CN112758065A - 用于巡检机器人的防溜车装置和巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种用于巡检机器人的防溜车装置和包含其的巡检机器人，防溜车装置包括相对式设置在轨道腹板两侧的刹车片；与刹车片匹配式连接的刹车片支架，各刹车片支架的上端与相应的刹车片连接，各刹车片支架的下端与机器人车体铰接；设置在刹车片支架之间的限位组件，限位组件用于限定刹车片相对于轨道腹板的距离；控制组件，控制组件用于监控巡检机器人的速度以在达到阈值时解锁限位组件的限定；设置在刹车片支架之间的驱动件，驱动件用于在解除限位组件的限定后驱动刹车片相对式运动而靠近轨道腹板，该防溜车装置能够有效避免巡检机器人在坡道出现异常，尤其刹车效果不佳而出现的溜车事故，有助于保证财产安全。

Description

用于巡检机器人的防溜车装置和巡检机器人

技术领域

本发明属于巡检工程技术领域，具体涉及一种用于巡检机器人的防溜车装置和包含防溜车装置的巡检机器人。

背景技术

巡检机器人刹车制动是保证机器人安全的重要保障。为确保巡检机器人在异常断电时能够刹车，巡检机器人通常会在电机转轴上安装掉电制动装置。当巡检机器人异常断电时，掉电制动装置锁死电机转轴，巡检机器人通过驱动轮的摩擦阻力实现刹车。但掉电制动装置只能确保驱动轮不转动，无法确保驱动轮不滑动。尤其是，当粉尘、水汽积聚，轨道摩擦系数减小时，巡检机器人仍存在向下溜车的风险。

因此，需要发明一种防溜车装置用于防止巡检机器人溜车。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了用于巡检机器人的防溜车装置和包含其的巡检机器人。该防溜车装置能够有效避免巡检机器人在坡道出现异常，尤其刹车效果不佳而出现的溜车事故，有助于保证财产安全。

根据本发明的一方面，提供了一种用于巡检机器人的防溜车装置，包括：

相对式设置在轨道腹板两侧的刹车片，

与所述刹车片匹配式连接的刹车片支架，各所述刹车片支架的上端与相应的所述刹车片连接，各所述刹车片支架的下端与机器人车体铰接，

设置在所述刹车片支架之间的限位组件，所述限位组件用于限定所述刹车片相对于轨道腹板的距离，

控制组件，所述控制组件用于监控所述巡检机器人的速度以在达到阈值时解锁所述限位组件的限定，

设置在所述刹车片支架之间的驱动件，所述驱动件用于在解除所述限位组件的限定后驱动所述刹车片相对式运动而靠近轨道腹板。

在一个实施例中，所述驱动件构造为设置在相对布设的所述刹车片支架之间的弹性件。

在一个实施例中，所述限位组件包括刚性的支撑柱，所述支撑柱的一端与一个所述刹车片支架铰接，在另一个所述刹车片支架上设置抵接部并在抵接部的横向两端分别设置贯通的解锁孔，以使得所述支撑柱的另一端选择性与所述抵接部抵接或插入到所述解锁孔中。

在一个实施例中，在另一个所述刹车片支架上的所述抵接部的外侧设置两个竖向相对的并纵向延伸的限位条以连通所述解锁孔，

和/或，在所述抵接部处设置锥形槽，而所述支撑柱的另一端构造为与锥形槽相配合的锥形部。

在一个实施例中，所述控制组件包括：

同轴式设置在机器人的从动轮上的轮盘，

嵌入式设置在所述轮盘上的滑块，

其中，所述滑块构造为在达到阈值离心力时相对于所述轮盘径向向外运动而击打所述支撑柱。

在一个实施例中，在所述轮盘上设置位于中心处的第一槽、位于边缘的第二槽和用于连通所述第一槽和所述第二槽且槽宽相对变小的第三槽，

所述滑块具有滑块主体、长度方向延伸的滑块限位条，以及用于连接所述滑块主体与所述滑块限位条的滑块引导条，

在第一状态下，所述滑块限位条位于所述第一槽内，所述滑块主体位于所述第二槽内，所述滑块引导条位于所述第三槽中，在第二状态下，在离心力作用下，所述滑块径向移动以使得所述滑块主体延伸出所述第三槽且所述滑块限位条限定在所述第一槽内。

