CN110792893A - 轨道式巡检机器人云台升降装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道式巡检机器人云台升降装置及其工作方法，该装置包括底座、升降组件以及卷线组件，升降组件的下端连接有云台，升降组件的上端连接于底座的下端，卷线组件连接于底座的上端，且卷线组件上环绕有线缆，线缆的外端与升降组件的下端连接，通过卷线组件工作，进行线缆的收线或放线操作，以线缆带动升降组件的下端朝远离底座的方向移动或朝靠近底座的方向移动，以使得云台进行上升或下降操作。本发明通过线缆的收线或放线，带动升降组件的伸缩以及云台的升降，采用卷线筒卷线使云台升降，实现确保升降过程稳定可靠，结构紧凑灵活。

Description

轨道式巡检机器人云台升降装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及升降装置，更具体地说是指轨道式巡检机器人云台升降装置及其工作方法。

背景技术

配电房中的配电柜需要进行定时巡检检测，以便于能够及时发现异常，防止以外的发生。目前配电房大多采用人工巡检，成本高，时间长，检测不稳定以及人员的安全都会产生相应的风险。使用轨道式巡检机器人，则可以很好地解决人工巡检的弊端，更能够使检测实现智能化。轨道式巡检机器人通过自动巡检功能，对配电房、数据机房等重要场所进行无人化管理，提高巡检效率，同时对于机器人的使用要求也更加稳定可靠。

巡检机器人升降支架下方挂有云台，内置红外、超声波、局放等传感器元件，通过控制云台的升降实现不同位置的检测，目前云台的升降采用的是升降结构一般是钢丝绳加弹簧线结构，容易导致升降过程的信号传输出现晃动，且结构上较为笨重，不适合于特殊场景。

因此，有必要设计一种新的升降装置，实现确保升降过程稳定可靠，结构紧凑灵活。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供轨道式巡检机器人云台升降装置及其工作方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：轨道式巡检机器人云台升降装置，包括底座、升降组件以及卷线组件，所述升降组件的下端连接有云台，所述升降组件的上端连接于所述底座的下端，所述卷线组件连接于所述底座的上端，且所述卷线组件上环绕有线缆，所述线缆的外端与所述升降组件的下端连接，通过卷线组件工作，进行线缆的收线或放线操作，以线缆带动升降组件的下端朝远离底座的方向移动或朝靠近底座的方向移动，以使得云台进行上升或下降操作。

其进一步技术方案为：所述升降组件包括多个平行布置的伸缩管组件，所述伸缩管组件包括若干个套管，所述套管的下端连接有导向管，相邻所述套管的导向管通过支撑架连接，所述套管的上端插设在位于所述套管上方的相邻套管内，所述支撑架上设有通槽，所述通槽内连接有挂钩固定座，所述挂钩固定座与云台连接；所述挂钩固定座与所述线缆连接。

其进一步技术方案为：所述卷线组件包括卷线筒结构以及动力结构，所述卷线筒结构包括卷筒轴以及连接于所述卷筒轴外周的卷线筒，所述卷筒轴的两端通过轴承安装座连接于所述底座上，所述卷筒轴的一端与所述动力结构连接，所述动力结构连接于所述底座上。

其进一步技术方案为：所述动力结构包括动力源以及减速器，所述动力源与所述减速器连接，所述减速器与所述卷筒轴的一端连接。

其进一步技术方案为：所述卷线组件还包括压线滚筒，所述压线滚筒的两端分别与所述轴承安装座的上端连接，所述压线滚筒置于所述卷线筒的上方。

其进一步技术方案为：所述卷线组件还包括排线结构，所述排线结构包括传动结构、丝杆、滑动块以及连接块，所述丝杆的两端分别与所述轴承安装座连接，所述丝杆的一端与所述传动结构连接，所述传动结构与所述卷筒轴连接；所述连接块与所述滑动块连接，所述连接块内设有供所述线缆穿过的通孔。

