CN111203847A - 轮式防爆型巡检机器人及轮式防爆型巡检机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮式防爆型巡检机器人及轮式防爆型巡检机器人系统。所述轮式防爆型巡检机器人包括：底盘；防爆型驱动机构，其与车轮相连并安装于所述底盘下方，包括防爆壳体组件，并由防爆壳体组件所形成的防爆面包围，用于驱动所述车轮转动；防爆型机器人本体，其安装于所述底盘上方，包括防爆箱和防爆箱盖，所述防爆箱内部设置有控制组件和电池组件，所述控制组件用于按照规划的巡检路径控制所述防爆型驱动机构工作，所述电池组件用于向轮式防爆型巡检机器人供电。所述轮式防爆型巡检机器人系统包括远程控制终端以及与之通信的至少一个所述轮式防爆型巡检机器人。本发明可以适用于易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等石油化工现场的巡检和监控工作。

Description

轮式防爆型巡检机器人及轮式防爆型巡检机器人系统

技术领域

本发明涉及巡检机器人技术领域，尤其涉及一种轮式防爆型巡检机器人及轮式防爆型巡检机器人系统。

背景技术

输油场站作为石化企业中一个必不可少的重要环节，其承载着成品油的运输及终端销售供给的作用。为了确保成品油的运输安全，每天需要大量的专业人员对输油场站内的管路及设备进行定时巡视。这种人工巡检方式危险性强、劳动强度大，而且受巡检工个人工作能力的限制，巡检质量也参差不齐。

随着机器人技术的发展，一种新的利用机器人的巡检模式应运而生。巡检机器人可搭载一系列传感器，代替巡检人员进行巡检、探测，有效解决巡检人员的劳动强度大、现场数据信息采集不足等问题，符合智能场站和无人值守场站发展的需求。

目前，变电站、输电线路等电力系统领域以及地下管廊、矿山等领域已大量采用巡检机器人，以代替人工进行巡检。但在石油化工领域，由于环境特殊，存在着易燃易爆的危险，普通非防爆巡检机器人不能适用该领域。

因此，亟待开发一种能够适用于石油化工领域的防爆巡检机器人。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种轮式防爆型巡检机器人及轮式防爆型巡检机器人系统，能够在易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等石油化工现场中进行巡检和监控。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种轮式防爆型巡检机器人，包括：

底盘；

车轮；

防爆型驱动机构，其与所述车轮相连并安装于所述底盘下方，包括驱动主体和防爆壳体组件，所述驱动主体由所述防爆壳体组件所形成的防爆面包围，所述驱动主体用于驱动所述车轮转动；

防爆型机器人本体，其安装于所述底盘上方，包括防爆箱和防爆箱盖，所述防爆箱内部设置有控制组件和电池组件，所述控制组件用于按照规划的巡检路径控制所述防爆型驱动机构工作，所述电池组件用于向轮式防爆型巡检机器人供电。

在一个实施例中，所述防爆型驱动机构的数量为四个，四个所述防爆型驱动机构均为具有相同机械结构且相互独立的长行程悬挂装置。

在一个实施例中，所述驱动主体包括驱动电机、减速机、驱动轴和减震缓冲器；其中：

所述驱动电机，其与所述减速机配合连接，用于将动力传递给所述减速机；

所述减速机，其与所述驱动轴配合连接，用于将所述驱动电机传递过来的动力传递给所述驱动轴；

所述驱动轴，其与所述车轮连接，用于驱动所述车轮转动；

所述减震缓冲器，其上端与所述底盘连接，其下端与所述防爆壳体组件中的防爆壳铰接连接，以实现对所述防爆型机器人本体的承重与减震功能。

在一个实施例中，所述防爆壳体组件包括：防爆盖、防爆壳、防爆线嘴、防爆套、防爆轴承架、轴承和轴承压盖；所述防爆轴承架用于给所述轴承提供安装位置，所述轴承压盖用于将所述轴承压紧固定在所述防爆轴承架上避免所述轴承脱落；

其中，所述防爆盖与所述防爆壳经装配后形成第一隔爆面，所述防爆线嘴经装配电缆后形成第二隔爆面，所述防爆轴承架与所述防爆壳经装配后形成第三隔爆面，所述防爆套与所述驱动轴经装配后形成第四隔爆面，并且所述第一隔爆面、第二隔爆面、第三隔爆面和第四隔爆面共同包围所述驱动主体。

