CN109048842A - 一种用于轨道巡检机器人的三轴移动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轨道巡检机器人的三轴移动装置。该装置由左驱动轮开合机构、右驱动轮开合机构、平移机构、一对升降机构、一对回转机构和固定座组成。平移机构在最下面，平移机构的两个滑块分别与升降机构的滑块固定，带动升降机构及升降机构以上的其他零部件实现水平方向的平移运动。一对升降机构的滑块分别固定在平移机构的两个滑块上，滑座可以沿导轨实现上升下降的动作。一对回转机构分别安装在升降机构滑座的顶部，用于调整平移机构和驱动轮开合机构的角度。该三轴移动装置可以使轨道巡检机器人顺利穿越防火门处断开的轨道，也可以在有夹角的轨道上运行，扩大了巡检机器人的应用领域；该装置结构简单、实用性强、工作可靠。

Description

一种用于轨道巡检机器人的三轴移动装置

技术领域

本发明属于巡检机器人领域，具体说是一种用于轨道巡检机器人的三轴移动装置。

背景技术

目前综合管廊巡检机器人市场前景广阔，而现有综合管廊巡检机器人普遍都是在连续的轨道上运行。按照住建部2015年发布的《城市综合管廊工程技术规范》中规定：“天然气管道舱及容纳电力电缆的舱室应每隔200m采用耐火极限不低于3.0h的不燃性墙体进行防火分隔。防火分隔处的门应采用甲级防火门，管线穿越防火隔断部位应采用阻火包等防火封堵措施进行严密封堵。” 连续轨道在遇到防火墙体时，需要在防火门的安装墙体上安装一个小的防火门，并镂空出机器人轨道的形状，机器人通过时小防火门打开，通过后小防火门关闭。为方便小防火门的开启，在小防火门与轨道间留有缝隙，所以不能做到完全密封，不能满足技术规范的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种不需要单独开小防火门，可以直接跨越防火门的三轴移动装置，不仅可以使巡检机器人在防火门轨道断开处正常运行，而且可以实现在有夹角的轨道之间的轨道变换，且操作简单，安全可靠。

本发明采用的技术方案是：一种用于轨道巡检机器人的三轴移动装置。该装置由左驱动轮开合机构、右驱动轮开合机构、平移机构、一对升降机构、一对回转机构和固定座组成。三轴移动装置与两组驱动轮开合机构配合实现跨门和变轨。

所述的平移机构在最下面，平移机构的两个滑块分别与升降机构的滑块固定，带动升降机构及升降机构以上的其他零部件实现水平方向的平移运动。

所述的一对升降机构的滑块分别固定在平移机构的两个滑块上，滑座可以沿导轨实现上升下降的动作。

所述的一对回转机构分别安装在升降机构滑座的顶部，为的是调整平移机构和驱动轮开合机构的角度，在变换轨道时使用。

本发明的有益效果是；在不破坏防火门的前提下，可以使轨道巡检机器人顺利穿越防火门处断开的轨道，也可以使巡检机器人在有夹角的轨道上运行，扩大了巡检机器人的应用领域；该装置结构简单、实用性强、工作可靠。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图。

图2为本发明平移机构组成示意图。

图3为本发明升降机构主视图。

图4为本发明升降机构俯视图。

图5为本发明回转机构组成示意图。

图6 为本发明跨防火门时工作状态示意图。

图7为本发明变换轨道时工作状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种用于巡检机器人的三轴移动装置，该装置由左驱动轮开合机构1、右驱动轮开合机构2、左回转机构31、右回转机构32、左升降机构41、右升降机构42、平移机构5和固定座6组成。

所述平移机构5安装在固定座6上，固定座6下面搭载巡检机器人本体。左升降机构41和右升降机构42分别安装在在平移机构5上，左回转机构31和右回转机构32分别固定在左升降机构41和右升降机构42的顶部，随左升降机构41和右升降机构42一同上下移动。

如图2所示，所述平移机构5由滑座7、直线导轨一8、左滑动部件51、右滑动部件52组成；左滑动部件51和右滑动部件52具有相同结构，均由导轨滑块一9、滚珠丝杠副10、滑块一11、锥齿轮一12、锥齿轮二13和驱动电机一14组成。

