CN111815798A - 轨道巡检机器人驱动系统和轨道巡检系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种轨道巡检机器人驱动系统和轨道巡检系统。轨道巡检机器人驱动系统包括轨道、行走机构以及巡检机器人机架。轨道的两侧分别形成有导向面。行走机构包括至少一对马达直驱动力轮，每对马达直驱动力轮中的两个马达直驱动力轮分别支撑于轨道的两个导向面上，每对马达直驱动力轮通过连接板连接。巡检机器人机架与连接板连接，用以连接巡检机器人本体。其中，每一个马达直驱动力轮通过自身的转动，带动巡检机器人机架沿轨道运动。本申请提供的技术方案能够解决由于现有的轨道巡检机器人的传动结构复杂，导致整个巡检系统臃肿，重量大且传动效率损耗大的问题。

Description

轨道巡检机器人驱动系统和轨道巡检系统

技术领域

本申请涉及轨道巡检机器人技术领域，具体而言，涉及一种轨道巡检机器人驱动系统和轨道巡检系统。

背景技术

随着智能科技的发展进步，轨道巡检机器人的应用越来越广泛。现有的轨道巡检机器人驱动系统采用电机外加齿轮、齿轮、同步带驱动轮子，从而在轨道上行走。为此，现有的轨道巡检机器人的传动结构复杂，使得整个巡检系统臃肿，重量大且传动效率损耗大。

发明内容

本申请提供了一种轨道巡检机器人驱动系统和轨道巡检系统，能够解决由于现有的轨道巡检机器人的传动结构复杂，导致整个巡检系统臃肿，重量大且传动效率损耗大的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种轨道巡检机器人驱动系统，包括：

轨道，轨道的两侧分别形成有导向面；

行走机构，行走机构包括至少一对马达直驱动力轮，每对马达直驱动力轮中的两个马达直驱动力轮分别支撑于轨道的两个导向面上，每对马达直驱动力轮通过连接板连接；

巡检机器人机架，巡检机器人机架与连接板连接，用以连接巡检机器人本体；

其中，每一个马达直驱动力轮通过自身的转动，带动巡检机器人机架沿轨道运动。

上述方案中，提供了一种轨道巡检机器人驱动系统。轨道巡检机器人驱动系统包括轨道、行走机构以及巡检机器人机架。巡检机器人机架用于与巡检机器人本体连接，行走机构带动巡检机器人机架沿轨道的延伸方向运动。为解决由于现有的轨道巡检机器人的传动结构复杂，导致整个巡检系统臃肿，重量大且传动效率损耗大的问题，本方案中，行走机构包括了至少一对马达直驱动力轮。每对马达直驱动力轮中包含两个马达直驱动力轮，两个马达直驱动力轮分别支撑于轨道的两个导向面上，每一个马达直驱动力轮通过自身的转动，从而稳定地带动巡检机器人机架沿轨道运动。不同于现有技术中的采用电机外机齿轮、齿轮、同步带驱动轮子的方式，本方案中是通过马达直驱动力轮驱动，故结构精简，能够解决上述问题。

