CN111319454B - 一种全向四驱智能巡检车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及移动机器人领域，具体地说是一种全向四驱智能巡检车，包括转向驱动轮系和车体，转向驱动轮系包括多个驱动轮组件，所述驱动轮组件包括轮架、转向电机、花键套筒、花键、外套筒、减震器、驱动电机、传动组件和驱动轮，转向电机安装于车体上，且转向电机的输出轴与花键套筒固连，花键套筒可转动地设于外套筒中，且花键套筒内设有花键，在外套筒和轮架之间设有减震器，且花键穿过减震器后与轮架固连，驱动轮安装于轮架内，且在轮架内设有驱动电机和传动组件，驱动轮通过驱动电机驱动转动，且驱动电机通过传动组件传递转矩。本发明能够实现车体全向作业，且实能够对巡检目标自主巡视监测、采集数据和分析。

Description

一种全向四驱智能巡检车
技术领域
本发明涉及移动机器人领域，具体地说是一种全向四驱智能巡检车。
背景技术
随着我国人口红利逐渐消退，人工巡检作业的成本越来越高，而随着科技发展，移动机器人应用越来越广泛，其中针对巡检作业来说，各种智能巡检车因实际需要应运而生，目前智能巡检车已经应用于高档住宅区、商业大厦、无人值守变电站等场合的巡视工作。现有技术中的智能巡检车驱动系统多为电机直驱，转向系统多为差速转向，而差速转向过程始终要克服轮胎的滑动摩擦，另外导航系统多为磁条导航，虽然在一定程度上能够代替人工巡检作业，但这样的巡检车导航方式适用的工作场合有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全向四驱智能巡检车，设有独立的驱动轮组件能够实现车体全向作业，且依靠激光扫描实现实时自主导航，能够对巡检目标全方位、全天候自主巡视监测，实现采集数据、分析数据、形成报告及自动报警，大幅降低运营成本，为智能巡检提供了很好的解决方案。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种全向四驱智能巡检车，包括转向驱动轮系和车体，转向驱动轮系设于车体下方，所述转向驱动轮系包括多个驱动轮组件，所述驱动轮组件包括轮架、转向电机、花键套筒、花键、外套筒、减震器、驱动电机、传动组件和驱动轮，所述转向电机安装于车体上，且所述转向电机的输出轴与所述花键套筒固连，所述花键套筒可转动地设于所述外套筒中，且所述花键套筒内设有花键，在所述外套筒和轮架之间设有减震器，且所述花键穿过所述减震器后与所述轮架固连，驱动轮安装于所述轮架内，且在所述轮架内设有驱动电机和传动组件，所述驱动轮通过所述驱动电机驱动转动，且所述驱动电机通过所述传动组件传递转矩。
所述减震器上端插入所述外套筒中，且所述外套筒下端外侧设有外套筒法兰，在所述轮架上侧设有一个插座，所述减震器下端插入所述插座中，且所述插座上端外侧设有插座外法兰，所述外套筒法兰和插座外法兰通过多个安装螺栓固连。
所述插座内设有安装块，所述安装块与所述轮架固连，所述花键固设于所述安装块上。
所述外套筒内设有锁紧螺母，且所述锁紧螺母套装于所述花键套筒上，所述外套筒两端均设有轴承孔和支承所述花键套筒的轴承，且所述外套筒上端轴承通过外套筒上端轴承孔和所述花键套筒外缘限位，所述外套筒下端轴承通过外套筒下端轴承孔和所述锁紧螺母限位。
所述传动组件包括主动带轮、同步带和从动带轮，所述主动带轮与所述驱动电机的输出轴固连，所述从动带轮与驱动轮同轴固连，所述主动带轮和从动带轮通过同步带相连。
在所述轮架下端内侧设有驱动轮安装座，驱动轮安装于所述驱动轮安装座上，且在所述驱动轮安装座内设有从动带轮与驱动轮同轴固连。
所述车体下侧设有固定架，在所述固定架上设有多个转向电机安装架，所述转向电机安装于对应的转向电机安装架上。
所述轮架内设有驱动电机固定座，所述驱动电机安装于所述驱动电机固定座上。
所述车体前端设有导航激光器，车体外侧设有声纳传感器和喇叭，车体上侧设有云台摄像头、拾音器、全向天线和急停按钮，所述云台摄像头上侧设有安全指示灯。
所述安全指示灯通过一个立架安装于所述车体上侧，所述车体下端外侧设有防撞安全凸条。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明设有四个相互独立的驱动轮组件，且每个驱动轮组件中均设有转向电机和驱动电机，能够实现全向作业，降低摩擦影响。
2、本发明依靠激光扫描实现实时自主导航，可适用于不同场合巡检需要，能够对巡检目标全方位、全天候自主巡视监测，实现采集数据、分析数据、形成报告及自动报警，大幅降低运营成本，为智能巡检提供了很好的解决方案。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，
