CN112828903A - 吊挂伸缩式巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吊挂伸缩式巡检机器人。它包括设有行走齿条的悬挂式轨道、通过其上设有的行走驱动齿轮与所述行走齿条相配合爬行的行走车体、为所述行走车体提供电源的充电桩和中央控制器，其特别之处在于：所述行走车体下端设有升降系统，所述升降系统下侧设有与其呈垂直布置、且能够水平转动的伸缩系统，所述伸缩系统前端设有能够360°旋转的自动巡检系统。该机器人能够二十四小时不间断地、360°全方位地巡视检测胶带输送机上下侧的生产环境、设备运行状况、物料输送状况并进行数据采集和存储，预警输送机潜在的故障和隐患，为安全生产提供保障。

Description

吊挂伸缩式巡检机器人

技术领域

本发明涉及带式输送机巡检技术领域，具体地指一种吊挂伸缩式巡检机器人。

背景技术

带式输送机需要定期对皮带系统运行状况进行巡查，检查有无皮带开裂、跑偏、托辊损坏、漏料、冒烟、失火、设备及环境温度异常、安全保护装置失效等。目前的带式输送机大都采用人工定时定点现场巡视，也有少部分企业开始尝试使用自动巡检装置。人工点检需由操作人员定期对皮带系统运行状况进行巡查，由于工作环境恶劣，物料输送线路长，空间受限，所以在当前的人工巡检模式下，很难及时发现设备隐患，存在漏检、误检以及现场安全事故；而现有的皮带机自动巡检装置，仅能对皮带机上端面进行局部巡查，皮带下侧、托辊、胶带裂纹、传动机构工作状态、物料状态等方面难以检测，曾经就有皮带下方的托辊因发热导致皮带输送机生产线火灾事故。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种二十四小时不间断且全方位无死角的吊挂伸缩式巡检机器人。

为实现上述目的，本发明所设计的吊挂伸缩式巡检机器人，包括设有行走齿条的悬挂式轨道、通过其上设有的行走驱动齿轮与所述行走齿条相配合爬行的行走车体、为所述行走车体提供电源的充电桩和中央控制器，其特别之处在于：所述行走车体下端设有升降系统，所述升降系统下侧设有与其呈垂直布置、且能够水平转动的伸缩系统，所述伸缩系统前端设有能够360°旋转的自动巡检系统。

带式输送机通廊顶棚上固定装有吊钩架，将悬挂式轨道用固定卡固定在吊钩架上。行走车体座装在悬挂式轨道的行走齿条上，从带式输送机的一端行走至另一端，同时自动巡检系统通过行走车体下端的升降系统实现上下移动，再通过与升降系统垂直的伸缩系统实现左右及伸缩移动，从而到达皮带下方的各区域。当自动巡检系统达到检测点时，通过自动巡检系统中的视觉探头二十四小时不间断地、360°全方位地巡视检测皮带机上下侧的生产环境、设备运行状况、物料输送状况，并将数据信息进行采集、储存、上传到中央控制器，再经过数据分析、比对及后期自学习，生成设备运行指导报告。

充电桩固定在行走轨道附近，用来为行走车体充电。

进一步地，所述升降系统包括设置在行走车体下端、沿悬挂式轨道方向布置、且呈向上开口状的升降台门架，所述升降台门架下部沿悬挂式轨道方向的横梁上设有配置升降电机的升降组件，所述升降电机输出轴上安装的传动齿轮与升降组件的内部齿轮相啮合，驱动升降组件中间上下贯穿的升降杆上下移动。

进一步地，所述伸缩系统包括与升降杆连接的支座，所述支座上设有与升降杆相垂直的伸缩臂，所述支座上还设有伸缩臂转向电机，所述伸缩臂转向电机输出轴上安装的转动齿轮与伸缩臂的内部齿轮相啮合，驱动伸缩臂左右水平转动。

进一步地，伸缩臂包括上端设有伸缩驱动电机且下端设有第一同步轮的第一节伸缩臂杆、下端设有第二同步轮的第二节伸缩臂杆、下端设有第三同步轮的第三节伸缩臂杆、下端设有第四同步轮的第四节伸缩臂杆和第五节伸缩臂杆；所述同步轮上均绕设有同步带，且同步带分别沿着伸缩臂杆的臂身设置；伸缩驱动电机通过带动第一同步轮上绕设的第一同步带驱动第二节伸缩臂杆实现伸缩运动，第二节伸缩臂杆通过带动第二同步轮上绕设的第二同步带驱动第三节伸缩臂杆实现伸缩运动……，以此类推，各节伸缩臂杆同步伸出或收回。

