CN109048913B - 一种轨道巡检机器人用环拍摄像机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道巡检机器人用环拍摄像机，包括固定架，球形外壳，天线，主活动臂，副活动臂，摄像装置，进线口，连接柱，防水充电口，T型槽Ⅰ，T型槽Ⅱ，线槽Ⅰ，线槽Ⅱ，中心柱，外部连接孔，线孔Ⅰ，线孔Ⅱ，控制仓，电池仓，控制模块，锂电池，限位触点。在巡检机器人上加装本装置，利用球形外壳上的主活动臂和副活动臂扩大监控范围，可使监控范围做到无死角。本装置防爆、防水，可用装置内部锂电池应对巡检机器人电力不足，当巡检机器人瘫痪时，通过无线远程控制，进行图像采集和传输，或对巡检机器人表面或轨道上方进行观察，做好修理准备；网络受阻时开启自动摄像模式，备份入存储卡以备事后分析。

Description

一种轨道巡检机器人用环拍摄像机

技术领域

本发明涉及摄像机技术领域，具体为一种轨道巡检机器人用环拍摄像机。

背景技术

随着智能技术的不断发展，轨道巡检机器人被各个行业广泛使用。机器人系统可设定自动巡检任务，自动生成异常数据报表，并将巡检数据(时间、故障级别、仪表读数等)上送信息管理系统。融合了模式识别技术、多传感器数据融合技术、自动控制技术等于一身；主要用于室内、管廊、隧道巡检；机器人定位准确运行平稳，噪声低，抗干扰能力强、检测范围大，自动化程度高。巡检工作人员根据异常故障报警信息等对一些故障问题及时发现、进行处理，从而减轻人工劳动强度，提高运维人员的工作效率和质量。除了采用传感器来检测周遭环境，摄像机作为巡检机器人的“眼镜”是必不可缺的，摄像机不仅实现实时监控，还可以进行录像，特别在一些人们无法进入的环境中，如有毒、缺氧等，可以通过监控实时掌握巡检环境状况，在突发事件中起到眼观六路的功能，为抢险维修提供第一手图像资料。但目前在轨道巡检机器人上所使用的摄像机均存在监控死角，通常安装在机器人的前方和后方，而安装在机器人底部则无法观测顶部及轨道状况，安装在两侧则只能前后观测，存在观测的局限性；此外，由于巡检环境的复杂性，摄像机需要具备防爆、防水等功能；第三，摄像机往往是机器人的附属设备，当机器人出现故障或电力不足时，摄像头不仅无法工作，也无法提供有效的帮助。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种轨道巡检机器人用环拍摄像机，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括固定架，球形外壳，天线，主活动臂，副活动臂，摄像装置，进线口，连接柱，防水充电口，T型槽Ⅰ，T型槽Ⅱ，线槽Ⅰ，线槽Ⅱ，中心柱，外部连接孔，线孔Ⅰ，线孔Ⅱ，控制仓，电池仓，控制模块，锂电池，限位触点；其中固定架为矩形框架，其下部连接有连接柱，连接柱侧面开有外部连接孔；连接柱下方为球形外壳，外壳表面安装有突起的天线；球形外壳上半部距离水平切面cm处开有水平放置的T型槽Ⅰ，球形外壳下半部距离水平切面cm处开有水平放置的T型槽Ⅱ；主活动臂呈“U”型，其上部两端安装在T型槽Ⅰ中，副活动臂呈半圆型，其上部两端安装在T型槽Ⅱ中，主活动臂的半径及在Z轴上的活动半径大于副活动臂的半径，副活动臂的半径大于球形外壳的半径；摄像装置安装在主活动臂与副活动臂上；球形外壳内部有垂直的中心柱，中心柱为中空，其顶部开有外部连接孔，中上部开有线孔Ⅰ，下部开有线孔Ⅱ，左侧面开有“Y”型进线口；T型槽Ⅰ与T型槽Ⅱ面向球心的方向分别开有线槽Ⅰ和线槽Ⅱ，线槽Ⅰ和线槽Ⅱ在水平面上为°的半圆型，线槽Ⅰ和线槽Ⅱ均通过进线口连接入中心柱内；限位触点分别安装在T型槽Ⅰ的底部和T型槽Ⅱ的顶部，用来限制主活动臂与副活动臂水平旋转的距离；球形外壳内部环绕中心柱被分为上下两个仓体，上部为控制仓，下部为电池仓，控制仓中安装有控制模块，电池仓中安装有锂电池；球形外壳底部开有防水充电口；锂电池通过线孔Ⅱ、线孔Ⅰ与上部的控制模块连接；控制模块通过线孔Ⅰ、线槽Ⅰ、线槽Ⅱ分别与主活动臂、副活动臂、摄像装置、红外摄像装置连接，并通过外部连接孔与外部的智能巡检机器人连接；控制模块穿过球形外壳与天线连接。

