CN112078690B - 一种巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种巡检机器人，包括车体、主动轮、万向轮和支架；主动轮和万向轮安装在车体上；支架安装在车体上；主动轮给予巡检机器人动力以使巡检机器人移动，万向轮用于调节巡检机器人的移动方向，可以实现较小半径的转弯操作，主动轮和万向轮与地面之间没有干摩擦，可以实现定位精度的提升和轮胎使用寿命的延长。

Description

一种巡检机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种巡检机器人。

背景技术

巡检机器人在户外变电站、工厂等场地的应用日趋广泛，以代替人做重复性、观察性乃至操作性工作。目前上述地工作开展多以人工为主，人效率高，但长期重复性作业易导致疲劳，进而影响工作准确性和可靠性，例如检查并记录仪器仪表参数等。并且特殊天气下人无法正常工作。巡检机器人代替人工作业已成为趋势，其可靠性高，搭载特殊传感器可以完成人无法完成的作业，例如红外测温，有害气体检测等。目前户外机器人多为采用四轮全驱形式，其动力强劲，越野能力强，但驱动单元多，成本高昂。不加转向机构情况下，只能通过四轮差速转向，轮胎磨损严重，也不利于精确定位。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种巡检机器人，包括车体、主动轮、万向轮、支架、电机、轴承座和轮轴法兰，

车体包括底盘；

主动轮和万向轮安装在底盘上；

支架安装在底盘上并位于底盘上方；

轴承座安装在底盘上；

轮轴法兰转动安装在轴承座上；

电机安装在底盘上并位于底盘下方，电机与轮轴法兰连接用于驱动轮轴法兰转动；

主动轮安装在轮轴法兰上。

优选地，巡检机器人还包括电机、轴承座和轮轴法兰，车体包括底盘；

轴承座安装在底盘上；

轮轴法兰转动安装在轴承座上；

电机安装在底盘上，电机与轮轴法兰连接用于驱动轮轴法兰转动；

主动轮安装在轮轴法兰上。

优选地，巡检机器人还包括防护壳，防护壳包围在电机外部。

优选地，车体包括底盘；

巡检机器人还包括第一固定板和螺栓，第一固定板安装在底盘上，第一固定板设有多个第一通孔；

万向轮设有第二固定板，第二固定板设有多个第二通孔，螺栓配合在第一通孔和第二通孔中。

优选地，车体还包括过渡板，过渡板安装在底盘上并位于底盘上方，支架安装在过渡板上。

优选地，车体还包括走线防护盖，防护盖设有穿线槽，穿线槽自防护盖边缘延伸至防护盖中部；

过渡板设有穿线孔，防护盖配合在穿线孔中。

优选地，车体还包括框体，框体固定在过渡板上，框体与过渡板形成包围箱；

车体还包括硬件设备，硬件设备安装在包围箱内。

优选地，框体上设有散热风扇。

优选地，车体还包括骨架，骨架安装在底盘上并包围在包围箱外部。

优选地，巡检机器人还包括蓄电池和滑架；

滑架安装在包围箱内，滑架上设有滑槽，滑架上设有挡件，挡件位于滑槽第一端；

蓄电池设有滑动部，滑动部可滑动地配合在滑槽中，滑槽第二端设有用于锁紧蓄电池的锁紧件。

优选地，巡检机器人还包括硬件支架，硬件支架安装在包围箱内并将蓄电池包围，所述硬件设备安装在硬件支架上。

优选地，巡检机器人还包括雷达，雷达安安装在车体上。

优选地，巡检机器人还包括避障传感器，避障传感器安装在车体上。

优选地，巡检机器人还包括测距传感器，测距传感器安装在车体上。

优选地，巡检机器人还包括防跌落传感器，防跌落传感器安装在车体上。

本发明的巡检机器人，主动轮给予巡检机器人动力以使巡检机器人移动，万向轮用于调节巡检机器人的移动方向，可以实现较小半径的转弯操作，主动轮和万向轮与地面之间没有干摩擦，可以实现定位精度的提升和轮胎使用寿命的延长。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1示出了本发明实施例中巡检机器人的示意图；

