CN110788829A - 适用于陡坡升降的隧道巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种适用于陡坡升降的隧道巡检机器人，包括：四组车轮组件、驱动电机、两组轨道组件、机器人本体。轨道组件包括主轨道和辅轨道，主轨道和辅轨道平行设置，主轨道设置于隧道，辅轨道设置于陡坡处，且辅轨道上设有齿条，轨道组件上相应设置有车轮组件。车轮组件均设置于机器人本体上，车轮组件包括主驱动轮和辅驱动轮，主驱动轮滑动设置于主轨道上，辅驱动轮上设有与齿条相啮合的齿轮。车轮组件均连接有相应的驱动电机，驱动电机的输出轴连接于车轮组件。本申请通过在陡坡地段增设辅轨道，并通过车轮组件，保证机器人本体在陡坡地段平稳通过，同时兼顾能源利用率和巡检效率，使得隧道巡检机器人能够适应不同隧道结构条件的应用需求。

Description

适用于陡坡升降的隧道巡检机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，尤其涉及一种适用于陡坡升降的隧道巡检机器人。

背景技术

随着机器人技术的快速发展，利用机器人开展智能化的巡检作业已成为目前的主流发展趋势。由于具备巡检效率高、覆盖面广、可扩展性强、无需人工现场操作、环境适应性强等优点，隧道巡检机器人目前在城市电缆隧道日常巡检作业中所占的比重越来越高，为隧道智能化管控奠定了基础。

目前，隧道巡检机器人大部分都采用轨道式运动机构，通过在隧道顶部吊装轨道，为隧道巡检机器人提供重力支撑和运动轨道。现阶段使用的隧道巡检机器人为了提高能源利用率，降低摩擦损耗，大多采用光滑的轨道配合对应的车轮来进行运动系统的设计。

但是，由于城市布局的复杂性，导致某些地区的电缆隧道在建设时必须穿过河流或城市主干道，为了保证基建设施的可靠性和安全性，在隧道穿过河流或城市主干道时需要增加隧道的下挖深度，这就导致在穿过河流或城市主干道的区域出现了具有较大坡度的陡坡地段，为隧道巡检机器人的可通过性增加了难度。当隧道巡检机器人在通过横向坡度较大的陡坡时，容易出现车轮打滑的现象，从而影响机器人的可通过性，甚至根本无法通过。

发明内容

本申请提供了一种适用于陡坡升降的隧道巡检机器人，以解决现有技术中隧道巡检机器人无法平稳通过陡坡隧道的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请实施例公开了一种适用于陡坡升降的隧道巡检机器人，包括：四组车轮组件、驱动电机、两组轨道组件、机器人本体，其中：

所述轨道组件包括主轨道和辅轨道，所述主轨道和所述辅轨道平行设置，所述主轨道设置于隧道顶部，所述辅轨道设置于所述隧道中陡坡处的顶部，且所述辅轨道上设有齿条，两组所述轨道组件平行设置，每组所述轨道组件上设置有两组所述车轮组件；

所述车轮组件均设置于所述机器人本体上，所述车轮组件包括主驱动轮和辅驱动轮，所述主驱动轮滑动设置于所述主轨道上，所述辅驱动轮上的外表面沿圆周方向上设有齿轮，所述齿轮与所述齿条相啮合；