其进一步技术方案为：所述排线结构还包括若干个导向杆，所述导向杆平行布置于所述丝杆的上方，且所述滑动块与所述导向杆连接，所述导向杆的两端分别与所述轴承安装座连接。

其进一步技术方案为：所述传动结构包括链条、从动链轮以及主动链轮，所述主动链轮与所述卷筒轴的另一端连接，所述主动链轮与所述从动链轮通过链条连接，所述卷筒轴与所述主动链轮连接的一端还连接有以太网滑环，所述主动链轮置于所述以太网滑环与所述轴承安装座之间。

其进一步技术方案为：所述轴承安装座上连接有限位开关，所述滑动块的上端连接有触动柱，当所述触动柱抵接所述限位开关时，所述动力源停止工作。

本发明还提供了轨道式巡检机器人云台升降装置的工作方法，包括：

通过卷线组件工作，进行线缆的收线或放线操作，以线缆带动升降组件的下端朝远离底座的方向移动或朝靠近底座的方向移动，以使得云台进行上升或下降操作。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过设置卷线筒结构以及动力结构，由动力结构带动卷线筒结构进行线缆的收线或放线，线缆的一端固定在卷线筒上，另一端与升降组件连接，升降组件与云台连接，通过线缆的收线或放线，带动升降组件的伸缩以及云台的升降，采用卷线筒卷线使云台升降，实现确保升降过程稳定可靠，结构紧凑灵活。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例提供的轨道式巡检机器人云台升降装置的立体结构示意图一；

图2为本发明具体实施例提供的轨道式巡检机器人云台升降装置的立体结构示意图二；

图3为本发明具体实施例提供的轨道式巡检机器人云台升降装置的爆炸结构示意图一；

图4为本发明具体实施例提供的轨道式巡检机器人云台升降装置的爆炸结构示意图二；

图5为本发明具体实施例提供的升降组件的爆炸结构示意图；

图6为本发明具体实施例提供的升降组件的剖切结构示意图；

图7为本发明具体实施例提供的升降组件处于收缩状态的立体结构示意图；

图8为本发明具体实施例提供的升降组件处于伸长状态的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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装置或元件必须具有特定的方位、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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

如图1～8所示的具体实施例，本实施例提供的轨道式巡检机器人云台升降装置，可适用于轨道式巡检机器人局部放电检测过程中。

请参阅图1与图2，上述的轨道式巡检机器人云台升降装置，包括底座10、升降组件以及卷线组件，升降组件的下端连接有云台，升降组件的上端连接于底座10的下端，卷线组件连接于底座10的上端，且卷线组件上环绕有线缆，线缆的外端与升降组件的下端连接，通过卷线组件工作，进行线缆的收线或放线操作，以线缆带动升降组件的下端朝远离底座10的方向移动或朝靠近底座10的方向移动，以使得云台进行上升或下降操作。

借助线缆的一端固定在卷线组件上，卷线组件根据需求对线缆进行收线或放线操作，线缆的另一端连接在升降组件的下端，带动升降组件进行伸缩操作，从而实现连接在升降组件下端的云台进行上升和下降，结构紧凑且灵活，控制线缆的收线或放线速度，以确保升降过程稳定可靠。

在一实施例中，请参阅图5至图8，上述的升降组件包括多个平行布置的伸缩管组件，伸缩管组件包括若干个套管60，套管60的下端连接有导向管61，相邻套管60的导向管61通过支撑架62连接，套管60的上端插设在位于套管60上方的相邻套管60内，所述支撑架62上设有通槽，所述通槽内连接有挂钩固定座，所述挂钩固定座与云台连接；所述挂钩固定座与所述线缆连接。

多个平行布置的伸缩管组件，用于升降过程中对云台自由度的限定，保持云台垂直升降不会发生旋转，限制了云台的Z方向的旋转自由度。

在本实施例中，上述的伸缩管组件的个数为两个，两个伸缩管组件之间通过支撑架62保持绝对相对位置，不会因为变形而导致套管60卡死，套管60的下端设置有导向套，导向套材质为摩擦系数最低的聚四氟乙烯材质，保证了套管60顺畅的伸缩，升降过程更加稳定可靠。

