CN112238439A - 轨道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道机器人，属于机器人技术领域，为解决现有轨道机器人功能单一等问题而设计。本发明轨道机器人包括轨道单元、动力单元、电力载波通信单元、从动导向单元、声光打击单元、语音图像监控单元、定位单元以及防撞缓冲单元。本发明轨道机器人行走稳定可靠，具备监控和声光打击功能，可以在监狱、军营以及化工厂等危险环境中代替人工完成巡检任务，降低了人力成本，减少了安全事故的危害；该轨道机器人上设置有线供电、有线通讯和防水防尘装置，真正实现二十四小时全天候巡检监控打击功能；该轨道机器人在高空轨道下方运动更加流畅，性能效率发挥更高，应用性更广。

Description

轨道机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种轨道机器人。

背景技术

机器人是一种能替代人执行某些特定动作的机械装置，可以分为在地面上移动的地面机器人和沿高空轨道移动的轨道机器人。因轨道机器人具备一定的高度优势，优选应用在地面不具备移动空间的工作环境中以及监狱军营等不宜接触所属区域内人员的工作环境中。

现有轨道机器人主要是将机器人主体安装在支撑架上，利用驱动结构驱动支撑架沿着高空轨道移动，从而带动机器人主体沿高空轨道移动，实现在预定轨迹下的高速巡检或监控等工作。

该轨道机器人的缺陷是：功能单一，结构简单，不易实现小半径转弯，只能使用无线通讯，需要不定时充电，维护麻烦，尤其是在监狱和军营等涉密的特殊场合中尤其难以满足实际需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种功能全面、行走稳定的轨道机器人。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种轨道机器人，包括：轨道单元，包括高空轨道、间隔设置在所述高空轨道上的多个定位器安装支架、安装在所述定位器安装支架上的红外发射器件、设置在所述高空轨道上的提线安装支架、以及安装在所述提线安装支架上的提线夹；动力单元，包括总机架、安装在所述总机架上的驱动支架、安装在所述驱动支架上的直角行星减速机、安装在所述直角行星减速机的输出轴上的驱动胶轮、安装在所述直角行星减速机的输入轴上的伺服电机、以及与所述伺服电机信号连接的驱动控制器；所述驱动胶轮安装在所述高空轨道上；电力载波通信单元，包括卡在所述提线夹内的电力载波滑触线、以及连接在所述电力载波滑触线上的自适应碳刷和电力线以太网桥，所述自适应碳刷安装在所述总机架上；从动导向单元，包括设置在所述高空轨道相对两侧的两个从动轮主轴、安装在每个所述从动轮主轴上的从动轮、分部用于设置每个所述从动轮主轴的两个导向支架、设置在所述导向支架底部的导向轮、以及用于抵接导向轮安装座的导向轮弹簧，所述从动轮和所述导向轮呈垂直状态，所述导向轮抵接在所述高空轨道的侧面上；声光打击单元，包括声波驱离器和光发生装置，所述声波驱离器和所述光发生装置分别安装在所述总机架上；语音图像监控单元，包括外放喇叭、三摄云台相机、信号采集器、控制器以及电源滤波处理器，所述外放喇叭安装在所述总机架侧面，所述声波驱离器、所述光发生装置、所述外放喇叭和所述三摄云台相机分别信号连接至所述信号采集器，所述信号采集器、所述电源滤波处理器和所述驱动控制器分别信号连接至所述控制器；定位单元，包括用于接收所述红外发射器件所发出信号的红外接收器，所述红外接收器信号连接至所述信号采集器；以及，防撞缓冲单元，包括安装在所述总机架上的防撞条、硅胶防撞柱、支撑杆和长行程弹簧，所述长行程弹簧套设在所述支撑杆上，所述硅胶防撞柱设置在所述长行程弹簧的端头。

特别是，所述定位单元还包括安装在所述总机架上的编码轮支架、设置在所述编码轮支架上的编码轮摆臂、安装在所述编码轮摆臂上的编码器、设置在所述编码器上的编码轮、以及始终抵接在所述编码轮摆臂上的编码轮扭簧；所述编码器信号连接至所述信号采集器。