四组所述车轮组件均连接有相应的所述驱动电机，所述驱动电机均设置于机器人本体上，所述驱动电机的输出轴分别对应连接于所述主驱动轮和所述辅驱动轮。

可选地，在上述适用于陡坡升降的隧道巡检机器人中，所述主轨道为圆柱形铝合金轨道或圆柱形钢材轨道，所述主轨道通过吊装支架安装于所述隧道顶部。

可选地，在上述适用于陡坡升降的隧道巡检机器人中，所述主驱动轮和所述辅驱动轮的中心距为所述主轨道直径的2-3倍。

可选地，在上述适用于陡坡升降的隧道巡检机器人中，所述主轨道和所述辅轨道的中心距为所述主轨道直径的2-3倍。

可选地，在上述适用于陡坡升降的隧道巡检机器人中，所述隧道中陡坡处的横向坡度大于20°。

可选地，在上述适用于陡坡升降的隧道巡检机器人中，所述齿条包括铝合金齿条或者钢制齿条。

可选地，在上述适用于陡坡升降的隧道巡检机器人中，所述辅轨道设置于靠近所述隧道侧壁的一侧。

可选地，在上述适用于陡坡升降的隧道巡检机器人中，所述驱动电机包括交流电机或直流电机。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供了一种适用于陡坡升降的隧道巡检机器人，包括：四组车轮组件、驱动电机、两组轨道组件、机器人本体，机器人本体在驱动电机的驱动下，通过车轮组件沿着轨道组件在隧道中移动。所述轨道组件包括主轨道和辅轨道，所述主轨道和所述辅轨道平行设置，所述主轨道设置于隧道顶部，所述辅轨道设置于所述隧道中陡坡处的顶部，且所述辅轨道上设有齿条，两组所述轨道组件平行设置，每组所述轨道组件上设置有两组所述车轮组件。所述车轮组件均设置于所述机器人本体上，所述车轮组件包括主驱动轮和辅驱动轮，所述主驱动轮滑动设置于所述主轨道上，所述辅驱动轮上的外表面沿圆周方向上设有齿轮，所述齿轮与所述齿条相啮合；四组所述车轮组件均连接有相应的所述驱动电机，所述驱动电机均设置于机器人本体上，所述驱动电机的输出轴分别对应连接于所述主驱动轮和所述辅驱动轮。在驱动电机的驱动下，主驱动轮和辅驱动轮均开始转动，首先机器人本体通过主驱动轮沿着主轨道在相对平缓的隧道内移动，当机器人本体运动到隧道内的陡坡地段后，辅驱动轮与辅轨道接触，此时机器人本体在主驱动轮和辅驱动轮的共同带动下，分别沿着主轨道和辅轨道移动，辅驱动轮为机器人本体提供额外的运动支撑，防止机器人本体在陡坡地段运动时出现打滑的现象。本申请中的隧道巡检机器人，通过在陡坡地段增设辅轨道，并通过车轮组件，保证机器人本体在陡坡地段平稳通过，同时兼顾能源利用率和巡检效率，使得隧道巡检机器人能够适应不同隧道结构条件的应用需求。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种适用于陡坡升降的隧道巡检机器人的基本结构示意图；

图2为本发明实施例提供的隧道巡检机器人在陡坡处的使用状态图；

图3为本发明实施例提供的轨道组件的安装示意图；

附图标记说明：1、车轮组件；11、主驱动轮；12、辅驱动轮；121、齿轮；2、驱动电机；21、输出轴；3、轨道组件；31、主轨道；32、辅轨道；321、齿条；4、机器人本体；5、隧道；6、吊装支架。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见图1，为本发明实施例提供的一种适用于陡坡升降的隧道巡检机器人的基本结构示意图。由图1所示，本申请中的隧道巡检机器人包括：四组车轮组件1、驱动电机2、两组轨道组件3、机器人本体4，其中：每组轨道组件3上匹配设置有两组车轮组件1，机器人本体4在驱动电机2的驱动下，通过车轮组件1沿着轨道组件3在隧道5中移动。

所述轨道组件3包括主轨道31和辅轨道32。所述主轨道31和所述辅轨道32平行设置，所述主轨道31设置于隧道5顶部，所述辅轨道32设置于所述隧道5中陡坡处的顶部其中，所述陡坡处的横向坡度大于20°，且所述辅轨道32上设有齿条321，两组所述轨道组件3平行设置。所述车轮组件1均设置于所述机器人本体4上，所述车轮组件1包括主驱动轮11和辅驱动轮12，所述主驱动轮11滑动设置于所述主轨道31上，所述辅驱动轮12上的外表面沿圆周方向上设有齿轮121，所述齿轮121与所述齿条321相啮合。四组所述车轮组件1均连接有相应的所述驱动电机2，所述驱动电机2均设置于机器人本体4上，所述驱动电机2的输出轴21分别对应连接于所述主驱动轮11和所述辅驱动轮12。

在驱动电机2的驱动下，主驱动轮11和辅驱动轮12均开始转动，首先机器人本体4通过主驱动轮11沿着主轨道31在相对平缓的隧道5内移动。参见图2，为本发明实施例提供的隧道巡检机器人在陡坡处的使用状态图。结合图2，当机器人本体4运动到隧道5内的陡坡地段后，辅驱动轮12与辅轨道32接触，此时机器人本体4在主驱动轮11和辅驱动轮12的共同带动下，分别沿着主轨道31和辅轨道32移动，辅驱动轮12为机器人本体4提供额外的运动支撑，防止机器人本体4在陡坡地段运动时出现打滑的现象。本申请中的隧道巡检机器人，通过在陡坡地段增设辅轨道32，并通过车轮组件1，保证机器人本体4在陡坡地段平稳通过，同时兼顾能源利用率和巡检效率，使得隧道巡检机器人能够适应不同隧道结构条件的应用需求。

