CN112454391B - 一种智能巡检机器人主体机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能巡检机器人主体机构，包括导轨和主体机构，所述导轨包括下悬挂轨，所述下悬挂轨的两侧设有导向轮轨，下侧设有导向槽，所述主体机构包括伸缩导向机构，所述伸缩导向机构包括导向机构、伸缩驱动机构和电机驱动机构，所述电机驱动机构分别驱动导向机构和伸缩驱动机构的运动，所述导向机构包括上板、位于上板两侧的导向轮组和导向球体，所述导向轮组包括主动轮，所述主动轮与导向轮轨紧密贴合，所述导向球体与主动轮垂直设置，其上端卡于导向槽内且相对于导向槽能够转动。本发明一种智能巡检机器人主体机构，其导向性好，还可以驱动伸缩，整体结构非常紧凑，体积小，相对成本低，适用范围广。

Description

一种智能巡检机器人主体机构

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，特别涉及一种智能巡检机器人主体机构。

背景技术

随着各大中小城市基础建设的高速发展，网络信息智能化率的持续提高，室内各种设备的运行状况、信息统计、智能存储等等需要及时检查、统计和更新，现在主要依靠人力来实现，通过人的主观意识进行的巡视检查存在着成本高，数据准确性、信息及时性不能得到完全保障。

电力系统是一种涉及国计民生的基础性资源，是社会和经济运行的总开关；因此一旦电力系统出现故障，故障点及故障问题不能及时被发现，这就势必会增加大量停电时间，给人们正常生活和工厂单位造成很大程度的影响。

因此，需要设计一种能够自动检测的机器人，对室内设备尤其是电力系统的设备进行自动检查，保证电力系统的正常和稳定运行。

现有的智能巡检机器人也在不断开发，有适用于隧道的巡检机器人，但是由于其检测范围的局限性，导致其不太适合用于室内的各个设备的检查；同时用于隧道巡检机器人由于其要求的稳定性非常高，需要设置多个导向机构，其整体需要的成本比较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种智能巡检机器人主体机构，其导向性好，还可以驱动伸缩，整体结构非常紧凑，体积小，相对成本低，适用范围广。

为实现上述目的，本发明提出了一种智能巡检机器人主体机构，包括伸缩导向机构，所述伸缩导向机构包括导向机构、伸缩驱动机构和电机驱动机构，所述电机驱动机构分别驱动导向机构和伸缩驱动机构的运动，所述导向机构包括上板、位于上板两侧的导向轮组和导向球体，所述导向轮组包括主动轮，所述主动轮与导向轮轨紧密贴合，所述导向球体与主动轮垂直设置，其上端卡于导向槽内且相对于导向槽能够转动，还包括伸缩套管，所述伸缩驱动机构与伸缩套管连接，实现伸缩套管的伸缩。

与现有技术相比，本发明的创新点在于：一方面通过导向轮组和导向球体相互配合设置，导向轮组的主动轮与导轨的导向轮轨贴合，导向球体位于导轨下侧的导向槽内转动连接，实现本发明的直线行走和自由转弯；另一方面通过设置导向机构和伸缩驱动机构，伸缩驱动机构通过拉线与伸缩套管连接，实现伸缩套管的伸缩，通过在伸缩套管下端设置检测装置，实现水平方向和竖直方向的双重功能，扩大了本发明检测视野，使得检测数据更加准确。

作为优选，所述电机驱动机构包括并排设置的两个电机和伞齿，两个所述电机通过伞齿的配合分别驱动导向机构和伸缩驱动机构的运动，所述导向轮组还包括传动轴，所述传动轴位于下板的下方，两个所述电机靠近传动轴设置，所述伸缩驱动机构通过轴承套接在传动轴上，通过其中一个电机驱动转动，所述伸缩驱动机构包括卷线轮和动滑轮组件，所述卷线轮通过轴承套接在传动轴上，所述动滑轮组件固定于伸缩套管上端的下板上，所述伸缩套管通过拉线穿过动滑轮组件与卷线轮连接实现长度的伸缩，另一个所述电机通过伞齿的配合与传动轴转动连接，实现导向轮组的转动。

与现有技术相比，本发明的创新点在于：不仅实现了机器人直线行走、自由转弯，水平方向和竖直方向移动的双重功能，还通过导向机构和伸缩驱动机构的电机并排布局，卷线轮、伞齿均设置在传动轴上，利用有限的空间最大程度的实现了导向的转动连接和伸缩驱动的连接，结构非常紧凑，体积小，同时各个部件之间的配合非常稳定，所需的空间不大，适用于各个室内设备的环境检测。