所述直线导轨一8固定在滑座7的两侧，导轨滑块一9可在直线导轨一8上移动。滚珠丝杠副10的丝杠通过轴承固定在滑座7上，可以旋转但不可以轴向移动。滑块一11与导轨滑块一9和滚珠丝杠副10的丝杠母固定在一起。锥齿轮一12固定在滚珠丝杠副10的丝杠的端部，锥齿轮二13固定在驱动电机一14的输出轴上，驱动电机一14回转，驱动锥齿轮二13和锥齿轮一12啮合，带动滚珠丝杠副10的丝杠回转，丝杠旋转带动丝杠母移动，丝杠母带动滑块一11移动实现平移。左滑动部件51和右滑动部件52的滑块一11分别由各自的驱动电机一14进行驱动，可以单独移动。

如图3、图4所示，所述左升降机构41和右升降机构42具有相同的结构，由驱动电机二15、减速机一16、小齿轮一17、直线导轨二18、导轨滑块二19、齿条20、立柱本体21和滑块二22组成。直线导轨二18分别固定在立柱本体21的两侧，导轨滑块二19分别在直线导轨18上滑动。齿条20固定在立柱本体21上，与小齿轮一17啮合。小齿轮一17固定在减速机一16的输出轴上，减速机一16的输出法兰固定在滑块二22上。驱动电机二15与减速机一16输入法兰连接固定。滑块二22与平移机构5的滑块一11相连。驱动电机二15经过减速机一16驱动小齿轮一17回转，通过齿轮齿条传动使立柱本体21沿直线导轨二18进行升降运动。

如图5所示，所述左回转机构31和右回转机构32结构完全相同，包括回转盒体23、回转支撑24、小齿轮二25、减速机二26和电机27。回转支撑24的内圈固定在回转盒体23上，回转支撑24的外圈与小齿轮二25啮合，小齿轮二25固定在减速机二26的输出端，电机27与减速机二26的输入端连接。电机27经过减速机二26驱动小齿轮二25回转，通过齿轮啮合驱动回转支撑24的外圈回转。

如图6、图7所示，所述左驱动轮开合机构1与左回转机构31相连接；右驱动轮开合机构2与右回转机构32相连接。左驱动轮开合机构1和右驱动轮开合机构2均包含一对位于轨道两侧的驱动轮，该驱动轮夹紧轨道时，通过自身转动带动整个装置及巡检机器人沿轨道行走。

本发明穿越防火门的工作过程是：如图6所示，以右驱动轮开合机构2靠近防火门一侧为例。当巡检机器人行走到防火门前时，防火门自动打开，本装置首先通过平移机构5调整左驱动轮开合机构1和右驱动轮开合机构2的间距，使之大于防火门的厚度，即大于防火门处轨道断开的间隙距离。然后靠近防火门一侧的右驱动轮开合机构2将轨道两侧驱动轮的距离拉开至大于轨道宽度，右升降机构42将右驱动轮开合机构2向下移动至低于轨道下平面，然后由左驱动轮开合机构1提供动力使该装置及巡检机器人整体向前移动，待右驱动轮开合机构2越过防火门时，右升降机构42将右驱动轮开合机构2提升至轨道位置，然后使轨道两侧的驱动轮夹紧轨道，此时左驱动轮开合机构1和右驱动轮开合机构2分别置于防火门的两侧。接下来，左驱动轮开合机构1将夹紧轨道的两侧驱动轮松开，使两侧驱动轮的距离大于轨道宽度，由左侧升降机构41将左驱动轮开合机构1向下移动至低于轨道下平面，然后由右驱动轮开合机构2提供动力使该装置及巡检机器人整体向前移动，机器人整体全部越过防火门时，左侧升降机构41再将左驱动轮开合机构1提升至轨道相应位置，然后左驱动轮开合机构1使轨道两侧的驱动轮夹紧轨道，然后该装置带动巡检机器人继续正常运行，如此完成一次跨门过程。