所述固定架包括直角伸缩架，水平滑槽，垂直滑槽，固定螺母，定位孔，定位销，底板；其中两根水平滑槽平行安装在底板上，水平滑槽的两端开有孔；垂直滑槽呈直角型，具有两个垂直端和水平端，其垂直端为中空槽，垂直端底部开有孔，水平端顶面安装有两个固定螺母；每个直角伸缩架具有两个垂直端和水平端，两个直角伸缩架的水平端从左右分别插入在两根水平滑槽中，垂直端插入在两根垂直滑槽中，直角伸缩架的垂直端和水平端上开有-个定位孔，插入后可用定位销将其固定，直角伸缩架的外侧面安装有两个固定螺母。所述主活动臂包括固定板Ⅰ，上部轨道，下部轨道，齿状凹槽，防水线路，支撑臂，防爆步进电机Ⅰ，双头防爆步进电机，滑轮，固定框，防护轮，限位柱；其中上部轨道与下部轨道平行放置，两者的U形顶端分别固定在两块垂直的固定板Ⅰ上；两根限位柱分别垂直安装于上部轨道与下部轨道之间，接近U形顶端；下部轨道上表面有若干齿状凹槽；两块固定板Ⅰ内侧均有垂直于固定板Ⅰ侧面的支撑臂；两根支撑臂为空心柱，左侧的支撑臂其向外的一端内部安装有防爆步进电机Ⅰ，向内的一端内部安装有双头防爆步进电机，双头防爆步进电机的转动轴垂直于支撑臂，上下两个转动轴上安装有滑轮，上下滑轮外侧安装有固定在支撑臂两侧面的固定框，固定框顶部安装有可滚动的防护轮；右侧的支撑臂为辅助运动，内部未安装防爆步进电机Ⅰ和双头防爆步进电机，仅安装滑轮，固定框，防护轮以及与右侧固定板Ⅰ连接的活动轴；左右两侧支撑臂向内的一端均放置在T型槽Ⅰ中；防水线路一端与摄像装置连接，另一端连接在左侧支撑臂内，并通过左侧支撑臂后部进入线槽Ⅰ中。

所述副活动臂的结构与主活动臂相同，区别在于其上的防水线路通过左侧支撑臂后部进入线槽Ⅱ中，左右两侧支撑臂向内的一端均放置在T型槽Ⅱ中。

所述摄像装置包括摄像主板，固定板Ⅱ，防爆步进电机Ⅱ，旋转柱，摄像头，滑轨固定孔，防爆电机，滑动齿轮；其中摄像主板为横向放置的长方体，其向球形外壳方向的里侧面下方连接有垂直的固定板Ⅱ，摄像主板与固定板Ⅱ内部均为中空，可进行布线，摄像主板左侧面连接有防水线路；防爆步进电机Ⅱ

垂直安装在摄像主板的右侧面，其转动轴位于摄像主板内部，旋转柱一端与位于摄像主板内部的转动轴连接，另一端与摄像头连接，旋转柱为中空，可使摄像头的电路沿旋转柱内部进入到摄像主板中；两个滑轨固定孔分别开在摄像主板的顶面和底面，可套在主活动臂的上部轨道与下部轨道中；防爆电机垂直安装在固定板Ⅱ上，其转动轴穿过固定板Ⅱ与滑动齿轮连接；滑动齿轮位于摄像主板底面滑轨固定孔的右侧，滑动齿轮与下部轨道上的齿状凹槽相契合。