特别是，所述定位单元包括两个所述红外接收器，两个所述红外接收器分别安装在所述总机架的前后两端。

特别是，所述动力单元还包括减震阻尼器。

特别是，所述轨道机器人还包括散热单元，所述散热单元包括分别设置在所述轨道机器人的发热装置上的散热板和散热块、以及分别连接所述散热板和所述散热块的散热铜管。

特别是，所述散热单元还包括防水散热风扇。

特别是，所述总机架上安装有静电导电刷，所述静电导电刷抵接在所述高空轨道上，所述高空轨道通过导电材料连接至大地。

特别是，所述自适应碳刷上设置有三自由度活动装置和导电通信器。

特别是，所述电力线以太网桥包括数字信号与模拟信号转变装置。

特别是，所述高空轨道由倒T形钢材制成。

本发明轨道机器人行走稳定可靠，具备监控和声光打击功能，可以在监狱、军营以及化工厂等危险环境中代替人工完成巡检任务，降低了人力成本，减少了安全事故的危害；该轨道机器人上设置有线供电、有线通讯和防水防尘装置，真正实现二十四小时全天候巡检监控打击功能；该轨道机器人在高空轨道下方运动更加流畅，性能效率发挥更高，应用性更广。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的轨道机器人的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的轨道机器人的俯视图；

图3是本发明具体实施方式提供的轨道机器人的侧视图。

图中：

11、高空轨道；12、定位器安装支架；13、红外发射器件；14、提线安装支架；15、提线夹；21、总机架；22、驱动支架；23、直角行星减速机；24、驱动胶轮；25、伺服电机；26、驱动控制器；31、电力载波滑触线；32、自适应碳刷；41、从动轮主轴；42、从动轮；43、导向支架；44、导向轮；45、导向轮弹簧；51、声波驱离器；52、光发生装置；61、外放喇叭；62、三摄云台相机；63、信号采集器；64、控制器；65、电源滤波处理器；71、红外接收器；72、编码轮支架；73、编码轮摆臂；74、编码器；75、编码轮；76、编码轮扭簧；81、防撞条；91、散热板；92、散热块；93、散热铜管；94、防水散热风扇；211、静电导电刷。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施方式公开一种轨道机器人，如图1至图3所示，该轨道机器人包括轨道单元、动力单元、电力载波通信单元、从动导向单元、声光打击单元、语音图像监控单元、定位单元以及防撞缓冲单元。

其中，轨道单元包括由倒T形钢材制成的为轨道机器人搭建了一条行走路线的高空轨道11、间隔设置在高空轨道11上的多个定位器安装支架12、安装在定位器安装支架12上的红外发射器件13、设置在高空轨道11上的提线安装支架14以及安装在提线安装支架14上的提线夹15。高空轨道11的形状可以根据工作环境的具体情况而个性化设计。

动力单元包括总机架21、安装在总机架21上的驱动支架22、安装在驱动支架22上的直角行星减速机23、安装在直角行星减速机23的输出轴上的驱动胶轮24、安装在直角行星减速机23的输入轴上的伺服电机25、与伺服电机25信号连接的驱动控制器26、以及用于组成悬挂系统的减震阻尼器。伺服电机25通过驱动控制器26连接至控制器64，进行信号处理。驱动胶轮24安装在高空轨道11上，能根据高空轨道11的不同坡度驱动悬挂装置的压力，从而控制动力单元与高空轨道11之间的摩擦力，实现摩擦力的自适应调节，运行更平稳可靠，解决了在轨道机器人突然加速时驱动轮容易打滑的问题

电力载波通信单元包括用于给机器人主体稳定供电的电力载波滑触线31、自适应碳刷32和电力线以太网桥，电力载波滑触线31卡在提线夹15内，自适应碳刷32和电力线以太网桥分别连接在电力载波滑触线31上，自适应碳刷32安装在总机架21上。自适应碳刷32上设置有三自由度活动装置和导电通信器，以令自适应碳刷32具有三自由的活动空间和导电通信功能；电力线以太网桥包括数字信号与模拟信号转变装置，以令电力线以太网桥具有将输入数字信号转变模拟信号传输再转变数字信号输出的作用。另外，电力载波滑触线31还具有搭载传输控制信号以及视频信号的能力。

从动导向单元包括设置在高空轨道11相对两侧的两个从动轮主轴41、安装在每个从动轮主轴41上的从动轮42、分部用于设置每个从动轮主轴41的两个导向支架43、设置在导向支架43底部的导向轮44、以及用于抵接导向轮安装座的导向轮弹簧45。导向轮44紧密抵接在高空轨道11的侧面上，随着高空轨道11弯道而转向，从而带动从动轮42转向,从动轮42带动整个轨道机器人转向。从动轮42和导向轮44呈垂直状态，而且设置有导向轮弹簧45，能实现不同的转弯半径，从而减少转弯行走时的扭曲程度，降低了弯道行走时的磨损量，大大提高了动力单元和从动导向单元的使用寿命，极大地提高了整机的环境适应能力。在高空轨道11相对两侧分别设置两组从动导向组件，能令轨道机器人的重量更为均衡地分布在高空轨道11上，行走过程中受力更均匀。

