CN114536301B - 一种地下室焦炉煤气轨道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明适用于巡检机器人技术领域，提供了一种地下室焦炉煤气轨道机器人，包括机器人本体、主控单元、能源模块、检测组件以及无线通讯模块。机器人本体包括车体单元，车体单元包括运动驱动模块以及滑轮组、充电仓；运动驱动模块驱动滑轮组于轨道上滚动；通过滑轮组的弹性元件设置使车体稳定行驶；充电仓具有清扫、充电功能。机器人能实时检测轨道附近的设备及环境，并将信息传输到远程操控中心，工作人员能实时地了解检测到的信息，并可向机器人发送控制指令。本发明的机器人检测结果稳定，无需人员到现场检测，节省了人工；机器人能在发生火灾、危险气体泄漏等情况时快速到达现场，获得现场数据和信息。

Description

一种地下室焦炉煤气轨道机器人

技术领域

本发明涉及巡检机器人的技术领域，特别是涉及一种地下室焦炉煤气轨道机器人。

背景技术

焦炉煤气地下室分为地上一层和地下一层，地上一层为空气和废气交换设备，地下一层为煤气管道及煤气换向系统(包括高炉煤气和焦炉煤气)，与地上一层为联动，现场每半小时按照交换程序通过油缸拉杆带动摆臂旋转九十度到达交换线位位置，一座焦炉共有140+138个摆臂，需要检测每个摆臂摆动是否到位，压紧螺丝有没有脱落，螺丝脱落会导致压盖脱落。另还有许多煤气附件需要巡检，如需要同时巡检煤气交换摆臂是否有脱落现象；地下一层末端还有两处煤气水封溢流水管，正常状态下长期流水，需要实时监测。

目前，大多数领域的设施均通过人工巡检来完成监测工作。

然而，采用人工巡检的方式有以下缺点：一、人工巡检检测质量依赖于工人经验以及责任心、细心程度；二、随着人力成本提升，这种重复性枯燥的工作很难招人；三、人很难检测出危险气体超标，设备局部过热等安全隐患；四、一旦发生事故，人很难第一时间到达现场，即使第一时间到达事故现场，也会冒着巨大的生命危险。所以，采用人工巡检人工检测存在着结果不稳定、人工成本高以及工人人身安全得不到保障的问题。

用机器人代替人进行巡检，则可以避免很多人工巡检过程中的难题，且能随时调配机器人到达指定位置，可以在未知是否有险情的情况下进行检测和巡视。目前在地面上行走的轮式和履带式巡检机器人，当地面障碍物较多，或者地形复杂时应用受限。而对于综合管廊，大型管道、隧道这种环境下，在顶部或者空中架设轨道，用在轨道上运行的移动机器人进行巡检更具有可靠性。和地面移动巡检机器人相比较，轨道巡检机器人具有快速高效的优点，不受地面特征制约，也不占用地面空间。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种解决现有技术中采用人工巡检所存在的人工成本高、工人人身安全得不到保障以及采用地面移动机器人巡检受地面特征制约的问题的地下室焦炉煤气轨道机器人。

本发明为解决上述问题而采取的技术方案是：一种地下室焦炉煤气轨道机器人，包括机器人本体、主控单元、能源模块、用于检测设备及周围环境的检测组件以及与远程操控中心进行数据交换的无线通讯模块；所述主控单元、能源模块、检测组件以及无线通讯模块均安装于所述机器人本体上；所述的主控单元接收来自远程操控中心的命令，控制机器人本体在轨道上的移动，执行相关命令和动作；所述机器人本体包括车体单元，所述车体单元包括运动驱动模块以及滑轮组、充电仓；所述运动驱动模块驱动滑轮组于轨道上滚动；通过滑轮组的弹性元件设置使车体稳定行驶；充电仓具有清扫、充电功能。

进一步地，所述滑轮组包括第一驱动轮、第二稳定滑轮组。所述第一驱动轮安装于所述车体单元的壳体上，并且，由所述操控中心控制所述驱动模块对所述第一驱动轮进行驱动。所述壳体包括其周侧开设的圆环形槽轨，壳体呈“冂”字形，以避免所述壳体在行驶过程中与行驶轨道支撑结构干涉。所述车体单元可以行驶于包裹其中的轨道上。所述第二稳定滑轮组包含两个对置的第二稳定滑轮。所述第二稳定滑轮与弹簧一端固定连接，所述弹簧另一端固定连接于所述壳体内侧；所述第二稳定滑轮组与所述轨道两侧滚动摩擦，所述弹簧压紧所述第二稳定滑轮组，与轨道的侧面保持紧密接触。

进一步的，所述检测组件包括检测模块和滑动块，所述检测模块与所述滑动块滑动连接，所述滑动块滑移于所述圆环形槽轨内，滑块的滑移与检测模块相对滑块的滑动增加了所述检测模块检测范围。所述滑动块内侧与驱动齿轮啮合，所述驱动齿轮间隔排列在壳体内部，由所述驱动模块驱动驱动齿轮组，驱动齿轮组接力驱动所述滑动块在所述槽轨滑动。

