CN111775134A - 具有越障攀爬机构的巡检机器人及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有越障攀爬机构的巡检机器人及其使用方法，属于地下交通领域。包括车体，所述的车体的两侧各设有一个第一移动机构，所述的车体至少一侧上的第一移动机构连接有两个分别位于车体两端的越障板，所述的越障板与车体转动连接，且每一越障板连接有一个越障攀爬机构，在越障攀爬机构的带动下使越障板的其中一端朝向车体下方周向摆动并将车体抬起，且每一越障板上设有第二移动机构。其优点在于越障板转动将车体向上抬起，四个越障板支撑住车体，且第二移动机构工作使车体向前移动，从而使障碍物从车体下侧穿过，防止车体在攀爬障碍物的过程中刮花车体或侧翻。
Description
技术领域
本发明属于地下交通领域，尤其涉及一种具有越障攀爬机构的巡检机器人及其使用方法。
背景技术
目前只有北京、上海、深圳、苏州、沈阳等少数几个城市建有综合管廊。据不完全统计，在我国范围内地下管廊建设里程约为800公里。城市地下综合管廊规划建设需要考虑城市功能分区，实现管廊与各城区发展规划的有机统一，不浪费每一寸城市建设用地。
随着城市道路通行道路的逐渐加强，为了减轻该压力，将在地下设置地下管廊用于通行汽车或行人，地下综合管廊虽有诸多好处，但同时也伴随些许弊端，例如地下管廊环境复杂，有毒有害气体未知，人员巡检存在漏检重检、人员巡检负担较重，成本较高等。现有技术中也有采取城市管廊机器人来替代人工且需要巡检机器人沿着地下管廊前进探测地下管廊是否有损坏处或地面上是否有障碍物。
现有的机器人在碰到障碍物时直接行驶或攀爬过障碍物，若障碍物为坚硬物质且障碍物上具有多个锋利的端角时，容易刮花磨损机器人。
例如，中国专利文献公开了一种巡检机器人[专利申请号： CN201822128502.9]，它包括行走机构、电控箱、巡检上盖、转动连接机构以及上盖紧固机构，巡检上盖的底部前端通过转动连接机构来与行走机构转动连接，且其转动轴线方向为左右方向，巡检上盖通过与行走机构相对转动而具有盖合状态和打开状态，上盖紧固机构能够在巡检上盖处于盖合状态时将巡检上盖锁定于盖合状态。但该装置在碰到障碍物时直接行驶或攀爬过障碍物，容易刮花磨损机器人。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种具有越障攀爬机构的巡检机器人。
本发明的另一目的是提供一种具有越障攀爬机构的巡检机器人的使用方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种具有越障攀爬机构的巡检机器人中，包括车体，所述的车体的两侧各设有一个第一移动机构，所述的车体至少一侧上的第一移动机构连接有两个分别位于车体两端的越障板，所述的越障板与车体转动连接，且每一越障板连接有一个越障攀爬机构，在越障攀爬机构的带动下使越障板的其中一端朝向车体下方周向摆动并将车体抬起，且每一越障板上设有第二移动机构。
在上述的具有越障攀爬机构的巡检机器人中，所述的越障板的其中一端与车体转动连接，且越障板的另一端与越障攀爬机构相连，所述的越障攀爬机构包括与越障板端部转动连接的伸缩机构，所述的伸缩机构远离越障板的端部与车体转动连接。
在上述的具有越障攀爬机构的巡检机器人中，所述的伸缩机构包括与车体转动连接的粗杆，所述的粗杆内活动连接有能沿着粗杆轴向往复移动的细杆，所述的细杆延伸出粗杆的端部与越障板转动连接，所述的粗杆与设置在车体内的越障转动电机输出轴相连。
在上述的具有越障攀爬机构的巡检机器人中，所述的伸缩机构包括气缸，所述的车体上转动连接有转盘，所述的气缸设置在转盘上，且所述的气缸的输出轴与越障板转动连接。
在上述的具有越障攀爬机构的巡检机器人中，所述的第一移动机构包括若干个与车体转动连接的转轴，所述的转轴延伸出车体，至少其中一个转轴连接有设置在车体内的转动驱动装置，若干个转轴上均设有第一转轮。
