CN112406936A - 一种智能巡检机器人的拖挂装置及牵引方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种智能巡检机器人的拖挂装置及牵引方法，包括：依次连接的安装架、连杆、牵引叉、牵引轴套、牵引轴和牵引支架，牵引叉的一端与连杆转动连接，另一端与牵引轴套铰接；牵引轴套内安装牵引轴，牵引轴的一端与牵引支架连接；可提供两组车体在弯道运行中的的水平或垂直两个方向的自由度，同时也可以提供两组车体在沿轨道扭转，且扭转方向相反的情况下的适应性，使两组车体都又各自独立的平衡，保护车架受力的均衡性，克服了隧道巡检机器人因内部空间或外部空间受限造成的机器人无法主动增加体积，提高了机器人在狭窄空间的通过性。

Description

一种智能巡检机器人的拖挂装置及牵引方法

技术领域

本发明涉及一种智能巡检机器人的拖挂装置及牵引方法，尤其涉及该结构如何在非平直轨道上拖挂其它功能载体机器人，形成牵引式的分功能车体，方便的安全地增加新功能车体的思路及方法。

背景技术

城市内的市政电力设施，例如电力电缆隧道，是电力电缆在地下的重要电力输送设施场所，隧道内电力设施的监控工作，经常由隧道巡检机器人来完成，隧道巡检机器人在隧道内沿导轨进行巡检，除了对隧道环境的视频监控，还进行气体监测、雷达探测和热源搜索等活动，并将探测数据实时上传到平台以供分析及处理。在智能化隧道监测中起着不可或缺的作用。但电力隧道内空间往往比较狭窄，巡检机器人由于其本身内部精密设备较多，使得机器人体积较大，当狭窄的隧道内电缆放置较多，通行通道空间受限时，机器人不容易在其间穿行，这对于机器人监控狭窄隧道形成了困难。

传统的隧道巡检机器人为单车体，一般为独立驱动，为了尽量减少自重及体积，尽可能采用小型或微型电子元器件，并进行紧凑型车架设计。但这对于电子元器件或设备的功能就有可能受到限制，或者不具备相应功能。如果选用适用的设备，则有可能增加机器人本体的自重或体积，影响机器人在狭窄隧道空间的通过性，这又是其中矛盾所在。

传统的拖挂装置多为固定连接，如果两个车体通过固定连接的拖挂装置进行牵引时，相当于两个车体构成一个整体车体，当经过非平直轨道时，很可能因为车身长度过大而与轨道形成干涉，影响车体在轨道的通过性。

所以对于隧道巡检机器人，车体过大影响通过性，车体整体长度过大会影响通过性，基于提高机器人功能及性能，需要增加设备体积或者数量，但又与提高机器人在轨道的通过性产生冲突。以上是需要解决的几个问题。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，为隧道巡检机器人添加功能车体提供了一种可靠有效的拖挂牵引装置结构，并且能够防止行进过程中的弯道变化带来的干涉或冲击。当机器人因功能需要添加另一组车体，可用主车体拖动另一组拖车体，主车体和拖车体之间就需要一组拖挂牵引装置进行连接牵引，两组车体共用主车体的动力，从而实现机器人的功能扩展，同时，由于车身是在车体的长度上增加体积，不会影响车身在狭窄空间中的通过性。拖挂牵引装置可提供两组车体在弯道运行中的的水平或垂直两个方向的自由度，同时也可以提供两组车体在沿轨道扭转，且扭转方向相反的情况下的适应性，使两组车体都又各自独立的平衡，保护车架受力的均衡性。

第一方面，本公开提供了一种智能巡检机器人的拖挂牵引装置，包括：依次连接的安装架、连杆、牵引叉、牵引轴套、牵引轴和牵引支架，牵引叉的一端与连杆转动连接，另一端与牵引轴套铰接；牵引轴套内安装牵引轴，牵引轴的一端与牵引支架连接。

第二方面，本公开提供了一种智能巡检机器人，包括如第一方面所述的拖挂牵引装置，通过拖挂牵引装置实施牵引作业。

第三方面，一种如第一方面所述的拖挂牵引装置的牵引方法，包括：

将安装架安装到牵引装置上，牵引支架的一端与待牵引物体连接；

牵引装置拖动安装架运动，安装架将牵引力传递至牵引叉；

牵引叉随牵引力调整角度，并将牵引力传递至牵引轴套；

牵引轴套随牵引力调整角度，并将牵引力传递至牵引轴；

牵引轴随牵引力调整角度，并将牵引力传递至牵引支架；

牵引支架带动待牵引车体运动。

与现有技术对比，本公开具备以下有益效果：

1、本公开通过依次连接的安装架、牵引叉、牵引轴套、牵引轴和牵引支架，可提供两组车体在弯道运行中的的水平或垂直两个方向的自由度，同时也可以提供两组车体在沿轨道扭转，且扭转方向相反的情况下的适应性，使两组车体都又各自独立的平衡，保护车架受力的均衡性，克服了隧道巡检机器人因内部空间或外部空间受限造成的机器人无法主动增加体积，提高了机器人在狭窄空间的通过性。

