CN109454624A - 一种管廊机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管廊机器人系统，包括吊轨和管廊机器人；吊轨安装于管廊的壁顶，吊轨设置有水平承载部；管廊机器人的顶部设置有平行四边形悬挂机构，其上端铰接有悬挂轮组件，下端与管廊机器人的顶部连接；驱动轮安装在驱动轮固定板上，驱动轮固定板的一端铰接在管廊机器人的顶部，另一端与管廊机器人顶部之间设置有压缩弹簧；驱动轮抵触在吊轨的下表面。本发明管廊机器人采用平行四边形悬挂机构，能根据管廊的起伏自动调节驱动轮与吊轨之间的压力，提高了其竖直方向的变形能力；管廊机器人的平行四边形悬挂机构的前连杆与水平方向的连接板之间竖直铰接，提高了其水平方向的变形能力；该管廊机器人还采用悬挂轮装置，提高了其越障能力。
Description
技术领域
本发明涉及管廊监控领域，具体涉及一种管廊机器人系统。
背景技术
随着城市的发展，城市综合管廊的应用也越来越多，但是综合管廊是个半密闭空间，内部线路众多，人工排查危险性比较大。为了保证检查人员的安全，管廊巡检机器人应运而生。因地势高低起伏，管廊及吊轨也高低起伏，当遇到大坡度上坡时，就需要增大驱动轮与吊轨之间的摩擦力以爬坡；当遇到大坡度下坡时，也需要增大驱动轮与吊轨之间的摩擦力来防止溜坡；而现有的管廊机器人将驱动轮与吊轨的压力设定为固定值，这样的管廊机器人虽然在爬坡时或者下坡时具有了足够的摩擦力，但是在吊轨的水平段却因为摩擦力过大而影响了管廊机器人的行进速度。另外，现有技术的管廊机器人转弯和越障能力差、适应性差。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的主要目的是提供一种管廊机器人系统，该管廊机器人采用平行四边形悬挂机构能根据管廊的起伏自动适应，自动调节驱动轮与吊轨之间的压力，并且管廊机器人的平行四边形悬挂机构的前连杆与水平方向的连接板之间铰接，可以方便地实现转向，提高其变形能力；该管廊机器人还采用悬挂轮装置，可以提高越障能力。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。
一种管廊机器人系统，其特征在于，包括：吊轨和管廊机器人；吊轨安装于管廊的壁顶，吊轨设置有水平承载部；管廊机器人的顶部设置有铰接的平行四边形悬挂机构，平行四边形悬挂机构上端铰接有悬挂轮组件，下端与管廊机器人的顶部连接；管廊机器人通过悬挂轮组件悬挂于吊轨水平承载部的上表面；管廊机器人的顶部设置有驱动轮组件，驱动轮组件包含驱动轮、驱动轮固定板和压缩弹簧；驱动轮安装在驱动轮固定板上；驱动轮固定板的一端铰接在管廊机器人的顶部，另一端与管廊机器人顶部之间设置有压缩弹簧；驱动轮抵触在吊轨的水平承载部的下表面。
进一步地，吊轨为倒T形，吊轨的水平承载部对称分布于吊轨的两侧；平行四边形悬挂机构包含一对前连杆和一对后连杆；平行四边形悬挂机构铰接有上连接板和下连接板；平行四边形悬挂机构内侧的前连杆、后连杆、上连接板的内侧边和下连接板的内侧边形成一个子平行四边形机构；平行四边形悬挂机构外侧的前连杆、后连杆、上连接板的外侧边和下连接板的外侧边形成另一个子平行四边形机构；上连接板设置有中空部；下连接板的上表面铰接有驱动轮固定板，下表面与管廊机器人的顶部连接；驱动轮穿过上连接板的中空部抵触在吊轨的水平承载部的下表面；子平行四边形机构上端伸出上连接板并铰接悬挂轮组件。
进一步地，两个子平行四边形机构对应的两个前连杆之间水平铰接有前侧上连接杆和前侧下连接杆；前侧上连接杆与上连接板的前端竖直铰接，前侧下连接杆与下连接板的前端竖直铰接。
更进一步地，两个子平行四边形机构对应的两个后连杆之间水平铰接有后侧上连接杆和后侧下连接杆；后侧上连接杆与上连接板的后端水平铰接，后侧下连接杆与下连接板的后端水平铰接。
