CN111216092A - 一种复合轮式挂轨巡检机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合轮式挂轨巡检机器人，包括：轮式行走机构，轮式行走机构包括主体外壳，主体外壳的底部转动安装有驱动轮，主体外壳的内部设有控制的驱动轮的驱动机构；挂轨升降机构，挂轨升降机构包括外套管、内套管、螺纹杆和竖向电机，外套管活动套装在内套管的外部，螺纹杆通过螺纹连接安装在内套管的内部，竖向电机的输出轴的上端与螺纹杆的下端焊接，外套管的下端通过连接杆与竖向电机的顶部焊接；挂轨衔接机构，挂轨衔接机构包括顶板、左摩擦轮右摩擦轮；本方案，复合轮式挂轨巡检机器人有效结合轮式、挂轨两种结构的优点，在解决狭小空间中机器人行走定位问题的同时，减小了室内轨道部署的工作量。

Description

一种复合轮式挂轨巡检机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体为一种复合轮式挂轨巡检机器人。
背景技术
电力巡检机器人主要实现沿输电线路巡检并跨越各种地面障碍完成巡检工作，其行走机构的设计尤为重要。
传统的巡检机器人行走机构主要包括悬挂式、轮式等方式，其中，轮式机器人设计简单、安全保护性好、工作空间大，但其对避障要求高，难以适用于复杂的作业环境；而悬挂式机器人可以根据轨道部署实现任何复杂的作业环境、巡检稳定可靠且效率高，但存在工作空间受限、成本随轨道部署增加等不足，故本发明提出了一种复合轮式挂轨的巡检机器人，结合轮式机器人和挂轨机器人的优点，支持大空间、复杂环境作业，实现高效率、安全可靠、低成本的巡检工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合轮式挂轨巡检机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合轮式挂轨巡检机器人，包括：
轮式行走机构，所述轮式行走机构包括主体外壳，所述主体外壳的底部转动安装有驱动轮，所述主体外壳的内部设有控制的所述驱动轮的驱动机构，所述主体外壳的顶部安装有红外测温摄像头、可见光摄像头和360度激光雷达；
挂轨升降机构，所述挂轨升降机构包括外套管、内套管、螺纹杆和竖向电机，所述外套管活动套装在所述内套管的外部，所述螺纹杆通过螺纹连接安装在所述内套管的内部，所述竖向电机的输出轴的上端与所述螺纹杆的下端焊接，所述外套管的下端通过连接杆与所述竖向电机的顶部焊接；
挂轨衔接机构，所述挂轨衔接机构包括顶板、左摩擦轮右摩擦轮，所述顶板的下端面与所述内套管的顶部连接，通过所述竖向电机带动所述螺纹杆正反转带动所述内套管上下运动带动所述顶板上下运动，所述顶板的顶部的左右两侧分别焊接有左定位板和右定位板，所述左定位板的左侧通过螺栓安装有横向电机，所述左定位板和所述右定位板的中部转动安装有丝杆，所述横向电机驱动丝杆旋转，所述丝杆的外部分别通过螺纹连接安装有正旋螺母移动滑块和反旋螺母移动滑块，所述正旋螺母移动滑块和所述反旋螺母移动滑块的顶部分别焊接有左竖板和右竖板，所述左摩擦轮和所述右摩擦轮通过横向连接杆分别与所述左竖板和右竖板内壁连接。
优选的，为了防止所述正旋螺母移动滑块和所述反旋螺母移动滑块跟着所述丝杆旋转，所述正旋螺母移动滑块和所述反旋螺母移动滑块的内部活动插接有限位圆杆，所述限位圆杆的两端分别插入所述左定位板和所述右定位板的内部。
优选的，所述限位圆杆至少等角度设有两个，所述限位圆杆的左右两端的外壁均开设有外螺纹，所述限位圆杆与左定位板和所述右定位板的相接处通过螺纹连接。
优选的，所述限位圆杆的右端一体成型有梯形手拧块。
优选的，为了防止所述内套管与所述螺纹杆同步旋转，所述外套管的内壁一体成型有限位滑块，所述内套管的外壁开设有供限位滑块上下滑动的限位滑槽。
优选的，所述限位滑块和所述限位滑槽均至等角度设有两组。
优选的，为了所述内套管在所述外套管内部的上下移动，在所述限位滑块内壁至少等距安装有八个滚轮。