所述摄像头可以为高清摄像头、红外摄像头或两者中的一种。

所述控制模块包括STM32F103芯片，电机驱动芯片Ⅰ，电机驱动芯片Ⅱ，细分驱动器Ⅰ，细分驱动器Ⅱ，细分驱动器Ⅲ，细分驱动器Ⅳ，细分驱动器Ⅴ，细分驱动器Ⅵ，电源切换模块，通讯模块，存储卡；其中电机驱动芯片Ⅰ与电机驱动芯片Ⅱ分别与摄像装置、红外摄像装置上的防爆电机相连；细分驱动器Ⅰ与细分驱动器Ⅱ分别与主活动臂、副活动臂上的双头防爆步进电机相连；细分驱动器Ⅲ与细分驱动器Ⅳ分别与主活动臂、副活动臂上的防爆步进电机Ⅰ相连；细分驱动器Ⅴ与细分驱动器Ⅵ分别与摄像装置、红外摄像装置上防爆步进电机Ⅱ相连；STM32F103芯片与电机驱动芯片Ⅰ、电机驱动芯片Ⅱ、细分驱动器Ⅰ、细分驱动器Ⅱ、细分驱动器Ⅲ、细分驱动器Ⅳ、细分驱动器Ⅴ、细分驱动器Ⅵ、电源切换模块、通讯模块、存储卡相连；电源切换模块与电池仓中的锂电池相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在巡检机器人上加装本装置，利用球形外壳上的主活动臂和副活动臂扩大监控范围，主活动臂和副活动臂不仅能够水平转动观测360°的范围，更可以在Z轴上根据实际需求进行有限转动。主活动臂和副活动臂上的摄像头不仅可在滑轨上移动，更可以自身旋转，最大范围可达270°，两个摄像头配合使用，可使监控范围做到无死角。本装置防爆、防水，当巡检机器人电力不足时，可用摄像机内部的锂电池供电，使巡检机器人到达充电站，当巡检机器人出现故障完全失效时，可通过无线远程控制，在原地进行图像采集和传输，或利用主活动臂对巡检机器人表面或轨道上方进行巡视，为修理做好提前准备；即使网络受阻，本装置也可根据预先设置开启自动摄像模式，按一定规律将周围环境拍摄后存入存储卡中，方便事后分析。

