接件30以及固定连接件32，固定连接件32与固定件1相固定，容纳腔300设置在转动连接件30上，转动连接件30与固定连接件32转动连接，并且转动连接件30能够带动探测开口300a一起转动。在图3中将转动后探测开口300a的轴线以a2表示，将转动前探测开口300a的轴线以a1表示，将转动前与转动后的轴线进行比较，a1与a2之间能够形成一非零的夹角。

当对曲面进行检测时，巡检机器人会带动接触式感应探头装配结构整体靠近曲面9，探头组件2与曲面9接触后，探头组件2与曲面9之间会形成相互作用力，这股作用力可以被分解为两股分力，其中一股分力沿轴线延伸，并迫使探头组件2沿轴线向容纳腔300内部缩回，另一股分力沿活动组件3的转动周向延伸，并迫使转动连接件30与固定连接件32沿b方向发生相对转动。通过转动便可改变探测开口300a以及探头组件2的整体朝向，从而使转动后的轴线a2能够经过曲面的圆心。由于探头组件2以及第一弹性回位件4始终跟随转动连接件30一起转动，因此第一弹性回位件4的作用力也始终与轴线保持一致，探头组件2在第一弹性回位件4的推力下能够紧贴曲面9，因此大幅提高了针对曲面9的测量精度，扩大了接触式感应探头的应用环境。

在本实施例中，转动连接件30需要能够在垂直于轴线a的至少一个维度内相对于固定连接件转动，例如图3中所示的那样沿纸面上下的方向进行转动，或者沿垂直于纸面的方向进行转动。然而，对于电网而言，被检测面可能沿水平延伸，也可能沿竖直或者斜向延伸。而如果转动连接件30仅能够在单一的维度进行转动，则只能够应付其中一种情况，因此仍然具有一定的局限性。

所以转动连接件30与固定连接件32之间最好能够同时在垂直于轴线a的两个维度内同时进行转动，也就是沿球面进行转动。具体地，为了实现这一目的，如图1至图3所示，本实施例中的转动连接件30上具有第一连接面30a，同时在固定连接件32上具有第二连接面32a，第一连接面30a以及第二连接面32a均为一个完整的球面的一部分，第一连接面30a与第二连接面32a配合连接且具有相同的球心，转动连接件30与固定连接件32能够相对于球心进行球面转动。

第一连接面30a与第二连接面32a可以直接贴合在一起，这样二者可以实现球面转动，只是摩擦力较大。也可以在第一连接面30a与第二连接面32a之间通过填充润滑油或者镶嵌滚珠等形式来减小摩擦力。通常情况下，第二连接面32a朝向球心，而第一连接面30a则背向球心，也就是以固定连接件32包裹转动连接件30。然而，在某些特殊情况下，也可以采用第一连接面30a朝向球心而第二连接面32a背向球心的结构，此时，在球面转动结构部分是第一连接面30a包裹第二连接面32a，固定连接件32在第二连接面32a以外的区域与固定件1进行连接，转动连接件30也在第一连接面30a以外的区域设置容纳腔300，这种结构依然能够满足要求，只是结构较为复杂。

理论上，只要将探头组件2安装在转动连接件30上，使其随转动连接件30一起转动，便可达到转动探头组件2的目的，然而，如果探测开口300a的轴线a并未经过球心，也就是将探测开口300a设置在偏心的位置，则探头组件2的转动角度与其在球面的位置(高低或左右)会产生联系，这样会将探测面与曲面的调整贴合过程复杂化，降低巡检机器人的贴合效率以及贴合效果。而探测开口300a的轴线a经过球心则能够有效避免上述问题的存在。因此，为了使巡检机器人能够高效地对探头组件2进行姿态调整，探测开口300a的轴线a最好能够经过球心。

当容纳腔300内设置有阻挡部300b时，由于阻挡部300b的阻挡，探头组件2很难由探测开口300a装入容纳腔300的内部，此时可能需要借助一些手段，例如将转动连接件30制作成几瓣然后拼接成型。而这种方式会导致结构复杂化，降低装配效率。