进一步，所述主轨道31为圆柱形铝合金轨道或圆柱形钢材轨道，为机器人本体4提供足够的重力支撑，且圆柱形的外形使得机器人本体4在平缓路段具有能耗低、运动速度快、能源利用率高的优点。所述辅轨道32上的所述齿条321包括铝合金齿条或者钢制齿条，所述主轨道31和辅轨道32均通过吊装支架6安装于所述隧道5顶部。

为了确保主驱动轮和辅驱动轮互不干扰，所述主驱动轮11和所述辅驱动轮12的中心距为所述主轨道31直径的2-3倍，并且所述主轨道31和所述辅轨道32的中心距为所述主轨道31直径的2-3倍。

参见图3，为本发明实施例提供的轨道组件的安装示意图。结合图3，所述辅轨道32设置于靠近所述隧道5侧壁的一侧。由于同一组的主驱动轮11和辅驱动轮12均连接于同一驱动电机2的输出轴21上，故两者在输出轴21的带动下同时转动。考虑到辅驱动轮12的利用率远小于主驱动轮11的利用率，故本申请中将辅驱动轮12设置在主驱动轮11的外侧，相应的辅轨道32设置于主轨道31的外侧，即靠近所述隧道5侧壁的一侧。

另外，所述驱动电机2包括交流电机或直流电机，其连接于机器人本体4上，并由机器人本体4提供电能供给和控制信号。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (8)

1.一种适用于陡坡升降的隧道巡检机器人，其特征在于，包括：四组车轮组件(1)、驱动电机(2)、两组轨道组件(3)、机器人本体(4)，其中：

所述轨道组件(3)包括主轨道(31)和辅轨道(32)，所述主轨道(31)和所述辅轨道(32)平行设置，所述主轨道(31)设置于隧道(5)顶部，所述辅轨道(32)设置于所述隧道(5)中陡坡处的顶部，且所述辅轨道(32)上设有齿条(321)，两组所述轨道组件(3)平行设置，每组所述轨道组件(3)上设置有两组所述车轮组件(1)；

所述车轮组件(1)均设置于所述机器人本体(4)上，所述车轮组件(1)包括主驱动轮(11)和辅驱动轮(12)，所述主驱动轮(11)滑动设置于所述主轨道(31)上，所述辅驱动轮(12)上的外表面沿圆周方向上设有齿轮(121)，所述齿轮(121)与所述齿条(321)相啮合；

四组所述车轮组件(1)均连接有相应的所述驱动电机(2)，所述驱动电机(2)均设置于机器人本体(4)上，所述驱动电机(2)的输出轴(21)分别对应连接于所述主驱动轮(11)和所述辅驱动轮(12)。

2.根据权利要求1所述的适用于陡坡升降的隧道巡检机器人，其特征在于，所述主轨道(31)为圆柱形铝合金轨道或圆柱形钢材轨道，所述主轨道(31)通过吊装支架(6)安装于所述隧道(5)顶部。

3.根据权利要求2所述的适用于陡坡升降的隧道巡检机器人，其特征在于，所述主驱动轮(11)和所述辅驱动轮(12)的中心距为所述主轨道(31)直径的2-3倍。

4.根据权利要求2所述的适用于陡坡升降的隧道巡检机器人，其特征在于，所述主轨道(31)和所述辅轨道(32)的中心距为所述主轨道(31)直径的2-3倍。

5.根据权利要求1所述的适用于陡坡升降的隧道巡检机器人，其特征在于，所述隧道(5)中陡坡处的横向坡度大于20°。

6.根据权利要求1所述的适用于陡坡升降的隧道巡检机器人，其特征在于，所述齿条(321)包括铝合金齿条或者钢制齿条。

7.根据权利要求1所述的适用于陡坡升降的隧道巡检机器人，其特征在于，所述辅轨道(32)设置于靠近所述隧道(5)侧壁的一侧。

8.根据权利要求1所述的适用于陡坡升降的隧道巡检机器人，其特征在于，所述驱动电机(2)包括交流电机或直流电机。

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