CN112975898B - 一种圆形轨道式巡检机器人行走装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆形轨道式巡检机器人行走装置，包括：圆形轨道，包括相互平行的第一圆管和第二圆管；驱动结构，包括驱动结构本体；所述驱动结构本体一端设置有轴向与所述第一圆管轴向垂直的驱动轮，另一端转动连接有轴向与所述第二圆管轴向垂直的姿态导轮和抱紧轮；所述驱动轮圆周边缘为凹槽结构，所述凹槽结构与所述第一圆管配合，所述姿态导轮和抱紧轮轴向上构成V型结构，所述V型结构与所述第二圆管配合；本公开结构简单，质量轻，可以实现直线行走与小半径转弯，行走无噪音的轻巧式行走机构。

Description

一种圆形轨道式巡检机器人行走装置及机器人

技术领域

本发明属于巡检机器人技术领域，涉及一种圆形轨道式巡检机器人行走装置及机器人。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

随着机器人行业的迅速发展，覆盖的行业面积越来越大，机器人的性能要求也越来越苛刻，使用要更加可靠，重量要更加轻量化，例如在电力行业、铁路行业的巡检机器人等，目前轨道式行走底盘在市面上存在的机构方式有很多种，相对来说各种行走底盘都有其局限的缺陷，如行驶速度低、定位精度低、行走过程不稳定、体积较大、重量较重，结构复杂，综合所有的优势设计一款满足功能，结构简单，重量轻，同时行走稳定的轨道行走底盘。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明公开了一种圆形轨道式巡检机器人行走装置及机器人，本公开结构简单，质量轻，可以实现直线行走与小半径转弯，行走无噪音的轻巧式行走机构。

本发明公开的技术方案如下：

一种圆形轨道式巡检机器人行走装置，包括：

圆形轨道，包括相互平行的第一圆管和第二圆管；

驱动结构，包括驱动结构本体；所述驱动结构本体一端设置有轴向与所述第一圆管轴向垂直的驱动轮，另一端转动连接有轴向与所述第二圆管轴向垂直的姿态导轮和抱紧轮；所述驱动轮圆周边缘为凹槽结构，所述凹槽结构与所述第一圆管配合，所述姿态导轮和抱紧轮轴向上构成V型结构，所述V型结构与所述第二圆管配合。

进一步的，所述驱动轮通过驱动电机连接到所述驱动本体上；所述驱动轮固定到所述驱动电机的输出轴上。

进一步的，所述姿态导轮包括两个，两个所述姿态导轮轴向所在的平面垂直于所述驱动轮的轴向；所述抱紧轮包括与姿态导轮对应设置两个，两个所述抱紧轮轴向所在的平面与两个所述姿态导轮轴向所在的平面呈一定夹角构成所述V型结构。

进一步的，所述姿态导轮和所述抱紧轮圆周边缘与所述第二圆管的圆周边缘接触，使得所述姿态导轮和所述抱紧轮在所述第二圆管上自行滚动。

进一步的，所述抱紧轮通过扭簧转轴连接到所述驱动本体上；过弯道时，所述抱紧轮在所述扭簧转轴的作用下调节所述V型结构夹角的大小。

进一步的，所述驱动结构本体中间位置还固定有集电器，所述集电器的集电刷与所述第一圆管滑动接触。

进一步的，所述圆形轨道固定到轨道支架上；所述轨道支架一侧两端分别设置一个T型槽，另一侧两端分别设置所述第一圆形管和所述第二圆形管，所述第一圆形管和所述第二圆形管之间靠近所述第二圆形管一端设置一个T型槽。

进一步的，所述轨道支架上在所述第一圆形管和所述第二圆形管之间位置处设置有滑触线和定位元器件。

进一步的，所述轨道支架吊装在轨道吊装支架上。

一种机器人，采用了如上所述的圆形轨道式巡检机器人行走装置。

本发明的有益效果如下：

1. 本发明根据三角形最稳定的几何原理，驱动采用3点接触布置，分别为所述驱动轮1圆周外侧槽型结构与所述第一圆管61接触的第1点，两个V型机构分别与所述第二圆管接触的第2点和第3点，机构运行稳定，结构简单，减少了不必要的运动部件，达到减轻重量的目的。

2. 本发明中的扭簧转轴给抱紧轮提供抱紧力F，F力分解为FA与FB，FA使机器保持左右的平衡，不会左右晃动，FB使机器人有上下的抱紧力，不会使机器在前进后退以及加速度形式过程中不会前后的晃动；同时，抱紧轮在同一个部件上刚性固定，更能保持机型前后运动的刚性。