在上述的具有越障攀爬机构的巡检机器人中，每一第一移动机构内具有两个转轴，两个转轴分别位于车体的两端，其中一个转轴与转动驱动装置相连，两个第一转轮之间通过第一履带相连。
在上述的具有越障攀爬机构的巡检机器人中，两个转轴分别与两个越障板转动连接，所述的越障板通过转轴与车体转动连接，所述的第二移动机构包括两个与越障板转动连接的第二转轮，其中一个第二转轮套设在转轴上，所述的第二转轮延伸出越障板的两侧，两个第二转轮分别位于越障板的两端，且两个第二转轮之间连接有第二履带。
在上述的具有越障攀爬机构的巡检机器人中，所述的第二履带与第二转轮啮合连接，所述的第一履带与第一转轮啮合连接，所述的第二履带和第一履带的外端面均设有若干个凹槽。
在上述的具有越障攀爬机构的巡检机器人中，所述的车体上设有照明灯，且所述的车体的端部上设有摄像仪。
一种具有越障攀爬机构的巡检机器人的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：越障攀爬机构将越障板转动至呈倾斜向上并延伸出车体的状态，车体两侧的第一移动机构使车体向前延伸；
步骤二：车体前进方向具有陡坡或斜面时，越障攀爬机构调整越障板的倾斜角度；
步骤三：车体前进方向具有障碍物时，越障攀爬机构使越障板远离车体的端部向下周向摆动并将车体抬起；
步骤四：位于越障板上的第二移动机构使车体向前移动，使障碍物从车体下方经过。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明中的越障板与车体转动连接，在越障攀爬机构的带动下使越障板向下延伸出车体，越障板上设有第二移动机构。当管廊地面上具有障碍物时，越障板转动将车体向上抬起，四个越障板支撑住车体，且第二移动机构工作使车体向前移动，从而使障碍物从车体下侧穿过，防止车体在攀爬障碍物的过程中刮花车体或侧翻。
2、本发明中第二转轮套设在转轴上，两个第二转轮分别位于越障板的两端，且两个第二转轮之间连接有第二履带。转动驱动装置工作带动转轴转动和第一履带传动，转轴的转动使第二履带传动，不需要单独给第二履带连接动力源装置。
附图说明
图1是实施例一的整体示意图；
图2是实施例二的整体示意图；
图3是本发明底部的结构示意图。
图中：车体10、第一移动机构11、越障板12、越障攀爬机构13、第二移动机构14、伸缩机构15、粗杆16、细杆17、越障转动电机18、气缸19、转盘20、转轴21、转动驱动装置22、第一转轮23、第一履带24、第二转轮25、第二履带26、凹槽27、照明灯28、摄像仪29。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
本实施例提供一种具有越障攀爬机构的巡检机器人，如图1 和图3所示，所述的车体10的两侧各设有一个第一移动机构11，所述的车体10至少一侧上的第一移动机构11均有两个分别位于车体10两端的越障板12，所述的越障板12与车体10转动连接，且每一越障板12连接有一个越障攀爬机构13，在越障攀爬机构 13的带动下使越障板12的其中一端朝向车体10下方周向摆动并将车体10抬起，且每一越障板12上设有第二移动机构14。
随着城市道路通行道路的逐渐加强，为了减轻该压力，将在地下设置地下管廊用于通行汽车或行人，且需要巡检机器人沿着地下管廊前进探测地下管廊是否有损坏处或地面上是否有障碍物。在本实施例中，在正常行驶过程中，越障板12朝着远离车体 10的方向向上倾斜翘起，使第二移动机构14不与管廊地面接触，且使第一移动机构11与管廊地面接触。两个第一移动机构11带动车体10移动。当管廊地面上具有斜面时，机器人在前进中先使倾斜的越障板12与斜面接触，在越障板12的导向下使机器人在前行过程中翘起并驶上斜面。当管廊地面上具有障碍物时，越障攀爬机构13工作使越障板12进行转动，使越障板12远离车体 10的端部与管廊地面与接触，越障板12在越障攀爬机构13的带动下继续转动，从而将车体10向上抬起，此时车体10与地面之间具有间隙，第一移动机构11与地面脱离连接，而第二移动机构 14与地面接触，四个越障板12支撑住车体10，且第二移动机构 14工作使车体10向前移动，从而使障碍物从车体10下侧穿过，防止车体10在攀爬障碍物的过程中刮花车体10或侧翻。