在一个实施例中，还包括：

两个磁导航传感器，其分别设置于防爆导航壳体内，与所述控制组件电连接，并通过防爆线嘴分别安装在所述防爆型机器人本体的前部和后部，用于检测轮式防爆型巡检机器人的运行姿态信息；

避障传感器，其设置于防爆导航壳体内，与所述控制组件电连接，并通过防爆线嘴安装在所述防爆型机器人本体外部，用于检测轮式防爆型巡检机器人周围的障碍物信息；

其中，所述控制组件还用于接收所述运行姿态信息和所述障碍物信息，并根据所述运行姿态信息进行导航，以及根据所述障碍物信息控制轮式防爆型巡检机器人在行进时避开障碍物。

在一个实施例中，还包括：通讯天线，其紧固安装在所述底盘上，所述控制组件通过所述通讯天线与远程控制终端进行通讯。

在一个实施例中，还包括：声音传感器和气体传感器，其均为本安型防爆传感器，分别与所述控制组件电连接，并分别通过安装架用螺栓紧固安装在所述防爆型机器人本体外部，分别用于采集轮式防爆型巡检机器人周围环境中的声音信息和气体信息；

其中，所述控制组件还用于接收所述声音信息和气体信息，并将所述声音信息和气体信息上传到所述远程控制终端。

在一个实施例中，还包括：防爆云台，其与所述控制组件电连接，并采用螺栓紧固安装在所述防爆型机器人本体的正上方，用于采集轮式防爆型巡检机器人周围的视频信息；

其中，所述控制组件还用于接收所述视频信息，并将所述视频信息上传到所述远程控制终端。

在一个实施例中，还包括：声光报警模块，其与所述控制组件电连接，用于发出声光报警信息；

其中，所述控制组件还用于检测待检测设备是否出现故障，在检测到所述待检测设备出现故障时控制所述声光报警模块发出声光报警信息，并将所述声光报警信息上传到所述远程控制终端。

本发明还提供了一种轮式防爆型巡检机器人系统，包括远程控制终端以及与之通信的至少一个如上述实施例所述的轮式防爆型巡检机器人。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

1)本发明的轮式防爆型巡检机器人主要包括防爆型机器人本体和防爆型驱动机构，防爆型机器人本体采用防爆箱和防爆箱盖的防爆设计以使控制组件和电池组件处于安全的防爆箱中，防爆型驱动机构采用防爆壳体组件所形成的防爆面的防爆设计以使驱动机构处于安全的防爆面内。采用该防爆设计使得轮式防爆型巡检机器人可以取代人进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等石油化工现场中进行巡检和监控。

2)在本发明的轮式防爆型巡检机器人中，四组独立的防爆型驱动机构各具有一个独立的减震缓冲器，组成四组独立的长行程悬挂装置。四组独立的防爆型驱动机构通过各自的减震缓冲器和车轮与底盘组成巡检机器人移动平台。当机器人在崎岖地面移动时，四组独立的长行程悬挂装置可保证每个车轮与地面完全接触，为巡检机器人移动平台提供充足的驱动力，避免车轮打滑现象出现。

3)本发明的轮式防爆型巡检机器人可搭载声音传感器、气体传感器、磁导航传感器、避障传感器和防爆云台，实现了视频监控、危险气体探测、声音探测、自主导航和避障的功能，智能化程度高、环境适应性性强。在巡检过程中，不断地采集图像、声音、气体等信息，将图像、声音、气体等信息和待检测设备故障信息通过无线通讯天线上传到远程控制终端，实现了工作人员对巡检区域的实时监测预警，满足了对巡检区域的智能巡检的要求。

并且，声音传感器和气体传感器均为本安型防爆传感器，磁导航传感器和避障传感器均通过防爆线嘴安装在防爆型机器人本体外部，摄像云台也采用防爆云台设计，使得这些传感器和摄像云台具备防爆功能，适用于易燃易爆的石油化工现场。

4)本发明的轮式防爆型巡检机器人还设置有声光报警模块，在巡检过程中，如检测到设备异常，则产生声光报警信息，以提示用户及时检修，防患于未然。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例一的轮式防爆型巡检机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例一的轮式防爆型巡检机器人的仰视图；

