CN112405492B - 一种导轨四驱式激光点云ct扫描盘煤机器人装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置,包括行走机构和3D激光扫描仪,所述行走机构包括架体,架体包括底板和位于其两侧的侧板,每个侧板上至少设置有两组轮组结构,轮组结构包括主动轮和从动轮,主动轮和从动轮的轴线平行于底板,主动轮的位置高于从动轮且二者之间形成夹持间隙,每个所述主动轮均独立连接有谐波减速驱动电机,本发明使盘煤机器人在轨道上能够做长距离的巡检,动力充足,通过3D激光扫描传感设备对煤场进行监测。
Description
技术领域
本发明属于特种机器人领域,更具体的说涉及一种可以实现电厂盘煤工作的导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置。
背景技术
长期以来,煤炭在我国一次性能源生产和消费中占有主体地位。然而煤炭的消耗量巨大,带来大量的燃料运行和管理的工作,存煤量无法做到实时的精确监测,传统盘煤存在人员工作强度大、工作效率低、工作环境差、安全隐患高等诸多问题。现代盘煤机器人可用于圆形或条形的封闭煤场等场合,通过三维激光扫描仪扫描整个煤场,全方位无死角对煤场盘点,并对煤场内工作环境进行监测。由于轨道的承重要求及恶劣的工作环境,盘煤机器人的行走机构设计应轻便灵活,维护方便,可靠性好,能适应长距离的循轨运动。
如申请号为201822258299的中国专利公开了一种盘煤机器人轨道行走机构,提供一种盘煤巡检机器人轨道行走机构,能适应圆形或条形封闭煤场恶劣环境,满足轨道巡检机器人行走要求;如申请号为201721103203.9的中国专利公开了一种盘煤机器人轨道行走机构,采用PLC控制模块控制机器人沿固定轨道运行,并对控制系统进行了声明;如申请号为201610835107.7的中国专利通过使用多轴飞行器作为盘矿工具,可以实现相关矿物的操作;如申请号为201710671860的中国专利公开了一种自行走的智能堆体测量系统,通过将自行走小车安装于料场顶部的导轨上,从而实现料场的三维图形测量结果,不过上述专利公开内容并未对行走机构的组成做详细的说明。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种使盘煤机器人在轨道上能够做长距离的巡检,动力充足,通过3D激光扫描传感设备对煤场进行监测。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:一种导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置,包括行走机构和3D激光扫描仪,所述行走机构包括架体,架体包括底板和位于其两侧的侧板,每个侧板上至少设置有两组轮组结构,轮组结构包括主动轮和从动轮,主动轮和从动轮的轴线平行于底板,主动轮的位置高于从动轮且二者之间形成夹持间隙,每个所述主动轮均独立连接有谐波减速驱动电机。
进一步的所述轮组结构还包括连杆机构,所述连杆机构包括连杆一、连杆二和连杆三,所述连杆一和连杆三的中部分别与侧板之间设置有驱动轴和固定轴,所述主动轮位于连杆一的一端,从动轮位于连杆三的一端,连杆二的两端通过转轴分别与连杆一和连杆三枢接,所述主动轮连接有同步轮一,所述驱动轴上设置有同步轮二,同步轮一和同步轮二之间设置有皮带,所述谐波减速驱动电机连接驱动轴。
进一步的所述主动轮与从动轮相互靠近,所述主动轮与连杆二分别位于连杆一的两端,所述从动轮与连杆二分别位于连杆三的两端。
进一步的所述侧板上还设置有定位机构,所述定位机构包括定位轮、伸缩杆和伸缩杆侧滚轮安装座,所述伸缩杆的两端连接定位轮和伸缩杆侧滚轮安装座,伸缩杆侧滚轮安装座固定于侧板上,定位轮的轴线垂直于底板。
进一步的每个侧板上设置有两组轮组结构,定位机构位于两组轮组结构之间处。
进一步的所述轮组结构的连杆二较主动轮和从动轮靠近定位机构。
进一步的所述侧板上对应连杆一上方设置有定位销,所述定位销位于主动轮与驱动轴之间处。
进一步的所述连杆一上对应定位销设置有加强凸板。
进一步的所述行走机构上设置有控制硬件密封箱,所述控制硬件密封箱内设置有GPS定位装置、5G传输无线通信装置、谐波减速电机驱动器、视频观测模块、电池模块,所述3D激光扫描仪固定于控制硬件密封箱下方。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:可靠性好、运动灵活的基础上采用四驱谐波减速驱动电机传动,动力更加充足,适合长距离巡检工作,使用连杆机构,通过主动轮和从动轮对轨道的作用所产生的力矩,两组力矩呈反向,故而起到了对整个机器人一个竖直方向上的固定作用,相比于其他行走机构此机构可自动紧固,运行时更平稳可靠,主动轮和从动轮的间隙可以放大,使机器人安装到轨道更容易。
附图说明
图1为本发明导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置使用时的结构示意图;
图2为本发明导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置与部分轨道配合时的立体结构示意图;
图3为本发明中行走机构的内部结构示意图。
附图标记:1、谐波减速驱动电机;2、底板;3、伸缩杆侧滚轮安装座;4、控制硬件密封箱;5、侧板;6、固定轴;7、从动轮;8、车轮轴;9、主动轮;10、同步轮一;11、驱动轴;12、同步轮二;13、转轴;14、定位轮;15、定位轮安装轴;16、连杆一;17、皮带;18、连杆二;19、连杆三;20、轨道;21、3D激光扫描仪。
具体实施方式
参照图1至图3对本发明导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置的实施例做进一步说明。