作为优选，所述导向轮组还包括皮带轮组，所述上板上设置有主动轴轴承座，主动滚轮轴穿过主动轴轴承座一端与主动轮连接，另一端与皮带轮组连接，实现同时转动导向；电机带动伞齿、传动轴和皮带轮组进而带动主动轮的转动，和导向球体配合，实现直线行走和自由转弯，性能稳定可靠。

作为优选，所述导向机构还包括压紧装置，所述压紧装置位于上板上，且位于导向球体的外侧，所述压紧装置包括两个相互对称设置的压紧座，两个所述压紧座通过从动轴连接，所述从动轴上设有从动轮，所述压紧座包括固定块和压紧块，所述固定块和压紧块通过弹簧连接，实现压紧块的伸缩；压紧装置的压紧块与导轨下端面卡合实现压紧固定，在巡检过程中，本发明与导轨之间连接的稳定性能好，不需要承重，减轻整体的重量，通过压紧装置、主轴轮组和导向球体的相互配合，其抗震性好，移动阻力小，且便于安装和拆卸。

作为优选，还包括取电装置，所述取电装置固定于上板上，所述取电装置包括取电部和绝缘外壳，所述绝缘外壳固定在上板上；通过在上板上设置取电装置，其结构紧凑，体积小，同时取电装置的取电部能够与导轨的滑触线接触，实现边移动边取电，为本发明的各个部件提供电力供给，这样的设置不会出现供电不足的情况，保证本发明的稳定运行。

作为优选，还包括棘轮和棘爪，所述棘轮和大伞齿、卷线轮同轴设置，所述棘爪和棘轮配合设置，所述棘爪通过棘爪固定支架固定在上板下侧，所述棘爪一端的上方设有电磁铁，所述电磁铁与棘爪相互吸引；通过棘轮棘爪以及电磁铁的配合设置，可以控制卷线轮转动的情况，实现伸缩套管的自由伸缩。

作为优选，还包括电磁锁，所述电磁锁位于棘爪的下方，所述电磁锁能够伸缩，通过电磁锁和电磁铁的相互配合作用，避免电磁铁的吸力不够出现棘爪无法卡住棘轮的情况，增加棘爪向上的推力，提高刹车稳定性，实现伸缩套管的稳定收缩，提高检测的准确性和稳定性。

作为优选，还包括压线轴组件和导线轮，所述下板一侧设有前板，所述前板上设置有还包括压线轴组件和导线轮，所述拉线从卷线轮下来后依次穿过压线轴组件、导线轮、动滑轮组件后与伸缩套管连接；通过设置压线轴和导线轮，对拉线进行压线、导向，拉线的紧实度好，伸缩套管伸缩控制性能好。

作为优选，所述伸缩套管底部设有固定支架，所述拉线的底端与固定支架连接。

作为优选，还包括限位开关和编码器，所述上板的两侧设有侧板，所述侧板外侧连接有驱动器，所述驱动器上端连接有限位开关，所述上板中间设有凹槽，所述编码器通过螺栓固定在凹槽内，且与驱动导向轴转动的电机电连接；这样的设置结构紧凑，安装和拆卸方便；同时限位开关和编码器的相互配合，能够对机器人准确定位，实现数据的全方位测量。

本发明的有益效果：通过导向机构、伸缩驱动机构和电机驱动机构的相互配合作用，实现了机器人的水平和竖直行走，扩大了机器人的检测视野，数据检测更准确，效率高，且方便安装；导向机构和伸缩驱动机构的电机并排布局，卷线轮、伞齿均设置在传动轴上，利用有限的空间最大程度的实现了导向的转动连接和伸缩驱动的连接，结构非常紧凑，体积小，同时各个部件之间的配合非常稳定，所需的空间不大，适用于各个室内设备的环境检测；压紧装置、棘轮棘爪装置和取电装置的设置，使得机器人运行更加稳定、安全和可靠。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的爆炸结构示意图。

