CN110524511A - 一种新型轨道机器人通用云台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型轨道机器人通用云台，包括设置在云台内部的无线接收模块、驱动模块、电机和内部齿轮，贯穿云台的齿轮轴，以及设置在云台上的外部齿轮；其中，无线接收模块与驱动模块连接，驱动模块与电机连接，电机与内部齿轮连接；齿轮轴与外部齿轮和内部齿轮同轴固接；外部齿轮与轨道上的齿条啮合，驱动云台在轨道上运行。本发明通过外部齿轮和轨道上的齿条相啮合，大大提高了通用云台在竖直方向上的爬升能力，更加适用于多种场合。

Description

一种新型轨道机器人通用云台

技术领域

本发明涉及轨道机器人设备领域，特别是一种新型轨道机器人通用云台。

背景技术

目前轨道机器人的相关技术日益成熟，应用越来越广泛。它通常搭载了温度、湿度、烟雾、气体、雷达、声音、图像、定位等各类传感器，具有图像、语音识别、远程传输数据和控制及感知所处环境等功能，替代或辅助人类进行工作。

现有技术中，轨道机器人大多采用滑轮式云台进行搭载，此类云台采用滑轮进行驱动在轨道中运行，在平地上取得了较为理想的效果，但是如果遇到需要爬坡或者垂直方向上运动的时候，该滑轮式云台便出现了局限性。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种新型轨道机器人通用云台。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

第一方面，提供一种新型轨道机器人通用云台，包括设置在云台内部的无线接收模块、驱动模块、电机和内部齿轮，贯穿云台的齿轮轴，以及设置在云台上的外部齿轮；

其中，无线接收模块与驱动模块连接，驱动模块与电机连接，电机与内部齿轮连接；

齿轮轴与外部齿轮和内部齿轮同轴固接；

外部齿轮与轨道上的齿条啮合，驱动云台在轨道上运行。

在一种实施方式中，电机上设有蜗杆，云台内部还设置有与蜗杆啮合连接的涡轮，涡轮还与内部齿轮啮合连接。

在一种实施方式中，云台左右两侧各设有一组外部齿轮、内部齿轮和齿轮轴作为驱动齿轮组。

在一种实施方式中，云台上左右两侧还各设有一个从动齿轮。

在一种实施方式中，云台左右侧壁上分别设置有凹导轨，凹导轨与轨道上的凸导轨配合。

在一种实施方式中，云台上左右两侧还对称设置有传感器安装槽，其中一个传感器安装槽中设置有第一传感器，第一传感器用于与安装于轨道上同侧的第二传感器产生感应。

在一种实施方式中，云台上还设置有连接片，连接片用于与外部功能模块连接；

其中，连接片包括上固定片，下固定片和连接片，上固定片和下固定片上分别设有固定孔；连接片连接上固定片和下固定片；

下固定片与云台固定连接，上固定片用于与外部功能模块连接。

第二方面，提供一种新型轨道机器人通用云台系统，包括云台、轨道和控制系统；

云台包括设置在云台内部的无线接收模块、驱动模块、电机和内部齿轮，贯穿云台的齿轮轴，以及设置在云台上的外部齿轮；

轨道上设有与外部齿轮啮合的齿条；

其中，无线接收模块与驱动模块连接，驱动模块与电机连接，电机与内部齿轮连接；

齿轮轴与外部齿轮和内部齿轮同轴固接；

外部齿轮与轨道上的齿条啮合，驱动云台在轨道上运行；

控制系统向云台的无线接收模块发送控制信号，控制云台在轨道上运行。

在一种实施方式中，云台左右两侧各设有一组外部齿轮、内部齿轮和齿轮轴作为驱动齿轮组；

云台上左右两侧还各设有一个从动齿轮；

外部齿轮和从动齿轮均与轨道两侧内壁上的齿条啮合。

在一种实施方式中，轨道的左侧或右侧设置有第二传感器；

云台上左右两侧还对称设置有传感器安装槽，其中一个传感器安装槽中设置有第一传感器，第一传感器用于与安装于轨道上同侧的第二传感器产生感应。

在一种实施方式中，参见图3，轨道包括相交的第一固定轨道和第二固定轨道，第一固定轨道和第二固定轨道相交的位置设置为转向型轨道，转向型轨道设置在转盘上，转盘底部中心设置有转轴，转轴与传动装置连接；传动装置带动转盘转动，转盘带动转向型轨道转动，转向型轨道转动到第一固定轨道或第二固定轨道之间，与第一固定轨道或第二固定轨道对接，形成一条完整的轨道；

转向型轨道上的左侧或右侧设置有第二传感器；

控制系统还与传动装置连接。

本发明的有益效果为：

1.通过在通用云台内部设置独立的驱动模块和电机，在无线接收模块接收到控制指令后，驱动模块驱动电机运转，通过内部齿轮带动外部齿轮运转，实现通用云台的独立驱动控制，结构简单，适用于不同种类的轨道机器人的需要。