声光打击单元包括声波驱离器51和光发生装置52，声波驱离器51和光发生装置52分别安装在总机架21上。声波驱离器51和光发生装置52的具体结构在此不做具体限定，可以根据具体的工作环境而定。例如在监狱中，可以根据相关的法律法规设置相应的声波驱离器51和光发生装置52，在不损害犯人身体健康的情况下起到制服犯人的作用即可。在法律法规的允许下，还可以设置特种枪械打击装置。

语音图像监控单元包括外放喇叭61、三摄云台相机62、信号采集器63、控制器64以及用于为轨道机器人提供能源的电源滤波处理器65，外放喇叭61安装在总机架21侧面，声波驱离器51、光发生装置52、外放喇叭61和三摄云台相机62分别信号连接至信号采集器63，信号采集器63、电源滤波处理器65和驱动控制器26分别信号连接至控制器64，通过控制器64再将信号传递后台服务器进行控制。高分贝的外放喇叭61具备本地警报录音播报功能和后台喊话功能，三摄云台相机62能180°无死角监控并具有人形追踪功能，能对关键巡检点进行定时巡查，同时搭载人形识别跟踪系统，能够时刻监控环境数据，完成人形跟踪打击，适用于监狱及大型厂区日常巡检工作；结合闭环控制算法实现轨道机器人高速稳定运行。还可以设置高亮度探照灯，结合360°三摄云台相机62，不论白天还是黑夜都能进行视频监控，并且可以视频存储和回放，实现全天视频监控功能。还可以安装监控雷达，监控雷达和三摄云台相机62相结合能识别出人形，反馈到控制器64，完成人形识别跟踪工作。

定位单元包括用于接收红外发射器件13所发出信号的红外接收器71，红外接收器71信号连接至信号采集器63，用于接收红外发射器件13发出的红外线信号，依此来校正轨道机器人的当前所在位置(或提供零点校零位置)。优选的，定位单元包括两个红外接收器71，两个红外接收器71分别安装在总机架21的前后两端。红外接收器71由电力载波滑触线31供电。

防撞缓冲单元包括安装在总机架21上的防撞条81、硅胶防撞柱、支撑杆和长行程弹簧，长行程弹簧套设在支撑杆上，硅胶防撞柱设置在长行程弹簧的端头。

该轨道机器人行走稳定可靠，具备监控和声光打击功能，可以在监狱、军营以及化工厂等危险环境中代替人工完成巡检任务，降低了人力成本，减少了安全事故的危害；该轨道机器人上设置有线供电、有线通讯和防水防尘装置，真正实现二十四小时全天候巡检监控打击功能；该轨道机器人在高空轨道11下方运动更加流畅，性能效率发挥更高，应用性更广。

在上述结构基础上，定位单元还包括安装在总机架21上的编码轮支架72、设置在编码轮支架72上的编码轮摆臂73、安装在编码轮摆臂73上的编码器74、设置在编码器74上的编码轮75以及始终抵接在编码轮摆臂73上的编码轮扭簧76；编码器74信号连接至信号采集器63。编码轮扭簧76令编码轮75始终紧贴在高空轨道11的表面上，避免轨道机器人高速运行时编码器74悬空，进而提高测量的准确性。

利用红外接收器71和编码器74形成双重定位模式，二者定位方式相互融合、互相校正，从而保证轨道机器人的位置始终准确。

在上述结构基础上，轨道机器人还包括散热单元，散热单元包括分别设置在轨道机器人的发热装置上的散热板91和散热块92，散热铜管93穿设在轨道机器人内部并分别连接散热板91和散热块92。优选的，散热单元还包括防水散热风扇94，防水散热风扇94能令轨道机器人内外的空气对流，从而对散热铜管93进行及时冷却，进而降低轨道机器人内部的温度，保证轨道机器人能正常运行。

在上述结构基础上，总机架21上安装有静电导电刷211，静电导电刷211抵接在高空轨道11上，高空轨道11通过导电材料连接至大地。当轨道机器人行走时，静电导电刷211能实时清理高空轨道11上的异物(例如冬天的雪花)，同时静电导电刷211能将轨道机器人内积累的静电及时导入高空轨道11中，高空轨道11中的静电沿着导电材料进入大地，从而消除静电信号传输造成的影响。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种轨道机器人，其特征在于，包括：

