CN111878688A - 双轨导向齿轮巡检系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种双轨导向齿轮巡检系统。双轨导向齿轮巡检系统包括导轨总成和行走装置。导轨总成的顶部形成有两个上导向面。行走装置包括机架和门形驱动机构，门形驱动机构设于机架。门形驱动机构包括第一门形框架、齿轮驱动组件和两个与上导向面对应的第一上导向轮，齿轮驱动组件和第一上导向轮均设于第一门形框架上。两个第一上导向轮分别支撑于与之对应的上导向面上，齿轮驱动组件的驱动齿轮与齿带啮合，以驱动行走装置沿导轨总成行走。双轨导向齿轮巡检系统将导向和驱动集成为一体，提高整体系统的可靠性，降低了整个系统的重量。

Description

双轨导向齿轮巡检系统

技术领域

本申请涉及轨道机器人技术领域，具体而言，涉及一种双轨导向齿轮巡检系统。

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的行走系统通过多个导轮导向，且驱动机构和导向机构是分开的，在运动时，驱动和导向机构的运动轨迹会不一致，降低整体系统的可靠性，同时增加了整体系统的重量。

发明内容

本申请提供了一种双轨导向齿轮巡检系统，其将导向和驱动集成为一体，提高整体系统的可靠性，降低了重量。

第一方面，本发明实施例提供一种双轨导向齿轮巡检系统，包括：

导轨总成，导轨总成配置有齿带，导轨总成的顶部形成有两个上导向面，两个上导向面沿导轨总成的竖直中线对称，且两个上导向面呈倒V型；以及

行走装置，行走装置包括机架和门形驱动机构，门形驱动机构设于机架；

门形驱动机构包括第一门形框架、齿轮驱动组件和两个与上导向面对应的第一上导向轮，齿轮驱动组件和第一上导向轮均设于第一门形框架上；

两个第一上导向轮分别支撑于与之对应的上导向面上，齿轮驱动组件的驱动齿轮与齿带啮合，以驱动行走装置沿导轨总成行走。

在上述实现过程中，两个第一上导向轮吊挂于呈倒V型的上导向面上，起导向的作用，同时还将整个行走装置与导轨总成相连。齿轮驱动组件通过驱动齿轮的转动，带动行走装置沿导轨总成上行走。齿轮驱动组件和第一上导向轮集成于第一门形框架中，在行走装置沿导轨总成行走时，第一上导向轮和齿轮驱动组件的行走方向是一致的，保证了行走装置平稳地在导轨总成上行走。行走装置精简了导向和驱动的结构，降低了行走装置的重量。需要说明的是，导轨总成上的倒V型导向面不仅能够稳定地吊挂行走装置，还能够使得导轨总成在不增加宽度的情况下，增大与行走装置的接触面积，保证行走装置平稳地工作。