图3是本发明上板组件的结构示意图。

图4是本发明工作时的结构示意图。

图5是图4中A处的结构示意图。

图6是旋转机构的结构示意图。

图7是电路板六的结构示意图。

图8是检测装置的爆炸结构示意图。

图中：上板1、传动轴轴承座21、传动轴2、小皮带轮3、主动轴轴承座41、主动滚轮轴4、主动轮5、大皮带轮6、皮带7、电机固定座8、小伞齿9、电机一10和电机二11、大伞齿一12、导轨13、导向轮轨131、导向球体14和压紧装置15、导向槽132、从动轴151、从动轮152、固定块153和压紧块154、弹簧155、压紧槽133、取电装置16、取电部161和绝缘外壳162、滑触线134、驱动器17、限位开关171、编码器一18、凹槽一111、伸缩套管19、卷线轮20、压线轴组件21和导线轮22、大伞齿二23、前板24和后板25、下板26、动滑轮27、动滑轮座271、固定支架28、旋转装置29、局部放电传感器45、相机46和热像仪47、棘轮48、棘爪49、电磁铁50和电磁锁51、棘爪固定支架491、

卡槽281、旋转电机291、上支架292和下支架293、轴承座2931、限位座2932、限位条2921、齿轮2933、编码器二2934、电路板五2935、齿盘2922、电磁二2923、卡柱2924、电路板六2936、电磁一2937、压紧板30和固定板31、压紧卡槽301、连接支架一32、主支架321和侧支架322、连接支架二33、位置传感器34、散热片一35、散热片二36、小支架37、交换器安装座371、网络交换器38、电源一39、电路板一40、电路板四41、电路板三42和电源二43、电路板二44。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1至图8所示，本实施例提出了一种智能巡检机器人主体机构，包括上板组件，上板组件包括上板1，上板1下方两侧设有传动轴轴承座21，传动轴2两端分别穿过传动轴轴承座21与小皮带轮3连接，上板1上方两侧设有主动轴轴承座41，主动滚轮轴4穿过主动轴轴承座41一端与主动轮5连接，另一端与大皮带轮6连接，小皮带轮3和大皮带轮6通过皮带7连接，

传动轴2一侧且位于上板1下方并排设置有两个电机，每个电机固定在电机固定座8上且均与小伞齿9连接，电机分为电机一10和电机二11，传动轴2一端固定套接有大伞齿一12，电机一10带动小伞齿9、一端的大伞齿一12转动，进而带动传动轴2和主动轮5的转动，主动轮5压紧在导轨13下侧的导向轮轨131上，实现直线行走；

上板1两侧还分别设置有导向球体14和压紧装置15，导向球体14和压紧装置15与主动轮5垂直设置，导向球体14位于导轨13下侧的导向槽132内转动连接，实现自由转弯行走；

压紧装置15包括两个相互对称设置的压紧座，从动轴151上设有两个从动轮152，压紧座包括固定块153和压紧块154，固定块153和压紧块154通过弹簧155连接，从动轴151与压紧块154固定连接，实现压紧块154的伸缩，进而带动从动轮152的伸缩，从动轮152卡于导轨13下侧的压紧槽133内，压紧槽133位于导向槽132两侧，与导轨13稳定连接；

上板1上还设置有取电装置16，取电装置16位于其中一个压紧装置15的一侧，取电装置16包括取电部161和绝缘外壳162，绝缘外壳162与上板1通过螺栓连接，取电部161与导轨13连接部的滑触线134接触取电，实现边运行边取电，用电场合不受限制，且运行安全稳定；

上板1的两侧设有侧板，两个侧板外侧连接有驱动器17，驱动器17上端连接有限位开关171，上板1中间设有凹槽一111，编码器一18通过螺栓固定在凹槽一111内，且与电机一10电连接，编码器一18记录电机一10的转数，当达到一定转数后编码器一18将信号传递给控制器，控制器控制限位开关171动作，实现沿轨道直线行走和转弯；

以上为直线行走和转弯时的各组成部分，同时为了扩大机器人检测视野和范围，本发明还设置了竖向运动的装置，包括伸缩套管19和伸缩机构，伸缩机构包括卷线轮20、压线轴组件21和导线轮22，传动轴2的另一端还套接有大伞齿二23，大伞齿二23通过轴承与卷线轮20固定连接，且不与传动轴2同轴转动，电机二11带动小伞齿9、大伞齿二23转动连接，进而带动卷线轮20转动；上板1两侧的侧板包括前板24和后板25，后板25上通过螺栓固定有压线轴组件21和导线轮22，伸缩套管19的上端设置有下板26，下板26设有凹槽二，动滑轮27通过两侧的动滑轮座271固定于凹槽二两侧，伸缩套管19的下端设有固定支架28，拉线一端固定于卷线轮20上，另一端依次穿过压线轴组件21、导线轮22、动滑轮27和伸缩套管19与固定支架28连接，具体的，伸缩套管19设置为6节碳纤维伸缩套管，结构简单，轻巧灵活，运行舒畅，固定支架28上设置有检测装置，伸缩套管19的伸缩带动检测装置竖直方向的移动，扩大了检测视野，提高了检测的准确性；