此外，在本实施例中，其中一个第一移动机构11连接有两个越障板12，在越过障碍物时，越障板12上的越障攀爬机构13带动越障板12向下周向转动并倾斜抬起车体10；也可以两个第一移动机构11连接有两个越障板12，在越过障碍物时，越障板12 上的越障攀爬机构13带动越障板12向下周向转动并将整个车体 10完全抬起。且在两个第一移动机构11连接有两个越障板12的情况下，也可以根据障碍物的大小控制车体10其中一侧的越障板12倾斜抬起车体10。
所述的越障板12的其中一端与车体10转动连接，且越障板 12的另一端与越障攀爬机构13相连，所述的越障攀爬机构13包括与越障板12端部转动连接的伸缩机构15，所述的伸缩机构15 远离越障板12的端部与车体10转动连接。
在本实施例中，伸缩机构15能够伸长或伸短，在控制越障板 12转动时，伸缩机构15进行伸长，使越障板12远离车体10的端部向下移动，从而使越障板12向下转动，由于伸缩机构15远离越障板12的端部与车体10转动连接，因此伸缩机构15也会进行转动，不会卡住越障板12。
所述的伸缩机构15包括与车体10转动连接的粗杆16，所述的粗杆16内活动连接有能沿着粗杆16轴向往复移动的细杆17，所述的细杆17延伸出粗杆16的端部与越障板12转动连接，所述的粗杆16与设置在车体10内的越障转动电机18输出轴相连。
在本实施例中，在使越障板12进行转动时，越障转动电机 18工作使粗杆16进行转动。当粗杆16向车体10内进行转动时，使越障板12向下转动，此时由于粗杆16与越障板12之间的距离发生变化，从而使细杆17滑出粗杆16一定的距离。此外，由于越障板12的转动中心位于越障板12的一端，而另一端与细杆17 转动连接，越障板12的转动角度受越障转动电机18控制，当越障转动电机18停止工作时，越障板12不会在自身重力下继续转动。
所述的第一移动机构11包括若干个与车体10转动连接的转轴21，所述的转轴21延伸出车体10，至少其中一个转轴21连接有设置在车体10内的转动驱动装置22，若干个转轴21上均设有第一转轮23。
在本实施例中，转动驱动装置22可以是转动电机，也可以在转动电机上连接差速器用于控制转动电机的输出速度，转动电机工作使其中的第一转轮23，从而使车体向前移动，其他几个第一转轮23跟随转动，还可以提供稳定性。此外，两个转动驱动装置 22的输出功率有差别或其中一个转动驱动装置22停止工作时，能够使车体10进行转弯或原地掉头的操作。
每一第一移动机构11内具有两个转轴21，两个转轴21分别位于车体10的两端，其中一个转轴21与转动驱动装置22相连，两个第一转轮23之间通过第一履带24相连。
在本实施例中，为了减少制作成本、提高机动性和提高适应性，车体10的每侧均只设有两个第一转轮23，两个第一转轮23 之间通过第一履带24连接，第一履带24在移动过程中较稳定，经过一些石头颗粒时，不会使车体10晃动幅度过大。
两个转轴21分别与两个越障板12转动连接，所述的越障板 12通过转轴21与车体10转动连接，所述的第二移动机构14包括两个与越障板12转动连接的第二转轮25，其中一个第二转轮 25套设在转轴21上，所述的第二转轮25延伸出越障板12的两侧，两个第二转轮25分别位于越障板12的两端，且两个第二转轮25之间连接有第二履带26。