在可选的实施方式中，马达直驱动力轮包括侧板、驱动控制板、马达定子、主轴、马达转子以及橡胶轮；

马达定子固定于侧板；

驱动控制板位于侧板和马达定子之间，与马达定子连接；

主轴设置马达定子的中心，且马达转子可转动地设于主轴上；

橡胶轮设于马达转子的外周。

在可选的实施方式中，马达直驱动力轮包括定位挡板；

橡胶轮由其轴向可拆卸地设置在马达转子的外周，且橡胶轮相对于马达转子在其径向上锁定；

定位挡板可拆卸地与马达转子连接，以使得橡胶轮在其轴向上锁定于马达转子。

在可选的实施方式中，侧板设置有导向轮，导向轮与轨道的侧面配合。

在可选的实施方式中，行走机构还包括压力轮组件，压力轮组件设于连接板上且处于轨道的下方；

压力轮组件包括阻尼部和压力轮，阻尼部设置于连接板且用以驱使压力轮紧贴轨道的下表面。

在可选的实施方式中，阻尼部包括支架、套筒、弹簧以及开口挡板；

套筒固定于连接板上；

支架可滑动地设置于套筒中，支架的一端贯穿连接板与开口挡板配合，支架的另一端连接压力轮；

弹簧套设于套筒，且弹簧的一端设于连接板，弹簧的另一端与支架连接，用以驱使支架带动压力轮紧贴于轨道。

在可选的实施方式中，行走机构还包括转向架组件，转向架组件设于处于首端的连接板上；

转向架组件包括可相对于连接板绕轨道的中轴线转动的转向安装部，转向安装部连接巡检机器人机架，用以使得巡检机器人本体自适应转向。

在可选的实施方式中，转向架组件包括转向轴承内芯、转向轴承外架以及固定底座；

转向轴承内芯固定于连接板；

转向轴承外架通过固定底座沿转向轴承内芯的轴向相对于转向轴承内芯固定，且转向轴承外架和固定底座可绕转向轴承内芯的轴向相对于转向轴承内芯转动；

固定底座连接巡检机器人机架。

在可选的实施方式中，两个导向面相对于轨道的中轴线对称，且分别相对于中轴线向下倾斜。

第二方面，本发明实施例提供一种轨道巡检系统，包括：

巡检机器人本体；以及

前述实施方式任意一项的轨道巡检机器人驱动系统；

巡检机器人本体通过行走机构可沿轨道运动。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实施例中轨道巡检机器人驱动系统的立体图；

图2为本实施例中轨道巡检机器人驱动系统的剖视图；

图3为本实施例中马达直驱动力轮的剖视图；

图4为本实施例中马达直驱动力轮隐藏了橡胶轮后的立体图；

图5为本实施例中压力轮组件的剖视图；

图6为本实施例中连接板和转向架组件的剖视图。

图标：10-轨道巡检机器人驱动系统；

11-轨道；110-导向面；

12-行走机构；13-巡检机器人机架；

20-马达直驱动力轮；20a-连接板；21-侧板；22-驱动控制板；23-马达定子；24-主轴；25-马达转子；26-橡胶轮；27-定位挡板；28-导向轮；250-凹槽；251-定位凸缘；260-凸台；

30-压力轮组件；31-阻尼部；32-压力轮；310-支架；311-套筒；312-弹簧；313-开口挡板；

40-转向架组件；41-转向轴承内芯；42-转向轴承外架；43-固定底座。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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申请的限制。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

本实施例提供一种轨道巡检机器人驱动系统10，能够解决由于现有的轨道巡检机器人的传动结构复杂，导致整个巡检系统臃肿，重量大且传动效率损耗大的问题。

轨道巡检机器人驱动系统10包括轨道11、行走机构12以及巡检机器人机架13。

请参见图1和图2，图1为本实施例中轨道巡检机器人驱动系统10的立体图，图2为本实施例中轨道巡检机器人驱动系统10的剖视图。

本实施例中，行走机构12包括两对马达直驱动力轮20、压力轮组件30以及转向架组件40。

轨道11的两侧分别形成有导向面110，每对马达直驱动力轮20中的两个马达直驱动力轮20分别支撑于轨道11的两个导向面110上，每对马达直驱动力轮20通过连接板20a连接。

其中，每一个马达直驱动力轮20通过自身的转动，带动巡检机器人机架13沿轨道11运动。

两对马达直驱动力轮20支撑与轨道11上，且通过每一个马达直驱动力轮20的工作，使得整个行走机构12和巡检机器人机架13沿轨道11运动。

两对马达直驱动力轮20沿轨道的长度方向上间隔布置，每对马达直驱动力轮20的连接板20a通过转向架组件40与巡检机器人机架13连接，巡检机器人机架13用于连接巡检机器人本体。

压力轮组件30处于轨道11的下方，用以向轨道11的下表面施加压力，以保证整个行走机构12相对于轨道11的稳定性。

不同于现有技术中，采用电机，外加例如齿轮、同步带等传动结构的方式驱动轮子，本实施例中，采用每一个马达直驱动力轮20单独工作，两对马达直驱动力轮20共同协同，以驱动整个行走机构12运动，故可以使得整个轨道巡检机器人驱动系统10结构精简，重量小，且传动效率的损耗小。