请参阅图7与图8，在本实施例中，套管60的个数为六个，这六个套管60竖直布置，且沿着自上而下的方向一个套管60套着下方一个套管60，沿着自上而下的方向，位于上方的套管60的内径大于相邻的位于下方的套管60的外径，从而确保当进行收线操作时，下方的套管60可以完全插设在上方的套管60内，形成只有一个套管60高度，从而实现云台的上升，另外，导向套设置在套管60的下端，也是为了对下方套管60的插入和伸出起到导向作用，且确保套管60顺畅的伸缩，对应位置的套管60的导向套通过支撑架62连接，不会因为变形而导致套管60卡死，确保伸缩管组件的伸缩顺畅，进而提高云台升降的稳定可靠性。

位于最靠近底座10的套管60通过连接片63与底座10连接，最下方的套管60的下端连接有下限位套64，起到套管60收缩时的限位作用。该下限位套64的外端朝外延伸有限位板641。

具体地，在本实施例中，上述的挂钩固定座包括U型固定座70以及连接板71，上述的连接板71连接在U型固定座70的两端，该U型固定座70的上端与线缆连接，且U型固定座70插设在通槽内，在收线时，借助连接板71的上升后抵接着支撑架62的下端面，进而带动套管60进行收缩，当进行放线时，则连接板71会松开对支撑架62的抵接，从而使得套管60伸出。

于其他实施例，上述的U型固定座70与最下方的支撑架62的通槽固定连接，实现U型固定座70带动套管60的伸缩，套管60的伸缩是为了限制云台在其他方向的移动，只允许云台在Z轴方向移动，进而确保云台升降过程的稳定可靠性。

在一实施例中，请参阅图3至图4，上述的卷线组件包括卷线筒结构以及动力结构，卷线筒结构包括卷筒轴23以及连接于卷筒轴23外周的卷线筒22，卷筒轴23的两端通过轴承安装座11连接于底座10上，卷筒轴23的一端与动力结构连接，动力结构连接于底座10上。

动力结构驱动卷筒轴23进行转动，以实现带动卷线筒22的转动。另外，卷线筒22上设有过线卡槽，用于供线缆嵌入在内，卷线筒22上还设有出线孔，用于供线缆穿过，上述的线缆一端固定在卷线筒22的过线卡槽内，另一端通过出线孔与云台连接，当卷线筒22转动时，会带动线缆进行收线或放线操作，从而实现云台的升降。

在一实施例中，请参阅图1，上述的动力结构包括动力源20以及减速器21，动力源20与减速器21连接，减速器21与卷筒轴23的一端连接。

在本实施例中，动力源20为但不局限于电机，减速器21为但不局限于涡轮蜗杆减速机，涡轮蜗杆减速机为自锁结构，在升降到指定位置时可以做到断电保持，可进一步确保升降过程稳定。上述的动力源20通过电机安装座连接于底座10上，减速器21通过减速器21安装座连接于底座10上。

另外，在本实施例中，卷线筒22为哈弗式结构，卷线筒22通过螺钉安装在卷筒轴23上，从而达到卷筒轴23的转动带动卷线筒22转动的目的。

在一实施例中，请参阅图1至图4，上述的卷线组件还包括压线滚筒30，压线滚筒30的两端分别与轴承安装座11的上端连接，压线滚筒30置于卷线筒22的上方。压线滚筒30分别通过压线连接座31固定在轴承安装座11上，将线缆压紧贴合在卷线筒22上，与卷线筒22配合对线缆进行限位，以控制线缆的收线或放线的稳定性，从而云台升降过程的稳定性。