3. 本发明中的轨道支架两侧都设计有国标T型槽，轨道的链接和对中采用国标4040处件，支架安装快捷，轨道对中性能好；轨道支架一侧位置安装滑触线还有机器人轨道定位元器件。

4. 本发明中的轨道支架一侧固定，机器人在轨道支架的另一侧运行，可使整机人更加的靠近被检查机构，缩小机器人与被检测机构的距离。

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为本发明的驱动结构的三维结构示意图；

图2为本发明的驱动结构的侧视图；

图3为本发明的驱动结构过弯道时的三维状态图；

图4为本发明的驱动结构过弯道时的侧视图；

图5为本发明的驱动结构过弯道时的倾斜程度；

图6为本发明的驱动结构的受力分析图；

图7为本发明的巡检机器人示意图

图8为本发明的轨道示意图。

图中：1、驱动轮，2、姿态导轮，3、抱紧轮，4、集电器，5、驱动电机，6、圆形轨道，61、第一圆管，62、第二圆管，7、扭簧转轴，8、机器人本体，9、轨道吊装支架，10、驱动结构，11、滑触线定位元件安装位置，12、T型槽。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，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；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种圆形轨道式巡检机器人行走装置及机器人。

实施例1

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种圆形轨道式巡检机器人行走装置，包括圆形轨道6和驱动结构10；其中，所述圆形轨道6包括相互平行的第一圆管61和第二圆管62；所述驱动结构10包括驱动结构本体、固定在驱动本体上端的驱动电机5、固定于所述驱动电机输出轴上的驱动轮1、转动连接在所述驱动本体下端的姿态导轮2和抱紧轮3。

优选的，如图1所示，所述驱动轮1外侧边沿处沿周向上设置为凹槽结构；所述凹槽结构与所述第一圆管61配合，在所述驱动电机5的作用下，实现所述驱动轮1在所述第一圆管61上的滚动，从而带动整个装置在所述圆形轨道6上行走。

所述驱动轮1外侧边沿处沿周向上设置为凹槽结构，在实现与所述第一圆管61配合的基础上，所述第一圆管61在所述凹槽结构，避免所述驱动轮1在所述第一圆管61发生左右移动的现象，提高了装置在所述圆形轨道上的行走稳定性。

优选的，如图2所示，所述姿态导轮2和所述抱紧轮3轴向上构成V型机构，所述第二圆管62与所述V型结构配合；所述姿态导轮2的轴向与所述驱动轮1的轴向垂直；所述第二圆管62的外壁与所述姿态导轮2和所述抱紧轮3的外壁接触；实现所述姿态导轮2和所述抱紧轮3分别与所述第二圆管62的转动连接。

优选的，所述姿态导轮2和所述抱紧轮3通过扭簧转轴7连接到所述驱动驱动结构本体上。

如图6所示，采用所述扭簧转轴7，给所述抱紧轮3提供抱紧力F，F力分解为FA与FB，FA使机器保持左右的平衡，不会左右晃动，FB使机器人有上下的抱紧力，不会使机器在前进后退以及加速度形式过程中不会前后的晃动；并且，所述抱紧轮3在同一个部件上刚性固定，更能保持机型前后运动的刚性。

采用上述结构的效果为，根据三角形最稳定的几何原理，驱动采用3点接触布置（即所述驱动轮1圆周外侧槽型结构与所述第一圆管61接触的第1点，两组相互配合的所述姿态导轮2和所述抱紧轮3构成的两个V型机构分别与所述第二圆管接触的第2点和第3点）；这样可以使机构运行稳定，同时结构简单，可减少不必要的运动部件，达到减轻重量的目的；同时，所述驱动轮1的凹槽结构内壁完全贴合所述第一圆管61的外壁，增大驱动摩擦力的同时，可以有效的防止机器从轨道中脱出，尤其是在转弯过程中机身倾斜的时候，可以有效的增加机器运行过程中的平稳性；所述姿态导轮2使整机在直线轨道运行过程中不会发生倾斜，保持姿态的垂直。

优选的，所述姿态导轮2与所述抱紧轮3均设置为两个；如图1所示，左侧相互配合的所述姿态导轮2与所述抱紧轮3轴向所在的平面与右侧相互配合的所述姿态导轮2与所述抱紧轮3轴向所在的平面平行，且两个所述姿态导轮2轴向所在的平面与所述驱动轮1轴向垂直。

如图3、图4和图5所示，所述扭簧转轴7的柔性设计，使机型可以轻松过小半径的弯道，由于机器人轨道的三点布置特性，使机器人在过弯过程中机身会有一定的倾斜现象；原理如下：三点成一面，机器人在过弯时，由于轨道的形状特性，为了保持平面特性，会使机器人整机绕A点发生倾斜，所述第二圆管上的两点布置的距离越大，整机倾斜角度越大，所述抱紧轮3抱紧为椭圆形状的轨道截面实现转弯；下图5所示，本实施例中，间距为165mm，机器倾斜9度；因此驱动转弯的关键点就在于，整机绕A点的可旋转性，下部两点抱紧轮涨紧性，实现柔性过弯，否则整机将会卡死；本公开可以满足R300的转弯半径需求。