进一步地，所述轨道为工字形4#角钢，管带机整体结构复杂，为了检测的更加全面，需要在管带机两侧均布置轨道，即轨道成环形，巡检机器人单次巡检绕管带机一周。管带机全长850米，需使用1700米轨道。

进一步地，环形轨道上设置一组所述轨道机器人，对置行驶，对同一段管道的两侧同时进行监测。

进一步的，轨道两端具有检测拨片，当所述轨道机器人经过时，所述检测拨片发送实时信号于所述主控单元，用于判断一对所述轨道机器人同步性。

进一步的，轨道末端具备充电桩，轨道机器人实时监测电量情况和当前位置与充电桩距离，依据自主回充策略，自主导航至充电桩，并自动与充电桩通信启动充电。

机器人能源模块为无线充放电装置，所述能源模块置于所述壳体上部，与“冂”字形上表面形成充电仓，所述充电仓可供滑动于此的检测模块充电供能。

电池容量为7AH，无线充电模块采用100W磁共振原理模组，充电时长3H。可实现充电距离感应检测、负载变化自调节等功能。当巡检机器人巡检完毕需要进行充电时，回到充电桩时会触发到位开关，确认位置后会向充电桩发送开启充电的信号，充电桩此时开启充电，当巡检机器人充满电后，会向充电桩发送停止充电的信号。

进一步地，所述检测模块包括摄像头、温度传感器、湿度传感器、烟雾、粉尘传感器、AI摄像头及含氧量传感器中的至少一种。

进一步地，所述充电仓上端内表面设置自动清扫装置，当所述检测模块包括摄像头时，所述滑动块在所述驱动齿轮组的驱动下滑动至所述壳体上端，所述自动清扫装置对摄像头进行清洁工作。

进一步地，所述轨道机器人还包括灭火器，所述灭火器固定在所述机械本体上。

进一步地，每一所述车体单元上安装有至少一滑轮组，每一滑轮组包括两个分布在轨道两侧的第二稳定滑轮，所述滑轮组中至少一个是第一驱动轮，所述滑轮组吊挂于机器人运行轨道的上表面，所述每一组滑轮组中的三个滑轮的间隔小于轨道的宽度。

与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明的轨道机器人穿梭在轨道上，能对轨道附近的设备及环境进行实时的检测，并将检测到的信息通过无线通讯模块传输到远程的操控中心。工作人员在操控中心即可实时地了解设备及其周围环境的具体情况，并可向轨道机器人发送指令，控制其具体操作动作。和地面移动巡检机器人相比较，轨道巡检机器人具有快速高效的优点，且不受地面特征制约。相比于采用人工巡检，本发明的轨道机器人检测结果稳定，操作人员只需在远程操控中心控制，无需到现场检测，节省了人工；同时，巡检机器人能在发生火灾、危险气体泄漏时深入到现场中进行检测。并且，机器人本体的车体单元上设置充放电、自动清洁装置，设置供检测模块移动的槽轨结构，极大的提高了检测装置的检测范围与检测效率，从而，机器人能应用在更复杂的场所中，使用范围广阔。

附图说明

图1是本发明实施例提供的地下室焦炉煤气轨道机器人的工作示意图。

图2是图1中的地下室焦炉煤气轨道机器人在轨道上运行的主视图。

附图中标记：1、轨道机器人；3、工作组件；5、焦炉煤气管道；6、滑动块；7、圆环形槽轨；8、驱动模块驱动驱动齿轮组；9、弹簧；10、第二稳定滑轮；11、环形轨道；12、第一驱动轮。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

如图1所示，为本发明的一较佳实施例，一种地下室焦炉煤气轨道机器人的工作方式，包括一对对称布置的轨道机器人1，所述地下室焦炉煤气轨道机器人包括主控单元、能源模块、用于检测设备、周围环境的检测组件、与远程操控中心进行数据交换的无线通讯模块(图中均未示出)；焦炉煤气管道5，以及所述焦炉煤气管道5两侧的工作组件3。

所述轨道机器人1上配置的检测组件对下方的所述焦炉煤气管道5，以及所述焦炉煤气管道5两侧的所述工作组件3进行监测，分别具有监测视角α1、α2。

主控单元接收来自远程操控中心的命令，控制轨道机器人1在轨道11上移动、执行相关命令和动作。能源模块给轨道机器人1上的主控单元、无线通讯模块等提供电源。无线通讯模块与主控单元连接，其用于把检测组件检测到的信息以及机器人自身状态信息发送给远程操控中心，以及接收来自远程操控中心的动作指令，进而控制整个轨道机器人1的具体操作。

本实施例的轨道机器人1穿梭在轨道11上，能对轨道11附近的设备及环境进行实时的检测，并将检测到的信息通过无线通讯模块传输到远程的操控中心，工作人员在操控中心即可实时地了解设备及其周围环境的具体情况，并可向轨道机器人1发送指令，控制其具体操作动作。