进一步地，两组子平行四边形机构的两个前连杆上端伸出并对向铰接两个悬挂轮组件；两组子平行四边形机构的两个后连杆上端伸出并对向铰接两个悬挂轮组件。
进一步地，悬挂轮组件包含一个横梁和两个安装在横梁两端的滚轮，两个滚轮安装在横梁的同侧；横梁的中部与平行四边形悬挂机构的上端的伸出端铰接。
更进一步地，横梁为上拱梁。
进一步地，驱动轮组件的驱动轮包含轮毂电动机和安装在轮毂电动机上的轮胎，轮胎与吊轨的水平承载部的下表面接触。
更进一步地，轮胎的材质为弹性材料。
相对于现有技术而言，本发明管廊机器人采用平行四边形悬挂机构，能根据管廊的起伏自动调节驱动轮与吊轨之间的压力，提高了其竖直方向的变形能力；管廊机器人的平行四边形悬挂机构的前连杆与水平方向的连接板之间竖直铰接，提高了其水平方向的变形能力；该管廊机器人还采用悬挂轮装置，提高了其越障能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明管廊机器人系统一种实施例整体结构示意图；
图2为本发明管廊机器人系统另一种实施例整体结构示意图；
图3为悬挂轮组件的结构示意图。
在以上图中：1吊轨；11水平承载部；2管廊机器人；3平行四边形悬挂机构；31上连接板，311中空部；32下连接板；33前侧上连接杆；34前侧下连接杆；35后侧上连接杆；36后侧下连接杆；4悬挂轮组件；41横梁；42滚轮；5驱动轮组件；51驱动轮；52驱动轮固定板；53压缩弹簧。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
参考图1，一种管廊机器人系统，包括：吊轨1和管廊机器人2；所述吊轨1安装于管廊的壁顶，吊轨1设置有水平承载部11；管廊机器人2的顶部设置有铰接的平行四边形悬挂机构3，所述平行四边形悬挂机构3上端铰接有悬挂轮组件4，下端与管廊机器人2的顶部连接；所述管廊机器人2通过悬挂轮组件4悬挂于所述吊轨1水平承载部11的上表面；所述管廊机器人2的顶部设置有驱动轮组件5，所述驱动轮组件5包含驱动轮51、驱动轮固定板52和压缩弹簧53；所述驱动轮固定板52上安装有驱动轮51，驱动轮固定板52的一端铰接在管廊机器人2的顶部，另一端与管廊机器人2顶部之间设置有压缩弹簧53；所述驱动轮51抵触在所述吊轨1的水平承载部11的下表面。
以上实施例中，驱动轮固定板52与管廊机器人2的顶部之间设置压缩弹簧53，驱动轮51抵触在吊轨1的水平承载部11的下表面，管廊机器人2的驱动力来自驱动轮51与吊轨1的水平承载部11的下表面之间压力所产生的摩擦力。压缩弹簧53的压缩量在管廊机器人2安装到吊轨1之前调节好，使驱动轮51与吊轨1之间的摩擦力能满足管廊机器人2在水平吊轨1上行进。
当吊轨处于水平段时，平行四边形悬挂机构3的前后连杆与吊轨1呈垂直状态，驱动轮51与吊轨1下表面之间的摩擦力作为管廊机器人2的驱动力。当吊轨1处于斜上坡时，平行四边形悬挂机构3的前后连杆与吊轨1之间形成锐角夹角，根据平行四边形的性质，平行四边形悬挂机构3的另外两条平行边之间的距离变小，由于在与下平行边重合的面上设置了驱动轮组件5，则驱动轮组件5与吊轨1之间的距离变小，进而压缩弹簧53的压缩量增大，压缩弹簧53的反弹力相应增大，即驱动轮51与吊轨1之间的摩擦力相应增大，增强了管廊机器人2的爬坡能力。
同理，当吊轨1处于下坡段，平行四边形悬挂机构3的前后连杆与吊轨1之间形成锐角的夹角，根据平行四边形的性质，平行四边形悬挂机构3的另外两条平行边之间的距离变小，由于在与下平行边重合的面上设置了驱动轮组件5，则驱动轮组件5与吊轨1之间的距离变小，压缩弹簧53的压缩量增大，则压缩弹簧53的反弹力相应增大，即驱动轮51与吊轨1之间的摩擦力相应增大，能有效防止管廊机器人2的溜坡。
