CN109202934A - 地面巡检机器人升降装置、升降方法及地面巡检机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地面巡检机器人升降装置、升降方法及地面巡检机器人，升降装置由固定部分和滑动部分组成；固定部分包括立板、开口带Ⅰ和设置在立板上的驱动机构；所述滑动部分包括滑板、光轮、摄像头安装板、开口带Ⅱ和开口带Ⅲ；摄像头安装板位于滑板底部，开口带Ⅰ的两端分别通过压板固定在滑板上，滑板的两端分别设置有光轮，开口带Ⅱ的一端固定在立板底部，另一端绕过滑板一端的光轮与摄像头安装板相连接，开口带Ⅲ的一端固定在立板底部，另一端绕过滑板另一端的光轮与摄像头安装板相连接；驱动机构带动开口带Ⅰ转动，开口带1拉动滑板相对于立板上下垂直方向移动。本发明可以有效避免吊轨升降巡检的弊端，摆脱了空间狭小的限制性。

Description

地面巡检机器人升降装置、升降方法及地面巡检机器人
技术领域
本公开涉及一种地面巡检机器人升降装置、升降方法及地面巡检机器人。
背景技术
配电所、变电站、牵引站等场合电气控制柜需要实时监控各个表针的读数，目前使用较多是带伸缩杆的吊轨巡检机器人，吊轨巡检机器人需要预先铺设专用轨道，需要耗费较多的人力物力；其次当吊轨机器人伸缩杆完全伸出时，由于伸缩杆端部云台重量较大，在巡检机器人的行走及启停时，极易造成伸缩杆的晃动，严重的可引起导轨的晃动，不仅影响巡检机器人的定位精度，而且会造成机器人本体及导轨的损坏；最后，某些电控柜机房空间较小，吊轨巡检机器人行走需要保证一个最小转弯半径，当机房空间较小时，吊轨巡检机器人导轨根本不能布局，而且，某些电控柜机房的顶部会设置很多走线槽，妨碍了吊轨巡检机器人导轨的布局。因此目前吊轨巡检机器人在电控柜机房内的使用较为局限，且成本较高。而轮式巡检机器人高清摄像头高度有限，即使云台可以翻转一定角度，也不能完全覆盖电控柜的所有仪表，另外，由于高清摄像头俯仰一定角度对表计进行拍照，有时还会造成图像识别错误。
综上所述，目前电控柜机房内吊轨巡检机器人对电气仪表等设备巡检受限问题，尚缺乏有效的解决方案。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了地面巡检机器人升降装置、升降方法及地面巡检机器人，可以有效避免吊轨升降巡检的弊端，摆脱了空间狭小的限制性。
本公开所采用的技术方案是：
一种地面巡检机器人升降装置，所述升降装置由固定部分和滑动部分组成；
所述固定部分包括立板、开口带Ⅰ和设置在立板上的驱动机构，所述开口带Ⅰ绕在驱动机构上；
所述滑动部分包括滑板、光轮、摄像头安装板、开口带Ⅱ和开口带Ⅲ；所述摄像头安装板位于滑板底部，所述开口带Ⅰ的两端分别通过压板固定在滑板上，所述滑板的两端分别设置有光轮，所述开口带Ⅱ的一端固定在立板底部，另一端绕过滑板一端的光轮与摄像头安装板相连接，所述开口带Ⅲ的一端固定在立板底部，另一端绕过滑板另一端的光轮与摄像头安装板相连接；
驱动机构带动开口带Ⅰ转动，开口带Ⅰ拉动滑板相对于立板上下垂直方向移动；开口带Ⅱ和开口带Ⅲ拉动摄像头安装板相对于滑板上下移动。
通过上述的技术方案，采用双层结构，使用一个电机减速机即能够实现摄像头安装板和滑板的同向升降运动，不仅速度快，而且大大减小了立板的高度，根据需要，还可以将升降装置做成三层甚至四层的结构，此时立板高度会更低，升降装置的重心也更低，其稳定性也大大提高。
进一步的，所述驱动机构包括电机减速机、驱动带和带轮座；
所述带轮座固定设置在立板上的一端，所述电机减速机通过电机减速机支架固定设置在立板上的另一端，所述电机减速机的输出轴连接有驱动轮，所述驱动轮和带轮座上的同步带轮之间绕设有驱动带，所述开口带Ⅰ绕在带轮座的同步带轮上。
