CN110497379A

CN110497379A - 一种高速公路巡检机器人

Info

Publication number: CN110497379A
Application number: CN201910886481.3A
Authority: CN
Inventors: 张建华; 徐永强; 苏一; 李辉
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2019-11-26
Anticipated expiration: 2039-09-19
Also published as: CN110497379B

Abstract

本发明公开了一种高速公路巡检机器人，包括行进装置、限位装置、发电装置和巡检装置；限位装置、发电装置和巡检装置均安装在行进装置上；行进装置用于巡检机器人的行进；限位装置用于将巡检机器人安装在高速公路波纹状护栏上；发电装置用于为巡检机器人供电；巡检装置用于检测监视和提醒警示；所述行进装置包括至少两个行进机构；行进机构之间通过插销实现柔性连接；每个行进机构均包括行进电机、行走架、滚轮、第一带轮、第二带轮、从动轴、同步带和主动轴。本发明通过行进装置的滚轮和限位装置的侧压轮将巡检机器人安装在高速公路护栏上，充分利用高速公路护栏且不占用机动车道。

Description

一种高速公路巡检机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体是一种高速公路巡检机器人。

背景技术

高速公路易发生重特大事故，每年都有很多交通意外发生，但是一旦对意外处理不及时、不得当，往往会导致更惨痛的二次事故发生。因此，对高速公路进行巡检是避免高速公路交通安全问题的重要手段，巡检机器人不仅缩短了巡检时间，而且节约大量人力。

申请号201811547333.0的文献公开了一种巡检机器人，该巡检机器人采用履带或轮式在地面行走的方式行进，在高速公路上使用时会占用机动车道，影响其他车辆的行进。申请号为201721888922.6的文献公开了一种智能公路巡检仪，该巡检仪通过公路护栏顶端的横杠穿过壳体上的通槽将巡检仪安装在公路的护栏上，只在壳体通槽的两侧设置有行进轮，通槽与公路护栏接触的上下面没有设置行进轮，增加了巡检仪与公路护栏的摩擦力，会对公路护栏造成磨损，缩短公路护栏的使用寿命；该巡检仪通过外接电源为蓄电池充电，增加了使用成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种高速公路巡检机器人。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种高速公路巡检机器人，该巡检机器人包括行进装置、限位装置、发电装置和巡检装置；限位装置、发电装置和巡检装置均安装在行进装置上；行进装置用于巡检机器人的行进；限位装置用于将巡检机器人安装在高速公路波纹状护栏上；发电装置用于为巡检机器人供电；巡检装置用于检测监视和提醒警示；

所述行进装置包括至少两个行进机构；行进机构之间通过插销实现柔性连接；每个行进机构均包括行进电机、行走架、滚轮、第一带轮、第二带轮、从动轴、同步带和主动轴；

所述行进电机通过电机固定件安装在行走架上；主动轴和从动轴的两端分别与行走架的底板和顶板可转动连接；主动轴的一末端与行进电机的输出轴连接；主动轴和从动轴上均布置有若干个与高速公路波纹状护栏的凸起数量和位置相匹配的可相对于轴转动的滚轮；主动轴上的相邻两个滚轮之间均安装有第一带轮，从动轴上的相邻两个滚轮之间均安装有第二带轮，第一带轮和第二带轮通过同步带连接。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1.本发明通过行进装置的滚轮和限位装置的侧压轮将巡检机器人安装在高速公路护栏上，充分利用高速公路护栏且不占用机动车道。

2.本发明通过风力发电模块和太阳能发电模块为蓄电池充电，进而为各用电部件供电，充分利用自然资源，减低了使用成本；而且采用风力发电模块和太阳能发电模块相结合的方式蓄能，可以满足不同天气状态下的用电需求。

3.巡检装置采用摄像头和喇叭相结合的方式，在对高速公路交通状况进行监测巡视的同时通过喇叭告知驾驶员前方道路交通状况，有效避免了交通拥堵和交通事故。

附图说明

图1为本发明一种实施例的整体结构轴测示意图；

图2为本发明一种实施例的行进装置的结构示意图；

图3为本发明一种实施例的限位装置的安装示意图；

图4为本发明一种实施例的太阳能发电模块的安装示意图；

图5为本发明一种实施例的太阳能发电组件的结构示意图；

图6为本发明一种实施例的风力发电模块的结构示意图；

图7为本发明一种实施例的巡检装置与蓄电池的安装示意图；

图8为本发明一种实施例的巡检机器人的安装示意图。

图中：1、行进装置；2、限位装置；3、发电装置；4、巡检装置；

11、行进机构连接板；12、行进电机；13、电机固定件；14、行走架；15、限位轴套；16、滚轮；17、第一带轮；18、第二带轮；19、从动轴；110、主动轴；111、同步带；112、限位环；113、插销；