在攀爬斜面时，第二转轮25上的第二履带26与斜面接触，随着车体10的继续前进，第二履带26在斜面上传动且在越障板 12倾斜导向的作用下攀爬斜面，防止斜面卡住车体10。且在车体 10前进过程中，转轴14都是转动的，从而能够带动所有的第二履带26传动，因此在越障板12转动将车体10抬起并越过障碍物时，第二履带26与地面接触，并在第二履带26的传动下使车体 10向前移动经过障碍物。
所述的第二履带26与第二转轮25啮合连接，所述的第一履带24与第一转轮23啮合连接，所述的第二履带26和第一履带 24的外端面均设有若干个凹槽27。在本实施例中，能够增加抓地力防止打滑。
所述的车体10上设有照明灯28，且所述的车体10的端部上设有摄像仪29。
即使车体10怎么旋转和移动，摄像仪29位于车体10前进的端部。此外，考虑到地下管廊漆黑情况下，照明灯28提供光照。
实施例二
结合图2和图3所示，本实施例与实施例1的结构和工作原理基本相同，不同之处在于，所述的伸缩机构15包括气缸19，所述的车体10上转动连接有转盘20，所述的气缸19设置在转盘 20上，且所述的气缸19的输出轴与越障板12转动连接。
在本实施例中，在使越障板12向下转动时，气缸19工作使其输出轴向下延伸，从而使越障板12向下转动。由于气缸19设置在转盘20上，因此在越障板12转动过程中转盘20也会带着气缸19进行相应的角度的转动，不会卡住越障板12。
实施例三
本实施例是在实施例一或实施例二提供的具有越障攀爬机构的巡检机器人的基础上实现的使用方法，如图1-3所示。
包括以下步骤：
步骤一：越障攀爬机构13将越障板12转动至呈倾斜向上并延伸出车体10的状态，车体10两侧的第一移动机构11使车体 10向前延伸；
步骤二：车体10前进方向具有陡坡或斜面时，越障攀爬机构 13调整越障板12的倾斜角度；
步骤三：车体10前进方向具有障碍物时，越障攀爬机构13 使越障板12远离车体10的端部向下周向摆动并将车体10抬起；
步骤四：位于越障板12上的第二移动机构14使车体10向前移动，使障碍物从车体10下方经过。
本发明的工作原理：在正常行驶过程中，越障板12朝着远离车体10的方向向上倾斜翘起，使第二履带26不与管廊地面接触，且使第一履带24与管廊地面接触，转动驱动装置22工作使第一履带24传动，从而使车体10向前移动。当管廊地面上具有斜面时，机器人在前进中先使倾斜的越障板12与斜面接触，由于转轴 21上设有第一转轮23和第二转轮25，转动驱动装置22工作使第一转轮23和第二转轮25转动，从而第二履带26也在传动中，从而使车体在越障板12的导向下使机器人在前行过程中翘起并驶上斜面。
当管廊地面上具有障碍物时，四个越障攀爬机构13工作使四个越障板12进行转动，气缸19工作使其输出轴向下延伸，从而使越障板12向下转动；或者越障转动电机18工作使粗杆16带着越障板12进行转动。从而使越障板12远离车体10的端部与管廊地面与接触，越障板12继续转动，从而将车体10向上抬起，此时车体10与地面之间具有间隙，第一履带24与地面脱离连接，而第二履带26、与地面接触，四个越障板12支撑住车体10，且第二履带26、工作使车体10向前移动，从而使障碍物从车体10 下侧穿过，防止车体10在攀爬障碍物的过程中刮花车体10或侧翻。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了车体10、第一移动机构11、越障板 12、越障攀爬机构13、第二移动机构14、伸缩机构15、粗杆16、细杆17、越障转动电机18、气缸19、转盘20、转轴21、转动驱动装置22、第一转轮23、第一履带24、第二转轮25、第二履带 26、凹槽27、照明灯28、摄像仪29等，使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种具有越障攀爬机构的巡检机器人，包括车体(10)，其特征在于，所述的车体(10)的两侧各设有一个第一移动机构(11)，所述的车体(10)至少一侧上的第一移动机构(11)连接有两个分别位于车体(10)两端的越障板(12)，所述的越障板(12)与车体(10)转动连接，且每一越障板(12)连接有一个越障攀爬机构(13)，在越障攀爬机构(13)的带动下使越障板(12)的其中一端朝向车体(10)下方周向摆动并将车体(10)抬起，且每一越障板(12)上设有第二移动机构(14)。