优选的，所述内套管的上端与第一连接板的下端面的中部焊接，所述顶板的下端面的中部焊接有第三连接板，所述第三连接板与所述第一连接板配合连接，所述竖向电机的通过螺栓安装在第二连接板的顶部，所述第二连接板安装在所述主体外壳的顶部。
优选的，为了减少所述第一连接板在上下移动时的晃动，所述第一连接板和所述第二连接板之间安装有伸缩管。
优选的，所述伸缩管包括内杆和外管，所述内杆活动插接在所述外管的内部，所述内杆的上端通过螺纹连接安装在所述第一连接板的底部，所述外管的下端通过螺纹连接安装在所述第二连接板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
在空旷作业环境下，巡检机器人收起挂轨升降机构，采用地面轮式行走机构进行巡检作业；在狭小复杂作业环境下，巡检机器人无法进行正常定位和行走时，开启挂轨升降机构，实现挂轨衔接机构与空中轨道的连接，然后收缩挂轨升降机构，依靠挂轨进行巡检作业。
因此本方案，复合轮式挂轨巡检机器人有效结合轮式、挂轨两种结构的优点，在解决狭小空间中机器人行走定位问题的同时，减小了室内轨道部署的工作量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明结构的挂轨衔接机构的主视切面图；
图3为本发明的挂轨升降机构的主视切面图；
图4为图3中的A部放大图。
图中：1、轮式行走机构；11、主体外壳；111、驱动轮；112、红外测温摄像头；113、可见光摄像头；114、360度激光雷达；2、挂轨升降机构；21、外套管；2101、限位滑块；2102、滚轮；211、内套管；2111、限位滑槽；212、螺纹杆；213、竖向电机；214、连接杆；22、第一连接板；23、第二连接板；24、伸缩管；241、内杆；242、外管；3、挂轨衔接机构；31、顶板；311、左定位板；312、右定位板；313、横向电机；314、丝杆；315、正旋螺母移动滑块；3151、左竖板；316、反旋螺母移动滑块；3161、右竖板；317、横向连接杆；318、左摩擦轮；319、右摩擦轮；32、限位圆杆；321、梯形手拧块；33、第三连接板。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
在不同附图中以相同标号来标示相同或类似组件；另外请了解文中诸如“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“端”、“部”、“段”、“宽度”、“厚度”、“区”等等及类似用语仅便于看图者参考图中构造以及仅用于帮助描述本发明而已，并非是对本发明的限定。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种复合轮式挂轨巡检机器人，包括：
轮式行走机构1，轮式行走机构1包括主体外壳11，主体外壳11的底部转动安装有驱动轮111，主体外壳11的内部设有控制的驱动轮111的驱动机构，主体外壳11的顶部安装有红外测温摄像头112、可见光摄像头113和360度激光雷达114；
挂轨升降机构2，挂轨升降机构2包括外套管21、内套管211、螺纹杆212和竖向电机213，外套管21活动套装在内套管211的外部，螺纹杆212通过螺纹连接安装在内套管211的内部，竖向电机213的输出轴的上端与螺纹杆212的下端焊接，外套管21的下端通过连接杆214与竖向电机213的顶部焊接；
挂轨衔接机构3，挂轨衔接机构3包括顶板31、左摩擦轮318右摩擦轮319，顶板31的下端面与内套管211的顶部连接，通过竖向电机213带动螺纹杆212正反转带动内套管211上下运动带动顶板31上下运动，顶板31的顶部的左右两侧分别焊接有左定位板311和右定位板312，左定位板311的左侧通过螺栓安装有横向电机313，左定位板311和右定位板312的中部转动安装有丝杆314，横向电机313驱动丝杆314旋转，丝杆314的外部分别通过螺纹连接安装有正旋螺母移动滑块315和反旋螺母移动滑块316，正旋螺母移动滑块315和反旋螺母移动滑块316的顶部分别焊接有左竖板3151和右竖板3161，左摩擦轮318和右摩擦轮319通过横向连接杆317分别与左竖板3151和右竖板3161内壁连接；