进一步地，所述平行四边形悬挂机构3包含一对前连杆和一对后连杆；平行四边形悬挂机构3铰接有上连接板31和下连接板32；平行四边形悬挂机构3内侧的前连杆、后连杆、上连接板31的内侧边和下连接板32的内侧边形成一个子平行四边形机构；平行四边形悬挂机构3外侧的前连杆、后连杆、上连接板31的外侧边和下连接板32的外侧边形成另一个子平行四边形机构；所述上连接板31设置有中空部311；所述下连接板32的上表面铰接有驱动轮固定板52，下表面与管廊机器人2的顶部连接；所述驱动轮51穿过上连接板31的中空部311抵触在吊轨1的水平承载部11的下表面；所述子平行四边形机构上端伸出所述上连接板31并铰接悬挂轮组件4。
以上实施例中，吊轨1为倒T形，因此，平行四边形悬挂机构3对应地包含两组子平行四边形机构。实际生产中，为了增强管廊机器人2整体的强度，平行四边形悬挂机构3设置上连接板31和下连接板32，即上连接板31和下连接板32同时充当了平行四边形悬挂机构3两侧平行四边形结构的上下边。
参考图2，更进一步地，所述两个子平行四边形机构对应的两个前连杆之间水平铰接有前侧上连接杆33和前侧下连接杆34；所述前侧上连接杆33与上连接板31的前端竖直铰接，前侧下连接杆34与下连接板32的前端竖直铰接。
以上实施例中，将前侧上连接杆33与上连接板31的前端竖直铰接，前侧下连接杆34与下连接板32的前端竖直铰接，当管廊机器人2遇到吊轨1转弯时，即可轻松地进行转弯行进，大大减小了管廊机器人2的转弯半径。
更进一步地，所述两个子平行四边形机构对应的两个后连杆之间水平铰接有后侧上连接杆35和后侧下连接杆36；所述后侧上连接杆35与上连接板31的后端水平铰接，后侧下连接杆36与下连接板32的后端水平铰接。
进一步地，所述两组子平行四边形机构的两个前连杆上端伸出并对向铰接两个悬挂轮组件4；所述两组子平行四边形机构的两个后连杆上端伸出并对向铰接两个悬挂轮组件4。
以上实施例中，管廊机器人2通过4组悬挂轮组件悬挂于吊轨1的水平承载部11上，使管廊机器人2行进更平稳。
参考图3，进一步地，所述悬挂轮组件4包含一个横梁41和两个安装在横梁41两端的滚轮42，所述两个滚轮42安装在横梁41的同侧；所述横梁41的中部与平行四边形悬挂机构3的上端的伸出端铰接。
以上实施例中，由于平行四边形悬挂机构3的上端与悬挂轮组件4的横梁41的中部铰接，下端与管廊机器人2连接。悬挂轮组件4设置有两个滚轮42。使用悬挂轮组件4可以明显减振，例如，当导轨上遇到高度为H的障碍物时，前方滚轮42爬行至障碍物最高点时，其轮轴上升高度为H，此时后轮还未翻越障碍物，后轮轴上升高度为0，横梁41中部的铰接中心轴的上升高度为0.5H，而横梁41与平行四边形悬挂机构3的上端铰接，横梁41的振动带动管廊机器人2的振动，很明显，通过使用悬挂轮组件4，翻越高度为H的障碍物，不使用悬挂轮组件4，振幅为H，使用本使用新型的悬挂轮组件4，可以变成两次振幅为0.5H的振动。减振作用非常明显。
更进一步地，作为优选的，将横梁41设计为上拱梁，能明显提高其强度。
进一步地，所述驱动轮组件5的驱动轮51包含轮毂电动机和安装在轮毂电动机上的轮胎，所述轮胎与所述吊轨1的水平承载部11的下表面接触。
以上实施例中，驱动轮51使用轮毂电动机作为驱动轮51的动力，相比在侧面安装带输出轴的电动机，轮毂电动机尺寸更小，能明显减管廊机器人2的宽度尺寸，使管廊机器人2在管廊中运动更加灵活。
更进一步地，所述轮胎的材质为弹性材料。