轨道单元，包括高空轨道(11)、间隔设置在所述高空轨道(11)上的多个定位器安装支架(12)、安装在所述定位器安装支架(12)上的红外发射器件(13)、设置在所述高空轨道(11)上的提线安装支架(14)、以及安装在所述提线安装支架(14)上的提线夹(15)；

动力单元，包括总机架(21)、安装在所述总机架(21)上的驱动支架(22)、安装在所述驱动支架(22)上的直角行星减速机(23)、安装在所述直角行星减速机(23)的输出轴上的驱动胶轮(24)、安装在所述直角行星减速机(23)的输入轴上的伺服电机(25)、以及与所述伺服电机(25)信号连接的驱动控制器(26)；所述驱动胶轮(24)安装在所述高空轨道(11)上；

电力载波通信单元，包括卡在所述提线夹(15)内的电力载波滑触线(31)、以及连接在所述电力载波滑触线(31)上的自适应碳刷(32)和电力线以太网桥，所述自适应碳刷(32)安装在所述总机架(21)上；

从动导向单元，包括设置在所述高空轨道(11)相对两侧的两个从动轮主轴(41)、安装在每个所述从动轮主轴(41)上的从动轮(42)、分部用于设置每个所述从动轮主轴(41)的两个导向支架(43)、设置在所述导向支架(43)底部的导向轮(44)、以及用于抵接导向轮安装座的导向轮弹簧(45)，所述从动轮(42)和所述导向轮(44)呈垂直状态，所述导向轮(44)抵接在所述高空轨道(11)的侧面上；

声光打击单元，包括声波驱离器(51)和光发生装置(52)，所述声波驱离器(51)和所述光发生装置(52)分别安装在所述总机架(21)上；

语音图像监控单元，包括外放喇叭(61)、三摄云台相机(62)、信号采集器(63)、控制器(64)以及电源滤波处理器(65)，所述外放喇叭(61)安装在所述总机架(21)侧面，所述声波驱离器(51)、所述光发生装置(52)、所述外放喇叭(61)和所述三摄云台相机(62)分别信号连接至所述信号采集器(63)，所述信号采集器(63)、所述电源滤波处理器(65)和所述驱动控制器(26)分别信号连接至所述控制器(64)；

定位单元，包括用于接收所述红外发射器件(13)所发出信号的红外接收器(71)，所述红外接收器(71)信号连接至所述信号采集器(63)；以及，

防撞缓冲单元，包括安装在所述总机架(21)上的防撞条(81)、硅胶防撞柱、支撑杆和长行程弹簧，所述长行程弹簧套设在所述支撑杆上，所述硅胶防撞柱设置在所述长行程弹簧的端头。

2.根据权利要求1所述的轨道机器人，其特征在于，所述定位单元还包括安装在所述总机架(21)上的编码轮支架(72)、设置在所述编码轮支架(72)上的编码轮摆臂(73)、安装在所述编码轮摆臂(73)上的编码器(74)、设置在所述编码器(74)上的编码轮(75)、以及始终抵接在所述编码轮摆臂(73)上的编码轮扭簧(76)；所述编码器(74)信号连接至所述信号采集器(63)。

3.根据权利要求1所述的轨道机器人，其特征在于，所述定位单元包括两个所述红外接收器(71)，两个所述红外接收器(71)分别安装在所述总机架(21)的前后两端。

4.根据权利要求1所述的轨道机器人，其特征在于，所述动力单元还包括减震阻尼器。

5.根据权利要求1所述的轨道机器人，其特征在于，所述轨道机器人还包括散热单元，所述散热单元包括分别设置在所述轨道机器人的发热装置上的散热板(91)和散热块(92)、以及分别连接所述散热板(91)和所述散热块(92)的散热铜管(93)。

6.根据权利要求5所述的轨道机器人，其特征在于，所述散热单元还包括防水散热风扇(94)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的轨道机器人，其特征在于，所述总机架(21)上安装有静电导电刷(211)，所述静电导电刷(211)抵接在所述高空轨道(11)上，所述高空轨道(11)通过导电材料连接至大地。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的轨道机器人，其特征在于，所述自适应碳刷(32)上设置有三自由度活动装置和导电通信器。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的轨道机器人，其特征在于，所述电力线以太网桥包括数字信号与模拟信号转变装置。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的轨道机器人，其特征在于，所述高空轨道(11)由倒T形钢材制成。

Images