附图说明

图1为本发明的正面结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明的纵向剖面示意图；

图4为本发明的主活动臂结构示意图；

图5为本发明的区域A局部放大图；

图6为本发明的摄像装置结构示意图；

图7为本发明的控制模块俯视示意图。

图中：1-固定架，101-直角伸缩架，102-水平滑槽，103-垂直滑槽，104-固定螺母，105-定位孔，106-定位销，107-底板，2-球形外壳，3-天线，4-主活动臂，401-固定板Ⅰ，402-上部轨道，403-下部轨道，404-齿状凹槽，405-防水线路，406-支撑臂，407-防爆步进电机Ⅰ，408-双头防爆步进电机，409-滑轮，410-固定框，411-防护轮，412-限位柱，5-副活动臂，6-摄像装置，601-摄像主板，602-固定板Ⅱ，603-防爆步进电机Ⅱ，604-旋转柱，605-摄像头，606-滑轨固定孔，607-防爆电机，608-滑动齿轮，7-进线口，8-连接柱，9-防水充电口，10-T型槽Ⅰ，11-T型槽Ⅱ，12-线槽Ⅰ，13-线槽Ⅱ，14-中心柱，15-外部连接孔，16-线孔Ⅰ，17-线孔Ⅱ，18-控制仓，19-电池仓，20-控制模块，2001-STM32F103芯片，2002-电机驱动芯片Ⅰ，2003-电机驱动芯片Ⅱ，2004-细分驱动器Ⅰ，2005-细分驱动器Ⅱ，2006-细分驱动器Ⅲ，2007-细分驱动器Ⅳ，2008-细分驱动器Ⅴ，2009-细分驱动器Ⅵ，2010-电源切换模块，2011-通讯模块，2012-存储卡，21-锂电池，22-限位触点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：包括固定架1，球形外壳2，天线3，主活动臂4，副活动臂5，摄像装置6，进线口7，连接柱8，防水充电口9，T型槽Ⅰ10，T型槽Ⅱ11，线槽Ⅰ12，线槽Ⅱ13，中心柱14，外部连接孔15，线孔Ⅰ16，线孔Ⅱ17，控制仓18，电池仓19，控制模块20，锂电池21，限位触点22；其中固定架1为矩形框架，其下部连接有连接柱8，连接柱8侧面开有外部连接孔15；连接柱8下方为球形外壳2，外壳表面安装有突起的天线3；球形外壳2上半部距离水平切面5cm处开有水平放置的T型槽Ⅰ10，球形外壳2下半部距离水平切面5cm处开有水平放置的T型槽Ⅱ11；主活动臂4呈“U”型，其上部两端安装在T型槽Ⅰ10中，副活动臂5呈半圆型，其上部两端安装在T型槽Ⅱ11中，主活动臂4的半径及在Z轴上的活动半径大于副活动臂5的半径，副活动臂5的半径大于球形外壳2的半径；摄像装置6安装在主活动臂4与副活动臂5上；球形外壳2内部有垂直的中心柱14，中心柱14为中空，其顶部开有外部连接孔15，中上部开有线孔Ⅰ16，下部开有线孔Ⅱ17，左侧面开有“Y”型进线口7；T型槽Ⅰ10与T型槽Ⅱ11面向球心的方向分别开有线槽Ⅰ12和线槽Ⅱ13，线槽Ⅰ12和线槽Ⅱ13在水平面上为180°的半圆型，线槽Ⅰ12和线槽Ⅱ13均通过进线口7连接入中心柱14内；限位触点22分别安装在T型槽Ⅰ10的底部和T型槽Ⅱ11的顶部，用来限制主活动臂4与副活动臂5水平旋转的距离；球形外壳2内部环绕中心柱14被分为上下两个仓体，上部为控制仓18，下部为电池仓19，控制仓18中安装有控制模块20，电池仓19中安装有锂电池21；球形外壳2底部开有防水充电口9；锂电池21通过线孔Ⅱ17、线孔Ⅰ16与上部的控制模块20连接；控制模块20通过线孔Ⅰ16、线槽Ⅰ12、线槽Ⅱ13分别与主活动臂4、副活动臂5、摄像装置6、红外摄像装置7连接，并通过外部连接孔15与外部的智能巡检机器人连接；控制模块20穿过球形外壳2与天线3连接。

所述固定架1包括直角伸缩架101，水平滑槽102，垂直滑槽103，固定螺母104，定位孔105，定位销106，底板107；其中两根水平滑槽102平行安装在底板107上，水平滑槽102的两端开有孔；垂直滑槽103呈直角型，具有两个垂直端和水平端，其垂直端为中空槽，垂直端底部开有孔，水平端顶面安装有两个固定螺母104；每个直角伸缩架101具有两个垂直端和水平端，两个直角伸缩架101的水平端从左右分别插入在两根水平滑槽102中，垂直端插入在两根垂直滑槽103中，直角伸缩架101的垂直端和水平端上开有3个定位孔105，插入后可用定位销106将其固定，直角伸缩架101的外侧面安装有两个固定螺母104。

所述主活动臂4包括固定板Ⅰ401，上部轨道402，下部轨道403，齿状凹槽404，防水线路405，支撑臂406，防爆步进电机Ⅰ407，双头防爆步进电机408，滑轮409，固定框410，防护轮411，限位柱412；其中上部轨道402与下部轨道403平行放置，两者的U形顶端分别固定在两块垂直的固定板Ⅰ401上；两根限位柱412分别垂直安装于上部轨道402与下部轨道403之间，接近U形顶端；下部轨道403上表面有若干齿状凹槽404；两块固定板Ⅰ401内侧均有垂直于固定板Ⅰ401侧面的支撑臂406；两根支撑臂406为空心柱，左侧的支撑臂406其向外的一端内部安装有防爆步进电机Ⅰ407，向内的一端内部安装有双头防爆步进电机408，双头防爆步进电机408的转动轴垂直于支撑臂406，上下两个转动轴上安装有滑轮409，上下滑轮409外侧安装有固定在支撑臂406两侧面的固定框410，固定框410顶部安装有可滚动的防护轮411；右侧的支撑臂406为辅助运动，内部未安装防爆步进电机Ⅰ407和双头防爆步进电机408，仅安装滑轮409，固定框410，防护轮411以及与右侧固定板Ⅰ401连接的活动轴；左右两侧支撑臂406向内的一端均放置在T型槽Ⅰ10中；防水线路405一端与摄像装置6连接，另一端连接在左侧支撑臂406内，并通过左侧支撑臂406后部进入线槽Ⅰ12中。