为了便于装配，如图1和图2所示，本实施例可以将容纳腔300设置为沿轴线a贯通转动连接件30，探头组件2以及第一弹性回位件4可以由容纳腔300背离探测开口300a的一端被放入，之后在容纳腔300内背离探测开口300a的一端固定一个支撑件5，压力传感器6固定在支撑件5上，第一弹性回位件4处于探头组件2与支撑件5之间并且其一端与压力传感器6相接触。当探头组件2处于第一位置时，第一弹性回位件4处于自然状态或压缩状态，也就是说第一弹性回位件4被探头组件2与第一弹性回位件4夹在中间，当探头组件2处于向内缩回的状态时，第一弹性回位件4处于压缩状态，因此第一弹性回位件4能够向探头组件2施加促使其返回第一位置的作用力。

第一弹性回位件4可以采用弹簧、弹片或其它类似结构，也可以采用高分子材料制成的弹性体，例如橡胶。第一弹性回位件4的数量没有特别限制，可以采用单个高弹力的第一弹性回位件4，也可以采用多个低弹力的第一弹性回位件4组成阵列。第一弹性回位件4所提供的作用力最好能够均匀施加在探头组件2上。并且，第一弹性回位件4可以将两端同时与所接触的部件(探头组件2以及压力传感器6)固定连接，也可以仅将其中一端与所接触的部件固定连接，在第一弹性回位件4始终处于较大的压缩态时，也可以考虑不进行固定连接，仅依靠弹力以及摩擦力来限制第一弹性回位件4的位置。

通过转动连接件30以及固定连接件32的配合虽然能够使探头组件2进行自主转动，然而在检测完成后，转动连接件30却无法回到转动前的位置(此时探测开口300a的轴线为a1)。这样当巡检机器人接下来所要检测的被检测面与之前检测的被检测面之间的姿态差异较大时，探头组件2与被检测面之间可能因为过大的角度差异而无法再形成使探头组件2转向被检测面的作用力，导致探测无法正常进行。

为了避免上述问题，如图1至图3所示，本实施例中的接触式感应探头装配结构还可包括固定座7以及多个第二弹性回位件8。固定座7可以为固定板、固定块或其它结构，在此不做限制，固定座7位于转动连接件30背离探测开口300a的一侧，并且固定座7与固定件1相固定。第二弹性回位件8位于转动连接件30与固定座7之间，且第二弹性回位件8沿着转动连接件30的转动方向分布在转动前的探测开口300a的轴线(图1和图2中以a表示，图3中以a1表示)的两侧，第二弹性回位件8的一端与转动连接件30保持固定，第二弹性回位件8的另一端与固定座保持固定。

当转动后探测开口300a的轴线a2与转动前探测开口300a的轴线a1呈一非零夹角时，位于轴线a1一侧的第二弹性回位件8会被压缩，而位于轴线a1另一侧的第二弹性回位件8则会被拉伸(参见图3)，无论是压缩还是拉伸，第二弹性回位件8对转动连接件30所施加的作用力均能够促使转动连接件30返回转动前的状态。巡检机器人完成检测后，探头组件2与被检测面脱离接触，转动连接件30便可在第二弹性回位件8的作用下返回到转动前的位置。从而减小下次检测时探头组件2与被检测面之间的角度差异。

当转动连接件30与固定连接件32仅在一个维度内进行转动时，第二弹性回位件8在垂直于转动前的探测开口300a的轴线a1的一个维度上，也就是该转动方向上分布在转动前的探测开口300a的轴线a1的两侧即可。而当转动连接件30与固定连接件32进行球面转动时，第二弹性回位件8便需要在两个维度上围绕转动前的探测开口300a的轴线a1均匀排布，以便在各个方向上提供均匀的作用力。

本实施例中，与第一弹性回位件4一样，第二弹性回位件8也可以采用弹簧、弹片或其它类似结构，或者采用高分子材料制成的弹性体，例如橡胶。当接触式感应探头装配结构具有支撑件5时，第二弹性回位件8的一端与支撑件5固定连接便可实现与转动连接件30保持固定。