进一步地，所述自动巡检系统包括与伸缩系统端部连接的探头云台，所述探头云台上设有云台电机和探头组件，所述云台电机带动探头组件左右旋转和前后翻转，进一步扩大检测视角。

进一步地，所述探头组包括红外热成像摄像头、偏振补光灯、局部放大检测装置、可见光相机、感温探头装置，对输送机托辊轴承、托辊转速、胶带跑偏、胶带裂纹、胶带接头起层、胶带毛边、胶带鼓包、胶带打滑实时自动巡检、自动识别；同时对输送机驱动电机、液力偶合器、减速机的温度、振动等运行参数进行自动巡检。

进一步地，所述悬挂式轨道的截面呈工字型结构，所述行走齿条固定安装在以工字型中心线对称的工字型结构轨道下底面上。所述悬挂式轨道的工字型结构的腰部设有根据巡检对象实际位置布置的识别码，用于车体上的识别器识别定位。

进一步地，所述行走车体底面设有位于悬挂式轨道下面的输送平台，所述输送平台的上面固定有沿悬挂式轨道方向布置、位于悬挂式轨道两侧、且以工字型中心线对称的行走支架，所述对称的行走支架上架设有座装在对称的行走齿条上的行走驱动齿轮和用于驱动行走驱动齿轮的行走驱动电机，所述对称的行走支架上还架设有防止车体移动时左右跑偏的挡轮；所述行走车体旁边设有能够自主识别充电桩且能自主充电的蓄电池组件；所述行走车体上还设有对应各检测点安装的定位接近开关、环境传感器集成模块、全向天线、防碰撞传感器、高清星光摄像头。

行走车体是本机器人行走结构主体，车体上行走驱动齿轮、行走轮及挡轮和行走驱动电机组成行走机构。蓄电池为本机器人提供能量来源，行走车体搭载有充电系统，能够自主判断电池电量，自主识别充电桩，并能自主充电。

行走车体还搭载有：用来控制并检测机器人运行位置同时识别检测点的定位接近开关；集成CO、CO₂、O₂、温湿度、烟雾等多种模块的环境传感器；用来接收发射无线数据信号的全向天线；用来识别障碍物位置的防碰撞传感器；用来实时拍摄记录现场环境、设备运行、生产进程的高清星光摄像头。

更进一步地，所述升降电机、所述伸缩臂转向电机、所述云台电机以及所述行走驱动电机均为伺服电机，保证了机器人各部稳定性及定位精准度。

与人工巡检模式和现有的皮带机自动巡检装置相比，本发明提供的吊挂伸缩式巡检机器人操作简便，具有如下有益效果：

所设计的兼具升降系统和伸缩系统的机械臂能够使自动巡检系统实现上下升降、左右伸缩，到达胶带输送机的各个位置；并通过自动巡检系统中的视觉探头二十四小时不间断地、360°全方位地巡视检测胶带输送机上下侧的生产环境、设备运行状况、物料输送状况并进行数据采集和存储，预警输送机潜在的故障和隐患，为安全生产提供保障。

附图说明

图1为一种吊挂伸缩式巡检机器人的立体结构示意图。

图2为图1中的伸缩臂A-A截面剖视结构示意图。

图3为图1中的机器人巡检带式输送机的工作状态示意图。

图中：

悬挂式轨道1(其中：行走齿条1-1、识别码1-2)、

行走车体2(其中：行走驱动齿轮2-1、挡轮2-2、行走驱动电机2-3、蓄电池2-4、定位接近开关2-5、环境传感器集成模块2-6、全向天线2-7、防碰撞传感器2-8、高清星光摄像头2-9、输送平台2-10、行走支架2-11)、

充电桩3、

升降系统4(其中：升降台门架4-1、升降组4-2、升降电机4-3、升降杆4-4)、

伸缩系统5(其中：伸缩臂转向电机5-1、伸缩臂5-2、支座5-3)、伸缩臂5-2(其中：第一节伸缩臂杆5-21a、第二节伸缩臂杆5-21b、第三节伸缩臂杆5-21c、第四节伸缩臂杆5-21d、第五节伸缩臂杆5-21e、第一同步带5-22a、第二同步带5-22b、第三同步带5-22c、第四同步带5-22d、第一同步轮5-23a、第二同步轮5-23b、第三同步轮5-23c、第四同步轮5-23d、伸缩驱动电机5-24)

