CN110159894B - 一种轨道巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道巡检机器人，包括第一底盘、第二底盘、电源、运动驱动装置、云台装置和控制系统，所述运动驱动装置包括承重轮、电机、第一摩擦轮、第一固定板、第二固定板、弹簧双臂装置和安全带锁扣，所述承重轮挂载于轨道上，由电机和第一摩擦轮提供动力，通过弹簧双臂装置完成转向，利用安全带锁扣实现快速拆装，由导电滑环连接云台装置实现360度旋转，云台装置上的传感器用来获取信息，通过导电滑环将采集的信息与控制系统进行通讯，实现数据分析和判断。本发明的轨道巡检机器人工作时能自由转向，可实现多种形状的弯直轨道巡检，能降低人的工作强度，提高生产效率，而且结构简单，方便拆卸，成本低，后期维护难度小。

Description

一种轨道巡检机器人

技术领域

本发明涉及轨道巡检机器人领域，尤其涉及一种可以自由转向和方便拆卸的轨道巡检机器人。

背景技术

目前，现有的绝大多数工厂虽然有自动化的生产设备，但是生产过程中仍然需要由人工巡检进行不间断的监测工作，然而人工巡检存在其依赖于人工经验、巡检结果不稳定、人工成本高等缺点。

用机器人代替人工巡检，能够很好地避免这些缺点。对于工厂、输电管廊、市政管廊等场景，在顶部或者空中设置轨道，用在轨道上运行的轨道巡检机器人具有很大的应用前景和可靠性。但目前大部分轨道巡检机器人适用范围较小，对轨道的要求很高，只能运作在直行轨道上，而且体积较大，监测范围却较小。

发明内容

发明目的：本发明目的是提出一种轨道巡检机器人，可实现多种形状的弯直轨道巡检和方便拆卸。

技术方案：本发明所采用的技术方案是一种轨道巡检机器人，包括第一底盘、第二底盘、电源、运动驱动装置、云台装置和控制系统，所述第一底盘和第二底盘通过支架相连接，所述第一底盘上端设置有运动驱动装置，所述第二底盘下端设置有云台装置，所述云台装置通过导电滑环与第二底盘连接，所述运动驱动装置连接有电源和控制系统；所述运动驱动装置包括承重轮、固定于电机架的电机、第一摩擦轮、第一固定板、第二固定板和弹簧双臂装置，所述承重轮为四个，并均匀分布地挂载于轨道两侧，所述电机架固连在第一固定板上，所述电机带动第一摩擦轮在轨道侧面滚动，所述第一固定板和第二固定板与承重轮通过轴承与轴连接；所述弹簧双臂装置由两组曲柄滑块机构组成。

所述弹簧双臂装置包括曲柄双臂、弹簧、滑轨、滑块、连杆和第二摩擦轮，所述曲柄双臂的旋转中心通过轴承连接第一底盘，所述第一底盘设置有和曲柄双臂滑动相配合的滑道，所述滑轨与第一底盘固定连接，所述滑块在滑轨上滑动；所述连杆为两个，其一端通过转动副与滑块连接，另一端和曲柄双臂连接；所述弹簧为两个，其一端固定在第一底盘上，另一端与曲柄双臂连接；所述第二摩擦轮为两个，分别连接在曲柄双臂的自由端并与轨道侧面呈压紧状态；所述曲柄双臂的张角可随滑块移动而改变；

所述云台装置包括y轴电机、p轴电机和传感器，所述y轴电机与导电滑环外侧一组带轮连接，所述带轮固连在云台装置上，所述带轮与导电滑环之间通过轴承转动；所述p轴电机通过齿轮传动，所述齿轮与云台装置的底板固连；所述传感器固定在云台装置上。

所述控制系统包括控制板以及连接在控制板上的嵌入式计算机，所述控制板与电机、y轴电机、p轴电机和传感器相连。

所述承重轮优选为橡胶轮。

所述电机带动第一摩擦轮在轨道侧面滚动，作为整个机器人系统的动力。

所述电源由可拆卸电池提供，电机集成转速控制，实现多速双向巡检。

所述弹簧双臂装置通过弹簧张紧使曲柄双臂上的第二摩擦轮与轨道侧面保持压紧，同时滑块在滑轨上的滑动，改变曲柄双臂的张角，保证过弯过程的顺畅性。

所述云台装置通过导电滑环与第二底盘连接，实现云台装置的360旋转，y轴电机和p轴电机实现云台装置的自由多角度转动，传感器固定在云台装置上，通过导电滑环将采集的信息与控制板进行通讯，利用控制板上的嵌入计算机进行分析，做出判断。