在可选的实施方式中，行走装置还包括门形导向机构，门形导向机构与门形驱动机构间隔分布；

门形导向机构包括第二门形框架、两个与上导向面对应的第二上导向轮，第二上导向轮设于第二门形框架上且分别支撑于与之对应的上导向面上。

在可选的实施方式中，导轨总成的底部形成有下导向面；

行走装置还包括下导向组件，下导向组件与下导向面滚动配合。

在可选的实施方式中，下导向组件包括两个下导向单元；

其中一个下导向单元设于第一门形框架，另一个下导向单元设于第二门形框架。

在可选的实施方式中，下导向单元包括安装座、下导向轮以及弹性部；

安装座与弹性部连接，下导向轮设于安装座上；

下导向轮在弹性部的弹性作用下始终贴合下导向面。

在可选的实施方式中，下导向面包括两个倾斜面，两个倾斜面沿导轨总成的竖直中线对称；

安装座的顶部形成有两个与倾斜面对应的下导轮斜面，下导向轮设于下导轮斜面，且与倾斜面贴合。

在可选的实施方式中，第一门形框架包括驱动底板和两个驱动安装板；

驱动底板设于机架，两个驱动安装板设于驱动底板且沿驱动底板的竖直中线对称；

驱动安装板的顶端形成有第一斜面，第一上导向轮安装于第一斜面，以贴合于上导向面；

第二门形框架包括导向底板和两个导向安装板；

导向底板设于机架，两个导向安装板沿导向底板的竖直中线对称，导向安装板的顶端形成有第二斜面，第二上导向轮安装于第二斜面，以贴合于上导向面。

在可选的实施方式中，驱动安装板为中空结构；

齿轮驱动组件包括减速器、电机以及驱动齿轮，减速器和驱动齿轮连接且位于其中一个驱动安装板的腔室中，驱动齿轮与齿带啮合，电机固定于驱动安装板的壁面且与减速器连接。

在可选的实施方式中，齿带形成于导轨总成的侧面，导轨总成的另一个侧面形成有滑触线；

门形驱动机构还包括滑触头，滑触头与滑触线电连接，且与齿轮驱动组件连接，以向齿轮驱动组件供电。

在可选的实施方式中，第一门形框架和第二门形框架分别通过回转轴承与机架连接。

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为本实施例中双轨导向齿轮巡检系统的立体图；

图2为本实施例中导轨总成的立体图；

图3为本实施例中行走装置的立体图；

图4为本实施例中门形驱动机构的立体图；

图5为本实施例中门形导向机构的立体图；

图6为在第一种其他实施方式中行走装置的立体示意图；

图7为在第二种其他实施方式中行走装置的立体示意图；

图8为在第二种其他实施方式中行走装置部分结构的主视图；

图9为在第三种其他实施方式中行走装置的立体示意图；

图10为在第三种其他实施方式中行走装置部分结构的立体示意图；

图11为在第四种其他实施方式中门形驱动机构的立体图。

图标：10-双轨导向齿轮巡检系统；20-导轨总成；21-齿带；22-上导向面；23-下导向面；24-倾斜面；25-滑触线；30-行走装置；31-机架；32-门形驱动机构；33-门形导向机构；34-下导向组件；35-下导向单元；36-水平导向轮；40-回转轴承；320-第一门形框架；321-齿轮驱动组件；322-第一上导向轮；323-驱动底板；324-驱动安装板；325-第一斜面；326-减速器；327-电机；328-滑触头；329-驱动齿轮；330-第二门形框架；331-第二上导向轮；332-导向底板；333-导向安装板；334-第二斜面；350-安装座；351-下导向轮；352-弹性部；353-下导轮斜面；354-斜凸。

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。

本实施例提供一种双轨导向齿轮巡检系统10，其将导向和驱动集成为一体，提高整体系统的可靠性，降低了重量。

参见图1、图2、图3以及图4，图1为本实施例中双轨导向齿轮巡检系统10的立体图，图2为本实施例中导轨总成20的立体图，图3为本实施例中行走装置30的立体图，图4为本实施例中门形驱动机构32的立体图。

双轨导向齿轮巡检系统10包括导轨总成20和沿导轨总成20行走的行走装置30。

导轨总成20配置有齿带21，导轨总成20的顶部形成有两个上导向面22，两个上导向面22沿导轨总成20的竖直中线对称，且两个上导向面22呈倒V型。

行走装置30包括机架31和门形驱动机构32，门形驱动机构32设于机架31。门形驱动机构32包括第一门形框架320、齿轮驱动组件321和两个与上导向面22对应的第一上导向轮322，齿轮驱动组件321和第一上导向轮322均设于第一门形框架320上。两个第一上导向轮322分别支撑于与之对应的上导向面22上，齿轮驱动组件321的驱动齿轮329与齿带21啮合，以驱动行走装置30沿导轨总成20行走。

在上述实现过程中，两个第一上导向轮322分别吊挂于倒V型的上导向面22上，起导向的作用，同时还将整个行走装置30与导轨总成20相连，防止行走装置30脱落。齿轮驱动组件321通过驱动齿轮329的转动，以带动行走装置30沿导轨总成20上行走。齿轮驱动组件321和第一上导向轮322集成于第一门形框架320中，在行走装置30沿导轨总成20行走时，第一上导向轮322和齿轮驱动组件321的行走方向是一致的，保证了行走装置30平稳地在导轨总成20上行走。行走装置30精简了导向和驱动的结构，降低了行走装置30的重量。需要说明的是，导轨总成20上的呈倒V型的导向面不仅能够稳定地吊挂行走装置30，还能够使得导轨总成20在不增加宽度的情况下，增大与行走装置30的接触面积，保证行走装置30平稳地工作。需要说明的是，机架31用于连接机器人本体，机器人本体随行走机构的行走可进行相应的工作。