如图7所示，本发明的变换轨道的工作过程是：以右驱动轮开合机构2在巡检机器人前进方向的前面为例，当巡检机器人需要变换轨道时，首先右驱动轮开合机构2将夹紧轨道的两侧驱动轮松开，使两侧驱动轮的距离大于轨道宽度，然后，右升降机构42将右驱动轮开合机构2向下移动至低于轨道下平面，然后左回转机构31开始工作，使除左驱动轮开合机构1之外的部分向新轨道方向旋转，同时左驱动轮开合机构1带动机器人整体向前移动至合适距离。然后右回转机构32带动右驱动轮开合机构2旋转，同时平移机构5的右滑动部件52配合移动右驱动轮开合机构2到合适位置，使右驱动轮开合机构2位于新轨道正下方，并使轨道两侧的驱动轮与轨道中心线对称，然后右升降机构42上升，使右驱动轮开合机构2向上移动至轨道位置时停止移动，右驱动轮开合机构2将轨道两侧的驱动轮夹紧。与之类似，接下来，左驱动轮开合机构1将夹紧轨道的两侧驱动轮松开，左升降机构41下降，右回转机构32旋转使平移机构5与新轨道平行，同时左回转机构3旋转，带动左驱动轮开合机构1旋转至与新轨道平行。由右驱动轮开合机构2带动巡检机器人整体向前移动。当左驱动轮开合机构1移动到新轨道下面时，左升降机构41上升，带动左驱动轮开合机构1上升至合适位置时，将轨道的两侧的驱动轮夹紧轨道。然后该装置和巡检机器人整体继续正常运行，如此完成一次变换轨道的过程。

Claims (4)

1.一种用于巡检机器人的三轴移动装置，其特征在于：该装置由左驱动轮开合机构（1）、右驱动轮开合机构（2）、左回转机构（31）、右回转机构（32）、左升降机构（41）、右升降机构（42）、平移机构（5）和固定座（6）组成；所述左驱动轮开合机构（1）与左回转机构（31）相连接；右驱动轮开合机构2与右回转机构32相连接；所述平移机构（5）安装在固定座（6）上，固定座（6）下面搭载巡检机器人本体，左升降机构（41）和右升降机构（42）分别安装在平移机构（5）上，左回转机构（31）和右回转机构（32）分别固定在左升降机构（41）和右升降机构（42）的顶部，随左升降机构（41）和右升降机构（42）一同上下移动。

2.根据权利要求1所述的一种用于巡检机器人的三轴移动装置，其特征在于：所述平移机构（5）由滑座（7）、直线导轨一（8）、左滑动部件（51）和右滑动部件（52）组成；所述左滑动部件（51）和右滑动部件（52）具有相同结构，均由导轨滑块一（9）、滚珠丝杠副（10）、滑块一（11）、锥齿轮一（12）、锥齿轮二（13）和驱动电机一（14）组成；所述直线导轨一（8）固定在滑座（7）的两侧，导轨滑块一（9）可在直线导轨一（8）上移动；滚珠丝杠副（10）的丝杠通过轴承固定在滑座（7）上，滑块一（11）、导轨滑块一（9）和滚珠丝杠副（10）的丝杠母固定在一起；锥齿轮一（12）固定在滚珠丝杠副（10）的丝杠的端部，锥齿轮二（13）固定在驱动电机一（14）的输出轴上。

3.根据权利要求1所述一种用于巡检机器人的三轴移动装置，其特征在于：所述左升降机构（41）和右升降机构（42）具有相同的结构，均由驱动电机二（15）、减速机一（16）、小齿轮一（17）、直线导轨二（18）、导轨滑块二（19）、齿条（20）、立柱本体（21）和滑块二（22）组成；直线导轨二（18）分别固定在立柱本体（21）的两侧，导轨滑块二（19）分别在直线导轨（18）上滑动；齿条（20）固定在立柱本体（21）上，与小齿轮一（17）啮合；小齿轮一（17）固定在减速机一（16）的输出轴上，减速机一（16）的输出法兰固定在滑块二（22）上；驱动电机二（15）与减速机一（16）输入法兰连接固定；滑块二（22）与平移机构（5）的滑块一（11）相连。

4.根据权利要求1所述一种用于巡检机器人的三轴移动装置，其特征在于：所述左回转机构（31）和右回转机构（32）结构完全相同，包括回转盒体（23）、回转支撑（24）、小齿轮二（25）、减速机二（26）和电机（27）；回转支撑（24）的内圈固定在回转盒体（23）上，回转支撑（24）的外圈与小齿轮二（25）啮合，小齿轮二（25）固定在减速机二（26）的输出端，电机（27）与减速机二（26）的输入端连接；电机（27）经过减速机二（26）驱动小齿轮二（25）回转，通过齿轮啮合驱动回转支撑（24）的外圈回转。