在一实施例中，请参阅图1至图4，上述的卷线组件还包括排线结构，排线结构包括传动结构、丝杆40、滑动块41以及连接块47，丝杆40的两端分别与轴承安装座11连接，丝杆40的一端与传动结构连接，传动结构与卷筒轴23连接；连接块47与滑动块41连接，连接块47内设有供线缆穿过的通孔471。通过排线结构将线缆沿着卷线筒22均匀排布，通过卷线筒22卷线使云台升降，比钢丝绳加弹簧线结构更加紧凑稳定。

在一实施例中，请参阅图1至图4，上述的排线结构还包括若干个导向杆44，导向杆44平行布置于丝杆40的上方，且滑动块41与导向杆44连接，导向杆44的两端分别与轴承安装座11连接。

上述的滑动块41上设有若干个安装孔，上述的导向杆44以及丝杆40分别穿过所述安装孔。导向杆44对线缆的排线起到导向的作用，以确保线缆的排线更加准确。

在一实施例中，请参阅图4，上述的传动结构包括链条42、从动链轮46以及主动链轮45，主动链轮45与卷筒轴23的另一端连接，主动链轮45与从动链轮46通过链条42连接，卷筒轴与主动链轮45连接的一端还连接有以太网滑环43，主动链轮45置于以太网滑环43与轴承安装座11之间。卷线筒22转一圈，丝杆40行走一个线缆直径的距离。

在一实施例中，上述的以太网滑环的定子通过滑环支架连接在所述轴承安装座11上，以太网滑环的转子与卷筒轴23固定连接。

另外，请参阅图1，上述的轴承安装座11上连接有限位开关50，滑动块41的上端连接有触动柱411，当触动柱411抵接限位开关50时，动力源20停止工作。所述限位开关50包括但不局限于光电开关，当到达线缆收线或放线到极限位置后，触动柱411触发光电开关，动力源20断电，卷线组件停止工作。

在本实施例中，上述的轴承安装座11的个数为两个，两个轴承安装座11上所安装的限位开关50可分别用于断定是否已经达到线缆收线或放线的极限位置，限位开关50通过开关安装座连接在轴承安装座11的上端面。

在本实施例中是，上述的轴承安装座11内连接有轴承，该轴承与卷筒轴23连接，上述的轴承安装座11通过螺钉及定位槽孔与底座10连接，以达到将轴承安装座11固定在底座10上。

动力源20输出动力后，通过减速器21后带动卷筒轴23转动，卷线筒22与卷筒轴23固定连接，卷线筒22在卷筒轴23的转动带动下进行转动，卷线筒22上绕有线缆，线缆一端固定在卷线筒22上，另一端固定在升降组件的挂钩固定座上，卷线筒22旋转进行收线或者放线来实现云台的上升或下降，在云台的上升或下降的过程中，通过控制减速器21进行自锁，使得云台的升降过程稳定，卷线筒22旋转通过传动结构带动丝杆40旋转，使得滑动块41以及连接块47带着线缆沿着导向杆44和丝杆40移动，将线缆均匀且致密地卷绕在卷线筒22上或者从卷线筒22上有序的放出。在进行收线或者放线的时候，滑动块41的移动，当滑动块41移动至位于滑动块41上方的触动柱411与限位开关50接触，则表明收线或放线已经达到极限位置，不可在进行收线或放线，此时则对动力源20进行断电处理，进而实现动力源20的停止工作，实现线缆升降过程中对线缆升降的长度进行限位。

上述的线缆为可载重的线缆，包括通信线和电源线等，将通信线、电源线与升降装置有效的结合在一起，使设备更加小巧紧凑，减少了设备的故障点，使升降过程更加稳定可靠。

上述的轨道式巡检机器人云台升降装置，通过设置卷线筒结构以及动力结构，由动力结构带动卷线筒结构进行线缆的收线或放线，线缆的一端固定在卷线筒22上，另一端与升降组件连接，升降组件与云台连接，通过线缆的收线或放线，带动升降组件的伸缩以及云台的升降，采用卷线筒22卷线使云台升降，实现确保升降过程稳定可靠，结构紧凑灵活。