图3为本发明实施例一的轮式防爆型巡检机器人的正视图；

图4为本发明实施例一的防爆型驱动机构的结构示意图；

图5为本发明实施例一的轮式防爆型巡检机器人的模块组成示意图；

图6为本发明实施例二的轮式防爆型巡检机器人系统的工作流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

实施例一

图1为本发明实施例一的轮式防爆型巡检机器人的结构示意图。如图1所示，本发明实施例一的轮式防爆型巡检机器人主要包括防爆型机器人本体1、底盘2、防爆型驱动机构3和车轮4。其中，防爆型机器人本体1安装于底盘2上方，防爆型驱动机构3与车轮4相连并安装于底盘2下方。优选地，轮式防爆型巡检机器人还可以包括传感器5、通讯天线6和防爆云台7。传感器5设置于防爆型机器人本体1外部，通讯天线6紧固安装在底盘2上，防爆云台7采用螺栓紧固安装在防爆型机器人本体1的正上方。

下面结合图2至图4对上述轮式防爆型巡检机器人的各个部件以及工作过程进行详细说明。

图2为本发明实施例一的轮式防爆型巡检机器人的仰视图。如图2所示，防爆型驱动机构3共有四组，包括左前防爆型驱动机构31、左后防爆型驱动机构32、右前防爆型驱动机构33和右后防爆型驱动机构34。四组防爆型驱动机构3均为具有相同机械结构且相互独立的长行程悬挂装置。

图3为本发明实施例一的轮式防爆型巡检机器人的正视图。如图3所示，四组防爆型驱动机构3各具有一个独立的减震缓冲器8，组成四组独立的长行程悬挂装置。左前防爆型驱动机构31、左后防爆型驱动机构32、右前防爆型驱动机构33和右后防爆型驱动机构34通过各自的减震缓冲器8和车轮4与底盘2共同组成巡检机器人移动平台。当机器人在崎岖地面移动时，四组独立的长行程悬挂装置可保证每个车轮与地面完全接触，为巡检机器人移动平台提供充足的驱动力，避免车轮打滑现象出现。

图4为本发明实施例一的防爆型驱动机构的结构示意图。如图4所示，四组防爆型驱动机构3均包括驱动主体和防爆壳体组件9。驱动主体包括减震缓冲器8、驱动电机10、减速机11和驱动轴12。防爆壳体组件9包括：防爆盖91、防爆壳92、防爆线嘴93、防爆套94、防爆轴承架95、轴承96和轴承压盖97。防爆轴承架95用于给轴承96提供安装位置，轴承压盖97用于将轴承96压紧固定在防爆轴承架95上避免轴承96脱落。其中，防爆盖91与防爆壳92经装配后形成第一隔爆面，防爆线嘴93经装配电缆后形成第二隔爆面，防爆轴承架95与防爆壳92经装配后形成第三隔爆面，防爆套94与驱动轴12经装配后形成第四隔爆面，并且第一隔爆面、第二隔爆面、第三隔爆面和第四隔爆面保证了驱动主体处于安全的防爆结构中，从而保障了轮式防爆型巡检机器人的核心部件的安全。在驱动主体中，驱动电机10与减速机11配合连接，并将动力传递给减速机11；减速机11与驱动轴12配合连接，并将驱动电机10传递过来的动力传递给驱动轴12；驱动轴12连接车轮4，驱动车轮4转动；减震缓冲器8的上端与底盘2连接，下端与防爆壳92铰接连接，实现对防爆型机器人本体1的承重与减振功能。

传感器5可以包括：两个磁导航传感器51、避障传感器52、声音传感器53和气体传感器54。其中，两个磁导航传感器51分别设置于防爆导航壳体内，并通过防爆线嘴分别安装在防爆型机器人本体1的前部和后部，用于检测轮式防爆型巡检机器人的运行姿态信息。避障传感器52置于防爆导航壳体内，并通过防爆线嘴安装在防爆型机器人本体1的外部，用于检测轮式防爆型巡检机器人周围的障碍物信息。声音传感器53和气体传感器54均为本安型防爆传感器，分别通过安装架用螺栓紧固安装在防爆型机器人本体1外部，分别用于采集轮式防爆型巡检机器人周围环境中的声音信息和气体信息.。防爆云台7用于采集轮式防爆型巡检机器人周围的视频信息。传感器5和防爆云台7均采用防爆设计，使得传感器5和防爆云台7均具有防爆功能，适用于易燃易爆的石油化工现场。

防爆型机器人本体1包括防爆箱和防爆箱盖，防爆箱内部设置有控制组件11和电池组件12。防爆型机器人本体1采用防爆箱和防爆箱盖的防爆设计以使控制组件11和电池组件12处于安全的防爆箱中，保障了轮式防爆型巡检机器人的核心部件的安全。