本发明实施例所提供的接触式感应探头装配结构及巡检机器人通过压力数值更为直观的表示探测面与被检测面的紧密贴合程度，准确率和效率均大幅提高。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种接触式感应探头装配结构，其特征在于，包括固定件、探头组件、活动组件、压力传感器以及第一弹性回位件；

所述活动组件与所述固定件相固定，所述活动组件上设置有容纳腔，所述容纳腔具有探测开口，所述探头组件设置在所述容纳腔内，所述探头组件具有伸出所述探测开口的第一位置以及相对于所述第一位置沿着所述轴线向所述探测腔内缩回的第二位置，所述探头组件能够在所述第一位置以及所述第二位置之间移动；

所述第一弹性回位件以及所述压力传感器均设置在所述容纳腔内，所述压力传感器与所述活动组件相固定，所述第一弹性回位件的一端与所述探头组件保持固定，所述第一弹性回位件的另一端与所述压力传感器保持固定，当所述探头组件处于所述第一位置与所述第二位置之间或者处于所述第二位置时，所述第一弹性回位件能够向所述探头组件施加促使其返回所述第一位置的作用力并同时压迫所述压力传感器。

2.根据权利要求1所述的接触式感应探头装配结构，其特征在于，所述活动组件包括转动连接件以及固定连接件，所述固定连接件与所述固定件相固定，所述容纳腔设置在所述转动连接件上，所述转动连接件与所述固定连接件转动连接，且转动后所述探测开口的轴线与转动前所述探测开口的轴线呈一非零夹角。

3.根据权利要求2所述的接触式感应探头装配结构，其特征在于，所述转动连接件在垂直于所述轴线的至少一个维度内相对于所述固定连接件转动。

4.根据权利要求3所述的接触式感应探头装配结构，其特征在于，所述转动连接件上具有第一连接面，所述固定连接件上具有第二连接面，所述第一连接面以及所述第二连接面均为球面的一部分，所述第一连接面与所述第二连接面配合连接且具有相同的球心，所述转动连接件与所述固定连接件能够相对于所述球心进行球面转动。

5.根据权利要求2至4任一项所述的接触式感应探头装配结构，其特征在于，还包括固定座以及多个第二弹性回位件；

所述固定座位于所述转动连接件背离所述探测开口的一侧，且所述固定座与所述固定件相固定，所述第二弹性回位件位于所述转动连接件与所述固定座之间，且所述第二弹性回位件沿着所述转动连接件的转动方向分布在转动前的所述探测开口的轴线的两侧，所述第二弹性回位件的一端与所述转动连接件保持固定，所述第二弹性回位件的另一端与所述固定座保持固定；

当所述转动后所述探测开口的轴线与转动前所述探测开口的轴线呈一非零夹角时，位于所述轴线一侧的所述第二弹性回位件被压缩，位于所述轴线另一侧的所述第二弹性回位件被拉伸，所述第二弹性回位件对所述转动连接件施加促使所述转动连接件返回转动前的状态的作用力。

6.根据权利要求5所述的接触式感应探头装配结构，其特征在于，所述第二弹性回位件在垂直于转动前的所述探测开口的轴线的两个维度上围绕转动前的所述探测开口的轴线均匀排布。

7.根据权利要求5所述的接触式感应探头装配结构，其特征在于，还包括支撑件，所述容纳腔沿所述轴线贯通所述转动连接件，所述支撑件固定在所述装配腔内背离所述探测开口的一端，所述第一弹性回位件处于所述探头组件与所诉支撑件之间，当所述探头组件处于所述第一位置时，所述第一弹性回位件处于自然状态或压缩状态；

所述压力传感器固定在所述支撑件上，所述第二弹性回位件的一端与所述支撑件固定连接，进而实现与所述转动连接件保持固定。

8.根据权利要求1至4任一项所述的接触式感应探头装配结构，其特征在于，所述探头组件与所述容纳腔滑动连接。

9.根据权利要求8所述的接触式感应探头装配结构，其特征在于，所述容纳腔内设置有阻挡部，所述探头组件上设置有阻挡配合部，当所述探头组件处于所述第一位置时，所述阻挡部与所述阻挡配合部相抵，并阻止所述探头组件继续伸出所述探测开口。

10.一种巡检机器人，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的接触式感应探头装配结构。