在一个实施例中，在所述第一槽内设置用于在第一状态下卡接所述滑块限位条的卡接组件，所述卡接组件包括用于设置在所述滑块限位条两端的第一挡块，以及设置在各所述第一挡块外侧的第一弹性件，所述第一弹性件的外侧抵接所述第一槽的壁。

在一个实施例中，在从第一槽到第二槽的方向上，所述滑块限位条构造为横向截面逐渐减小的梯形体。

在一个实施例中，在第一槽内设置用于在第二状态下阻挡所述滑块径向回退的防回退组件，所述防回退组件包括第二挡块和设置在所述第二挡块外侧的第二弹性件，在第二状态下，所述第二挡块的靠近所述第二槽的那端抵接所述滑块限位条的靠近所述第一槽的那端。

根据本发明的另一方面，提供一种巡检机器人，包括：

机器人本体，

上述的防溜车装置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过控制组件监控自身的运行速度，当速度达到或超过阈值时，先去解锁限位组件对刹车片的限定。之后，驱动件驱动刹车片相对式运动而靠近轨道腹板，则在刹车片与轨道腹板之间产生摩擦力，从而摩擦刹车。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于巡检机器人的防溜车装置的侧视图；

图2显示了根据本发明的一个实施例的用于巡检机器人的防溜车装置的主视图；

图3显示了根据本发明的一个实施例的用于巡检机器人的防溜车装置的部分结构；

图4显示了根据本发明的一个实施例的用于巡检机器人的防溜车装置的轮盘；

图5显示了根据本发明的一个实施例的用于巡检机器人的第一挡块和第一弹性件的连接关系。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于巡检机器人的防溜车装置100。如图1所示，该防溜车装置100设置在巡检机器人的车体301上，用于保证巡检机器人300的运行安全，防止溜车发生。具体地，防溜车装置100包括刹车片1、刹车片支架2、限位组件3、控制组件4和驱动件5。其中，刹车片1相对式设置在轨道腹板的201两侧。刹车片支架2与刹车片1匹配式连接。也就是，各刹车片支架2的上端与相应的刹车片1连接，各刹车片支架2的下端与机器人的车体301铰接。刹车片支架2起到了连接刹车片1和机器人车体301的作用。限位组件3设置在刹车片支架2之间，用于限定刹车片1相对于轨道腹板201的距离。控制组件4用于监控巡检机器人300的运行速度，以在达到阈值时，解锁限位组件3的限定。驱动件5设置在刹车片支架2之间，用于在解除限定组件3的限定后驱动刹车片1相对式运动而靠近轨道腹板201。

由此，巡检机器人300通过控制组件4监控自身的运行速度，当速度达到或超过阈值时，先去解锁限位组件3对刹车片1的限定。之后，驱动件5驱动刹车片1相对式运动而靠近轨道腹板201，则在刹车片1与轨道腹板201之间产生摩擦力，从而摩擦刹车。

在一个实施例中，如图2所示，刹车片1可以为两组，每组为相对式设置的两个。两组刹车片1在巡检机器人300的纵向(与巡检机器人300的移动方向一致)上间隔式布设。再看图3，刹车片支架2为U型板状，并为两个，一个刹车片支架2用于连接两个处于同一侧的刹车片1。两个刹车片支架2的U型板状的开口相对式设置。U型板状的一个沿板用于支撑刹车片1。U型板状的另一个沿板用于与机器人车体301铰接。U型板状的中间连接部起到了避让轨道底板202的作用。优选地，两个刹车片支架2可以通过纵向转轴6与机器人车体301铰接。进一步优选地，各刹车片支架2的连接机器人车体301的那个沿与U型板的底壁所形成的角a为钝角，例如100-130度，以便于两个刹车片支架2容易地以纵向转轴6为中心彼此靠近或者远离，从而方便地调节相对式的刹车片1之间的距离。