2、本公开提供了一种包括拖挂牵引装置的智能巡检机器人，采用牵引叉的一端与安装架转动连接，另一端与牵引轴套铰接，牵引轴套内安装牵引轴，牵引轴的一端与牵引支架连接，当机器人因功能需要添加另一组车体，可用主车体拖动另一组拖车体，主车体和拖车体之间就需要一组拖挂牵引装置进行连接牵引，两组车体共用主车体的动力，从而实现机器人的功能扩展，同时，由于车身是在车体的长度上增加体积，不会影响车身在狭窄空间中的通过性，克服了机器人拓展功能的局限性，可大大提高机器人的功能，为以后机器人大幅增加功能挂载提供了思路。

3、本公开的牵引叉随牵引力调整角度，并将牵引力传递至牵引轴套；牵引轴套随牵引力调整角度，并将牵引力传递至牵引轴；牵引轴随牵引力调整角度，并将牵引力传递至牵引支架；机器人拖挂车体和主车体在运动中都能够各自路况及受力自行调整车身状态，还能保证牵引和推拉的正常进行。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1牵引装置结构横切图；

图2牵引装置侧向总图；

图3牵引装置纵切图；

图4牵引装置自由度示意图；

图中：1，安装架；2，连杆；3，轴承盖；4，双列角接触轴承；5，牵引叉 6，牵引轴套；7，牵引轴；8，滑动盖板；9，牵引轴套定位销；10，牵引轴角度限位板；11，牵引轴套角度限位块；12，牵引轴蘑菇头；13，牵引轴颈；14，牵引销；15，M8紧固螺栓；16,M6紧固螺栓；17，M10紧固螺母；18,M4顶丝； 19，橡胶垫；20，牵引支架；21，牵引支架限位仓；22，牵引轴定位块；23，牵引叉轴承仓；24，牵引叉角度限位块；25，牵引轴套角度限位挡块；26，滑动盖板轴颈槽；27，滑动盖板大孔；28，滑动盖板定位槽。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种智能巡检机器人的拖挂牵引装置，包括：依次连接的安装架、连杆、牵引叉、牵引轴套、牵引轴和牵引支架，牵引叉的一端与连杆转动连接，另一端与牵引轴套铰接；牵引轴套内安装牵引轴，牵引轴的一端与牵引支架连接。

进一步的，所述安装架上安装连杆，所述牵引叉为U型结构，U型结构底部具有第一安装孔，通过第一安装孔与安装架的连杆转动连接；更为具体的，连杆通过双列角接触轴承与牵引叉转动连接，双列角接触轴承上安装轴承盖，轴承盖作用是防止双列角接触轴承从第一安装孔脱落，并通过其将牵引叉和连杆连接起来。

进一步的，所述U型结构的两侧面分别对称设置第二安装孔和第三安装孔，通过第二、第三安装孔内安装转动结构，通过转动结构与牵引轴套连接。所述转动结构为牵引销，牵引销的一端与牵引轴套连接，使得牵引套轴能够在牵引叉内部转动。牵引销的一侧通过顶丝固定，具体的牵引销在牵引轴套的两侧的转动结构内固定。

更为具体的，所述第二、第三安装孔的内侧区域设置牵引轴套角度限位块，用于限制牵引轴套的旋转角度。

进一步的，所述牵引轴套自上而下依次安装有滑动盖板、牵引轴、牵引轴定位块和牵引支架限位仓；所述牵引轴上从上至下分为牵引轴蘑菇头12，牵引轴颈13，牵引轴角度限位板10和牵引轴定位块22，插入牵引轴套6的部分是牵引轴7的主体，主体上方有以锥形角度与牵引轴套6内腔相匹配，限制住了牵引轴7向上运动，同时牵引轴颈13伸出了牵引轴套6的上平面。牵引轴7插入进牵引轴套6中，两者可以自由旋转。