通过驱动机构带动滑板升降，加强了巡检的稳定性、准确性和速度，而且摆脱了空间狭小的限制性。
进一步的，在所述带轮座上还安装有涨紧调节机构，所述涨紧调节机构包括涨紧轮轴和涨紧轮座，所述涨紧轮轴支撑在所述涨紧轮座上，所述涨紧轮轴上套设有一涨紧轮，所述涨紧轮用于调节驱动带的松紧度。
当运行一段时间驱动带有松动时，可以通过涨紧调节机构对驱动带进行涨紧调节，保证驱动带良好的涨紧效果。
进一步的，所述摄像头安装板与滑板底部之间设置有导向轨，保证摄像头安装板能够相对于滑板上下滑动。
进一步的，所述滑板底部还设置有两个限位块。保证滑板底部与开口带Ⅱ、开口带Ⅲ之间存在一定距离空间，确保摄像头安装板能够相对于滑板上下滑动。
进一步的，所述滑板上的两侧还分别设置有导向轨，所述立板底部还设置有两个与滑板上的两个导向轨相配合的滑块。保证滑板能够相对于立板上下滑动。
一种地面巡检机器人升降方法，基于如上所述的地面巡检机器人升降装置实现，该方法包括以下步骤：
电机减速机工作，带动驱动轮转动，驱动轮通过驱动带带动带轮座上的同步带轮转动，从而带动开口带Ⅰ转动，通过开口带Ⅰ拉动滑板相对立板上下垂直方向移动；
当滑板上下垂直滑动时，开口带Ⅱ和开口带Ⅲ拉动摄像头安装板沿滑板上下移动，其中，滑板相对于立板运动，速度为V，摄像头安装板相对于滑板运动，速度也为V，摄像头安装板相对于立板以2V速度运动。
一种地面巡检机器人，包括巡检机器人本体和如上所述的地面巡检机器人升降装置。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
(1)本公开的升降装置采用由固定部分和滑动部分组成的双层结构，使摄像头安装板的运行速度增大到2倍，且运动行程为滑板长度的2倍，这种结构方式不仅运行平稳、精度高，而且大大减小了巡检机器人的外形尺寸，当机房内有通道通行高度较低时，升降装置可以全部收回，此时地面巡检机器人高度较低，完全可以通过较低高度的通道；
(2)本公开的升降装置采用由固定部分和滑动部分组成的双层结构，可以有效避免吊轨升降巡检的弊端，使得巡检的稳定性、准确性、速度都得到大大加强，而且摆脱了空间狭小的限制性。
附图说明
图1是地面巡检机器人升降装置主视图；
图2是地面巡检机器人升降装置俯视图；
图3是固定部分主视图；
图4是固定部分俯视图；
图5是滑动部分主视图；
图6是滑动部分俯视图；
图7是滑动部分截面图；
其中，1、固定部分，2、滑动部分，3、滑块，4、开口带Ⅰ，5、带轮座，6、涨紧调节机构，7、驱动带，8、立板，9、电机减速机，10、驱动轮，11、光轮，12、光轮座，13、开口带Ⅱ，13、开口带Ⅱ，14、导向轨Ⅰ，15、滑板，16、开口带Ⅲ，17、导向轨Ⅱ，18、导向轨Ⅲ，19、限位块，20、摄像头安装板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
图1是本实施例公开的地面巡检机器人升降装置的主视图，图2是本实施例公开的地面巡检机器人升降装置的俯视图。如图1和图2所示，该地面巡检机器人升降装置包括固定部分1和滑动部分2，采用双层结构，使用一个驱动电机实现摄像头安装板和滑板的同向升降运动。
图3是固定部分的主视图，图4是固定部分的俯视图。如图3和图4所示，所述固定部分1包括立板8、滑块3、电机减速机9、驱动带7、带轮座5、涨紧调节机构6和开口带Ⅰ4。