在一个实施例中，驱动件5构造为设置在两个刹车片支架2的U型板的底壁之间的弹性件。例如，弹性件为设置在刹车片支架2之间的多个(4个或者依据实际需要设置的2个、3个或者更多个)弹簧。在第一状态下(没有出现溜车的状态)，弹簧受拉设置在刹车片支架2之间。而在第二状态下(出现溜车并启动防溜刹车状态)解除限位组件3的限制后，弹簧在自身弹力的作用下，带动刹车片支架2彼此靠近。刹车片支架2带动相应的刹车片1靠近轨道腹板201式运动，从而产生机械摩擦刹车力。

限位组件3包括刚性的支撑柱31。支撑柱31的一端与一个刹车片支架2铰接。在另一个刹车片支架2上设置抵接部21。同时，在另一个刹车片支架2的抵接部21的纵向两端分别设置贯通的解锁孔22。支撑柱31的另一端选择性与抵接部21抵接或插入到解锁孔22中。具体地，在第一状态下，支撑柱31的另一端与抵接部21抵接，以支撑性限定刹车片支架2两者之间的距离，避免驱动件5拉动两者彼此靠近。而在第二状态下，力促动支撑柱31运动，使得支撑柱31的另一端滑入到解锁孔22中，从而解锁支撑柱2对刹车片支架2的位置的限定。

刹车片支架2上设置限位条23。限位条23为两个并竖向相对式分布，以夹持抵接部21而纵向延伸，而连通到解锁孔22处。限位条23对支撑柱31起到了一定限定作用，防止支撑柱31竖向上过渡移动，用于确保支撑柱31纵向滑动到解锁孔22中，由此保证了防溜车刹车的安全。

另外，在抵接部21处设置锥形槽(图中未示出)。而支撑柱31的另一端构造为与锥形槽相配合的锥形部(图中未示出)。在第一状态下，支撑柱31的锥形部插入到锥形槽中，锥形槽起到了一定的限定作用，防止在正常行驶状态下，支撑柱31意外滑出抵接部21。

控制组件4包括轮盘41和滑块42。其中，轮盘41构造为圆盘状，并与机器人300的具有抵接部21的一侧的从动轮302同轴式固定连接，以随着从动轮302一起转动。滑块42嵌入式设置在轮盘41上。当巡检机器人300的速度达到阈值时，滑块42获得了足够的离心力以促动滑块42相对于轮盘41移动，并延伸出轮盘41而击打支撑柱31，进而促动支撑柱31的另一端由抵接部21进入到解锁孔22中。

结构上，如图4所示，在轮盘41上设置位于中心处的第一槽43、位于边缘的第二槽44和用于连通第一槽43和第二槽44且槽宽相对变小的第三槽45。同时，滑块42具有滑块主体46、长度方向延伸的滑块限位条47，以及用于连接滑块主体46与滑块限位条47的滑块引导条48。在第一状态下，滑块限位条47位于第一槽43内。滑块主体46位于第二槽44内。滑块引导条48位于第三槽45中。在第二状态下，在离心力作用下，滑块42径向移动，以使得滑块主体46延伸出第三槽45，且滑块限位条47限定在第一槽43内。此时，滑块42的滑块主体46构成了延伸出轮盘41的锤击部分，以对支撑柱31产生击打。

可以理解地，为了保证滑块42的自身结构稳定性，在轮盘41的横向外侧还需要设置有用于盖合槽43、44、45的盖子7。例如，盖子7可以通过螺钉连接到轮盘41上。

为了保证滑块42在第一状态下的稳定性，在第一槽43内设置用于在第一状态下卡接滑块限位条47的卡接组件。例如，卡接组件包括第一挡块49和第一弹性件50。第一挡块49为两个并分别设置在滑块限位条47两端，用于起到抵接夹持作用。第一弹性件50也为两个，并匹配第一挡块49式设置在第一挡块49的外侧。安装中，第一弹性件50的外侧抵接第一槽43的壁。例如，第一槽43的两端径向向外扩展以用于容纳第一挡块49和第一弹性件50。在第一状态下，第一弹性件50受压以提供用于夹持滑块限位条47的夹持力。而在第二状态下，不仅滑块42受到离心力有从第一槽43向第二槽44方向运动的趋势，而第一挡块49也受到离心力，有分别向径向外侧运动的趋势，从而使得滑块42最终克服第一挡块49的夹持力，而向外滑出。