本公开中，行走装置30还包括门形导向机构33，门形导向机构33与门形驱动机构32间隔分布。参见图5，图5为本实施例中门形导向机构33的立体图。门形导向机构33包括第二门形框架330、两个与上导向面22对应的第二上导向轮331，第二上导向轮331设于第二门形框架330上且分别支撑于与之对应的上导向面22上。

在上述实现过程中，通过增设门形导向机构33能够保证行走装置30平稳地沿导轨总成20行走，保证行走装置30与导轨总成20之间的连接稳定性，同时，门形导向机构33的第二上导向轮331和门形驱动机构32的第一上导向轮322能够共同分散行走装置30和连接于行走装置30之下的机器人本体的重量，保证导轨总成20的工作寿命。

请参见图2，本公开中，导轨总成20的底部形成有下导向面23。

行走装置30还包括下导向组件34，下导向组件34与下导向面23滚动配合。

在上述实现过程中，通过在导轨总成20的底部设计下导向面23，以及增设下导向组件34，能够与上导向面22、第一导向轮和第二导向轮对应，使得行走装置30对导轨总成20的顶部和底部施加载荷，对导轨总成20形成夹持和围合，保证行走装置30与导轨总成20之间的连接稳定性，同时，也进一步地提高行走装置30的导向稳定性。

本公开中，如图4和图5，下导向组件34包括两个下导向单元35。其中一个下导向单元35设于第一门形框架320，另一个下导向单元35设于第二门形框架330。

在上述实现过程中，第一门形框架320和第二门形框架330各自设有一个下导向单元35，进一步地提高了行走装置30在导向功能上的集成度。同时，由于两个下导向单元35分别对应着第一上导向轮322和第二上导向轮331，能够为行走装置30提供良好的支撑，保证导轨总成的受力平衡。

需要说明的是，在其他具体实施方式中，如图6，图6为其他实施方式中行走装置30的立体示意图，下导向单元35的数量可以为一，一个下导向单元35设置在门形驱动机构32和门形导向机构33之间。在上述实现过程中，下导向单元35、第一上导向轮322和第二上导向轮331分别与导轨总成20的作用点连成三角形，在降低下导向单元35的数量的条件下，保证了下导向单元35、第一上导向轮322和第二上导向轮331为行走装置30提供良好的支撑。为保证该实施方式中，行走装置30具有良好的导向效果，第一门形框架320和第二门形框架可分别设有水平导向轮36，以与轨道总成的侧面滚动配合。

结合图4或图5，本公开中，下导向单元35包括安装座350、下导向轮351以及弹性部352。安装座350与弹性部352连接，下导向轮351设于安装座350上。下导向轮351在弹性部352的弹性作用下始终贴合下导向面23。

在上述实现过程中，在行走装置30行走至导轨总成20的转弯处或者高低起伏处时，下导向轮351由于始终贴合下导向面23，故导轨总成20与下导向轮351之间无间隙，从而导向稳定运动精度高，噪音小，同时，下导向单元35也起到缓冲的作用，避免行走装置30行走至导轨总成20的转弯处或者高低起伏处时发生颠簸抖动。

本公开中，请参见图3，下导向面23包括两个倾斜面24，两个倾斜面24沿导轨总成20的竖直中线对称。参见图4或图5，安装座350的顶部形成有两个与倾斜面24对应的下导轮斜面353，下导向轮351设于下导轮斜面353，且与倾斜面24贴合。

在上述实现过程中，下导向单元35包括两个相互对称的下导向轮351，以分别与导轨总成20的相互对称的倾斜面24贴合，使得两个下导向轮351的受力均衡，保证了两个下导向轮351的使用寿命；两个倾斜设置的下导向轮351也在横向上对导轨总成施力，同时，由于两个上导向面22和两个倾斜面24分别沿导轨总成20的竖直中线对称，故行走装置30对导轨总成20施加的力具有对中性，保证了导轨总成20的使用寿命，同时也保证了行走装置30平稳地沿导轨总成20行走。