21、第一侧压轮；22、支撑架；23、第二侧压轮；24、支座；

31、叶片；32、圆盘；33、限位螺母；34、安装螺栓；35、固定底座；36、旋转底座；37、发电机；38、尾翼；39、端盖；310、增速机；311、增速机固定板；312、外壳；313、第一固定座；314、轴套；315、第二固定座；316、旋转轴；317、太阳能板；318、太阳能板安装架；319、第一底座；320、第二底座；321、蓄电池；322、蓄电池固定螺栓；

41、摄像头；42、第二喇叭；43、摄像头支撑架；44、第一喇叭；45、安装座；46、连接轴。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种高速公路巡检机器人(简称巡检机器人)，该巡检机器人包括行进装置1、限位装置2、发电装置3和巡检装置4；限位装置2、发电装置3和巡检装置4均安装在行进装置1上；行进装置1用于巡检机器人的行进；限位装置2用于将巡检机器人安装在高速公路波纹状护栏(简称护栏)上；发电装置3用于将太阳能和风能转换为电能，为巡检机器人供电；巡检装置4用于检测监视和提醒警示；

所述行进装置1包括至少两个行进机构；行进机构之间通过插销113实现柔性连接，便于行进装置1通过护栏的转弯处；每个行进机构均包括行进机构连接板11、行进电机12、行走架14、滚轮16、第一带轮17、第二带轮18、从动轴19、主动轴110、同步带111和限位环112；

所述行走架14的侧面固定有至少两个行进机构连接板11(本实施例为行走架14的顶板和底板的侧面各自固定有一个行进机构连接板11)，每个行进机构连接板11均具有通孔，插销113插入通孔中，与行进机构连接板11间隙配合，实现行进机构之间的柔性连接，使行进机构连接板11能沿着插销113微移，使行进机构之间能在护栏上浮动，以适应不同坡度的高速公路；所述行进电机12通过电机固定件13安装在行走架14的底板上；主动轴110和从动轴19的两端均通过轴承分别与行走架14的底板和顶板可转动连接；主动轴110的一末端通过联轴器与行进电机12的输出轴连接；主动轴110的另一末端和从动轴19的两个末端均安装有限位环112，对轴进行轴向限位，同时防止杂质进入轴承；主动轴110和从动轴19上均布置有若干个与高速公路波纹状护栏的凸起数量和位置相匹配的可相对于轴转动的滚轮16，每个滚轮的两端均通过限位轴套15进行限位；主动轴110上的相邻两个滚轮16之间均安装有第一带轮17，从动轴19上的相邻两个滚轮16之间均安装有第二带轮18，第一带轮17和第二带轮18通过同步带111连接实现从动轴19的传动；本实施例为每个轴上布置有两个滚轮16，主动轴110由上至下依次安装有限位轴套15、滚轮16、限位轴套15、第一带轮17、限位轴套15、滚轮16和限位轴套15，从动轴19由上至下依次安装有限位轴套15、滚轮16、限位轴套15、第二带轮18、限位轴套15、滚轮16和限位轴套15；

优选地，从动轴19的数量为至少一个，可以根据实际情况增加；

所述滚轮16的曲面与护栏的曲面相匹配；

所述限位装置2分别设置在每个行进机构的行走架14的顶板和底板上；每个限位装置2均包括第一侧压轮21、支撑架22、第二侧压轮23和支座24；所述支撑架22的一端通过螺栓可拆卸固定在行走架14上，另一端安装有若干个可转动的第一侧压轮21；若干个支座24分别通过螺栓可拆卸固定在行走架14上，每个支座24上安装有可转动的第二侧压轮23；第一侧压轮21和滚轮16分别位于护栏的两侧，行走架14的顶板和底板上的第二侧压轮23分别位于护栏的上下两端，实现巡检机器人的安装，第一侧压轮21和第二侧压轮23能减少巡检机器人与护栏的摩擦力。