所述副活动臂5的结构与主活动臂4相同，区别在于其上的防水线路405通过左侧支撑臂406后部进入线槽Ⅱ13中，左右两侧支撑臂406向内的一端均放置在T型槽Ⅱ11中。

所述摄像装置6包括摄像主板601，固定板Ⅱ602，防爆步进电机Ⅱ603，旋转柱604，摄像头605，滑轨固定孔606，防爆电机607，滑动齿轮608；其中摄像主板601为横向放置的长方体，其向球形外壳2方向的里侧面下方连接有垂直的固定板Ⅱ602，摄像主板601与固定板Ⅱ602内部均为中空，可进行布线，摄像主板601左侧面连接有防水线路405；防爆步进电机Ⅱ603垂直安装在摄像主板601的右侧面，其转动轴位于摄像主板601内部，旋转柱604一端与位于摄像主板601内部的转动轴连接，另一端与摄像头605连接，旋转柱604为中空，可使摄像头605的电路沿旋转柱604内部进入到摄像主板601中；两个滑轨固定孔606分别开在摄像主板601的顶面和底面，可套在主活动臂4的上部轨道402与下部轨道403中；防爆电机607垂直安装在固定板Ⅱ602上，其转动轴穿过固定板Ⅱ602与滑动齿轮608连接；滑动齿轮608位于摄像主板601底面滑轨固定孔606的右侧，滑动齿轮608与下部轨道403上的齿状凹槽404相契合。

所述摄像头605可以为高清摄像头、红外摄像头或两者中的一种。

所述控制模块20包括STM32F103芯片2001，电机驱动芯片Ⅰ2002，电机驱动芯片Ⅱ2003，细分驱动器Ⅰ2004，细分驱动器Ⅱ2005，细分驱动器Ⅲ2006，细分驱动器Ⅳ2007，细分驱动器Ⅴ2008，细分驱动器Ⅵ2009，电源切换模块2010，通讯模块2011，存储卡2012；其中电机驱动芯片Ⅰ2002与电机驱动芯片Ⅱ2003分别与摄像装置6、红外摄像装置7上的防爆电机607相连；细分驱动器Ⅰ2004与细分驱动器Ⅱ2005分别与主活动臂4、副活动臂5上的双头防爆步进电机408相连；细分驱动器Ⅲ2006与细分驱动器Ⅳ2007分别与主活动臂4、副活动臂5上的防爆步进电机Ⅰ407相连；细分驱动器Ⅴ2008与细分驱动器Ⅵ2009分别与摄像装置6、红外摄像装置7上防爆步进电机Ⅱ603相连；STM32F103芯片2001与电机驱动芯片Ⅰ2002、电机驱动芯片Ⅱ2003、细分驱动器Ⅰ2004、细分驱动器Ⅱ2005、细分驱动器Ⅲ2006、细分驱动器Ⅳ2007、细分驱动器Ⅴ2008、细分驱动器Ⅵ2009、电源切换模块2010、通讯模块2011、存储卡2012相连；电源切换模块2010与电池仓19中的锂电池21相连。本发明的工作原理：本发明属于外部设备，主要使用在隧道中的巡检机器人上，由于工作环境的特殊性，隧道内可能产生易燃易爆气体或管涌，因此本设备均采用防爆器材，且有电线引入的位置均进行气密防水处理，此为目前广泛使用的现有技术。

使用前需要加装在巡检机器人下方，巡检机器人通常为长方体或近似长方体，固定架1上的直角伸缩架101可在水平滑槽102中调节宽度，而垂直滑槽103可调节高度，调整好后将定位销106穿过水平滑槽102和垂直滑槽103插入到直角伸缩架101上的定位孔105中，并旋紧直角伸缩架101侧面以及垂直滑槽103顶部的固定螺母104，对本装置进行进一步的加固。