2.通过外部齿轮和轨道上的齿条相啮合，大大提高了通用云台在竖直方向上的爬升能力，更加适用于多种场合。

3.在通用云台上设置连接片，与外部功能模块进行连接，通用云台可以连接不同的功能模块，实现轨道机器人系统不同的功能，满足人们在多种特定情景下的需求。

4.通过在通用云台以及轨道上进行不同位置的传感器设置，能够进行对通用云台的选择性控制，同时，采用上述的方式对相交的固定轨道进行设置，实现从一维轨道到二维轨道网的设置，配合上述传感器的设置方式，能够实现通用云台与轨道的多对多模式，大大提高了通用云台的工作效率。满足人们在同一轨道网上实现运输、巡检、物流等功能，提高了通用云台系统的多样化水平。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的通用云台内部结构图；

图2为本发明的通用云台外部结构图；

图3为本发明一种实施方式中的轨道结构图。

附图标记：

1-内部齿轮，2-涡轮，3-电池组，4-电机，5-驱动模块，6-外部齿轮，7-无线接收模块，8-连接片，9-传感器安装槽，10-凹导轨，11-第一固定轨道，12-第二固定轨道，13-转向型轨道，14-第二传感器安装槽。

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1、图2，其示出一种新型轨道机器人通用云台，包括设置在云台内部的无线接收模块7、驱动模块5、电机4和内部齿轮1，贯穿云台的齿轮轴，以及设置在云台上的外部齿轮6；

其中，无线接收模块7与驱动模块5连接，驱动模块5与电机4连接，电机4与内部齿轮1连接；

齿轮轴与外部齿轮6和内部齿轮1同轴固接；

外部齿轮6与轨道上的齿条啮合，驱动云台在轨道上运行。

本发明上述实施方式，通过在通用云台内部设置独立的驱动模块和电机，在无线接收模块接收到控制指令后，驱动模块驱动电机运转，通过内部齿轮带动外部齿轮运转，实现通用云台的独立驱动控制，结构简单，适用于不同种类的轨道机器人的需要。

同时，通过外部齿轮和轨道上的齿条相啮合，大大提高了通用云台在竖直方向上的爬升能力，更加适用于多种场合。

在一种实施方式中，该电机4采用蜗杆线性电机4，电机4上设有蜗杆，云台内部还设置有与蜗杆啮合连接的涡轮2，涡轮2还与内部齿轮1啮合连接。

本发明上述实施方式，电机驱动其上的蜗杆转动，蜗杆带云台内部与其啮合的涡轮转动，涡轮带动与其啮合的内部齿轮转动。

在一种实施方式中，云台左右两侧各设有一组外部齿轮6、内部齿轮1和齿轮轴作为驱动齿轮组；

在一种实施方式中，云台上左右两侧还各设有一个从动齿轮。

本发明上述实施方式，通过内部齿轮、齿轮轴、外部齿轮的组合结构组成驱动齿轮组，驱动齿轮组受电机的驱动而运转带动通用云台在轨道上移动。

作为优选的实施方式，参见图1，通用云台前端两侧各设有一个驱动齿轮组，蜗杆线性电机同时驱动两个涡轮，通过内部齿轮将动力传递到外部齿轮中，通用云台后端两侧上各设有一个从动齿轮，即通用云台的驱动方式采用两轮驱动两轮从动的模式，有助于提高通用云台在移动过程中的稳定性。

在一种场景中，从动齿轮与外部齿轮的结构相同，其也通过齿轮轴与一个设置在云台内部的内部齿轮连接，组成从动齿轮组，但从动齿轮组不受电机驱动控制。

在一种实施方式中，云台内部还设有电池组3，该电池组3为所述无线接收模块、驱动模块和电机4提供能量。

在一种场景中，该电池组3选用锂电池。

在一种实施方式中，云台左右侧壁上分别设置有凹导轨10，凹导轨10与轨道上的凸导轨配合。

作为优选的实施方式，通用云台侧壁上设置的凹导轨和轨道上设置的凸导轨配合组成燕尾导轨，进一步保证通用云台在轨道上运动的平稳性。

在一种实施方式中，云台上左右两侧还对称设置有传感器安装槽9，其中一个传感器安装槽9中设置有第一传感器，第一传感器用于与安装于轨道上同侧的第二传感器产生感应。

通用云台能够根据需要在左侧或者右侧的传感器安装槽中安装传感器，该传感器能够与安装在轨道同侧的传感器产生感应，而与安装在轨道异侧的传感器不产生感应，用于通过通用云台上的传感器和轨道上的传感器产生感应后，供控制系统区分不同的通用云台以及识别通用云台在轨道中的位置。