优选的，所述圆形轨道6中的所述第一圆管61和所示第二圆管62相互平行，构成眼镜式的圆形轨道布置，且所述第一圆管61和所示第二圆管62壁厚均匀。

采用眼镜式的圆形轨道布置，可以有效防止机器人沿着圆轨道的中心转动。

优选的，如图7和图8所示，所述圆形轨道6固定到轨道支架上；所述轨道支架左右两侧都设计有国标T型槽，轨道的链接和对中采用国标4040处件，所述轨道支架安装快捷，轨道对中性能好，右侧位置可以安装滑触线还有机器人轨道定位元器件；所述轨道支架左侧固定，机器人在支架的右侧运行，可使整机人更加的靠近被检查机构，缩小机器人与被检测机构的距离，使其上的机构结构更加的简单；整个轨道结构紧凑，质量轻，安装方便。

优选的，所述轨道支架吊装在轨道吊装支架9上。

优选的，所述驱动结构本体中间位置还固定有集电器；如图4和图7所示，所述集电器为两个，一个所述集电器的集电刷与所述第一圆管滑动接触，另一所述集电器的集电刷与安装与所述轨道支架上的滑触线接触。

实施例2：

本申请的另一种典型的实施方式中，如图7所示，一种机器人，采用了实施例1中的圆形轨道式巡检机器人行走装置。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种圆形轨道式巡检机器人行走装置，其特征在于，包括：

圆形轨道，包括相互平行并上下分布的第一圆管和第二圆管；

驱动结构，包括驱动结构本体；所述驱动结构本体一端设置有轴向与所述第一圆管轴向垂直的驱动轮，另一端转动连接有轴向与所述第二圆管轴向垂直的姿态导轮和抱紧轮；所述驱动轮圆周边缘为凹槽结构，所述凹槽结构与所述第一圆管配合，所述姿态导轮和抱紧轮轴向上构成V型结构，所述V型结构与所述第二圆管配合；

所述姿态导轮包括两个，两个所述姿态导轮轴向所在的平面垂直于所述驱动轮的轴向；所述抱紧轮包括与姿态导轮对应设置两个，两个所述抱紧轮轴向所在的平面与两个所述姿态导轮轴向所在的平面呈一定夹角构成所述V型结构；

所述抱紧轮通过扭簧转轴连接到所述驱动结构本体上；

扭簧转轴给抱紧轮提供抱紧力F，F力分解为FA与FB，FA使机器保持左右的平衡，FB使机器人有上下的抱紧力；抱紧轮在同一个部件上刚性固定，更能保持机型前后运动的刚性。

2.如权利要求1所述的一种圆形轨道式巡检机器人行走装置，其特征在于，所述驱动轮通过驱动电机连接到所述驱动结构本体上；所述驱动轮固定到所述驱动电机的输出轴上。

3.如权利要求1所述的一种圆形轨道式巡检机器人行走装置，其特征在于，所述姿态导轮和所述抱紧轮圆周边缘与所述第二圆管的圆周边缘接触，使得所述姿态导轮和所述抱紧轮在所述第二圆管上自行滚动。

4.如权利要求1所述的一种圆形轨道式巡检机器人行走装置，其特征在于，过弯道时，所述抱紧轮在所述扭簧转轴的作用下调节所述V型结构夹角的大小。

5.如权利要求1所述的一种圆形轨道式巡检机器人行走装置，其特征在于，所述驱动结构本体中间位置还固定有集电器，所述集电器的集电刷与所述第一圆管滑动接触。

6.如权利要求1所述的一种圆形轨道式巡检机器人行走装置，其特征在于，所述圆形轨道固定到轨道支架上；所述轨道支架一侧两端分别设置一个T型槽，另一侧两端分别设置所述第一圆管和所述第二圆管，所述第一圆管和所述第二圆管之间靠近所述第二圆管一端设置一个T型槽。

7.如权利要求6所述的一种圆形轨道式巡检机器人行走装置，其特征在于，所述轨道支架上在所述第一圆管和所述第二圆管之间位置处设置有滑触线和定位元器件。

8.如权利要求6所述的一种圆形轨道式巡检机器人行走装置，其特征在于，所述轨道支架吊装在轨道吊装支架上。

9.一种机器人，采用了如权利要求1-8任一项所述的圆形轨道式巡检机器人行走装置。

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