图2为图1中本发明的转向驱动轮系示意图，
图3为图2中的驱动轮组件剖视图，
图4为本发明作业原理示意图。
其中，1为转向驱动轮系，2为导航激光器，3为声呐传感器，4为喇叭，5为急停按钮，6为拾音器，7为云台摄像头，8为全向天线，9为安全指示灯，10为防撞安全凸条，11为转向电机，12为转向电机安装架，13为车体，14为固定架，15为轮架，16为蒙皮钣金，17为驱动轮，18为安全螺栓，19为驱动轮安装座，20为从动带轮，21为花键套筒，22为轴承，23为外套筒，24为外套筒法兰，25为花键，26为插座，27为减震器，28为驱动电机固定座，29为主动带轮，30为同步带，31为驱动电机，32为锁紧螺母，33为安装块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～3所示，本发明包括转向驱动轮系1和车体13，转向驱动轮系1设于车体13下方，如图2～3所示，所述转向驱动轮系1包括四个驱动轮组件，所述驱动轮组件包括轮架15、转向电机11、花键套筒21、花键25、外套筒23、减震器27、驱动电机31、传动组件和驱动轮17，所述转向电机11安装于车体13上，且所述转向电机11的输出轴与所述花键套筒21固连，所述花键套筒21通过轴承22支承安装于所述外套筒23中，且所述花键套筒21内设有花键25，在所述外套筒23和轮架15之间设有减震器27，且所述花键25穿过所述减震器27后与所述轮架15固连，驱动轮17安装于所述轮架15内，且在所述轮架15内设有驱动电机31和传动组件，所述驱动轮17通过所述驱动电机31驱动转动，且所述驱动电机31通过所述传动组件传递转矩。本实施例中，所述轴承22为圆锥滚子轴承，另外所述减震器27为本领域公知技术且为市购产品。
如图2～3所示，所述车体13下侧设有固定架14，在所述固定架14上设有四个转向电机安装架12，所述转向电机11安装于对应的转向电机安装架12上。
如图2～3所示，所述减震器27上端插入所述外套筒23中，且所述外套筒23下端外侧设有外套筒法兰24，在所述轮架15上侧设有一个插座26，所述减震器27下端插入所述插座26中，且所述插座26上端外侧设有插座外法兰，如图2所示，所述外套筒法兰24和插座外法兰通过多个安装螺栓18固连。
如图3所示，在所述插座26内设有安装块33，所述安装块33与所述轮架15固连，所述花键25固设于所述安装块33上。
如图3所示，在所述外套筒23内设有锁紧螺母32用于轴向限定所述花键套筒21和轴承22，所述锁紧螺母32套装于所述花键套筒21上且与所述花键套筒21螺纹连接，所述减震器27设于所述锁紧螺母32下侧，所述外套筒23两端均设有限定所述轴承22位置的轴承孔，且所述外套筒23上端轴承22通过外套筒23上端轴承孔和所述花键套筒21外缘限位，所述外套筒23下端轴承22通过外套筒23下端轴承孔和所述锁紧螺母32限位，另外在所述花键套筒21外侧套设有轴套，所述轴套设于两个轴承22之间用于限位。安装时旋拧所述锁紧螺母32即将所述花键套筒21和轴承22同时轴向锁紧。
如图3所示，在所述轮架15内设有驱动电机固定座28，所述驱动电机31安装于所述驱动电机固定座28上，所述传动组件包括主动带轮29、同步带30和从动带轮20，所述主动带轮29与所述驱动电机31的输出轴固连，在所述轮架15下端内侧设有驱动轮安装座19，驱动轮17即安装于所述驱动轮安装座19上，且在所述驱动轮安装座19内设有从动带轮20与驱动轮17同轴固连，所述同步带30连接所述主动带轮29和从动带轮20。
如图2所示，在所述轮架15外侧设有蒙皮钣金16起到防护和美观作用。
如图1所示，在所述车体13前端设有导航激光器2用于创建和识别电子地图，在车体13周围安装了八个声纳传感器3，用于防止车体13撞到人或物体，在车体13左右两侧设有喇叭4用于语音交互，在车体13上侧平台设有云台摄像头7用于图像采集，另外在所述车体13上侧平台前端设有拾音器6用于声音采集，在所述车体13上侧平台一侧设有全向天线8用于接收和发射信号，另外在车体13上还设有安全指示灯9和急停按钮5，且所述安全指示灯9设于云台摄像头7上侧，本实施例中，所述安全指示灯9通过一个近似呈L型的立架安装于所述车体13上侧。所述导航激光器2、声纳传感器3、喇叭4、拾音器6、云台摄像头7、全向天线8和安全指示灯9均为市购产品。另外在车体13内部设有控制模块、充电装置、无线网桥、网络交换机等装置，使本发明可采用无线充电方式充电，所述无线充电方式为本领域公知技术。
如图1所示，在所述车体13下端外侧设有防撞安全凸条10。
本发明的工作原理为：