图2示出了本发明实施例中主动轮、万向轮和底盘的示意图；

图3示出了本发明实施例中底盘的示意图；

图4示出了本发明实施例中主动轮、万向轮、底盘过渡板的爆炸示意图；

图5示出了本发明实施例中防护盖的示意图；

图6示出了本发明实施例中车体的爆炸示意图；

图7示出了本发明实施例中支架的示意图；

图8示出了本发明实施例中蓄电池和滑架的示意图；

图9示出了本发明实施例中滑架的示意图；

图10示出了本发明实施例中硬件支架的示意图。

图中，1-车体，21-主动轮，22-万向轮，23-底盘，24-电机，25-轴承座，26-轮轴法兰，27-防护壳，28-第一固定板，29-第二固定板，281-第一通孔，291-第二通孔，3-过渡板，31-防护盖，32-穿线槽，41-避障传感器，42-测距传感器，43-防跌落传感器，44-雷达，51-框体，52-散热风扇，53-骨架，6-摄像机支柱，7-支架，71-连接部，72-支撑部，81-蓄电池，82-滑架，83-第一翻卷部，84-锁紧孔，85-挡件，86-电池后盖板，9-硬件支架，91-第一板件，92-第二板件，93-第三板件，94-第二翻卷部，10-硬件设备。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。

参照图1，本发明的实施例提出一种巡检机器人，本实施例中的巡检机器人适用于户外，也适用于室内。巡检机器人包括车体1、两个主动轮21和两个万向轮22。主动轮21和万向轮22安装在车体1上，两个主动轮21为巡检机器人的前轮，两个万向轮22为巡检机器人的后轮，主动轮21的直径大于万向轮22的直径。主动轮21具有驱动力，可以驱动巡检机器人移动，万向轮22不具有驱动力，万向轮22用于调节巡检机器人的行驶方向。

参照图2和图3，车体1包括底盘23，底盘23为矩形框架结构。为了实现主动轮21的转动，巡检机器人还包括两个电机24、两个轴承座25和两个轮轴法兰26，电机24也可以替换为汽油机、柴油机等。参照图3，以其中一个电机24、一个轴承座25和一个轮轴法兰26为例，轴承座25安装在底盘23下侧，轮轴法兰26转动安装在轴承座25上，轮轴法兰26第一端设有锥齿轮。电机24也安装在底盘23下侧，电机24的输出轴上安装有锥齿轮，电机24输出轴上的锥齿轮与轮轴法兰26上的锥齿轮啮合，当电机24输出轴转动时，轮轴法兰26同步转动。轮轴法兰26第二端为法兰，主动轮21安装在法兰上，当轮轴法兰26转动时，轮轴法兰26带动主动轮21同步转动。两个电机24、两个轴承座25和两个轮轴法兰26分别对称设置，两个主动轮21分别独立的由两个电机24驱动转动，当需要调节行驶方向时，调节两个主动轮21的转速不同，即可实现行驶方向的调节。

本实施例中，主动轮21给予巡检机器人动力以使巡检机器人移动，万向轮22用于适应巡检机器人的移动方向，可以实现较小半径的转弯操作，主动轮21和万向轮22与地面之间没有滑动摩擦，只存在滚动摩擦，可以实现定位精度的提升和轮胎使用寿命的延长。现有技术中的四轮差速四驱型式，差速控制对驱动电机的一致性要求高，而电机响应性不可能完全一致，且四个轮胎因磨损和出厂参数不可能完全一致，即便电机完全一致，也会因轮胎的不一致导致差速转向后的角度，与解算角度存在误差，进而导致定位不精确。本实施例中的巡检机器人不存在上述问题，定位精确。