需要说明的是，在其他具体实施方式中，如图7和图8，图7为其他实施方式中行走装置30的立体示意图，图8为其他实施方式中行走装置30部分结构的主视图。下导向单元35中的下导向轮351的数量可以为一个，该下导向轮351横设于安装座350上，下导向轮351的两端形成有分别与两个倾斜面24贴合的斜凸354。在上述实现过程中，同样实现了上述下导向单元35包括两个相互对称的下导向轮351的技术效果，且精简了下导向单元35的结构，降低了制造成本。其中，图7和图8用于解释下导向轮351的结构，未对行走装置30的其他结构进行限制。

需要说明的是，在其他具体实施方式中，如图9和图10，图9为其他实施方式中行走装置30的立体示意图，图10为其他实施方式中行走装置30的部分结构的立体示意图。下导向单元35中的下导向轮351的数量可以为一个，该下导向轮351横设于安装座350上，且下导向轮351呈圆筒状。导轨总成20的下导向面23也为平面，下导轮的周面直接贴合于下导向面23。在上述实现过程中，精简了下导向单元35的结构，降低了制造成本。其中，图9和图10用于解释下导向轮351的结构，未对行走装置30的其他结构进行限制。同时，为保证该实施方式中，行走装置30具有良好的导向效果，第一门形框架320和第二门形框架可分别设有水平导向轮36，以对导轨总成20横向施力。

本公开中，参见图4和图5。第一门形框架320包括驱动底板323和两个驱动安装板324。驱动底板323设于机架31，两个驱动安装板324设于驱动底板323且沿驱动底板323的竖直中线对称。驱动安装板324的顶端形成有第一斜面325，第一上导向轮322安装于第一斜面325，以贴合于上导向面22。第一门形框架320中的下导向单元35设于驱动底板323上。

第二门形框架330包括导向底板332和两个导向安装板333。导向底板332设于机架31，两个导向安装板333沿导向底板332的竖直中线对称，导向安装板333的顶端形成有第二斜面334，第二上导向轮331安装于第二斜面334，以贴合于上导向面22。第二门形框架330中的下导向单元35设于导向底板332上。

在上述实现过程中，第一门形框架320和第二门形框架330结构简单，便于制造。驱动安装板324的第一斜面325、导向安装板333的第二斜面334能够使得第一上导向轮322和第二上导向轮331平稳地贴合在上导向面22上，利于行走装置30平稳地沿导轨总成20行走。

本公开中，驱动安装板324为中空结构。齿轮驱动组件321包括减速器326和电机327，减速器326和驱动齿轮329连接且位于其中一个驱动安装板324的腔室中，驱动齿轮329与齿带21啮合，电机327固定于驱动安装板324的壁面且与减速器326连接。

在上述实现过程中，驱动齿轮329处于驱动安装板324的腔室中，能够避免驱动齿轮329受外物碰撞损坏，保证行走装置30的正常工作。

本公开中，如图3，齿带21形成于导轨总成20的侧面，导轨总成20的另一个侧面形成有滑触线25。如图4，门形驱动机构32还包括滑触头328，滑触头328与滑触线25电连接，且与齿轮驱动组件321连接，以向齿轮驱动组件321供电。

在上述实现过程中，滑触头328和齿轮驱动组件321分别设于导轨总成20的一侧，使得导轨总成20的受力均衡，保证导轨总成20的使用寿命。滑触头328在行走装置30沿导轨总成20行走时，始终与滑触线25接触，从滑触线25取电向齿轮驱动组件321供电，保证齿轮驱动组件321持续地工作，通过滑触头328也可向机器人本体供电。

需要说明的是，本公开中第一门形框架320中的下导向单元35处于两个驱动安装板324的前侧，且滑触头328和齿轮驱动组件321处于两个驱动安装板324之间。在其他具有实施方式中，不限制下导向单元35、滑触头328和齿轮驱动组件321在第一门形框架320中的具体位置，例如，在图11中，第一门形框架320中的下导向单元35处于两个驱动安装板324之间，滑触头328和齿轮驱动组件321分别处于两个驱动安装板324的前侧。