本装置主要依附于巡检机器人，使用前需要通过连接柱8上的外部连接孔15将控制线路、数据传输线路及电源线路连接至巡检机器人，由巡检机器人进行图像采集、存储以及通信。

本装置采用两个活动臂控制两个摄像装置，其中摄像装置6安装在主活动臂4上的轨道中，主活动臂4后部的双头防爆步进电机408嵌入在T型槽Ⅰ10中，当需要水平转动时，STM32F103芯片2001通过细分驱动器Ⅰ2004控制双头防爆步进电机408的运动，为了防止线槽Ⅰ12中与主活动臂4连接的线路缠绕造成损坏，因此在T型槽Ⅰ10左侧底部设置限位触点22作为“零位”，令瞬时针方向为正方向，根据实际需要可试验得出双头防爆步进电机408从“零位”正向运动180°所需的脉冲数，设其为正上限，同理可得出反向运动180°所需的脉冲数，设其为负下限，将此正上限和负下限保存在STM32F103芯片2001中，当双头防爆步进电机408正向运动时，计数器记录脉冲数从0增加，当脉冲数达到正上限或从动的防护轮411压住限位触点22时即停止运动，此时只能反向运动，脉冲数减少，直到达到负下限或从动的防护轮411压住限位触点22。主活动臂4除了水平转动外，还可以在Z轴上进行有限运动，利用支撑臂406内防爆步进电机Ⅰ407可使主活动臂4上下移动，支撑臂406内同样安装有“零位”，设置主活动臂4垂直向下时防爆步进电机Ⅰ407触碰“零位”，受巡检机器人的运动轨道限制，当主活动臂4位于本装置的正前方或正后方时，若向上运动则会触碰轨道，当主活动臂4位于本装置的两侧时，虽然向上运动的幅度增加，但仍会触碰到巡检机器人的侧面，因此需要结合水平移动时所处的位置进行设置，可利用当前水平位置的脉冲数确定，当双头防爆步进电机408脉冲数为0时，双头防爆步进电机408处在“零位”，此时主活动臂4处于正前方位置，其Z轴活动范围仅在下方180°内，当双头防爆步进电机408的脉冲数位于巡检机器人的两侧范围内，可增大防爆步进电机Ⅰ407脉冲数的上下限，使其可在两侧增加向上运动的范围，若主活动臂4的水平位置此时处于增大后的Z轴活动范围内，一旦进行双头防爆步进电机408的脉冲数超出预设的侧面范围时，只能将防爆步进电机Ⅰ407的恢复为水平状态，即原有的脉冲数上限或下限时才能进行水平转动。副活动臂5的运动原理与主活动臂4基本相通，区别在于副活动臂5在Z轴的活动范围仅为下方180°。

主活动臂4上的摄像装置6沿轨道左右运动，通过电机驱动芯片Ⅰ2002对防爆电机607的控制使其运动，下部轨道403上的齿状凹槽404与滑动齿轮608契合，保持移动的稳定性，由于摄像头605的方向采用人为控制，因此限位柱412防止摄像装置6从轨道上滑出；摄像头605的转动范围可达到270°，同样通过设置“零位”和脉冲数来决定防爆步进电机Ⅱ603转动的起始位置及运动范围。摄像装置6上的摄像头605可根据实际需要进行更换，若光线较好可采用高清摄像头，若光线不足或隧道断电频繁，可使用红外摄像头。球形外壳2内的中心柱14一方面起支撑的作用，另一方面方便线路的连接，控制仓18内的控制模块20即与外部连接，又与本装置其他器件连接，锂电池21通过中心柱14为本装置提供备用电力。当巡检机器人电力不足时，锂电池21可提供能源维持巡检机器人的基本运转，使其到达充电站或维修站；当巡检机器人损坏时，本装置启动无线通信模式，利用锂电池21供电，通过远程控制在原地进行图像采集和传输，或利用主活动臂4对巡检机器人表面或轨道上方进行巡视，为修理做好提前准备。当隧道遭遇断电或水淹时，由于隧道内基站无法正常工作或通讯受阻，当网络连接超出预定时间时，即可开启自动摄像模式，按一定规律将周围环境拍摄后存入存储卡2012中，方便事后分析。

采用STM32对步进电机、通讯模块、存储卡、电源转换进行控制，属于本领域技术人员可轻易掌握的现有技术，各器件的连接可参考相关技术手册及教材，属于广泛使用的现有技术。