自动巡检系统6(其中：探头云台6-1、云台电机6-2、探头组6-3)、

中央控制器7、胶带输送机8、胶带传动辊9。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1～3中所示的吊挂伸缩式巡检机器人，包括悬挂式轨道1、座装在悬挂式轨道1上的行走车体2、为行走车体2提供电源的充电桩3和中央控制器7。

充电桩3固定在行走轨道附近，用来为行走车体2充电。

将悬挂式轨道1用固定卡固定在吊钩架上，吊钩架固定装在输送机通廊顶棚上。悬挂式轨道1的截面呈工字型结构，工字轨道下底面上固定设置有以工字中心线为对称的行走齿条1-1，工字型结构的腰部还设有根据巡检对象实际位置布置的识别码1-2，用于车体2上的识别器识别定位。

行走车体2底面设有位于悬挂式轨道1下面的输送平台2-10，输送平台2-10的上面固定有沿悬挂式轨道1方向布置、位于悬挂式轨道1两侧、且以工字型中心线对称的行走支架2-11。

对称的行走支架2-11上架设有座装在对称的行走齿条1-1上的行走驱动齿轮2-1。对称的行走驱动齿轮2-1布置在悬挂式轨道1的滑槽两侧，在行走驱动电机2-3的驱动下，载着车体移动。对称的行走支架2-11上还架设有防止车体移动时左右跑偏的挡轮2-2，约束车体移动轨迹。

行走车体2旁边设有能够自主识别充电桩3且能自主充电的蓄电池组件2-4。

行走车体2是本机器人行走结构主体，车体上行走驱动齿轮2-1、挡轮2-2和行走驱动电机2-3组成行走机构。蓄电池2-4为本机器人提供能量来源，行走车体2搭载有充电系统，能够自主判断电池电量，自主识别充电桩3，并能自主充电。

行走车体2还搭载有：用来控制并检测机器人运行位置同时识别检测点的定位接近开关2-5；集成CO、CO₂、O₂、温湿度、烟雾等多种模块的环境传感器2-6；用来接收发射无线数据信号的全向天线2-7；用来识别障碍物位置的防碰撞传感器2-8；用来实时拍摄记录现场环境、设备运行、生产进程的高清星光摄像头2-9。

所述行走车体2下端设有升降系统4，所述升降系统4下侧设有与其呈垂直结构且能够水平转动的伸缩系统5，所述伸缩系统5前端设有能够360°旋转的自动巡检系统6。升降系统4和伸缩系统5构成该机器人的机械臂。

所述升降系统4包括设置在行走车体2下端的升降台门架4-1，升降台门架4-1呈向上开口状且沿悬挂式轨道1方向布置。

所述升降台门架4-1下部沿悬挂式轨道1方向的横梁上设有升降组件4-2，且升降组件4-2配置升降电机4-3。升降电机4-3输出轴固定安装的传动齿轮与升降组件4-2的内部齿轮相啮合，进一步驱动升降组件4-2中间上下贯穿的升降杆4-4上下移动。

所述伸缩系统5包括与升降系统4连接的支座5-3，所述支座5-3上设有与升降杆4-4相垂直、并可水平转动的伸缩臂5-2，所述支座5-3上还设有伸缩臂转向电机5-1，伸缩臂转向电机5-1驱动伸缩臂5-2左右转动。

所述伸缩臂5-2包括上端设有伸缩驱动电机5-24且下端设有第一同步轮5-23a的第一节伸缩臂杆5-21a。所述伸缩驱动电机5-24为伺服电机。

所述伸缩臂5-2还包括下端设有第二同步轮5-23b的第二节伸缩臂杆5-21b、下端设有第三同步轮5-23c的第三节伸缩臂杆5-21c、下端设有第四同步轮5-23d的第四节伸缩臂杆5-21d和第五节伸缩臂杆5-21e。

所述同步轮5-23a、5-23b、5-23c、5-23d上均绕设有同步带5-22a、5-22b、5-22c、5-22d，且同步带5-22a、5-22b、5-22c、5-22d分别沿着伸缩臂杆5-21a，5-21b,5-21c,5-21d的臂身设置。