在本发明的描述中,需要说明的是,对于方位词,如有术语“中心”,“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于叙述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作,不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外,如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征,在本发明描述中,“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
一种导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置,包括行走机构和3D激光扫描仪,所述行走机构包括架体,架体包括底板和位于其两侧的侧板,每个侧板上至少设置有两组轮组结构,轮组结构包括主动轮和从动轮,主动轮和从动轮的轴线平行于底板,主动轮的位置高于从动轮且二者之间形成夹持间隙,所述主动轮连接有谐波减速驱动电机。
在本发明中每个主动轮独立的连接一个谐波减速驱动电机。
此盘煤机器人行走装置安装在离地面20~30米H型轨道20上,由四个谐波减速驱动电机1分别驱动主动轮使装置沿轨道20运动,四驱使盘煤检测机器人动力更加充足,运动更灵活、稳定,适应长距离的运动。
轨道20两侧有6个定位轮14,通过伸缩杆侧滚轮安装座3分别安装在侧板5两侧,通过左右各3个定位轮14对轨道20进行约束,防止机器人装置沿轴向左右倾覆而导致脱轨。
控制硬件密封箱4由3D激光扫描仪21、GPS定位装置、5G传输无线通信装置、谐波减速电机驱动器、视频观测模块、电池模块等组成,通过控制硬件密封箱4内的3D激光扫描仪21扫描整个煤场,精确测量煤场各种数据,动态监测煤场设备运行状态。
4个谐波减速驱动电机1通过驱动轴11安装在侧板5上,为行走机构提供动力;连杆一16安装在驱动轴11上,连杆三19通过固定轴6安装在侧板5上,连杆二18通过转轴13把连杆一16和连杆三19连接起来,构成连杆机构;主动轮9通过车轮轴8安装在连杆一16上,从动轮7通过车轮轴8安装在连杆三19上;皮带17一端通过同步轮二12连接在驱动轴11上,另一端通过同步轮一10与主动轮9相连接,使谐波减速驱动电机1产生的动力通过皮带17传递到主动轮上,促使行走机构在轨道20上运动;定位轮14通过定位轮安装轴15安装在侧板5上,伸缩杆侧滚轮安装座3通过定位轮安装轴15固定在侧板5上,对行走机构在轨道20上进行约束,防止行走机构与轨道20脱离;控制硬件密封箱4安装在底板2上,里边放置电子元件,用于采集煤场数据,监测煤场设备的运行。
结合图3,行走机构中连杆一16安装在驱动轴11上,连杆三19通过固定轴6安装在侧板5上,连杆二18通过转轴13把连杆一16和连杆三19连接起来,形成连杆机构;主动轮9通过车轮轴8安装在连杆一16上,从动轮7通过车轮轴8安装在连杆三19上;谐波减速驱动电机产生的动力通过皮带17传递到主动轮9上,具有1:1.5的传动比,使行走机构在轨道20上运动;在每个侧板的两组连杆机构中,通过主动轮9和从动轮7对轨道20的作用所产生的力矩,两组力矩呈反向,故而起到了对行走机构一个竖直方向上的固定作用,主动轮9和从动轮7的间隙可以放大,使机器人安装到轨道20更容易,使运行更平稳可靠;定位轮14通过定位轮安装轴15安装在侧板5上,通过定位轮14对轨道20进行横向约束,防止行走机构与轨道20脱离,使机构运行稳定、灵活。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置,包括行走机构和3D激光扫描仪,其特征在于:所述行走机构包括架体,架体包括底板和位于其两侧的侧板,每个侧板上至少设置有两组轮组结构,轮组结构包括主动轮和从动轮,主动轮和从动轮的轴线平行于底板,主动轮的位置高于从动轮且二者之间形成夹持间隙,每个所述主动轮均独立连接有谐波减速驱动电机;
所述轮组结构还包括连杆机构,所述连杆机构包括连杆一、连杆二和连杆三,所述连杆一和连杆三的中部分别与侧板之间设置有驱动轴和固定轴,所述主动轮位于连杆一的一端,从动轮位于连杆三的一端,连杆二的两端通过转轴分别与连杆一和连杆三枢接,所述主动轮连接有同步轮一,所述驱动轴上设置有同步轮二,同步轮一和同步轮二之间设置有皮带,所述谐波减速驱动电机连接驱动轴。
2.根据权利要求1所述的导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置,其特征在于:所述主动轮与从动轮相互靠近,所述主动轮与连杆二分别位于连杆一的两端,所述从动轮与连杆二分别位于连杆三的两端。
3.根据权利要求2所述的导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置,其特征在于:所述侧板上还设置有定位机构,所述定位机构包括定位轮、伸缩杆和伸缩杆侧滚轮安装座,所述伸缩杆的两端连接定位轮和伸缩杆侧滚轮安装座,伸缩杆侧滚轮安装座固定于侧板上,定位轮的轴线垂直于底板。
4.根据权利要求3所述的导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置,其特征在于:每个侧板上设置有两组轮组结构,定位机构位于两组轮组结构之间处。
5.根据权利要求4所述的导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置,其特征在于:所述轮组结构的连杆二较主动轮和从动轮靠近定位机构。
6.根据权利要求5所述的导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置,其特征在于:所述侧板上对应连杆一上方设置有定位销,所述定位销位于主动轮与驱动轴之间处。
7.根据权利要求6所述的导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置,其特征在于:所述连杆一上对应定位销设置有加强凸板。
8.根据权利要求7所述的导轨四驱式激光点云CT扫描盘煤机器人装置,其特征在于:所述行走机构上设置有控制硬件密封箱,所述控制硬件密封箱内设置有GPS定位装置、5G传输无线通信装置、谐波减速电机驱动器、视频观测模块、电池模块,所述3D激光扫描仪固定于控制硬件密封箱下方。
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