具体地，所述立板8上的一端设置有带轮座5，另一端设置有电机减速机9，所述电机减速机9通过电机减速机支架固定设置在立板上，所述电机减速机9的输出轴连接有驱动轮10，在带轮座上通过支承轴安装有同步带轮，在带轮座上还安装有所述涨紧调节机构6，所述涨紧调节机构6包括涨紧轮轴和涨紧轮座，所述涨紧轮轴支撑在所述涨紧轮座上，所述涨紧轮轴上套设有一涨紧轮，所述涨紧轮用于调节驱动带的松紧度；所述驱动轮10、带轮座的同步带轮和涨紧轮之间绕设有驱动带7；带轮座位于立板一端的底部设置有两个所述滑块3，所述开口带Ⅰ4绕在带轮座的同步带轮上，所述开口带Ⅰ4两端分别通过压板固定在滑板15上。
工作时，电机减速机9带动驱动轮Ⅰ10进行转动，驱动轮Ⅰ10通过驱动带7带动带轮座上的带轮转动，从而带动开口带Ⅰ4转动，通过开口带1拉动滑板15相对于立板上下垂直方向移动，当运行一段时间驱动带7有松动时，可以通过涨紧调节机构6对驱动带7进行涨紧调节。
图5是滑动部分主视图，图6是滑动部分俯视图。如图5和图6所示，所述滑动部分包括滑板15、导向轨Ⅰ14、导向轨Ⅱ17、导向轨Ⅲ18、光轮11、光轮座12、摄像头安装板20、开口带Ⅱ13和开口带Ⅲ16。
具体地，所述滑板15的两端分别设置有光轮11，所述光轮11通过光轮座12固定设置在滑板上，所述摄像头安装板20设置在滑板底部，用于安装摄像头；滑板一端的光轮上绕设有开口带Ⅱ13，滑板另一端的光轮上绕设有开口带Ⅲ16，所述开口带Ⅱ13的一端固定在立板8底部上，另一端绕过滑板一端的光轮与摄像头安装板20相连接，所述开口带Ⅲ16的一端固定在立板8底部上，另一端绕过滑板另一端的光轮与摄像头安装板20相连接，所述滑板15上的一侧设置有导向轨Ⅰ14，另一侧设置有导向轨Ⅱ17，所述导向轨Ⅰ14和导向轨Ⅱ17位于滑块3下方，并与滑块3相配合，滑板15通过导向轨Ⅰ14、导向轨Ⅱ17与滑块的配合相对于立板8上下垂直方向移动。
工作时，开口带Ⅰ4拉动滑板15相对于立板8上下垂直方向移动，开口带Ⅱ13和开口带Ⅲ16拉动摄像头安装板20沿滑板15上下移动，此时，滑板15相对于立板运动，速度为V，摄像头安装板20相对于滑板15运动，速度也为V，摄像头安装板20相对于立板8以2V速度运动。
由于机房电柜需要巡检的跨度较大，一般在300mm-2200mm之间，本实施例的升降装置采用双层结构，使用一个驱动电机实现摄像头安装板和滑板的同向升降运动，不仅速度快，而且大大减小了立板的高度，根据需要，还可以将升降装置做成三层甚至四层的结构，此时立板高度会更低，升降机构的重心也更低，其稳定性也大大提高。
在本实施例中，开口带为两端断开，不连接的开口同步带；绕在带轮座上的开口带Ⅰ4、开口带Ⅱ13和开口带Ⅲ16为齿形带，传动扭矩大，且传动精度高。
在本实施例中，所述导向轨Ⅰ14和导向轨Ⅱ17分别采用不锈钢材料制作而成，抗弯强度大、精度高。
在本实施例中，所述立板8内设计有支撑筋，大大增强了立板的抗弯强度及稳定性，所述滑板15采用高强度航空铝合金材料制成，截面抗弯系数高，可以有效避免升降过程中滑板的变形现象。
图7是滑动部分的截面图。如图7所示，所述摄像头安装板与滑板底部之间设置有导向轨Ⅲ18，所述摄像头安装板导向轨Ⅲ18相对于滑板移动。在滑板15底部还设置有两个限位块19，用于限制开口带Ⅱ13和开口带Ⅲ16距离滑板底部的距离。
本实施例还提供一种地面巡检机器人，包括巡检机器人本体和如上的地面巡检机器人升降装置。本实施例中，所述巡检机器人本体采用现有技术结构，在本公开中不再赘述。
如图1所示，本发明提出的地面巡检机器人升降装置工作时，电机减速机9带动驱动轮Ⅰ10转动，驱动轮Ⅰ10通过驱动带7带动带轮座上的带轮转动，从而带动开口带Ⅰ4转动，通过开口带1拉动滑板15上下垂直方向移动，开口带Ⅱ13和开口带Ⅲ16拉动摄像头安装板20沿滑板15上下移动。
本实施例还提供一种地面巡检机器人升降方法，该方法包括以下步骤：