请参见图3，图3为本实施例中马达直驱动力轮20的剖视图。

马达直驱动力轮20包括侧板21、驱动控制板22、马达定子23、主轴24、马达转子25以及橡胶轮26。

马达定子23固定于侧板21，驱动控制板22位于侧板21和马达定子23之间，与马达定子23连接。

主轴24设置于马达定子23的中心，且马达转子25可转动地设于主轴24上。橡胶轮26设于马达转子25的外周，橡胶轮26支撑于轨道11的导向面110。

当马达直驱动力轮20接通电源后，马达转子25可在马达转子25产生的磁场的作用下绕主轴24转动，从而带动橡胶轮26转动，以使得橡胶轮26在轨道11的导向面110上行走，从而带动行走机构12沿轨道11行走。

其中，驱动控制板22用于控制马达转子25的转速，以实现对行走机构12行走速度的控制以及实现对行走机构12制动的控制。

由于马达直驱动力轮20在行驶过程中会与轨道11摩擦，长时间的使用会使得橡胶轮26磨损。

为方便更换新的橡胶轮26，本实施例中，马达直驱动力轮20包括定位挡板27。

橡胶轮26由其轴向可拆卸地设置在马达转子25的外周，且橡胶轮26相对于马达转子25在其径向上锁定，定位挡板27可拆卸地与马达转子25连接，以使得橡胶轮26在其轴向上锁定于马达转子25。

其中，请参见图3并结合图4，图4为本实施例中马达直驱动力轮20隐藏了橡胶轮26后的立体图。

马达转子25的外周间隔形成有多个凹槽250，橡胶轮26的内带对应多个凹槽250形成有凸台260。通过凹槽250和凸台260的配合，能实现橡胶轮26相对于马达转子25在径向上的锁定。

其中，在马达转子25的外周还可以形成有环状的定位凸缘251，以使得定位凸缘251和定位挡板27分别抵接于橡胶轮26的两侧，以实现橡胶轮26在轴向上锁定。

为保证马达直驱动力轮20稳定地沿轨道11运动，在侧板21设置有导向轮28，导向轮28与轨道11的侧面配合。

其中，由图2可以看出，轨道11的两个导向面110相对于轨道11的中轴线对称，且分别相对于中轴线向下倾斜，可看作倒V型轨道11。与之对应的，马达直驱动力轮20亦需要配合导向面110倾斜，在图2中，可以看出马达直驱动力轮20的侧板21包括竖直段和倾斜段。

一对马达直驱动力轮20的两个竖直段会通过连接板20a相互连接，马达直驱动力轮20中的其余结构则会固定于倾斜段，以使得橡胶轮26同样呈倾斜状态以紧贴于导向面110。

上述倒V型的轨道11，能够使得行走机构12在运动的过程中具有良好的对中性，保证行走机构12工作的稳定性。同时，倒V型的设计(即，两个导向面110倾斜设置)，能够在不增加轨道11整体宽度的情况下，增大与橡胶轮26的接触面积。

请重新参见图2，压力轮组件30设于连接板20a上且处于轨道11的下方。

参见图5，图5为本实施例中压力轮组件30的剖视图。

压力轮组件30包括阻尼部31和压力轮32，阻尼部31设置于连接板20a且用以驱使压力轮32紧贴轨道11的下表面。

阻尼部31包括支架310、套筒311、弹簧312以及开口挡板313。

套筒311固定于连接板20a上，支架310可滑动地设置于套筒311中，支架310的一端贯穿连接板20a与开口挡板313配合，支架310的另一端连接压力轮32。

弹簧312套设于套筒311，且弹簧312的一端设于连接板20a，弹簧312的另一端与支架310连接，用以驱使支架310带动压力轮32紧贴于轨道11。

请参见图1，转向架组件40设于连接板20a的下方。

请参见图6，图6为本实施例中连接板20a和转向架组件40的剖视图。转向架组件40包括可相对于连接板20a绕轨道11的中轴线转动的转向安装部，转向安装部连接巡检机器人机架13，用以使得与巡检机器人机架13连接的巡检机器人本体能够自适应转向。其中，自适应转向是指，在轨道巡检机器人驱动系统10处于正常工作，且遇到转弯处时，巡检机器人本体由于转向安装部能够随着行走机构12的转向而缓慢地改变方向，从而保证巡检机器人本体的摄像设备的成像稳定性，同时，由于轨道巡检机器人驱动系统10处于正常工作时，其行驶速度不高，故巡检机器人本体不会因惯性而失控。