优选地，在从第一槽43到第二槽44的方向上，滑块限位条47构造为横向截面逐渐减小的梯形体。互相匹配地，第一挡块49的与滑块限位条47的连接端也构造为楔形面。上述结构实现了滑块限位条47与第一挡块49的楔形配合，保证了两者之间的连接稳定性。

优选地，为了保证第一挡块49和第一弹性件50的连接可靠性以及可拆卸性，如图5所示，在轮盘41上设置穿接螺栓51，以穿透第一槽43的壁，然后连接相应的第一挡块49，其中，相应的第一弹性件50构造为弹簧并套接在穿接螺栓51上，且弹簧的两端分别与第一槽43的壁和第一挡块49抵接。上述结构保证了第一挡块49和第一弹性件50的连接稳定性，进而保证了滑块42在第一状态下的稳固性。另外，上述设置结构简单，拆装均方便。

在第一槽43内还设置有防回退组件，用于防止滑块42回退，以保证滑块42能突出轮盘41而锤击到支撑柱31。防回退组件相对于卡接组件位于靠近第二槽44的方向上。具体地，防回退组件包括第二挡块52和第二弹性件53，两者的配合关系以及与轮盘的连接关系均参照卡接组件，在此不再赘述。在滑块42受到离心力后，摆脱第一挡块49的夹持，径向向外运动。到达第二挡块52处，第二挡块52受到力并促动第二弹性件53压缩，而带动第二挡块52向径向外侧移动，以便滑块限位条47通过防回退组件处。直到滑块限位条47抵接在了第一槽43与第三槽45之间的壁上。此时，两个第二挡块52在第二弹性件53的促动下之间的径向距离小于滑块限位条47的长度，且第二挡块52相对于滑块限位条47处于远离第二槽44而靠近第一槽43的位置，以避免滑块限位条47穿过第二挡块52之间的径向距离而回退。

容易理解地，在滑块42径向向外滑动过程中，第二弹性件53的阻力要小于第一弹性件50的阻力，以保证滑块42能延伸到位。

优选地，刹车片1靠近于轨道腹板201的面构造为斜面，以保证在刹车片支架2带动刹车片1运动过程中，刹车片1能最大面积地贴合到轨道腹板201上，产生足够的摩擦力。需要说明的是，在巡检机器人300正常行走过程中，刹车片1与轨道腹板201保持一定距离并不会触碰到轨道腹板201。

本申请还涉及巡检机器人300。该巡检机器人300上设置有上述的防溜车装置100，用于实现防溜车。

下面根据图1到5详细描述防溜车装置100的工作过程。

巡检机器人300在停车或者正常运行状态下，滑块42的滑块限位条47通过第一弹性件50产生的夹持力，稳定地位于第一槽43内。同时，支撑柱31的另一端处在抵接部21处，并支撑两个上个刹车片支架2保持一定距离。此时，防溜车装置100的刹车片1距离轨道腹板201一定的距离，并不产生摩擦力。

当巡检机器人300产生溜车后，从动轮302快速转动，并带动轮盘41转动。滑块42受到离心力的作用。当从动轮302速度达到预设值时，从动轮302所受到的离心力正好克服第一弹性件50对滑块限位条47的夹持力。则滑块限位条47摆脱第一挡块49，并径向向外滑动。在滑动过程中，楔形的滑块限位条47穿过第二挡块52，并最终落在第一槽43和第三槽45之间的壁处。此时，滑块主体46延伸出轮盘41，并随着轮盘41和从动轮302转动。在转动过程中，滑块主体46击中支撑柱31，促动支撑柱31的另一端由抵接部21滑入到解锁孔22中。

失去支撑柱31的限定，驱动件5拉动两个刹车片支架2，刹车片支架2相对于纵向转轴6转动，并带动刹车片1彼此靠近，而抵接到轨道腹板201上，从而产生摩擦力，实现机械摩擦刹车。