为了防止正旋螺母移动滑块315和反旋螺母移动滑块316跟着丝杆314旋转，正旋螺母移动滑块315和反旋螺母移动滑块316的内部活动插接有限位圆杆32，限位圆杆32的两端分别插入左定位板311和右定位板312的内部；限位圆杆32至少等角度设有两个，限位圆杆32的左右两端的外壁均开设有外螺纹，限位圆杆32与左定位板311和右定位板312的相接处通过螺纹连接，限位圆杆32的右端一体成型有梯形手拧块321
为了防止内套管211与螺纹杆212同步旋转，外套管21的内壁一体成型有限位滑块2101，内套管211的外壁开设有供限位滑块2101上下滑动的限位滑槽2111，限位滑块2101和限位滑槽2111均至等角度设有两组，为了内套管211在外套管21内部的上下移动，在限位滑块2101内壁至少等距安装有八个滚轮2102。
内套管211的上端与第一连接板22的下端面的中部焊接，顶板31的下端面的中部焊接有第三连接板33，第三连接板33与第一连接板22配合连接，竖向电机213的通过螺栓安装在第二连接板23的顶部，第二连接板23安装在主体外壳11的顶部，为了减少第一连接板22在上下移动时的晃动，第一连接板22和第二连接板23之间安装有伸缩管24，伸缩管24包括内杆241和外管242，内杆241活动插接在外管242的内部，内杆241的上端通过螺纹连接安装在第一连接板22的底部，外管242的下端通过螺纹连接安装在第二连接板23。
结构原理：
本方案主要包括轮式行走机构1、挂轨升降机构2、挂轨衔接机构3三部分，其总体示意图如图1所示；其中，轮式行走机构1包括全向移动底盘，可用于完成巡检机器人空旷环境下的巡检任务，、云台其上搭载红外测温摄像头112、可见光摄像头113，可用于表计识别和温度测量，360度激光雷达114，用于室内环境下的运动导航；
挂轨升降机构2包含挂轨升降机构2包括外套管21、内套管211、螺纹杆212，通过竖向电机213驱动螺纹杆212实现内套管211的升降运动；
挂轨衔接机构3包括左摩擦轮318、右摩擦轮319、正旋螺母移动滑块315、反旋螺母移动滑块316、横向电机313、丝杆314，其中正旋螺母移动滑块315为正旋螺母，反旋螺母移动滑块316为反旋螺母，通过丝杆314旋转带动正旋螺母移动滑块315和反旋螺母移动滑块316相反或相对移动，推动左摩擦轮318和右摩擦轮319的分开和闭合动作，从而实现与轨道的连接和分离行为，挂轨衔接机构3示意图如图2所示。
操作过程：在空旷作业环境下，巡检机器人收起挂轨升降机构2，采用地面轮式行走机构进行巡检作业；在狭小复杂作业环境下，巡检机器人无法进行正常定位和行走时，开启挂轨升降机构2，实现挂轨衔接机构3与空中轨道的连接，然后收缩挂轨升降机构2，依靠挂轨进行巡检作业。
因此本方案，复合轮式挂轨巡检机器人有效结合轮式、挂轨两种结构的优点，在解决狭小空间中机器人行走定位问题的同时，减小了室内轨道部署的工作量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种复合轮式挂轨巡检机器人，其特征在于，包括：
轮式行走机构(1)，所述轮式行走机构(1)包括主体外壳(11)，所述主体外壳(11)的底部转动安装有驱动轮(111)，所述主体外壳(11)的内部设有控制的所述驱动轮(111)的驱动机构，所述主体外壳(11)的顶部安装有红外测温摄像头(112)、可见光摄像头(113)和360度激光雷达(114)；
挂轨升降机构(2)，所述挂轨升降机构(2)包括外套管(21)、内套管(211)、螺纹杆(212)和竖向电机(213)，所述外套管(21)活动套装在所述内套管(211)的外部，所述螺纹杆(212)通过螺纹连接安装在所述内套管(211)的内部，所述竖向电机(213)的输出轴的上端与所述螺纹杆(212)的下端焊接，所述外套管(21)的下端通过连接杆(214)与所述竖向电机(213)的顶部焊接；