本实施例中，为了提高驱动轮51与吊轨1水平承载部11下表面的贴合效果，轮胎的材质优选弹性材料，另外，使用弹性材料也可以防止驱动轮51在转动过程中卡死，并且弹性材料还可以减小噪音，实际中，通常选择橡胶作为优选材料。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员是显而易见的。因此，在不偏离本发明的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种管廊机器人系统，其特征在于，包括：吊轨(1)和管廊机器人(2)；
所述吊轨(1)安装于管廊的壁顶，吊轨(1)设置有水平承载部(11)；
所述管廊机器人(2)的顶部设置有铰接的平行四边形悬挂机构(3)，所述平行四边形悬挂机构(3)上端铰接有悬挂轮组件(4)，下端与管廊机器人(2)的顶部连接；
所述管廊机器人(2)通过悬挂轮组件(4)悬挂于所述吊轨(1)水平承载部(11)的上表面；
所述管廊机器人(2)的顶部设置有驱动轮组件(5)，所述驱动轮组件(5)包含驱动轮(51)、驱动轮固定板(52)和压缩弹簧(53)；
所述驱动轮(51)安装在驱动轮固定板(52)上；驱动轮固定板(52)的一端铰接在管廊机器人(2)的顶部，另一端与管廊机器人(2)顶部之间设置有压缩弹簧(53)；
所述驱动轮(51)抵触在所述吊轨(1)的水平承载部(11)的下表面。
2.根据权利要求1所述的管廊机器人系统，其特征在于，所述吊轨(1)为倒T形，所述吊轨(1)的水平承载部(11)对称分布于吊轨(1)的两侧；
所述平行四边形悬挂机构(3)包含一对前连杆和一对后连杆；
平行四边形悬挂机构(3)铰接有上连接板(31)和下连接板(32)；
平行四边形悬挂机构(3)内侧的前连杆、后连杆、上连接板(31)的内侧边和下连接板(32)的内侧边形成一个子平行四边形机构；
平行四边形悬挂机构(3)外侧的前连杆、后连杆、上连接板(31)的外侧边和下连接板(32)的外侧边形成另一个子平行四边形机构；
所述上连接板(31)设置有中空部(311)；
所述下连接板(32)的上表面铰接有驱动轮固定板(52)，下表面与管廊机器人(2)的顶部连接；
所述驱动轮(51)穿过上连接板(31)的中空部(311)抵触在吊轨(1)的水平承载部(11)的下表面；
所述子平行四边形机构上端伸出所述上连接板(31)并铰接悬挂轮组件(4)。
3.根据权利要求2所述的管廊机器人系统，其特征在于，所述两个子平行四边形机构对应的两个前连杆之间水平铰接有前侧上连接杆(33)和前侧下连接杆(34)；所述前侧上连接杆(33)与上连接板(31)的前端竖直铰接，前侧下连接杆(34)与下连接板(32)的前端竖直铰接。
4.根据权利要求3所述的管廊机器人系统，其特征在于，所述两个子平行四边形机构对应的两个后连杆之间水平铰接有后侧上连接杆(35)和后侧下连接杆(36)；所述后侧上连接杆(35)与上连接板(31)的后端水平铰接，后侧下连接杆(36)与下连接板(32)的后端水平铰接。
5.根据权利要求2所述的管廊机器人系统，其特征在于，两组所述子平行四边形机构的两个前连杆上端伸出并对向铰接两个悬挂轮组件(4)；两组所述子平行四边形机构的两个后连杆上端伸出并对向铰接两个悬挂轮组件(4)。
6.根据权利要求1所述的管廊机器人系统，其特征在于，所述悬挂轮组件(4)包含一个横梁(41)和两个安装在横梁(41)两端的滚轮(42)，所述两个滚轮(42)安装在横梁(41)的同侧；所述横梁(41)的中部与平行四边形悬挂机构(3)的上端的伸出端铰接。
7.根据权利要求6所述的管廊机器人系统，其特征在于，所述横梁(41)为上拱梁。
8.根据权利要求1所述的管廊机器人系统，其特征在于，所述驱动轮组件(5)的驱动轮(51)包含轮毂电动机和套装在轮毂电动机上的轮胎，所述轮胎与所述吊轨(1)的水平承载部(11)的下表面接触。
9.根据权利要求8所述的管廊机器人系统，其特征在于，所述轮胎的材质为弹性材料。
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