所述发电装置3能满足不同天气状况的用电需求，包括风力发电模块和太阳能发电模块；风力发电模块将风能转化为机械能再将机械能转化为电能，太阳能发电模块将太阳能转化为电能，为各用电部件(例如行进电机12、摄像头41、第二喇叭42、第一喇叭44)供电；

所述太阳能发电模块安装在行走架14上，包括蓄电池321和若干个太阳能发电组件；所述蓄电池321通过蓄电池固定螺栓322可拆卸固定在行走架14上；每个太阳能发电组件均包括太阳能板317、太阳能板安装架318、第一底座319和第二底座320；第一底座319和第二底座320分别通过螺栓可拆卸固定在行走架14的侧板上，第一底座319和第二底座320上安装有太阳能板安装架318，太阳能板317嵌在太阳能板安装架318内，太阳能板317通过逆变器与蓄电池321电连接，将太阳能板317获得的电能储存在蓄电池321中；

所述风力发电模块安装在行走架14的顶板上，包括叶片31、圆盘32、限位螺母33、安装螺栓34、固定底座35、旋转底座36、发电机37、尾翼38、端盖39、增速机310、增速机固定板311、外壳312、第一固定座313、轴套314、第二固定座315和旋转轴316；

所述固定底座35固定在行走架14的顶板上，安装螺栓34固定在旋转底座36的底部；安装螺栓34通过轴承与固定底座35可转动连接，轴承外圈固定于固定底座35内侧的凹槽内，实现旋转底座36与固定底座35的转动；所述第二固定座315、第一固定座313和增速机固定板311依次固定在旋转底座36上；旋转轴316通过轴承可转动安装于第一固定座313和第二固定座315上，位于第一固定座313与第二固定座315之间的部位套有轴套314，对轴承进行密封和限位；旋转轴316的一端固定有圆盘32，圆盘32上均匀设置有至少两个叶片31，风力使叶片31转动，带动圆盘32转动，进而带动旋转轴316转动；限位螺母33螺纹连接在旋转轴316设置有圆盘32的一端，位于圆盘32外侧，对圆盘32进行轴向限位；增速机310固定在增速机固定板311上，其输入端通过联轴器与旋转轴316的另一端连接，其输出端通过联轴器与发电机37连接，通过增速机310增大转速和减小扭矩的作用，提高发电机37转子的转速，使发电机37获得更大的电流；发电机37与蓄电池321电连接；所述外壳312罩在旋转底座36外侧并通过螺栓与旋转底座36连接，外壳312靠近发电机37的一端安装有端盖39，端盖39上安装有尾翼38，尾翼38用于感知风向使旋转底座36转动，确保叶片31始终正对风向以使叶片31的转速尽可能大，增加发电机37的机械能。

所述巡检机构4包括摄像头41、第二喇叭42、摄像头支撑架43、第一喇叭44、安装座45和连接轴46；安装座45通过螺栓可拆卸固定在行走架14的顶板上，安装座45上安装有可水平转动的摄像头支撑架43，摄像头支撑架43通过连接轴46安装有以连接轴46为轴转动的摄像头41，手动转动摄像头支撑架43和摄像头41可调节摄像头41摄录的角度；所述第一喇叭44和第二喇叭42安装在行走架14上，用于告知驾驶员前方道路的交通状况，两个喇叭美观、音量大、可形成3D环绕效果。

所述蓄电池固定螺栓322采用尼龙材质制成，避免对蓄电池321造成磨损，同时防止外加磁场与电流产生的磁场相互影响，确保电路的稳定性。

所述第二底座320的长度大于第一底座319的长度，太阳能板安装架318为倾斜式设计，使得太阳能板317最大程度地面向太阳光，确保太阳光能够尽可能垂直照射在太阳能板317上，获得更多的能量。

本发明的工作原理和工作流程是：将巡检机器人安装在护栏上，启动所有的行进电机12，带动主动轴110转动，进而带动第一带轮17转动，第一带轮17通过同步带111带动第二带轮18转动，进而带动从动轴19转动，使滚轮16的曲面与护栏的一侧贴合，进而沿护栏滚动，通过增大接触面积来增大摩擦力，为巡检机器人提供足够的动力，从而使巡检机器人沿着护栏行进；