所述传感器包括摄像头、红外传感器或烟雾报警传感器。

所述安全带锁扣的一端通过垫块与第一底盘固连，另一端通过安全带插口与插入板相连，插入板与第二固定板紧固。

工作原理：将轨道巡检机器人悬空地挂载于固定轨道上，由单侧电机和第一摩擦轮提供动力，通过弹簧双臂装置完成转向，使机器人可沿多种形状的直弯轨道运动，同时导电滑环连接可360度旋转的云台装置，y轴电机和p轴电机实现云台装置的自由多角度转动，利用传感器实时获取设备运行状态与故障信息、环境信息等，通过控制系统形成量化数据，基于数据分析和远程监控平台，进行设备运行状态和环境的评价以及突发事件的初步应急处理，实现工作系统运维的智能化；此外通过设置安全带锁扣实现了快速拆装和维护。

有益效果：本发明的可自由转向和方便拆卸的轨道巡检机器人，可实现多种形状的轨道巡检，使用场景广泛，能降低人的工作强度，提高生产效率，而且结构简单，方便拆卸，成本低，后期维护难度小。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的弹簧双臂装置示意图；

图3是本发明的安全带锁扣示意图；

图4是本发明的控制系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1，本发明的一种轨道巡检机器人，包括第一底盘1、第二底盘2、电源3、运动驱动装置、云台装置和控制系统；第一底盘1和第二底盘2通过支架相连接，第一底盘1上端设置有运动驱动装置，第二底盘2下端设置有云台装置，云台装置通过导电滑环4与第二底盘2连接，运动驱动装置连接有电源3和控制系统。

运动驱动装置包括四个相同的承重轮5、固定于电机架10的电机6、第一摩擦轮7、第一固定板8、第二固定板9、弹簧双臂装置和安全带锁扣；其中四个承重轮5均匀分布地挂载于轨道两侧，电机架10固连在第一固定板8上，第一固定板8和第二固定板9与承重轮5通过轴承与轴连接。电机6带动第一摩擦轮7在轨道侧面滚动，作为整个机器人系统的动力，电源3由可拆卸电池提供，电机6集成转速控制，可改变转速和转动方向。

云台装置包括y轴电机20、p轴电机21和传感器22，y轴电机20与导电滑环4外侧一组带轮连接，带轮固连在云台装置上，带轮与导电滑环4之间通过轴承转动；p轴电机21通过齿轮传动，齿轮与云台装置的底板固连；传感器22固定在云台装置上。云台装置通过导电滑环4与第二底盘2的连接实现360度旋转，y轴电机20和p轴电机21实现云台装置的自由多角度转动。

如图2，弹簧双臂装置由两组曲柄滑块机构组成，包括曲柄双臂11、弹簧12、滑轨13、滑块14、连杆15和第二摩擦轮16，曲柄双臂11的旋转中心通过轴承连接第一底盘1，第一底盘1设置有和曲柄双臂11滑动相配合的滑道，滑轨13与第一底盘1固定连接；曲柄双臂分别连接有一连杆15并和第一底盘1上的滑道相配合，连杆15的另一端通过转动副与滑块14连接；滑块14在滑轨13上滑动时曲柄双臂11的张角可随滑块14的移动而改变；曲柄双臂11分别连接有一弹簧12，弹簧12的另一端固定在第一底盘1上，同时曲柄双臂11的自由端分别连接有第二摩擦轮16。通过弹簧12的张紧与滑块14在滑轨13上的滑动，改变曲柄双臂11的张角，使第二摩擦轮16与轨道侧面保持压紧，保证过弯的顺畅性。