在本实施例中，上述的轨道式巡检机器人云台升降装置的工作方法包括：

通过卷线组件工作，进行线缆的收线或放线操作，以线缆带动升降组件的下端朝远离底座10的方向移动或朝靠近底座10的方向移动，以使得云台进行上升或下降操作。

需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述轨道式巡检机器人云台升降装置的工作方法的具体实现过程，可以参考前述轨道式巡检机器人云台升降装置实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.轨道式巡检机器人云台升降装置，其特征在于，包括底座、升降组件以及卷线组件，所述升降组件的下端连接有云台，所述升降组件的上端连接于所述底座的下端，所述卷线组件连接于所述底座的上端，且所述卷线组件上环绕有线缆，所述线缆的外端与所述升降组件的下端连接，通过卷线组件工作，进行线缆的收线或放线操作，以线缆带动升降组件的下端朝远离底座的方向移动或朝靠近底座的方向移动，以使得云台进行上升或下降操作。

2.根据权利要求1所述的轨道式巡检机器人云台升降装置，其特征在于，所述升降组件包括多个平行布置的伸缩管组件，所述伸缩管组件包括若干个套管，所述套管的下端连接有导向管，相邻所述套管的导向管通过支撑架连接，所述套管的上端插设在位于所述套管上方的相邻套管内，所述支撑架上设有通槽，所述通槽内连接有挂钩固定座，所述挂钩固定座与云台连接；所述挂钩固定座与所述线缆连接。

3.根据权利要求1所述的轨道式巡检机器人云台升降装置，其特征在于，所述卷线组件包括卷线筒结构以及动力结构，所述卷线筒结构包括卷筒轴以及连接于所述卷筒轴外周的卷线筒，所述卷筒轴的两端通过轴承安装座连接于所述底座上，所述卷筒轴的一端与所述动力结构连接，所述动力结构连接于所述底座上。

4.根据权利要求3所述的轨道式巡检机器人云台升降装置，其特征在于，所述动力结构包括动力源以及减速器，所述动力源与所述减速器连接，所述减速器与所述卷筒轴的一端连接。

5.根据权利要求4所述的轨道式巡检机器人云台升降装置，其特征在于，所述卷线组件还包括压线滚筒，所述压线滚筒的两端分别与所述轴承安装座的上端连接，所述压线滚筒置于所述卷线筒的上方。

6.根据权利要求5所述的轨道式巡检机器人云台升降装置，其特征在于，所述卷线组件还包括排线结构，所述排线结构包括传动结构、丝杆、滑动块以及连接块，所述丝杆的两端分别与所述轴承安装座连接，所述丝杆的一端与所述传动结构连接，所述传动结构与所述卷筒轴连接；所述连接块与所述滑动块连接，所述连接块内设有供所述线缆穿过的通孔。

7.根据权利要求6所述的轨道式巡检机器人云台升降装置，其特征在于，所述排线结构还包括若干个导向杆，所述导向杆平行布置于所述丝杆的上方，且所述滑动块与所述导向杆连接，所述导向杆的两端分别与所述轴承安装座连接。

8.根据权利要求7所述的轨道式巡检机器人云台升降装置，其特征在于，所述传动结构包括链条、从动链轮以及主动链轮，所述主动链轮与所述卷筒轴的另一端连接，所述主动链轮与所述从动链轮通过链条连接，所述卷筒轴与所述主动链轮连接的一端还连接有以太网滑环，所述主动链轮置于所述以太网滑环与所述轴承安装座之间。

9.根据权利要求8所述的轨道式巡检机器人云台升降装置，其特征在于，所述轴承安装座上连接有限位开关，所述滑动块的上端连接有触动柱，当所述触动柱抵接所述限位开关时，所述动力源停止工作。

10.轨道式巡检机器人云台升降装置的工作方法，其特征在于，包括：

通过卷线组件工作，进行线缆的收线或放线操作，以线缆带动升降组件的下端朝远离底座的方向移动或朝靠近底座的方向移动，以使得云台进行上升或下降操作。

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