具体的，滑动盖板大孔27先穿入牵引轴蘑菇头12，当穿至牵引轴颈13时，滑动盖板8的厚度恰好进入牵引轴颈13的空档之中，这时，可以推动滑动盖板 8的滑动盖板轴颈槽26沿着牵引轴套定位销9运动，使滑动盖板8的滑26动盖板轴颈槽刚好卡入进13牵引轴颈之中，直至8滑动盖板的外圆恰好与牵引轴套 6的外圆吻合，此时用M6紧固螺栓16旋入进牵引轴套6的丝孔内，从而稳定固定。此时，牵引轴套6，牵引轴7与滑动盖板8便稳定锁定定在一起。如果需要解锁，则松开M6紧固螺钉16，推动滑动盖板8，使滑动盖板大孔27与牵引轴蘑菇头12吻合，此时滑动盖板轴颈槽26已经从牵引轴颈13中分离，然后就可取出滑动盖板8，限位就可取消。如图1及图2所示。

进一步的，所述牵引轴一端与牵引支架固定连接，牵引支架包括牵引支架限位仓，牵引轴的牵引轴定位块安装在牵引支架限位仓内，当牵引轴转动时，会带动牵引支架旋转，牵引轴的底部安装牵引轴角度限位板，在牵引轴转动时，可在牵引轴套角度限位块内转动，牵引轴套角度限位块对其起到限位作用。牵引轴套与牵引支架不直接接触，通过牵引轴实现可转动的固定连接。

具体的，牵引轴套6除了穿入牵引轴7外，还与牵引叉5配合使用，其中牵引轴套6包括主体，牵引轴套定位销9，牵引轴套角度限位块11，牵引轴套角度限位挡块25；牵引叉5包括主体，牵引叉角度限位块24，牵引叉轴承仓23。牵引轴套6安装在牵引叉5的中间，牵引轴套6上两侧各有一个牵引轴套角度限位块11，分别卡入牵引叉5内侧的牵引叉角度限位块24中间，牵引销14从牵引叉5外侧固定，穿过牵引叉5固定在牵引轴套11角度限位块侧面的丝孔里，牵引叉5两侧都对应装入牵引销14后，牵引轴套6就可以在牵引叉5之间自由转动，但由于牵引叉角度限位块24的限位作用，牵引轴套6只可在一定角度范围内转动。

牵引轴7下方与牵引支架20固定连接，牵引支架20分为主体，及牵引支架限位仓21，牵引轴7下方的牵引轴定位块22，需要装入牵引支架限位仓21，在牵引支架限位仓21下方由M10紧固螺母10固定，这样牵引轴7就与牵引支架20固定在一起，当牵引轴7转动时，会带动牵引支架20旋转，牵引轴7下方的牵引轴角度限位板10，在牵引轴7转动时，可在牵引轴套角度限位块11内转动，牵引轴套角度限位块11对其起到限位作用。牵引轴套6与牵引支架20 不直接接触，而是通过牵引轴7实现可转动的固定连接。

牵引叉5的两侧叉被牵引销14连接在牵引轴套6，另一端为牵引叉轴承仓 23，双列角接触轴承4为推力轴承，装入牵引叉轴承仓23内，可以在牵引叉轴承仓23内自由旋转，而轴承盖3则通过螺纹旋紧在牵引叉轴承仓23的外螺纹上，就限制住了双列角接触轴承4的轴向运动的自由度，保留了轴承的旋转自由度，连杆2螺纹一端插入双列角接触轴承4的内圈，在牵引叉5内侧通过M10 紧固螺栓10紧固，这样连杆2可在轴向自由旋转，同时在轴向可承受拉力或推力。

连杆2的另一端通过M10紧固螺栓17固定在安装架1上，通过连杆2一端的内螺纹固定，安装架1通过M10紧固螺栓17固定在车体可供固定的部位，并在二者之间穿入橡胶垫19，用来缓冲牵引装置与车体之间的冲击，有效保护相关固定部位。