2.根据权利要求1所述的具有越障攀爬机构的巡检机器人，其特征在于，所述的越障板(12)的其中一端与车体(10)转动连接，且越障板(12)的另一端与越障攀爬机构(13)相连，所述的越障攀爬机构(13)包括与越障板(12)端部转动连接的伸缩机构(15)，所述的伸缩机构(15)远离越障板(12)的端部与车体(10)转动连接。
3.根据权利要求2所述的具有越障攀爬机构的巡检机器人，其特征在于，所述的伸缩机构(15)包括与车体(10)转动连接的粗杆(16)，所述的粗杆(16)内活动连接有能沿着粗杆(16)轴向往复移动的细杆(17)，所述的细杆(17)延伸出粗杆(16)的端部与越障板(12)转动连接，所述的粗杆(16)与设置在车体(10)内的越障转动电机(18)输出轴相连。
4.根据权利要求2所述的具有越障攀爬机构的巡检机器人，其特征在于，所述的伸缩机构(15)包括气缸(19)，所述的车体(10)上转动连接有转盘(20)，所述的气缸(19)设置在转盘(20)上，且所述的气缸(19)的输出轴与越障板(12)转动连接。
5.根据权利要求1所述的具有越障攀爬机构的巡检机器人，其特征在于，所述的第一移动机构(11)包括若干个与车体(10)转动连接的转轴(21)，所述的转轴(21)延伸出车体(10)，至少其中一个转轴(21)连接有设置在车体(10)内的转动驱动装置(22)，若干个转轴(21)上均设有第一转轮(23)。
6.根据权利要求5所述的具有越障攀爬机构的巡检机器人，其特征在于，每一第一移动机构(11)内具有两个转轴(21)，两个转轴(21)分别位于车体(10)的两端，其中一个转轴(21)与转动驱动装置(22)相连，两个第一转轮(23)之间通过第一履带(24)相连。
7.根据权利要求6所述的具有越障攀爬机构的巡检机器人，其特征在于，两个转轴(21)分别与两个越障板(12)转动连接，所述的越障板(12)通过转轴(21)与车体(10)转动连接，所述的第二移动机构(14)包括两个与越障板(12)转动连接的第二转轮(25)，其中一个第二转轮(25)套设在转轴(21)上，所述的第二转轮(25)延伸出越障板(12)的两侧，两个第二转轮(25)分别位于越障板(12)的两端，且两个第二转轮(25)之间连接有第二履带(26)。
8.根据权利要求7所述的具有越障攀爬机构的巡检机器人，其特征在于，所述的第二履带(26)与第二转轮(25)啮合连接，所述的第一履带(24)与第一转轮(23)啮合连接，所述的第二履带(26)和第一履带(24)的外端面均设有若干个凹槽(27)。
9.根据权利要求1所述的具有越障攀爬机构的巡检机器人，其特征在于，所述的车体(10)上设有照明灯(28)，且所述的车体(10)的端部上设有摄像仪(29)。
10.一种具有越障攀爬机构的巡检机器人的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：越障攀爬机构(13)将越障板(12)转动至呈倾斜向上并延伸出车体(10)的状态，车体(10)两侧的第一移动机构(11)使车体(10)向前延伸；
步骤二：车体(10)前进方向具有陡坡或斜面时，越障攀爬机构(13)调整越障板(12)的倾斜角度；
步骤三：车体(10)前进方向具有障碍物时，越障攀爬机构(13)使越障板(12)远离车体(10)的端部向下周向摆动并将车体(10)抬起；
步骤四：位于越障板(12)上的第二移动机构(14)使车体(10)向前移动，使障碍物从车体(10)下方经过。
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