由于电机24靠近地面，为了防止地面上的水溅入电机24、地面与电机24发生刮擦，参照图2和图4，巡检机器人还包括防护壳27，防护壳27将电机24外部、电机24与轮轴法兰26的连接位置包围起来，起到保护电机24和电机24与轮轴法兰26连接位置的作用。

参照图3，巡检机器人还包括两个第一固定板28，两个第一固定板28安装在底盘23下侧，两个第一固定板28均为矩形结构,第一固定板28的四个拐角位置分别设有第一通孔281。参照图4，两个万向轮22上分别设有第二固定板29，两个第二固定板29安装在底盘23下侧，两个第二固定板29均为矩形结构,第二固定板29的四个拐角位置分别设有第二通孔291。以其中一个第一固定板28和一个第二固定板29为例，第一固定板28和第二固定板29贴合，四个第一通孔281和四个第二通孔291分别同轴，螺栓分别配合在第一通孔281和第二通孔291中，旋紧螺栓上的螺母，将第一固定板28和第二固定板29固定在一起，从而将万向轮22安装在底盘23上。

在另外的设计方式上，主动轮21和万向轮22的数量不限于本实施例提出的，主动轮21和万向轮22的数量可以大于两个也可以小于两个。

参照图4，车体1还包括过渡板3，过渡板3安装在底盘23上并位于底盘23上方，过渡板3将底盘23完全覆盖，过渡板3供其他部件安装在其上，因此过渡板3上设有多个安装孔。

过渡板3上设有两个穿线孔，穿线孔供用于连接电机24和过渡板3上方硬件设备10的电线通过。电线一端带有不可拆卸DB9电器头，体积大，因此需要在过渡板3开设较大的穿线孔让DB9头穿过，较大的穿线孔存在导致巡检机器人防水防尘性差，需要堵住过渡板3上的穿线孔。因此两个穿线孔均安装有防护盖31，防护盖31的结构如图5所示，防护盖31呈腰形结构，与穿线孔相适应，防护盖31设有穿线槽32，穿线槽32自防护盖31边缘延伸至防护盖31中部，穿线槽32设有两个。穿线槽32位于防护盖31中部位置的宽度等于所穿过电线的直径大小，穿线槽32位于防护盖31中部位置的宽度大于穿线槽32其他位置，当电线配合在穿线槽32位于防护盖31中部的位置，由于穿线槽32位于防护盖31中部位置的宽度大于穿线槽32其他位置，电线被卡在穿线槽32中。防护盖31的一侧是与过渡板3相抵靠的，防护盖31靠近过渡板3的一侧设有凸台，凸台嵌在穿线孔中，达到更好的密封效果。另外防护盖31上设有四个安装孔，螺丝配合在安装孔中以将防护盖31固定在过渡板3上。

参照图4，巡检机器人还包括一个避障传感器41、两个测距传感器42和两个防跌落传感器43。避障传感器41安装在过渡板3边缘并位于车体1前部，避障传感器41用于引导巡检机器人避开障碍物。两个测距传感器42安装在底盘23上并位于底盘23前部的两侧，测距传感器42用于测量前方障碍物距离，避免巡检机器人与障碍物发生碰撞。两个防跌落传感器43安装在底盘23上并位于底盘23后部的两侧，当巡检机器人后退时，防跌落传感器43可以检测后方的深坑、台阶等，防止巡检机器人突然跌落。硬件设备10与两个测距传感器42和两个防跌落传感器43连接的通讯线穿过穿线孔。

参照图6，为过渡板3上方部件的示意图。具体的，包括一个框体51，框体51为矩形结构，框体51是由四块板件首尾连接构成的，框体51固定在过渡板3上，具体是框体51与过渡板3的边缘连接，框体51与过渡板3形成包围箱。巡检机器人还包括雷达44，雷达44通过雷达支架安装在框体51外部并位于框体51前部，雷达44用于对场地构图，便于巡检机器人感知周围环境，进行避障和导航。框体51上还安装有两个散热风扇52，两个散热风扇52用于将包围箱内的热量驱散出去。