本公开中，第一门形框架320和第二门形框架330分别通过回转轴承40与机架31连接。

在上述实现过程中，行走装置30行走至导轨总成20的转弯处时，门形导向机构33和门形驱动机构32在其惯性的作用下相对机架31发生偏转，以使得行走装置30自适应地转向，保证转向平稳，从而保证机架31下的机器人本体稳定工作。

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)

1.一种双轨导向齿轮巡检系统，其特征在于，包括：

导轨总成，所述导轨总成配置有齿带，所述导轨总成的顶部形成有两个上导向面，两个所述上导向面沿所述导轨总成的竖直中线对称，且两个所述上导向面呈倒V型；以及

行走装置，所述行走装置包括机架和门形驱动机构，所述门形驱动机构设于所述机架；

所述门形驱动机构包括第一门形框架、齿轮驱动组件和两个与所述上导向面对应的第一上导向轮，所述齿轮驱动组件和所述第一上导向轮均设于所述第一门形框架上；

两个所述第一上导向轮分别支撑于与之对应的上导向面上，所述齿轮驱动组件的驱动齿轮与所述齿带啮合，以驱动所述行走装置沿所述导轨总成行走。

2.根据权利要求1所述的双轨导向齿轮巡检系统，其特征在于，

所述行走装置还包括门形导向机构，所述门形导向机构与所述门形驱动机构间隔分布；

所述门形导向机构包括第二门形框架、两个与所述上导向面对应的第二上导向轮，所述第二上导向轮设于所述第二门形框架上且分别支撑于与之对应的上导向面上。

3.根据权利要求2所述的双轨导向齿轮巡检系统，其特征在于，

所述导轨总成的底部形成有下导向面；

所述行走装置还包括下导向组件，所述下导向组件与所述下导向面滚动配合。

4.根据权利要求3所述的双轨导向齿轮巡检系统，其特征在于，

所述下导向组件包括两个下导向单元；

其中一个所述下导向单元设于所述第一门形框架，另一个所述下导向单元设于所述第二门形框架。

5.根据权利要求4所述的双轨导向齿轮巡检系统，其特征在于，

所述下导向单元包括安装座、下导向轮以及弹性部；

所述安装座与弹性部连接，所述下导向轮设于所述安装座上；

所述下导向轮在所述弹性部的弹性作用下始终贴合所述下导向面。

6.根据权利要求5所述的双轨导向齿轮巡检系统，其特征在于，

所述下导向面包括两个倾斜面，两个所述倾斜面沿所述导轨总成的竖直中线对称；

所述安装座的顶部形成有两个与所述倾斜面对应的下导轮斜面，所述下导向轮设于所述下导轮斜面，且与所述倾斜面贴合。

7.根据权利要求2-6任一项所述的双轨导向齿轮巡检系统，其特征在于，

所述第一门形框架包括驱动底板和两个驱动安装板；

所述驱动底板设于所述机架，两个所述驱动安装板设于所述驱动底板且沿所述驱动底板的竖直中线对称；

所述驱动安装板的顶端形成有第一斜面，所述第一上导向轮安装于所述第一斜面，以贴合于所述上导向面；

所述第二门形框架包括导向底板和两个导向安装板；

所述导向底板设于所述机架，两个所述导向安装板沿所述导向底板的竖直中线对称，所述导向安装板的顶端形成有第二斜面，所述第二上导向轮安装于所述第二斜面，以贴合于所述上导向面。

8.根据权利要求7所述的双轨导向齿轮巡检系统，其特征在于，

所述驱动安装板为中空结构；

所述齿轮驱动组件包括减速器和电机，所述减速器和所述驱动齿轮连接且位于其中一个所述驱动安装板的腔室中，所述驱动齿轮与所述齿带啮合，所述电机固定于所述驱动安装板的壁面且与所述减速器连接。

9.根据权利要求7所述的双轨导向齿轮巡检系统，其特征在于，

所述齿带形成于所述导轨总成的侧面，所述导轨总成的另一个侧面形成有滑触线；

所述门形驱动机构还包括滑触头，所述滑触头与所述滑触线电连接，且与所述齿轮驱动组件连接，以向所述齿轮驱动组件供电。

10.根据权利要求2所述的双轨导向齿轮巡检系统，其特征在于，

所述第一门形框架和所述第二门形框架分别通过回转轴承与所述机架连接。

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