如图3，控制系统包括控制板23以及连接在控制板23上的嵌入式计算机24，所述控制板23与电机6、y轴电机20、p轴电机21和传感器22相连。传感器22实时获取设备运行状态与故障信息、环境信息等，通过导电滑环4将采集的信息与控制板23进行通讯，利用控制板23上连接的嵌入计算机24进行数据收集和分析，进而做出判断，实现设备运行状态和环境的评价以及突发事件的初步应急处理。

如图4，安全带锁扣17的一端通过垫块18与第一底盘1固连，另一端通过安全带插口与插入板19相连，插入板19与第二固定板9紧固。通过插入板19插入安全带插口，实现安全带锁扣17的锁紧功能，在需要进行维护工作时，通过安全带锁扣17上的按钮拔出插入板19，即可增大两侧承重轮5的间距，实现机器人从轨道上的快速拆装。

Claims (8)

1.一种轨道巡检机器人，其特征在于：包括第一底盘(1)、第二底盘(2)、电源(3)、运动驱动装置、云台装置和控制系统，所述第一底盘(1)和第二底盘(2)通过支架相连接，所述第一底盘(1)上端设置有运动驱动装置，所述第二底盘(2)下端设置有云台装置，所述云台装置通过导电滑环(4)与第二底盘(2)连接，所述运动驱动装置连接有电源(3)和控制系统；

所述运动驱动装置包括承重轮(5)、固定于电机架(10)的电机(6)、第一摩擦轮(7)、第一固定板(8)、第二固定板(9)和弹簧双臂装置，所述承重轮(5)为四个，并均匀分布地挂载于轨道两侧，所述电机架(10)固连在第一固定板(8)上，所述电机(6)带动第一摩擦轮(7)在轨道侧面滚动，所述第一固定板(8)和第二固定板(9)与承重轮(5)通过轴承与轴连接；所述弹簧双臂装置由两组曲柄滑块机构组成。

2.根据权利要求1所述的一种轨道巡检机器人，其特征在于所述弹簧双臂装置包括曲柄双臂(11)、弹簧(12)、滑轨(13)、滑块(14)、连杆(15)和第二摩擦轮(16)，所述曲柄双臂(11)的旋转中心通过轴承连接第一底盘(1)，所述第一底盘(1)设置有和曲柄双臂(11)滑动相配合的滑道，所述滑轨(13)与第一底盘(1)固定连接，所述滑块(14)在滑轨(13)上滑动；所述连杆(15)为两个，其一端通过转动副与滑块(14)连接，另一端和曲柄双臂(11)连接；所述弹簧(12)为两个，其一端固定在第一底盘(1)上，另一端与曲柄双臂(11)连接；所述第二摩擦轮(16)为两个，分别连接在曲柄双臂(11)的自由端并与轨道侧面呈压紧状态；所述曲柄双臂(11)的张角可随滑块(14)移动而改变。

3.根据权利要求1所述的一种轨道巡检机器人，其特征在于所述云台装置包括y轴电机(20)、p轴电机(21)和传感器(22)，所述y轴电机(20)与导电滑环(4)外侧一组带轮连接，所述带轮固连在云台装置上，所述带轮与导电滑环(4)之间通过轴承转动；所述p轴电机(21)通过齿轮传动，所述齿轮与云台装置的底板固连；所述传感器(22)固定在云台装置上。

4.根据权利要求1所述的一种轨道巡检机器人，其特征在于所述控制系统包括控制板(23)及连接在控制板(23)上的嵌入式计算机(24)，所述控制板(23)与电机(6)、y轴电机(20)、p轴电机(21)和传感器(22)相连。

5.根据权利要求1所述的一种轨道巡检机器人，其特征在于承重轮(5)为橡胶轮。

6.根据权利要求1所述的一种轨道巡检机器人，其特征在于所述电源(3)为可拆卸电源。

7.根据权利要求1所述的一种轨道巡检机器人，其特征在于传感器(22)包括摄像头、红外传感器和烟雾报警传感器。

8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的一种轨道巡检机器人，其特征在于所述运动驱动装置还包括有安全带锁扣(17)，所述安全带锁扣(17)的一端通过垫块(18)与第一底盘(1)固连，另一端通过安全带插口与插入板(19)相连，所述插入板(19)与第二固定板(9)紧固。

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