在一种实施方式中，云台上还设置有连接片8，连接片8用于与外部功能模块连接；

其中，连接片8包括上固定片，下固定片和连接片8，上固定片和下固定片上分别设有固定孔；连接片8连接上固定片和下固定片；

下固定片与云台固定连接，上固定片用于与外部功能模块连接。

针对现有技术中一套轨道机器人系统只能具备单一的功能，若应用场景中有其他功能需求，则需要安装多套轨道机器人系统的灵活性较差的问题，上述实施方式中，在通用云台上设置连接片，与外部功能模块(如温度传感器、湿度传感器、摄像头、声音采集设备、雷达、定位装置等)进行连接，通用云台可以连接不同的功能模块，实现轨道机器人系统不同的功能，满足人们在多种特定情景下的需求。

基于上述实施方式提供的通用云台，提出一种新型轨道机器人通用云台系统，参见图1-3，包括云台、轨道和控制系统；

云台包括设置在云台内部的无线接收模块7、驱动模块5、电机4和内部齿轮1，贯穿云台的齿轮轴，以及设置在云台上的外部齿轮6；

轨道上设有与外部齿轮6啮合的齿条；

其中，无线接收模块7与驱动模块5连接，驱动模块5与电机4连接，电机4与内部齿轮1连接；

齿轮轴与外部齿轮6和内部齿轮1同轴固接；

外部齿轮6与轨道上的齿条啮合，驱动云台在轨道上运行；

控制系统向云台的无线接收模块7发送控制信号，控制云台在轨道上运行。

在一种实施方式中，云台左右两侧各设有一组外部齿轮6、内部齿轮1和齿轮轴作为驱动齿轮组；

云台上左右两侧还各设有一个从动齿轮；

外部齿轮6和从动齿轮均与轨道两侧内壁上的齿条啮合。

在一种实施方式中，轨道的左侧或右侧设置有第二传感器安装槽14，该第二传感器安装槽14用于安装第二传感器；

云台上左右两侧还对称设置有传感器安装槽9，其中一个传感器安装槽9中设置有第一传感器，第一传感器用于与安装于轨道上同侧的第二传感器产生感应。

在一种实施方式中，参见图3，轨道包括相交的第一固定轨道11和第二固定轨道12，第一固定轨道11和第二固定轨道12相交的位置设置为转向型轨道13，转向型轨道13设置在转盘上，转盘底部中心设置有转轴，转轴与传动装置连接；传动装置带动转盘转动，转盘带动转向型轨道13转动，转向型轨道13转动到第一固定轨道11或第二固定轨道12之间，与第一固定轨道11或第二固定轨道12对接，形成一条完整的轨道；

转向型轨道13上左侧或右侧的第二传感器安装槽14设置有第二传感器；

控制系统还与传动装置连接，

作为优选的实施方式，控制系统与传动装置通过无线连接。控制系统能够远程控制所传动装置，使得传动装置驱动转盘转动从而带动转向型轨道转动。

在一种场景中，当通用云台需要切换运行轨道，如从第一固定轨道切换到第二固定轨道时，控制系统首先使得转向型轨道与第一固定轨道对接，通用云台从第一固定轨道巷转向型轨道运动，当通用云台到达转向型轨道中间位置时，通用云台上的传感器与安装在转向型轨道同侧的传感器产生感应，控制系统向通用云台发送停止运行的控制信号，由通用云台内的无线接收模块接收该控制信号后，驱动驱动模块停止电机的运转，此时控制系统进一步驱动传动装置带动转向型轨道转动，使得转型向轨道与第二轨道对接，在完成对接后，控制系统再次向通用云台发出运行的控制信号，通用云台从转向型轨道运动到第二固定轨道中。

其中，通用云台上的传感器仅可以与轨道上与其同侧的传感器产生感应，如将传感器安装在通用云台的左侧时，当通用云台从第一固定轨道进入转向型轨道时，通用云台上的传感器能与转向型轨道左侧的传感器产生感应，而不能与右侧的传感器产生感应。

针对现有技术中，轨道机器人云台运行路线相对单一，只能在一条轨道上运行，搭载能力受到很大的限制的问题。本发明上述实施方式，通过在通用云台以及轨道上进行不同位置的传感器设置，能够进行对通用云台的选择性控制，同时，采用上述的方式对相交的固定轨道进行设置，实现从一维轨道到二维轨道网的设置，配合上述传感器的设置方式，能够实现通用云台与轨道的多对多模式，大大提高了通用云台的工作效率。满足人们在同一轨道网上实现运输、巡检、物流等功能，提高了通用云台系统的多样化水平。