还包括棘轮48、棘爪49、电磁铁50和电磁锁51，棘轮48和大伞齿二23、卷线轮20同轴设置，棘爪49和棘轮48配合设置，棘爪49通过棘爪固定支架491固定在上板1下侧，棘爪49一端的上方设有电磁铁50，电磁铁50与棘爪49相互吸引，棘爪49一端的下方设置有电磁锁51，电磁锁51固定于下板26上，电磁锁51与电磁铁50位于同一竖直方向上，且电磁锁51能够伸缩，控制卷线轮20转动，实现伸缩套管19的自由伸缩；

检测装置包括两个旋转装置29、局部放电传感器45、相机46和热像仪47，固定支架28的两侧设有卡槽281，

旋转装置29包括旋转电机291、上支架292和下支架293，电机采用步进电机，下支架293一侧设有内腔，内腔中间设有轴承座2931，上支架292通过轴承安装在轴承座2931上，内腔一侧还设置有限位座2932，限位座2932设置为L型，上支架292外侧设置有限位条2921，上支架292转动时通过限位座2932对限位条2921的限制来限制上支架292的转动范围，实现上支架292的360度转动；内腔一周设置有两个齿轮2933，上支架292靠近下支架293的一侧一周设有齿盘2922，该齿盘2922与齿轮2933能够相互配合转动，旋转电机291固定在下支架293的另一侧且穿过下支架293与其中一个齿轮2933连接，带动齿轮2933、齿盘2922的转动从而带动上支架292的转动；

为了便于旋转电机291能够及时准确接收到控制器发出的控制指令并及时作出响应，在下支架293上与旋转电机291一侧固定设有编码器二2934和电路板五2935，下支架293的内腔内设置电路板六2936，电路板五2935和电路板六2936分别与编码器二2934电连接，电路板六2936两侧设置有电磁一2937，两个电磁一2937分别为横向设置的长方体和竖向设置的长方体；

上支架292位于齿轮2933一侧设有电磁二2923，电磁一2937和电磁二2923相互吸引，分别用于定位旋转电机291正转和反转的起始位置；

还包括压紧板30和固定板31，上支架292内一周设有多个卡柱2924，压紧板30一周设有多个压紧卡槽301，压紧板30通过压紧卡槽301和卡柱2924的相互卡接定位在上支架292上，且通过螺钉固定连接，压紧板30中间为通孔，固定板31卡于通孔内，且通过螺钉与上支架292固定连接；

两侧的旋转电机291分别卡于两侧的卡槽281内，两侧的下支架293分别与固定支架28两侧通过螺钉固定连接，形成连续稳定连接。

一侧的固定板31与连接支架一32连接，连接支架一32的两端设置有位置传感器34，方便实时监测巡检机器人自身所在的位置，便于其他设备做出相应的动作；连接支架一32包括主支架321和侧支架322，两个位置传感器34上均设有凹槽三，局部放电传感器45的一端穿过其中一个凹槽三与主支架321连接，保证连接的稳定性，局部放电传感器45还与侧支架322通过螺钉固定连接；

另一侧的固定板31与连接支架二33连接，连接支架二33的一端连接有相机46，相机46和连接支架二33之间设有散热片一35，连接支架二33的另一侧连接有热像仪47，热像仪47和连接支架二33之间设有散热片二36，相机46和热像仪47工作时的散热性好；

还包括小支架37，小支架37与固定支架28的两侧连接，小支架37上安装有交换器安装座371，网络交换器38垂直于固定支架28的底部，其侧部通过交换器安装座371与小支架37固定连接；通过设置小支架37和固定支架28相互之间的连接，其连接结构简单，网络交换器38位于小支架37和固定支架28之间，空间利用合理，体积小，相互之间的连接方便，数据交换稳定，实用性强；电源一39位于网络交换器38的一侧，电路板一40和电路板四41分别安装在小支架37的两侧，电路板三42和电源二43安装在固定支架28的右侧，电路板二44安装在小支架37上且位于电路板一40的相对面，电源一39和电源二43分别与取电装置16电连接，电源一39用于位于左侧的旋转装置29、位置传感器34和局部放电传感器45的电力供给，电源二43用于位于右侧的旋转装置29、相机46和热像仪47的电力供给，电路板三42和电路板四41分别与相机46和热像仪47电连接。