车体1还包括骨架53，骨架53安装在底盘23上并包围在包围箱外部。具体地，骨架53包括多根杆件，多根杆件相互连接，多根杆件分别位于包围箱的多个棱线附近，也可以增加更多的杆件。骨架53用于加固包围箱。

巡检机器人搭载摄像机进行图像采集，现有技术中摄像机通常采用可升降式和不可升降式两种方式。不可升降摄像机高度固定不变，通过调节摄像头俯仰角进行不同高度目标物的观测，可升降式的观测范围更大，但升降机构本体高度初始值较大，通常1m升降幅值的升降机构本体高度已大于1m，将摄像机限制在了较高的初始高度，不利于低目标的观测。本实施例中支架7安装在过渡板3上并位于包围箱内，支架7供不可升降摄像机支柱6或可升降摄像机支柱6安装在其上，不可升降摄像机支柱6或可升降摄像机支柱6与支架7形成的是可拆卸连接，因此摄像机可更换为固定式和升降式，以适应不同的工况要求。

支架7的结构如图7所示，支架7包括连接部71和形状结构完全相同的两个支撑部72，支撑部72底部设有安装孔，螺栓配合在支撑部72底部的安装孔中以将支撑部72固定在过渡板3上，支撑部72上部设有安装孔，螺栓配合在支撑部72上部的安装孔中以将摄像机支柱6固定在支撑部72上，两个支撑部72的上部通过连接部71连接。本实施例中连接部71和支撑部72一体成型的。

为了给电机24供电，参照图8和图9，巡检机器人还包括蓄电池81、滑架82和锁紧件(锁紧件未图示)。滑架82的截面呈矩形波形状，滑架82凹陷的部位设有多个安装孔，通过安装孔将滑架82固定在过渡板3上，滑架82位于包围箱内，滑架82的边缘向上翻卷形成滑槽。另外滑架82上设有挡件85，挡件85位于滑槽第一端。将滑架82边缘向上翻卷的部分命名为第一翻卷部83，第一翻卷部83位于滑槽第二端的位置设有锁紧孔84，锁紧件可以配合在锁紧孔84中。蓄电池81的两侧分别设有滑动部，滑动部可以滑动配合在滑槽中，当蓄电池81滑动到位后与挡件85相抵靠，阻止蓄电池81继续滑动，再将锁紧件配合在第一翻卷部83的锁紧孔84中，将蓄电池81卡住，从而将蓄电池81锁紧在滑架82上。本实施例中的锁紧件为螺丝，第一翻卷部83的锁紧孔84内壁设有螺纹，螺丝可以配合在第一翻卷部83的锁紧孔84中，从而将蓄电池81卡住。

进一步地，为了便于安装和取出蓄电池81，框体51的其中一个板件与另外的板件、过渡板3形成的是可拆卸连接，例如这块板件与其他板件、过渡板3是通过螺丝连接的，这块板件这里命名为电池后盖板86，取下电池后盖板86和锁紧件，即可将蓄电池81抽出滑架82，或是将蓄电池81送入滑架82。

参照图10，巡检机器人还包括硬件支架9，硬件支架9呈

形状，硬件支架9由三块板件顺序连接构成，将位于边缘的两块板件称为第一板件91和第三板件93，将位于中间位置的板件称为第二板件92，第一板件91和第三板件93远离第二板件92的边缘翻卷形成第二翻卷部94，第二翻卷部94设有安装孔。第一板件91、第二板件92和第三板件93上分别设有加强筋。第二翻卷部94安装在过渡板3上，螺栓拧入第二翻卷部94的安装孔中，以将硬件支架9固定在过渡板3上，硬件支架9安装好后，硬件支架9包围在蓄电池81外部，其中第二板件92位于蓄电池81上方。

硬件设备10安装在第二板件92上并位于包围箱内，例如集成电路板、信号接发部件等安装在第二板件92上。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种巡检机器人，其特征在于，包括车体(1)、主动轮(21)、万向轮(22)、支架(7)、电机(24)、轴承座(25)和轮轴法兰(26)，