叶片31在风力作用下转动，带动圆盘32转动，进而带动旋转轴316转动，发电机37将旋转轴316的机械能转化为电能储存在蓄电池321中；太阳能板217将太阳能转化为电能储存在蓄电池321中，从而为各用电部件供电；

手动调节摄像头支撑架43和摄像头41的角度，使摄像头41的摄录视野最佳，对高速公路的道路交通状况进行摄录和监测，通过喇叭告知驾驶员前方道路的交通状况。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims

1.一种高速公路巡检机器人，该巡检机器人包括行进装置、限位装置、发电装置和巡检装置；限位装置、发电装置和巡检装置均安装在行进装置上；行进装置用于巡检机器人的行进；限位装置用于将巡检机器人安装在高速公路波纹状护栏上；发电装置用于为巡检机器人供电；巡检装置用于检测监视和提醒警示；

2.根据权利要求1所述的高速公路巡检机器人，其特征在于行进机构还包括行进机构连接板；所述行走架的侧面固定有至少两个行进机构连接板，每个行进机构连接板均具有通孔，插销插入通孔中，与行进机构连接板间隙配合，实现行进机构之间的柔性连接。

3.根据权利要求1所述的高速公路巡检机器人，其特征在于行进机构还包括限位环；主动轴的另一末端和从动轴的两个末端均安装有限位环，对轴进行轴向限位。

4.根据权利要求1所述的高速公路巡检机器人，其特征在于每个滚轮的两端均通过限位轴套进行限位；滚轮的曲面与护栏的曲面相匹配。

5.根据权利要求1所述的高速公路巡检机器人，其特征在于从动轴的数量为至少一个。

6.根据权利要求1所述的高速公路巡检机器人，其特征在于限位装置分别设置在每个行进机构的行走架的顶板和底板上；每个限位装置均包括第一侧压轮、支撑架、第二侧压轮和支座；所述支撑架的一端固定在行走架上，另一端安装有若干个可转动的第一侧压轮；若干个支座分别固定在行走架上，每个支座上安装有可转动的第二侧压轮；第一侧压轮和滚轮分别位于护栏的两侧，行走架的顶板和底板上的第二侧压轮分别位于护栏的上下两端。

7.根据权利要求1所述的高速公路巡检机器人，其特征在于所述发电装置包括风力发电模块和太阳能发电模块。

8.根据权利要求7所述的高速公路巡检机器人，其特征在于所述太阳能发电模块包括蓄电池和若干个太阳能发电组件；所述蓄电池固定在行走架上；每个太阳能发电组件均包括太阳能板、太阳能板安装架、第一底座和第二底座；第一底座和第二底座固定在行走架的侧板上，第一底座和第二底座上安装有太阳能板安装架，太阳能板嵌在太阳能板安装架内，太阳能板通过逆变器与蓄电池电连接。

9.根据权利要求7所述的高速公路巡检机器人，其特征在于所述风力发电模块包括叶片、圆盘、限位螺母、安装螺栓、固定底座、旋转底座、发电机、尾翼、端盖、增速机、增速机固定板、外壳、第一固定座、轴套、第二固定座和旋转轴；

所述固定底座固定在行走架的顶板上，安装螺栓固定在旋转底座的底部；安装螺栓与固定底座可转动连接，实现旋转底座与固定底座的转动；所述第二固定座、第一固定座和增速机固定板依次固定在旋转底座上；旋转轴可转动安装于第一固定座和第二固定座上，位于第一固定座与第二固定座之间的部位套有轴套；旋转轴的一端固定有圆盘，圆盘上均匀设置有至少两个叶片；限位螺母螺纹连接在旋转轴设置有圆盘的一端，对圆盘进行轴向限位；增速机固定在增速机固定板上，其输入端与旋转轴的另一端连接，其输出端与发电机连接；发电机与蓄电池电连接；所述外壳罩在旋转底座外侧并与旋转底座连接，外壳靠近发电机的一端安装有端盖，端盖上安装有尾翼，尾翼用于感知风向使旋转底座转动，确保叶片始终正对风向。

10.根据权利要求1所述的高速公路巡检机器人，其特征在于所述巡检机构包括摄像头、摄像头支撑架、喇叭、安装座和连接轴；安装座固定在行走架的顶板上，安装座上安装有可水平转动的摄像头支撑架，摄像头支撑架通过连接轴安装有以连接轴为轴转动的摄像头；所述喇叭安装在行走架上。