电机减速机工作，带动驱动轮转动，驱动轮通过驱动带带动带轮座上的同步带轮转动，从而带动开口带Ⅰ转动，通过开口带Ⅰ拉动滑板相对立板上下垂直方向移动。
当滑板上下垂直滑动时，开口带Ⅱ和开口带Ⅲ拉动摄像头安装板沿滑板上下移动，其中，滑板相对于立板运动，速度为V，摄像头安装板相对于滑板运动，速度也为V，摄像头安装板相对于立板以2V速度运动。
当运行一段时间驱动带有松动时，通过涨紧调节机构对驱动带进行涨紧调节。
本实施例提出的升降方法，使用一个电机减速机即能够实现摄像头安装板和滑板的同向升降运动，不仅速度快，而且大大减小了立板的高度，根据需要，还可以将升降装置做成三层甚至四层的结构，此时立板高度会更低，升降装置的重心也更低，其稳定性也大大提高。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种地面巡检机器人升降装置，其特征是，所述升降装置由固定部分和滑动部分组成；
所述固定部分包括立板、开口带Ⅰ和设置在立板上的驱动机构，所述开口带Ⅰ绕在驱动机构上；
所述滑动部分包括滑板、光轮、摄像头安装板、开口带Ⅱ和开口带Ⅲ；所述摄像头安装板位于滑板底部，所述开口带Ⅰ的两端分别通过压板固定在滑板上，所述滑板的两端分别设置有光轮，所述开口带Ⅱ的一端固定在立板底部，另一端绕过滑板一端的光轮与摄像头安装板相连接，所述开口带Ⅲ的一端固定在立板底部，另一端绕过滑板另一端的光轮与摄像头安装板相连接；
驱动机构带动开口带Ⅰ转动，开口带Ⅰ拉动滑板相对于立板上下垂直方向移动；开口带Ⅱ和开口带Ⅲ拉动摄像头安装板相对于滑板上下移动。
2.根据权利要求1所述的地面巡检机器人升降装置，其特征是，所述驱动机构包括电机减速机、驱动带和带轮座；
所述带轮座固定设置在立板上的一端，所述电机减速机通过电机减速机支架固定设置在立板上的另一端，所述电机减速机的输出轴连接有驱动轮，所述驱动轮和带轮座上的同步带轮之间绕设有驱动带，所述开口带Ⅰ绕在带轮座的同步带轮上。
3.根据权利要求2所述的地面巡检机器人升降装置，其特征是，在所述带轮座上还安装有涨紧调节机构，所述涨紧调节机构包括涨紧轮轴和涨紧轮座，所述涨紧轮轴支撑在所述涨紧轮座上，所述涨紧轮轴上套设有一涨紧轮，所述涨紧轮用于调节驱动带的松紧度。
4.根据权利要求1所述的地面巡检机器人升降装置，其特征是，所述摄像头安装板与滑板底部之间设置有导向轨。
5.根据权利要求1所述的地面巡检机器人升降装置，其特征是，所述滑板底部还设置有两个限位块。
6.根据权利要求1所述的地面巡检机器人升降装置，其特征是，所述滑板上的两侧还分别设置有导向轨。
7.根据权利要求6所述的地面巡检机器人升降装置，其特征是，所述立板底部还设置有两个与滑板上的两个导向轨相配合的滑块。
8.一种地面巡检机器人升降方法，基于权利要求1-7中任一项所述的地面巡检机器人升降装置实现，其特征是，包括以下步骤：
电机减速机工作，带动驱动轮转动，驱动轮通过驱动带带动带轮座上的同步带轮转动，从而带动开口带Ⅰ转动，通过开口带Ⅰ拉动滑板相对立板上下垂直方向移动；
当滑板上下垂直滑动时，开口带Ⅱ和开口带Ⅲ拉动摄像头安装板沿滑板上下移动，其中，滑板相对于立板运动，速度为V，摄像头安装板相对于滑板运动，速度也为V，摄像头安装板相对于立板以2V速度运动。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征是，当运行一段时间驱动带有松动时，通过涨紧调节机构对驱动带进行涨紧调节。
10.一种地面巡检机器人，其特征是，包括巡检机器人本体和权利要求1-7中任一项所述的地面巡检机器人升降装置。
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