需要说明的是，在其他具体实施方式中，可取消设置转向架组件40，两对马达直驱动力轮20的连接板20a均与巡检机器人机架13连接。

其中，转向架组件40包括转向轴承内芯41、转向轴承外架42以及固定底座43。

转向轴承内芯41固定于连接板20a的下表面。

转向轴承外架42通过固定底座43沿转向轴承内芯41的轴向相对于转向轴承内芯41固定，且转向轴承外架42和固定底座43可绕转向轴承内芯41的轴向相对于转向轴承内芯41转动。

固定底座43连接巡检机器人机架13。需要说明的是，本实施例还提供一种轨道巡检系统，轨道巡检系统包括巡检机器人本体和上文提供的轨道巡检机器人驱动系统10。巡检机器人本体通过行走机构12可沿轨道11运动。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道巡检机器人驱动系统，其特征在于，包括：

轨道，所述轨道的两侧分别形成有导向面；

行走机构，所述行走机构包括至少一对马达直驱动力轮，每对所述马达直驱动力轮中的两个所述马达直驱动力轮分别支撑于所述轨道的两个所述导向面上，每对所述马达直驱动力轮通过连接板连接；

巡检机器人机架，所述巡检机器人机架与所述连接板连接，用以连接巡检机器人本体；

其中，每一个所述马达直驱动力轮通过自身的转动，带动所述巡检机器人机架沿所述轨道运动。

2.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人驱动系统，其特征在于，

所述马达直驱动力轮包括侧板、驱动控制板、马达定子、主轴、马达转子以及橡胶轮；

所述马达定子固定于所述侧板；

所述驱动控制板位于所述侧板和所述马达定子之间，与所述马达定子连接；

所述主轴设于所述马达定子的中心，且所述马达转子可转动地设于所述主轴上；

所述橡胶轮设于所述马达转子的外周。

3.根据权利要求2所述的轨道巡检机器人驱动系统，其特征在于，

所述马达直驱动力轮包括定位挡板；

所述橡胶轮由其轴向可拆卸地设置在所述马达转子的外周，且所述橡胶轮相对于所述马达转子在其径向上锁定；

所述定位挡板可拆卸地与所述马达转子连接，以使得所述橡胶轮在其轴向上锁定于所述马达转子。

4.根据权利要求2所述的轨道巡检机器人驱动系统，其特征在于，

所述侧板设置有导向轮，所述导向轮与所述轨道的侧面配合。

5.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人驱动系统，其特征在于，

所述行走机构还包括压力轮组件，所述压力轮组件设于所述连接板上且处于所述轨道的下方；

所述压力轮组件包括阻尼部和压力轮，所述阻尼部设置于所述连接板且用以驱使所述压力轮紧贴所述轨道的下表面。

6.根据权利要求5所述的轨道巡检机器人驱动系统，其特征在于，

所述阻尼部包括支架、套筒、弹簧以及开口挡板；

所述套筒固定于所述连接板上；

所述支架可滑动地设置于所述套筒中，所述支架的一端贯穿所述连接板与所述开口挡板配合，所述支架的另一端连接所述压力轮；

所述弹簧套设于所述套筒，且所述弹簧的一端设于所述连接板，弹簧的另一端与所述支架连接，用以驱使所述支架带动所述压力轮紧贴于所述轨道。

7.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人驱动系统，其特征在于，

所述行走机构还包括转向架组件，每个所述连接板设置有所述转向架组件；

所述转向架组件包括可相对于所述连接板绕所述轨道的中轴线转动的转向安装部，所述转向安装部连接所述巡检机器人机架，用以使得所述巡检机器人本体自适应转向。

8.根据权利要求7所述的轨道巡检机器人驱动系统，其特征在于，

所述转向架组件包括转向轴承内芯、转向轴承外架以及固定底座；

所述转向轴承内芯固定于所述连接板；

所述转向轴承外架通过所述固定底座沿所述转向轴承内芯的轴向相对于所述转向轴承内芯固定，且所述转向轴承外架和所述固定底座可绕所述转向轴承内芯的轴向相对于所述转向轴承内芯转动；

所述固定底座连接所述巡检机器人机架。

9.根据权利要求1所述的轨道巡检机器人驱动系统，其特征在于，

两个所述导向面相对于所述轨道的中轴线对称，且分别相对于所述中轴线向下倾斜。

10.一种轨道巡检系统，其特征在于，包括：

巡检机器人本体；以及

权利要求1-9任意一项所述的轨道巡检机器人驱动系统；

所述巡检机器人本体通过所述行走机构可沿所述轨道运动。

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