本发明的工作过程，首先将压紧装置15的从动轮152卡于导轨13下方两侧的压紧槽133内，导向球体14位于导向槽132内，主动轮5与导轨13的导向轮轨131贴合，取电装置16的取电部161与导轨13的滑触线134接触，实现整体的直线行走和自由转弯，编码器一18和限位开关171相互配合对行走位置进行准确定位；拉线通过卷线轮20的转动带动伸缩套管19的自由伸缩，实现检测装置的竖直移动，检测装置的旋转装置29进行360度的旋转，双重扩大检测范围，提高检测准确度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能巡检机器人主体机构，其特征在于：包括伸缩导向机构，所述伸缩导向机构包括导向机构、伸缩驱动机构和电机驱动机构，所述电机驱动机构分别驱动导向机构和伸缩驱动机构的运动，所述导向机构包括上板、位于上板两侧的导向轮组和导向球体，所述导向轮组包括主动轮，所述主动轮与导向轮轨紧密贴合，所述导向球体与主动轮垂直设置，其上端卡于导向槽内且相对于导向槽能够转动，还包括伸缩套管，所述伸缩驱动机构与伸缩套管连接，实现伸缩套管的伸缩；

所述电机驱动机构包括并排设置的两个电机和伞齿，两个所述电机通过伞齿的配合分别驱动导向机构和伸缩驱动机构的运动，所述导向轮组还包括传动轴，所述传动轴位于下板的下方，两个所述电机靠近传动轴设置，所述伸缩驱动机构通过轴承套接在传动轴上，通过其中一个电机驱动转动，所述伸缩驱动机构包括卷线轮和动滑轮组件，所述卷线轮通过轴承套接在传动轴上，所述动滑轮组件固定于伸缩套管上端的下板上，所述伸缩套管通过拉线穿过动滑轮组件与卷线轮连接实现长度的伸缩，另一个所述电机通过伞齿的配合与传动轴转动连接，实现导向轮组的转动。

2.如权利要求1所述的智能巡检机器人主体机构，其特征在于：所述导向轮组还包括皮带轮组，所述上板上设置有主动轴轴承座，主动滚轮轴穿过主动轴轴承座一端与主动轮连接，另一端与皮带轮组连接，实现同时转动导向。

3.如权利要求1所述的智能巡检机器人主体机构，其特征在于：所述导向机构还包括压紧装置，所述压紧装置位于上板上，且位于导向球体的外侧，所述压紧装置包括两个相互对称设置的压紧座，两个所述压紧座通过从动轴连接，所述从动轴上设有从动轮，所述压紧座包括固定块和压紧块，所述固定块和压紧块通过弹簧连接。

4.如权利要求1所述的智能巡检机器人主体机构，其特征在于：还包括取电装置，所述取电装置固定于上板上，所述取电装置包括取电部和绝缘外壳，所述绝缘外壳固定在上板上。

5.如权利要求1所述的智能巡检机器人主体机构，其特征在于：还包括棘轮和棘爪，所述棘轮和大伞齿、卷线轮同轴设置，所述棘爪和棘轮配合设置，所述棘爪通过棘爪固定支架固定在上板下侧，所述棘爪一端的上方设有电磁铁，所述电磁铁与棘爪相互吸引。

6.如权利要求5所述的智能巡检机器人主体机构，其特征在于：还包括电磁锁，所述电磁锁位于棘爪的下方，所述电磁锁能够伸缩。

7.如权利要求5所述的智能巡检机器人主体机构，其特征在于：还包括压线轴组件和导线轮，所述下板一侧设有前板，所述前板上设置有还包括压线轴组件和导线轮，所述拉线从卷线轮下来后依次穿过压线轴组件、导线轮、动滑轮组件后与伸缩套管连接。

8.如权利要求1所述的智能巡检机器人主体机构，其特征在于：所述伸缩套管底部设有固定支架，所述拉线的底端与固定支架连接。

9.如权利要求1-8任一项权利要求所述的智能巡检机器人主体机构，其特征在于：还包括限位开关和编码器，所述上板的两侧设有侧板，所述侧板外侧连接有驱动器，所述驱动器上端连接有限位开关，所述上板中间设有凹槽，所述编码器通过螺栓固定在凹槽内，且与驱动导向轴转动的电机电连接。