伸缩驱动电机5-24通过带动第一同步轮5-23a上绕设的第一同步带5-22a驱动第二节伸缩臂杆5-21b实现伸缩运动；第二节伸缩臂杆5-21b通过带动第二同步轮5-23b上绕设的第二同步带5-22b驱动第三节伸缩臂杆5-21c实现伸缩运动；第三节伸缩臂杆5-21c通过带动第三同步轮5-23c上绕设的第三同步带5-22c驱动第四节伸缩臂杆5-21d实现伸缩运动；第四节伸缩臂杆5-21d通过带动第四同步轮5-23d上绕设的第四同步带5-22d驱动第五节伸缩臂杆5-21e实现伸缩运动，各节伸缩臂杆同步伸出或收回。

为了进一步降低整个机器人的重量，本发明将传统的每节伸缩臂都需要一台液压驱动缸的驱动形式改进为单台伺服电机加同步带机构驱动多节伸缩臂，实现了各节伸缩臂杆同步运行，提高了定位精度。

所述自动巡检系统6包括与伸缩系统5连接的探头云台6-1，所述探头云台6-1通过云台电机6-2带动探头组6-3左右旋转和前后翻转，进一步扩大检测视角。

所述探头组6-3上集成红外热成像摄像头、偏振补光灯、局放检测装置、可见光相机、感温探头装置，对输送机托辊轴承、托辊转速、胶带跑偏、胶带裂纹、胶带接头起层、胶带毛边、胶带鼓包、胶带打滑实时自动巡检、自动识别；同时对输送机驱动电机、液力偶合器、减速机的温度、振动等运行参数进行自动巡检。

另外，为了保证了机器人的稳定性及定位精准度，升降电机4-3、伸缩臂转向电机5-1、伸缩驱动电机5-24、云台电机6-2以及行走驱动电机2-3均为伺服电机。

该巡检机器人工作时，蓄电池2-4自主识别充电桩3并自主充电。蓄电池2-4为机器人行走、云台和检测系统提供能量来源，行走车体2通过行走驱动齿轮2-3驱动行走车体2从带式输送机8的一端开始行走。定位接近开关2-5识别检测点后，控制检测机器人运行位置。

机器人达到检测点之后，安装在机械臂上的自动巡检系统6通过升降电机4-3驱动升降杆4-4带动伸缩臂5-2调整上下位置，再由伸缩臂转向电机5-1驱动伸缩臂5-2水平转动，同时启动伸缩臂5-2伸缩机构，调整探头位置，进一步由云台电机6-2驱动探头云台6-1带动探头组6-3翻转到检测点。在此过程中，该机器人的摄像头2-9、防撞器2-8和探头6-3均处于工作状态。

自动巡检系统6中的视觉探头二十四小时不间断地、360°全方位地巡视检测胶带输送机8上、下侧的生产环境、设备运行状况、物料输送状况，并将数据信息进行采集、储存、上传到中央控制器7，再经过数据分析、比对及后期自学习，生成设备运行指导报告。

本发明的吊挂伸缩式巡检机器人，操作简便，可以同时对两条并行的胶带输送机进行二十四小时不间断地、360°全方位的点巡检，实现了无人化巡检和事故预警，提升劳动效率，消除安全隐患。仅一条带式输送机，每年可减少人工成本40万元；安装该巡检机器人可有效减少因托辊缺陷引起的设备故障，如胶带输送机机架损毁、皮带磨损撕裂等。

Claims (10)

1.一种吊挂伸缩式巡检机器人，包括设有行走齿条(1-1)的悬挂式轨道(1)、通过其上设有的行走驱动齿轮(2-1)与所述行走齿条(1-1)相配合爬行的行走车体(2)、为所述行走车体(2)提供电源的充电桩(3)和中央控制器(7)，其特征在于：所述行走车体(2)下端设有升降系统(4)，所述升降系统(4)下侧设有与其呈垂直布置、且能够水平转动的伸缩系统(5)，所述伸缩系统(5)前端设有能够360°旋转的自动巡检系统(6)。

2.根据权利要求1所述的吊挂伸缩式巡检机器人，其特征在于：所述升降系统(4)包括设置在行走车体(2)下端、沿悬挂式轨道(1)方向布置、且呈向上开口状的升降台门架(4-1)，所述升降台门架(4-1)下部沿悬挂式轨道(1)方向的横梁上设有配置升降电机(4-3)的升降组件(4-2)，所述升降电机(4-3)输出轴上安装的传动齿轮与升降组件(4-2)的内部齿轮相啮合，驱动升降组件(4-2)中间上下贯穿的升降杆(4-4)上下移动。