涉及到连杆2，牵引轴套6，轴承盖7具备内螺纹结构的部分，在结构件侧壁。都设置有M4内螺纹，由M4顶丝18穿入，顶住相配合螺纹，以防螺纹松动。

在牵引支架20的另一端，也是由M8紧固螺栓15穿入，并穿入橡胶垫，再与其它车体固定部位连接。

实施例2

本公开还提供了一种智能巡检机器人，包括如上述实施例所述的拖挂牵引装置，通过拖挂牵引装置实施牵引作业。

实施例3

本实施例还提供了一种智能巡检机器人的拖挂牵引装置的牵引方法，包括：

将安装架安装到牵引装置上，牵引支架的一端与待牵引物体连接；

牵引装置拖动安装架运动，安装架将牵引力传递至牵引叉；

牵引叉随牵引力调整角度，并将牵引力传递至牵引轴套；

牵引轴套随牵引力调整角度，并将牵引力传递至牵引轴；

牵引轴随牵引力调整角度，并将牵引力传递至牵引支架；

牵引支架带动待牵引物体运动。

具体的，当主车体需要牵引拖车体前行或后退时，主车体拖动安装架，驱动力从安装架传至连杆，连杆作用于双列角接触轴承，然后到牵引叉，从牵引叉传至一对牵引销，再从一对牵引销传至牵引轴套两侧的牵引轴套角度限位块，之后牵引力通过牵引轴套传递到牵引轴，再由牵引轴传递到牵引支架，牵引支架连接拖车体，这是牵引力传递的顺序。

在这里涉及三个旋转轴，A轴为牵引轴与牵引轴套的相对旋转轴，当车体组行进在水平弯道时，牵引轴会根据导轨方向自由随动，当隧道弯度过小，有可能影响到两组车呈现夹角过小，导致驱动力有效性降低时，牵引轴角度限位板就会被牵引轴套角度限位挡块限定，使A轴止转，这样能保证驱动力的有效传递。B轴为横向轴，由牵引销，牵引叉及牵引轴套组成，牵引销可在牵引叉的孔内自由转动，当车体组运行在上下坡道上时，牵引销及牵引轴套会相对于牵引叉绕B轴随动，但同样，牵引轴套角度限位块的转动会被牵引叉上的牵引叉角度限位块限定，以保证牵引力的有效传递。同时，当车体组运行在较为复杂的弯道时，常见于该弯道时一条3D曲线，车体受力复杂，经常使前后车体呈现不同方向的扭动，这时就需要牵引装置也要满足这种扭动的适应，C轴就起到这样的作用，连杆会在双列角接触轴承内相对于牵引叉转动，而双列角接触轴承在适应扭动的情况下，依然能传递轴向的牵引力。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种智能巡检机器人的拖挂牵引装置，其特征在于，包括：依次连接的安装架、连杆、牵引叉、牵引轴套、牵引轴和牵引支架，牵引叉的一端与连杆转动连接，另一端与牵引轴套铰接；牵引轴套内安装牵引轴，牵引轴的一端与牵引支架连接。

2.如权利要求1所述的拖挂牵引装置，其特征在于，所述安装架上安装连杆，所述牵引叉为U型结构，U型结构底部具有第一安装孔，通过第一安装孔与安装架的连杆转动连接。

3.如权利要求2所述的拖挂牵引装置，其特征在于，连杆通过双列角接触轴承与牵引叉转动连接，双列较接触轴承上安装轴承盖。

4.如权利要求2所述的拖挂牵引装置，其特征在于，所述U型结构的两侧面分别对称设置第二安装孔和第三安装孔，通过第二、第三安装孔内安装转动结构，通过转动结构与牵引轴套连接。

5.如权利要求4所述的拖挂牵引装置，其特征在于，所述转动结构为牵引销，牵引销的一端与牵引套轴连接，使得牵引套轴能够在牵引叉内部转动。

6.如权利要求4所述的拖挂牵引装置，其特征在于，所述第二、第三安装孔的内侧区域设置牵引轴套角度限位块，用于限制牵引轴套的旋转角度。

7.如权利要求1所述的拖挂牵引装置，其特征在于，所述牵引轴套自上而下依次安装有滑动盖板、牵引轴、牵引轴定位块和牵引支架限位仓。

8.如权利要求7所述的拖挂牵引装置，其特征在于，所述牵引轴一端与牵引支架固定连接；牵引支架包括牵引支架限位仓，牵引轴的牵引轴定位块安装在牵引支架限位仓内。

9.一种智能巡检机器人，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的拖挂牵引装置，通过拖挂牵引装置实施牵引作业。

10.一种如权利要求1-8任一所述的拖挂牵引装置的牵引方法，其特征在于，包括：

将安装架安装到牵引装置上，牵引支架的一端与待牵引物体连接；

牵引装置拖动安装架运动，安装架将牵引力传递至牵引叉；

牵引叉随牵引力调整角度，并将牵引力传递至牵引轴套；

牵引轴套随牵引力调整角度，并将牵引力传递至牵引轴；

牵引轴随牵引力调整角度，并将牵引力传递至牵引支架；

牵引支架带动待牵引物体运动。

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