通过单片机的数据分析规可划出通用云台的最佳运行路线，提高轨道机器人的工作效率。

该控制系统包括如电脑、手提电脑、手机等智能设备，该智能设备与通用云台建立无线通信连接。控制系统向通用云台发送启动、停止等控制指令，远程控制通用云台执行相应的指令。

需要说明的是，本申请的描述中，术语“左”、“右”、“上”、“下”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的原件或结构必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

另外，本申请中采用术语“第一”、“第二”等来描述固定轨道，不过实际固定轨道不应该受这些术语的限制。这些术语只是用于区分一个固定轨道和另一个固定轨道。例如，第一固定轨道也可以被称为第二固定轨道，第二固定轨道也可以被称为第一固定轨道，而不脱离本发明的范围，第一固定轨道和第二固定轨道都是固定轨道，只是二者不是同一条固定轨道而已。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种新型轨道机器人通用云台，其特征在于，

包括设置在所述云台内部的无线接收模块、驱动模块、电机和内部齿轮，贯穿所述云台的齿轮轴，以及设置在所述云台上的外部齿轮；

其中，所述无线接收模块与所述驱动模块连接，所述驱动模块与所述电机连接，所述电机与所述内部齿轮连接；

所述齿轮轴与所述外部齿轮和所述内部齿轮同轴固接；

所述外部齿轮与轨道上的齿条啮合，驱动所述云台在轨道上运行。

2.根据权利要求1所述的一种新型轨道机器人通用云台，其特征在于，所述电机上设有蜗杆，所述云台内部还设置有与所述蜗杆啮合连接的涡轮，所述涡轮还与所述内部齿轮啮合连接。

3.根据权利要求2所述的一种新型轨道机器人通用云台，其特征在于，所述云台左右两侧各设有一组所述外部齿轮、内部齿轮和齿轮轴作为驱动齿轮组；

所述云台上左右两侧还各设有一个从动齿轮。

4.根据权利要求1所述的一种新型轨道机器人通用云台，其特征在于，所述云台左右侧壁上分别设置有凹导轨，所诉凹导轨与轨道上的凸导轨配合。

5.根据权利要求1所述的一种新型轨道机器人通用云台，其特征在于，所述云台上左右两侧还对称设置有传感器安装槽，其中一个传感器安装槽中设置有第一传感器，所述第一传感器用于与安装于轨道上同侧的第二传感器产生感应。

6.根据权利要求1所述的一种新型轨道机器人通用云台，其特征在于，所述云台上还设置有连接片，所述连接片用于与外部功能模块连接；

其中，所述连接片包括上固定片，下固定片和连接片，所述上固定片和下固定片上分别设有固定孔；所述连接片连接所述上固定片和下固定片；

所述下固定片与所述云台固定连接，所述上固定片用于与外部功能模块连接。

7.一种新型轨道机器人通用云台系统，其特征在于，包括云台、轨道和控制系统；

所述云台包括设置在所述云台内部的无线接收模块、驱动模块、电机和内部齿轮，贯穿所述云台的齿轮轴，以及设置在所述云台上的外部齿轮；

所述轨道上设有与所述外部齿轮啮合的齿条；

其中，所述无线接收模块与所述驱动模块连接，所述驱动模块与所述电机连接，所述电机与所述内部齿轮连接；

所述齿轮轴与所述外部齿轮和所述内部齿轮同轴固接；

所述外部齿轮与轨道上的齿条啮合，驱动所述云台在轨道上运行；

所述控制系统向所述云台的无线接收模块发送控制信号，控制所述云台在轨道上运行。

8.根据权利要求7所述的一种新型轨道机器人通用云台系统，其特征在于，所述云台左右两侧各设有一组所述外部齿轮、内部齿轮和齿轮轴作为驱动齿轮组；

所述云台上左右两侧还各设有一个从动齿轮；

所述外部齿轮和从动齿轮均与所述轨道两侧内壁上的齿条啮合。

9.根据权利要求8所述的一种新型轨道机器人通用云台系统，其特征在于，所述轨道的左侧或右侧设置有第二传感器；

所述云台上左右两侧还对称设置有传感器安装槽，其中一个传感器安装槽中设置有第一传感器，所述第一传感器用于与安装于轨道上同侧的第二传感器产生感应。

10.根据权利要求9所述的一种新型轨道机器人通用云台系统，其特征在于，所述轨道包括相交的第一固定轨道和第二固定轨道，所述第一固定轨道和第二固定轨道相交的位置设置为转向型轨道，所述转向型轨道设置在转盘上，所述转盘底部中心设置有转轴，所述转轴与传动装置连接；所述传动装置带动转盘转动，转盘带动转向型轨道转动，转向型轨道转动到所述第一固定轨道或第二固定轨道之间，与所述第一固定轨道或第二固定轨道对接，形成一条完整的轨道；

所述转向型轨道上的左侧或右侧设置有第二传感器；

所述控制系统还与所述传动装置连接。