3.根据权利要求2所述的吊挂伸缩式巡检机器人，其特征在于：所述伸缩系统(5)包括与升降杆(4-4)连接的支座(5-3)，所述支座(5-3)上设有与升降杆(4-4)相垂直的伸缩臂(5-2)，所述支座(5-3)上还设有伸缩臂转向电机(5-1)，所述伸缩臂转向电机(5-1)输出轴上安装的转动齿轮与伸缩臂(5-2)的内部齿轮相啮合，驱动伸缩臂(5-2)左右水平转动。

4.根据权利要求3所述的吊挂伸缩式巡检机器人，其特征在于：所述伸缩臂(5-2)包括上端设有伸缩驱动电机(5-24)且下端设有第一同步轮(5-23a)的第一节伸缩臂杆(5-21a)、下端设有第二同步轮(5-23b)的第二节伸缩臂杆(5-21b)、下端设有第三同步轮(5-23c)的第三节伸缩臂杆(5-21c)、下端设有第四同步轮(5-23d)的第四节伸缩臂杆(5-21d)和第五节伸缩臂杆(5-21e)；所述同步轮(5-23a、5-23b、5-23c、5-23d)上均绕设有同步带(5-22a、5-22b、5-22c、5-22d)，且同步带(5-22a、5-22b、5-22c、5-22d)分别沿着伸缩臂杆(5-21a，5-21b,5-21c,5-21d)的臂身设置；伸缩驱动电机(5-24)通过带动第一同步轮(5-23a)上绕设的第一同步带(5-22a)驱动第二节伸缩臂杆(5-21b)实现伸缩运动，第二节伸缩臂杆(5-21b)通过带动第二同步轮(5-23b)上绕设的第二同步带(5-22b)驱动第三节伸缩臂杆(5-21c)实现伸缩运动，第三节伸缩臂杆(5-21c)通过带动第三同步轮(5-23c)上绕设的第三同步带(5-22c)驱动第四节伸缩臂杆(5-21d)实现伸缩运动，第四节伸缩臂杆(5-21d)通过带动第四同步轮(5-23d)上绕设的第四同步带(5-22d)驱动第五节伸缩臂杆(5-21e)实现伸缩运动。

5.根据权利要求1所述的吊挂伸缩式巡检机器人，其特征在于：所述自动巡检系统(6)包括与伸缩系统(5)端部连接的探头云台(6-1)，所述探头云台(6-1)上设有云台电机(6-2)和探头组件(6-3)，所述云台电机(6-2)带动探头组件(6-3)左右旋转和前后翻转。

6.根据权利要求5所述的吊挂伸缩式巡检机器人，其特征在于：所述探头组(6-3)包括红外热成像摄像头、偏振补光灯、局部放大检测装置、可见光相机、感温探头装置。

7.根据权利要求5所述的吊挂伸缩式巡检机器人，其特征在于：所述悬挂式轨道(1)的截面呈工字型结构，所述行走齿条(1-1)固定安装在以工字型中心线对称的工字型结构轨道下底面上，所述悬挂式轨道(1)的工字型结构的腰部设有根据巡检对象实际位置布置的识别码(1-2)。

8.根据权利要求7所述的吊挂伸缩式巡检机器人，其特征在于：所述行走车体(2)底面设有位于悬挂式轨道(1)下面的输送平台(2-10)，所述输送平台(2-10)的上面固定有沿悬挂式轨道(1)方向布置、位于悬挂式轨道(1)两侧、且以工字型中心线对称的行走支架(2-11)，所述对称的行走支架(2-11)上架设有座装在对称的行走齿条(1-1)上的行走驱动齿轮(2-1)和用于驱动行走驱动齿轮(2-1)的行走驱动电机(2-3)，所述对称的行走支架(2-11)上还架设有防止车体移动时左右跑偏的挡轮(2-2)；所述行走车体(2)旁边设有能够自主识别充电桩(3)且能自主充电的蓄电池组件(2-4)；所述行走车体(2)上还设有对应各检测点安装的定位接近开关(2-5)、环境传感器集成模块(2-6)、全向天线(2-7)、防碰撞传感器(2-8)、高清星光摄像头(2-9)。

9.根据权利要求4所述的吊挂伸缩式巡检机器人，其特征在于：所述升降电机(4-3)、所述伸缩臂转向电机(5-1)和所述伸缩驱动电机(5-24)均为伺服电机。

10.根据权利要求8所述的吊挂伸缩式巡检机器人，其特征在于：所述云台电机(6-2)和所述行走驱动电机(2-3)均为伺服电机。

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