通讯模块、存储卡、电源转换、细分驱动器、摄像头均为可以轻易购买到的现有技术，通讯模块可采用2G、3G或4G网络，存储卡为SD卡或MicroSD卡。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种轨道巡检机器人用环拍摄像机，其特征在于：包括固定架(1)，球形外壳(2)，天线(3)，主活动臂(4)，副活动臂(5)，摄像装置(6)，进线口(7)，连接柱(8)，防水充电口(9)，T型槽Ⅰ(10)，T型槽Ⅱ(11)，线槽Ⅰ(12)，线槽Ⅱ(13)，中心柱(14)，外部连接孔(15)，线孔Ⅰ(16)，线孔Ⅱ(17)，控制仓(18)，电池仓(19)，控制模块(20)，锂电池(21)，限位触点(22)；其中固定架(1)为矩形框架，其下部连接有连接柱(8)，连接柱(8)侧面开有外部连接孔(15)；连接柱(8)下方为球形外壳(2)，外壳表面安装有突起的天线(3)；球形外壳(2)上半部距离水平切面5cm处开有水平放置的T型槽Ⅰ(10)，球形外壳(2)下半部距离水平切面5cm处开有水平放置的T型槽Ⅱ(11)；主活动臂(4)呈“U”型，其上部两端安装在T型槽Ⅰ(10)中，副活动臂(5)呈半圆型，其上部两端安装在T型槽Ⅱ(11)中，主活动臂(4)的半径及在Z轴上的活动半径大于副活动臂(5)的半径，副活动臂(5)的半径大于球形外壳(2)的半径；摄像装置(6)安装在主活动臂(4)与副活动臂(5)上；球形外壳(2)内部有垂直的中心柱(14)，中心柱(14)为中空，其顶部开有外部连接孔(15)，中上部开有线孔Ⅰ(16)，下部开有线孔Ⅱ(17)，左侧面开有“Y”型进线口(7)；T型槽Ⅰ(10)与T型槽Ⅱ(11)面向球心的方向分别开有线槽Ⅰ(12)和线槽Ⅱ(13)，线槽Ⅰ(12)和线槽Ⅱ(13)在水平面上为180°的半圆型，线槽Ⅰ(12)和线槽Ⅱ(13)均通过进线口(7)连接入中心柱(14)内；限位触点(22)分别安装在T型槽Ⅰ(10)的底部和T型槽Ⅱ(11)的顶部，用来限制主活动臂(4)与副活动臂(5)水平旋转的距离；球形外壳(2)内部环绕中心柱(14)被分为上下两个仓体，上部为控制仓(18)，下部为电池仓(19)，控制仓(18)中安装有控制模块(20)，电池仓(19)中安装有锂电池(21)；球形外壳(2)底部开有防水充电口(9)；锂电池(21)通过线孔Ⅱ(17)、线孔Ⅰ(16)与上部的控制模块(20)连接；控制模块(20)通过线孔Ⅰ(16)、线槽Ⅰ(12)、线槽Ⅱ(13)分别与主活动臂(4)、副活动臂(5)、摄像装置(6)连接，并通过外部连接孔(15)与外部的智能巡检机器人连接；控制模块(20)穿过球形外壳(2)与天线(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种轨道巡检机器人用环拍摄像机，其特征在于：所述主活动臂(4)包括固定板Ⅰ(401)，上部轨道(402)，下部轨道(403)，齿状凹槽(404)，防水线路(405)，支撑臂(406)，防爆步进电机Ⅰ(407)，双头防爆步进电机(408)，滑轮(409)，固定框(410)，防护轮(411)，限位柱(412)；其中上部轨道(402)与下部轨道(403)平行放置，两者的U形顶端分别固定在两块垂直的固定板Ⅰ(401)上；两根限位柱(412)分别垂直安装于上部轨道(402)与下部轨道(403)之间，接近U形顶端；下部轨道(403)上表面有若干齿状凹槽(404)；两块固定板Ⅰ(401)内侧均有垂直于固定板Ⅰ(401)侧面的支撑臂(406)；两根支撑臂(406)为空心柱，左侧的支撑臂(406)其向外的一端内部安装有防爆步进电机Ⅰ(407)，向内的一端内部安装有双头防爆步进电机(408)，双头防爆步进电机(408)的转动轴垂直于支撑臂(406)，上下两个转动轴上安装有滑轮(409)，上下滑轮(409)外侧安装有固定在支撑臂(406)两侧面的固定框(410)，固定框(410)顶部安装有可滚动的防护轮(411)；右侧的支撑臂(406)为辅助运动，内部未安装防爆步进电机Ⅰ(407)和双头防爆步进电机(408)，仅安装滑轮(409)，固定框(410)，防护轮(411)以及与右侧固定板Ⅰ(401)连接的活动轴；左右两侧支撑臂(406)向内的一端均放置在T型槽Ⅰ(10)中；防水线路(405)一端与摄像装置(6)连接，另一端连接在左侧支撑臂(406)内，并通过左侧支撑臂(406)后部进入线槽Ⅰ(12)中。