如图2～3所示，本发明的每个驱动轮组件中均设有驱动电机31和转向电机11，当驱动电机31启动时即通过传动组件传递转矩驱动所述驱动轮17转动行走，当需要转向时，转向电机11启动并驱动花键套21和花键25转动，进而驱动轮架15实现转向，另外在外套筒23和轮架15之间设有减震器27起到缓冲减震作用，降低摩擦。
如图4所示，本发明主要思路是将巡检场景网络布局分为三部分，分别为基站层、通讯层和终端层，基站层为整个调度系统的控制中枢，终端层包括设于本发明车体13上的云台摄像头7、拾音器6等部件，终端层和基站层通过通讯层进行信号交换。当本发明来到一个工作区域后，首先通过导航激光器2对工作场景进行扫描建立电子地图，然后将电子地图储存入基站层中，并通过后台控制系统编辑将监测点的位置逐一定位，然后基站层派发任务指令给本发明，本发明通过导航激光器2自主寻找监测点位置，并对监测目标点进行图像、声音等采集，并通过无线网桥、网络交换机等将图像、声音传输给基站层，并由基站层通过软件分析并判断监测目标是否正常，如果监测目标正常，基站层就会形成日常监测报告，如果有危险的情况发生，基站就会第一时间报警。

Claims (8)

1.一种全向四驱智能巡检车，其特征在于：包括转向驱动轮系(1)和车体(13)，转向驱动轮系(1)设于车体(13)下方，所述转向驱动轮系(1)包括多个驱动轮组件，所述驱动轮组件包括轮架(15)、转向电机(11)、花键套筒(21)、花键(25)、外套筒(23)、减震器(27)、驱动电机(31)、传动组件和驱动轮(17)，所述转向电机(11)安装于车体(13)上，且所述转向电机(11)的输出轴与所述花键套筒(21)固连，所述花键套筒(21)可转动地设于所述外套筒(23)中，且所述花键套筒(21)内设有花键(25)，在所述外套筒(23)和轮架(15)之间设有减震器(27)，且所述花键(25)穿过所述减震器(27)后与所述轮架(15)固连，驱动轮(17)安装于所述轮架(15)内，且在所述轮架(15)内设有驱动电机(31)和传动组件，所述驱动轮(17)通过所述驱动电机(31)驱动转动，且所述驱动电机(31)通过所述传动组件传递转矩；
所述减震器(27)上端插入所述外套筒(23)中，且所述外套筒(23)下端外侧设有外套筒法兰(24)，在所述轮架(15)上侧设有一个插座(26)，所述减震器(27)下端插入所述插座(26)中，且所述插座(26)上端外侧设有插座外法兰，所述外套筒法兰(24)和插座外法兰通过多个安装螺栓(18)固连；
所述插座(26)内设有安装块(33)，所述安装块(33)与所述轮架(15)固连，所述花键(25)固设于所述安装块(33)上。
2.根据权利要求1所述的全向四驱智能巡检车，其特征在于：所述外套筒(23)内设有锁紧螺母(32)，且所述锁紧螺母(32)套装于所述花键套筒(21)上，所述外套筒(23)两端均设有轴承孔和支承所述花键套筒(21)的轴承(22)，且所述外套筒(23)上端轴承(22)通过外套筒(23)上端轴承孔和所述花键套筒(21)外缘限位，所述外套筒(23)下端轴承(22)通过外套筒(23)下端轴承孔和所述锁紧螺母(32)限位。
3.根据权利要求1所述的全向四驱智能巡检车，其特征在于：所述传动组件包括主动带轮(29)、同步带(30)和从动带轮(20)，所述主动带轮(29)与所述驱动电机(31)的输出轴固连，所述从动带轮(20)与驱动轮(17)同轴固连，所述主动带轮(29)和从动带轮(20)通过同步带(30)相连。
4.根据权利要求3所述的全向四驱智能巡检车，其特征在于：在所述轮架(15)下端内侧设有驱动轮安装座(19)，驱动轮(17)安装于所述驱动轮安装座(19)上，且在所述驱动轮安装座(19)内设有从动带轮(20)与驱动轮(17)同轴固连。
5.根据权利要求1所述的全向四驱智能巡检车，其特征在于：所述车体(13)下侧设有固定架(14)，在所述固定架(14)上设有多个转向电机安装架(12)，所述转向电机(11)安装于对应的转向电机安装架(12)上。
6.根据权利要求1所述的全向四驱智能巡检车，其特征在于：所述轮架(15)内设有驱动电机固定座(28)，所述驱动电机(31)安装于所述驱动电机固定座(28)上。
7.根据权利要求1所述的全向四驱智能巡检车，其特征在于：所述车体(13)前端设有导航激光器(2)，车体(13)外侧设有声纳传感器(3)和喇叭(4)，车体(13)上侧设有云台摄像头(7)、拾音器(6)、全向天线(8)和急停按钮(5)，所述云台摄像头(7)上侧设有安全指示灯(9)。
8.根据权利要求7所述的全向四驱智能巡检车，其特征在于：所述安全指示灯(9)通过一个立架安装于所述车体(13)上侧，所述车体(13)下端外侧设有防撞安全凸条(10)。
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