图5为本发明实施例一的轮式防爆型巡检机器人的模块组成示意图。如图5所示，控制组件11为轮式防爆型巡检机器人控制系统的核心。控制组件11用于按照规划的巡检路径控制防爆型驱动机构工作，电池组件12用于向轮式防爆型巡检机器人供电。两个磁导航传感器51、避障传感器52、声音传感器53、气体传感器54、通讯天线6、声光报警模块(图5中未示出)和防爆云台7均与控制组件11电连接。控制组件11用于接收两个磁导航传感器51、避障传感器52、声音传感器53、气体传感器54和防爆云台7所采集的信息，然后根据该信息对轮式防爆型巡检机器人进行控制，并通过通讯天线6将该信息上传到远程控制终端。

具体地，控制组件11按照规划的巡检路径控制防爆型驱动机构工作。轮式防爆型巡检机器人在行进的过程中，通过磁导航传感器51采集运行姿态信息，通过控制组件11接收磁导航传感器51采集的运行姿态信息，然后根据所述运行姿态信息进行导航。通过避障传感器52采集障碍物信息，通过控制组件11接收避障传感器52采集的障碍物信息，然后根据所述障碍物信息控制轮式防爆型巡检机器人在行进时避开障碍物。通过声音传感器53、气体传感器54和防爆云台7不断采集周围环境中的声音信息、气体信息和视频信息，通过控制组件11实时接收声音传感器53采集的声音信息、气体传感器54采集的气体信息和防爆云台7采集的视频信息，并将所述声音信息、气体信息和视频信息通过通讯天线6实时上传到远程控制终端。并且，轮式防爆型巡检机器人在行进的过程中，控制组件11检测待检测设备是否出现故障，在待检测设备出现故障时控制声光报警模块发出声光报警信息，以提示用户及时检修，防患于未然，并将声光报警信息上传到远程控制终端。采用该方案实现了工作人员对巡检区域的实时监测预警，满足了对巡检区域的智能巡检的要求。

综上，本发明实施例一的轮式防爆型巡检机器人中的防爆型机器人本体、防爆型驱动机构、传感器和防爆云台均采用防爆设计，使得轮式防爆型巡检机器人可以取代人进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等石油化工现场中进行巡检和监控，具有体积小、行走灵活、通信距离远、工作时间长、操作方便的特点，适用于高危场所对设备的巡检工作，可以很好地解决巡检工人劳动强度大，效率低等问题，可以提升输油场站本质安全管理水平，并达到减员增效的目的，符合智能场站和无人值守场站发展的需求，具有广阔的发展空间和应用前景。

进一步地，当轮式防爆型巡检机器人遇到崎岖地面时，因移动底盘机构为四组独立的长行程悬挂装置(带悬挂减震机构和高离地间隙)，可保证轮式防爆型巡检机器人平稳地移动和运行。

实施例二

本发明实施例提出了一种轮式防爆型巡检机器人系统，其包括远程控制终端以及与之通信的至少一个实施例一中的轮式防爆型巡检机器人。

图6为本发明实施例二的轮式防爆型巡检机器人系统的工作流程图。如图6所示，可以包括以下步骤S610至S660。

在步骤S610中，远程控制终端通过通讯天线6对轮式防爆型巡检机器人进行参数设置。具体地，参数设置包括巡检路径和巡检时间的设置等等。

在步骤S620中，在参数配置完成之后，远程控制终端通过通讯天线6对轮式防爆型巡检机器人发送巡检命令。

在步骤S630中，轮式防爆型巡检机器人通过通讯天线6接收远程控制终端发来的巡检命令。

在步骤S640中，轮式防爆型巡检机器人沿着规划的巡检路径进行巡检，然后通过声音传感器53、气体传感器54和防爆云台7实时采集周围环境中的声音信息、气体信息和视频信息，并将其通过通讯天线6上传到远程控制终端。

在步骤S650中，通过轮式防爆型巡检机器人中设置的控制组件11检测设备是否出现故障；若是，转入步骤S660；若否，转入步骤S650。

在步骤S660中，通过轮式防爆型巡检机器人中设置的声光报警模块产生声光报警信息，并将其通过通讯天线6上传到远程控制终端。

采用本发明实施例二中的轮式防爆型巡检机器人系统，可以通过巡检机器人远程工作站对轮式防爆型巡检机器人进行远程控制，包括对该机器人进行参数设置和完成采集信息的数据传输，实现了对巡检区域的实时监测预警，满足了对巡检区域的智能巡检的要求。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种轮式防爆型巡检机器人，其特征在于，包括：

底盘；

车轮；

防爆型驱动机构，其与所述车轮相连并安装于所述底盘下方，包括驱动主体和防爆壳体组件，所述驱动主体由所述防爆壳体组件所形成的防爆面包围，所述驱动主体用于驱动所述车轮转动；