本申请的防溜车装置100采用纯机械结构，通过机械旋转离心力实现超速检测，不受巡检机器人300供电状态影响，在巡检机器人300完全掉电时也能生效，可靠性高。还有，防溜车装置100通过弹性件储能实现制动，不消耗蓄电池电能，不产生额外功耗，有利于延长续航。另外，与电气制动相比，机械制动无需防爆设计，重量更轻，有利于减小巡检机器人300自重。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于巡检机器人的防溜车装置，其特征在于，包括：

相对式设置在轨道腹板两侧的刹车片，

与所述刹车片匹配式连接的刹车片支架，各所述刹车片支架的上端与相应的所述刹车片连接，各所述刹车片支架的下端与机器人车体铰接，

设置在所述刹车片支架之间的限位组件，所述限位组件用于限定所述刹车片相对于轨道腹板的距离，

控制组件，所述控制组件用于监控所述巡检机器人的速度以在达到阈值时解锁所述限位组件的限定，

设置在所述刹车片支架之间的驱动件，所述驱动件用于在解除所述限位组件的限定后驱动所述刹车片相对式运动而靠近轨道腹板。

2.根据权利要求1所述的用于巡检机器人的防溜车装置，其特征在于，所述驱动件构造为设置在相对布设的所述刹车片支架之间的弹性件。

3.根据权利要求1所述的用于巡检机器人的防溜车装置，其特征在于，所述限位组件包括刚性的支撑柱，所述支撑柱的一端与一个所述刹车片支架铰接，在另一个所述刹车片支架上设置抵接部并在抵接部的纵向两端分别设置贯通的解锁孔，以使得所述支撑柱的另一端选择性与所述抵接部抵接或插入到所述解锁孔中。

4.根据权利要求3所述的用于巡检机器人的防溜车装置，其特征在于，在另一个所述刹车片支架上的所述抵接部的外侧设置两个竖向相对的并纵向延伸的限位条以连通所述解锁孔，

和/或，在所述抵接部处设置锥形槽，而所述支撑柱的另一端构造为与锥形槽相配合的锥形部。

5.根据权利要求3所述的用于巡检机器人的防溜车装置，其特征在于，所述控制组件包括：

同轴式设置在机器人的从动轮上的轮盘，

嵌入式设置在所述轮盘上的滑块，

其中，所述滑块构造为在达到阈值离心力时相对于所述轮盘径向向外运动而击打所述支撑柱。

6.根据权利要求5所述的用于巡检机器人的防溜车装置，其特征在于，在所述轮盘上设置位于中心处的第一槽、位于边缘的第二槽和用于连通所述第一槽和所述第二槽且槽宽相对变小的第三槽，

所述滑块具有滑块主体、长度方向延伸的滑块限位条，以及用于连接所述滑块主体与所述滑块限位条的滑块引导条，

在第一状态下，所述滑块限位条位于所述第一槽内，所述滑块主体位于所述第二槽内，所述滑块引导条位于所述第三槽中，在第二状态下，在离心力作用下，所述滑块径向移动以使得所述滑块主体延伸出所述第三槽且所述滑块限位条限定在所述第一槽内。

7.根据权利要求6所述的用于巡检机器人的防溜车装置，其特征在于，在所述第一槽内设置用于在第一状态下卡接所述滑块限位条的卡接组件，所述卡接组件包括用于设置在所述滑块限位条两端的第一挡块，以及设置在各所述第一挡块外侧的第一弹性件，所述第一弹性件的外侧抵接所述第一槽的壁。

8.根据权利要求7所述的用于巡检机器人的防溜车装置，其特征在于，在从第一槽到第二槽的方向上，所述滑块限位条构造为横向截面逐渐减小的梯形体。

9.根据权利要求7或8所述的用于巡检机器人的防溜车装置，其特征在于，在第一槽内设置用于在第二状态下阻挡所述滑块径向回退的防回退组件，所述防回退组件包括第二挡块和设置在所述第二挡块外侧的第二弹性件，在第二状态下，所述第二挡块的靠近所述第二槽的那端抵接所述滑块限位条的靠近所述第一槽的那端。

10.一种巡检机器人，其特征在于，包括：

机器人本体，

根据权利要求1到9中任一项所述的防溜车装置。

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