车体(1)包括底盘(23)；

主动轮(21)和万向轮(22)安装在底盘(23)上；

支架(7)安装在底盘(23)上并位于底盘(23)上方；

车体(1)还包括过渡板(3)，过渡板(3)安装在底盘(23)上并位于底盘(23)上方，支架(7)安装在过渡板(3)上；

支架(7)供不可升降摄像机支柱(6)或可升降摄像机支柱(6)安装在其上，不可升降摄像机支柱(6)或可升降摄像机支柱(6)与支架(7)形成的是可拆卸连接；其中，不可升降摄像机高度固定不变，通过调节摄像机俯仰角进行不同高度目标物的观测；

车体(1)还包括走线防护盖(31)，过渡板(3)设有穿线孔，防护盖(31)配合在穿线孔中；

防护盖(31)呈腰形结构，与穿线孔相适应；

防护盖(31)设有穿线槽(32)，穿线槽(32)自防护盖(31)边缘延伸至防护盖(31)中部；穿线槽(32)位于防护盖(31)中部位置的宽度等于所穿过电线的直径大小，穿线槽(32)位于防护盖(31)中部位置的宽度大于穿线槽(32)其他位置，当电线配合在穿线槽(32)位于防护盖(31)中部的位置，电线被卡在穿线槽(32)中；防护盖(31)的一侧与过渡板(3)相抵靠，防护盖(31)靠近过渡板(3)的一侧设有凸台，凸台嵌在穿线孔中；

车体(1)还包括框体(51)，框体(51)固定在过渡板(3)上，框体(51)与过渡板(3)形成包围箱；

车体(1)还包括硬件设备(10)，硬件设备(10)安装在包围箱内；

巡检机器人还包括蓄电池(81)和滑架(82)；

滑架(82)安装在包围箱内，滑架(82)上设有滑槽，滑架(82)上设有挡件(85)，挡件(85)位于滑槽第一端；

蓄电池(81)设有滑动部，滑动部可滑动地配合在滑槽中，滑槽第二端设有用于锁紧蓄电池(81)的锁紧件；

轴承座(25)安装在底盘(23)上；

轮轴法兰(26)转动安装在轴承座(25)上；

电机(24)安装在底盘(23)上并位于底盘(23)下方，电机(24)与轮轴法兰(26)连接用于驱动轮轴法兰(26)转动；

主动轮(21)安装在轮轴法兰(26)上。

2.根据权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，巡检机器人还包括防护壳(27)，防护壳(27)包围在电机(24)外部。

3.根据权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，

车体(1)包括底盘(23)；

巡检机器人还包括第一固定板(28)和螺栓，第一固定板(28)安装在底盘(23)上，第一固定板(28)设有多个第一通孔(281)；

万向轮(22)设有第二固定板(29)，第二固定板(29)设有多个第二通孔(291)，螺栓配合在第一通孔(281)和第二通孔(291)中。

4.根据权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，框体(51)上设有散热风扇(52)。

5.根据权利要求1或4所述的巡检机器人，其特征在于，车体(1)还包括骨架(53)，骨架(53)安装在底盘(23)上并包围在包围箱外部。

6.根据权利要求1或4所述的巡检机器人，其特征在于，巡检机器人还包括硬件支架(9)，硬件支架(9)安装在包围箱内并将蓄电池(81)包围，所述硬件设备(10)安装在硬件支架(9)上。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的巡检机器人，其特征在于，巡检机器人还包括雷达(44)，雷达(44)安装在车体(1)上。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的巡检机器人，其特征在于，巡检机器人还包括避障传感器(41)，避障传感器(41)安装在车体(1)上。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的巡检机器人，其特征在于，巡检机器人还包括测距传感器(42)，测距传感器(42)安装在车体(1)上。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的巡检机器人，其特征在于，巡检机器人还包括防跌落传感器(43)，防跌落传感器(43)安装在车体(1)上。

Images