挂轨衔接机构(3)，所述挂轨衔接机构(3)包括顶板(31)、左摩擦轮(318)右摩擦轮(319)，所述顶板(31)的下端面与所述内套管(211)的顶部连接，通过所述竖向电机(213)带动所述螺纹杆(212)正反转带动所述内套管(211)上下运动带动所述顶板(31)上下运动，所述顶板(31)的顶部的左右两侧分别焊接有左定位板(311)和右定位板(312)，所述左定位板(311)的左侧通过螺栓安装有横向电机(313)，所述左定位板(311)和所述右定位板(312)的中部转动安装有丝杆(314)，所述横向电机(313)驱动丝杆(314)旋转，所述丝杆(314)的外部分别通过螺纹连接安装有正旋螺母移动滑块(315)和反旋螺母移动滑块(316)，所述正旋螺母移动滑块(315)和所述反旋螺母移动滑块(316)的顶部分别焊接有左竖板(3151)和右竖板(3161)，所述左摩擦轮(318)和所述右摩擦轮(319)通过横向连接杆(317)分别与所述左竖板(3151)和右竖板(3161)内壁连接。
2.根据权利要求1所述的一种复合轮式挂轨巡检机器人，其特征在于：为了防止所述正旋螺母移动滑块(315)和所述反旋螺母移动滑块(316)跟着所述丝杆(314)旋转，所述正旋螺母移动滑块(315)和所述反旋螺母移动滑块(316)的内部活动插接有限位圆杆(32)，所述限位圆杆(32)的两端分别插入所述左定位板(311)和所述右定位板(312)的内部。
3.根据权利要求2所述的一种复合轮式挂轨巡检机器人，其特征在于：所述限位圆杆(32)至少等角度设有两个，所述限位圆杆(32)的左右两端的外壁均开设有外螺纹，所述限位圆杆(32)与左定位板(311)和所述右定位板(312)的相接处通过螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的一种复合轮式挂轨巡检机器人，其特征在于：所述限位圆杆(32)的右端一体成型有梯形手拧块(321)。
5.根据权利要求1所述的一种复合轮式挂轨巡检机器人，其特征在于：为了防止所述内套管(211)与所述螺纹杆(212)同步旋转，所述外套管(21)的内壁一体成型有限位滑块(2101)，所述内套管(211)的外壁开设有供限位滑块(2101)上下滑动的限位滑槽(2111)。
6.根据权利要求5所述的一种复合轮式挂轨巡检机器人，其特征在于：所述限位滑块(2101)和所述限位滑槽(2111)均至等角度设有两组。
7.根据权利要求5所述的一种复合轮式挂轨巡检机器人，其特征在于：为了所述内套管(211)在所述外套管(21)内部的上下移动，在所述限位滑块(2101)内壁至少等距安装有八个滚轮(2102)。
8.根据权利要求1所述的一种复合轮式挂轨巡检机器人，其特征在于：所述内套管(211)的上端与第一连接板(22)的下端面的中部焊接，所述顶板(31)的下端面的中部焊接有第三连接板(33)，所述第三连接板(33)与所述第一连接板(22)配合连接，所述竖向电机(213)的通过螺栓安装在第二连接板(23)的顶部，所述第二连接板(23)安装在所述主体外壳(11)的顶部。
9.根据权利要求8所述的一种复合轮式挂轨巡检机器人，其特征在于：为了减少所述第一连接板(22)在上下移动时的晃动，所述第一连接板(22)和所述第二连接板(23)之间安装有伸缩管(24)。
10.根据权利要求9所述的一种复合轮式挂轨巡检机器人，其特征在于：所述伸缩管(24)包括内杆(241)和外管(242)，所述内杆(241)活动插接在所述外管(242)的内部，所述内杆(241)的上端通过螺纹连接安装在所述第一连接板(22)的底部，所述外管(242)的下端通过螺纹连接安装在所述第二连接板(23)。
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