防爆型机器人本体，其安装于所述底盘上方，包括防爆箱和防爆箱盖，所述防爆箱内部设置有控制组件和电池组件，所述控制组件用于按照规划的巡检路径控制所述防爆型驱动机构工作，所述电池组件用于向轮式防爆型巡检机器人供电。

2.根据权利要求1所述的轮式防爆型巡检机器人，其特征在于，所述防爆型驱动机构的数量为四个，四个所述防爆型驱动机构均为具有相同机械结构且相互独立的长行程悬挂装置。

3.根据权利要求2所述的轮式防爆型巡检机器人，其特征在于，所述驱动主体包括驱动电机、减速机、驱动轴和减震缓冲器；其中：

所述驱动电机，其与所述减速机配合连接，用于将动力传递给所述减速机；

所述减速机，其与所述驱动轴配合连接，用于将所述驱动电机传递过来的动力传递给所述驱动轴；

所述驱动轴，其与所述车轮连接，用于驱动所述车轮转动；

所述减震缓冲器，其上端与所述底盘连接，其下端与所述防爆壳体组件中的防爆壳铰接连接，以实现对所述防爆型机器人本体的承重与减震功能。

4.根据权利要求3所述的轮式防爆型巡检机器人，其特征在于，所述防爆壳体组件包括：防爆盖、防爆壳、防爆线嘴、防爆套、防爆轴承架、轴承和轴承压盖；所述防爆轴承架用于给所述轴承提供安装位置，所述轴承压盖用于将所述轴承压紧固定在所述防爆轴承架上避免所述轴承脱落；

其中，所述防爆盖与所述防爆壳经装配后形成第一隔爆面，所述防爆线嘴经装配电缆后形成第二隔爆面，所述防爆轴承架与所述防爆壳经装配后形成第三隔爆面，所述防爆套与所述驱动轴经装配后形成第四隔爆面，并且所述第一隔爆面、第二隔爆面、第三隔爆面和第四隔爆面共同包围所述驱动主体。

5.根据权利要求1所述的轮式防爆型巡检机器人，其特征在于，还包括：

两个磁导航传感器，其分别设置于防爆导航壳体内，与所述控制组件电连接，并通过防爆线嘴分别安装在所述防爆型机器人本体的前部和后部，用于检测轮式防爆型巡检机器人的运行姿态信息；

避障传感器，其设置于防爆导航壳体内，与所述控制组件电连接，并通过防爆线嘴安装在所述防爆型机器人本体外部，用于检测轮式防爆型巡检机器人周围的障碍物信息；

其中，所述控制组件还用于接收所述运行姿态信息和所述障碍物信息，并根据所述运行姿态信息进行导航，以及根据所述障碍物信息控制轮式防爆型巡检机器人在行进时避开障碍物。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的轮式防爆型巡检机器人，其特征在于，还包括：

通讯天线，其紧固安装在所述底盘上，所述控制组件通过所述通讯天线与远程控制终端进行通讯。

7.根据权利要求6所述的轮式防爆型巡检机器人，其特征在于，还包括：

声音传感器和气体传感器，其均为本安型防爆传感器，分别与所述控制组件电连接，并分别通过安装架用螺栓紧固安装在所述防爆型机器人本体外部，分别用于采集轮式防爆型巡检机器人周围环境中的声音信息和气体信息；

其中，所述控制组件还用于接收所述声音信息和气体信息，并将所述声音信息和气体信息上传到所述远程控制终端。

8.根据权利要求6所述的轮式防爆型巡检机器人，其特征在于，还包括：

防爆云台，其与所述控制组件电连接，并采用螺栓紧固安装在所述防爆型机器人本体的正上方，用于采集轮式防爆型巡检机器人周围的视频信息；

其中，所述控制组件还用于接收所述视频信息，并将所述视频信息上传到所述远程控制终端。

9.根据权利要求6所述的轮式防爆型巡检机器人，其特征在于，还包括：

声光报警模块，其与所述控制组件电连接，用于发出声光报警信息；

其中，所述控制组件还用于检测待检测设备是否出现故障，在检测到所述待检测设备出现故障时控制所述声光报警模块发出声光报警信息，并将所述声光报警信息上传到所述远程控制终端。

10.一种轮式防爆型巡检机器人系统，其特征在于，包括远程控制终端以及与之通信的至少一个如权利要求6至8中任一项所述的轮式防爆型巡检机器人。

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