3.根据权利要求2所述的一种轨道巡检机器人用环拍摄像机，其特征在于：所述副活动臂(5)的结构与主活动臂(4)相同，区别在于其上的防水线路(405)通过左侧支撑臂(406)后部进入线槽Ⅱ(13)中，左右两侧支撑臂(406)向内的一端均放置在T型槽Ⅱ(11)中。

4.根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的一种轨道巡检机器人用环拍摄像机，其特征在于：所述摄像装置(6)包括摄像主板(601)，固定板Ⅱ(602)，防爆步进电机Ⅱ(603)，旋转柱(604)，摄像头(605)，滑轨固定孔(606)，防爆电机(607)，滑动齿轮(608)；其中摄像主板(601)为横向放置的长方体，其向球形外壳(2)方向的里侧面下方连接有垂直的固定板Ⅱ(602)，摄像主板(601)与固定板Ⅱ(602)内部均为中空，可进行布线，摄像主板(601)左侧面连接有防水线路(405)；防爆步进电机Ⅱ(603)垂直安装在摄像主板(601)的右侧面，其转动轴位于摄像主板(601)内部，旋转柱(604)一端与位于摄像主板(601)内部的转动轴连接，另一端与摄像头(605)连接，旋转柱(604)为中空，可使摄像头(605)的电路沿旋转柱(604)内部进入到摄像主板(601)中；两个滑轨固定孔(606)分别开在摄像主板(601)的顶面和底面，可套在主活动臂(4)的上部轨道(402)与下部轨道(403)中；防爆电机(607)垂直安装在固定板Ⅱ(602)上，其转动轴穿过固定板Ⅱ(602)与滑动齿轮(608)连接；滑动齿轮(608)位于摄像主板(601)底面滑轨固定孔(606)的右侧，滑动齿轮(608)与下部轨道(403)上的齿状凹槽(404)相契合。

5.根据权利要求4所述的一种轨道巡检机器人用环拍摄像机，其特征在于：所述摄像头(605)可以为高清摄像头、红外摄像头两者中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种轨道巡检机器人用环拍摄像机，其特征在于：所述控制模块(20)包括STM32F103芯片(2001)，电机驱动芯片Ⅰ(2002)，电机驱动芯片Ⅱ(2003)，细分驱动器Ⅰ(2004)，细分驱动器Ⅱ(2005)，细分驱动器Ⅲ(2006)，细分驱动器Ⅳ(2007)，细分驱动器Ⅴ(2008)，细分驱动器Ⅵ(2009)，电源切换模块(2010)，通讯模块(2011)，存储卡(2012)；其中电机驱动芯片Ⅰ(2002)与电机驱动芯片Ⅱ(2003)分别与摄像装置(6)上的防爆电机(607)相连；细分驱动器Ⅰ(2004)与细分驱动器Ⅱ(2005)分别与主活动臂(4)、副活动臂(5)上的双头防爆步进电机(408)相连；细分驱动器Ⅲ(2006)与细分驱动器Ⅳ(2007)分别与主活动臂(4)、副活动臂(5)上的防爆步进电机Ⅰ(407)相连；细分驱动器Ⅴ(2008)与细分驱动器Ⅵ(2009)分别与摄像装置(6)上防爆步进电机Ⅱ(603)相连；STM32F103芯片(2001)与电机驱动芯片Ⅰ(2002)、电机驱动芯片Ⅱ(2003)、细分驱动器Ⅰ(2004)、细分驱动器Ⅱ(2005)、细分驱动器Ⅲ(2006)、细分驱动器Ⅳ(2007)、细分驱动器Ⅴ(2008)、细分驱动器Ⅵ(2009)、电源切换模块(2010)、通讯模块(2011)、存储卡(2012)相连；电源切换模块(2010)与电池仓(19)中的锂电池(21)相连。

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