相比于采用人工巡检，本发明的轨道机器人检测结果稳定，操作人员只需在远程操控中心200控制，无需到现场检测，节省了人工；同时，轨道机器人能在发生火灾、危险气体泄漏时深入到现场中进行检测。和地面移动巡检机器人相比较，本发明的轨道机器人具有快速高效的优点，且不受地面特征制约。

所述机器人本体包括车体单元，所述车体单元包括运动驱动模块以及滑轮组、充电仓；所述运动驱动模块驱动滑轮组于轨道11上滚动；通过滑轮组的弹性元件设置使车体稳定行驶；充电仓具有清扫、充电功能。

进一步地，所述滑轮组包括第一驱动轮12、第二稳定滑轮10组。所述第一驱动轮12安装于所述车体单元的壳体上，并且，由所述操控中心控制所述驱动模块对所述第一驱动轮12进行驱动。所述壳体包括其周侧开设的圆环形槽轨7，壳体呈“冂”字形，以避免所述壳体在行驶过程中与行驶轨道11支撑结构干涉。所述车体单元可以行驶于包裹其中的轨道11上。所述第二稳定滑轮10组包含两个对置的第二稳定滑轮10。所述第二稳定滑轮10与弹簧9一端固定连接，所述弹簧9另一端固定连接于所述壳体内侧；所述第二稳定滑轮10组与所述轨道11两侧滚动摩擦，所述弹簧9压紧所述第二稳定滑轮10组，与轨道11的侧面保持紧密接触。

进一步的，所述检测组件包括检测模块和滑动块6，所述检测模块与所述滑动块6滑动连接，所述滑动块6滑移于所述圆环形槽轨7内，滑块的滑移与检测模块相对滑块的滑动增加了所述检测模块检测范围。所述滑动块6内侧与驱动齿轮啮合，所述驱动齿轮间隔排列在壳体内部，由所述驱动模块驱动驱动齿轮组8，驱动齿轮组8接力驱动所述滑动块6在所述槽轨7滑动。所述驱动齿轮组8间隔小于所述滑动块6弧度角即可。优选的，所述驱动齿轮组8间隔1/5圆弧，所述滑动块6弧度角为120°。

进一步地，所述轨道11为工字形4#角钢，管带机整体结构复杂，为了检测的更加全面，需要在管带机两侧均布置轨道11，即轨道11成环形，巡检机器人单次巡检绕管带机一周。管带机全长850米，需使用1700米轨道。

进一步地，环形轨道11上设置一组所述轨道机器人，对置行驶，对同一段管道的两侧同时进行监测。

进一步的，轨道11两端具有检测拨片，当所述轨道机器人经过时，所述检测拨片发送实时信号于所述主控单元，用于判断一对所述轨道机器人同步性。

进一步的，轨道11末端具备充电桩，轨道机器人实时监测电量情况和当前位置与充电桩距离，依据自主回充策略，自主导航至充电桩，并自动与充电桩通信启动充电。

机器人能源模块为无线充放电装置，所述能源模块置于所述壳体上部，与“冂”字形上表面形成充电仓，所述充电仓可供滑动于此的检测模块充电供能。

电池容量为7AH，无线充电模块采用100W磁共振原理模组，充电时长3H。可实现充电距离感应检测、负载变化自调节等功能。当巡检机器人巡检完毕需要进行充电时，回到充电桩时会触发到位开关，确认位置后会向充电桩发送开启充电的信号，充电桩此时开启充电，当巡检机器人充满电后，会向充电桩发送停止充电的信号。

进一步地，所述检测模块包括摄像头、温度传感器、湿度传感器、烟雾、粉尘传感器、AI摄像头及含氧量传感器中的至少一种。

进一步地，所述充电仓上端内表面设置自动清扫装置，当所述检测模块包括摄像头时，所述滑动块6在所述驱动齿轮组8的驱动下滑动至所述壳体上端，所述自动清扫装置对摄像头进行清洁工作。优选的，所述清扫装置包括包裹弹性填充物的超细纤维镜头布，当所述摄像头在所述滑动块6带动，滑动至所述自动清扫装置下方时，由于填充物的厚度，镜头布高度低于所述摄像头，弹性驱使下镜头布擦拭经过的摄像头，实现简单自洁效果。

进一步地，所述轨道机器人还包括灭火器，所述灭火器固定在所述机械本体上。

进一步地，每一所述车体单元上安装有至少一滑轮组，每一滑轮组包括两个分布在轨道11两侧的第二稳定滑轮10，所述滑轮组中至少一个是第一驱动轮12，所述滑轮组吊挂于机器人运行轨道11的上表面，所述每一组滑轮组中的三个滑轮的间隔小于轨道11的宽度。

优选的，当轨道机器人1采集到的实时信号，通过无线通讯模块传输到远程的操控中心前，所述主控单元对采集到的信息进行比较分析。可选的，将两轨道机器人得到的信息进行比对，当监测到的对称布置的所述工作组件3采集的信息、两侧环境监测信息偏差大于预设阈值和/或当监测到的对称布置的所述工作组件3采集的信息、两侧环境监测信息与预设的标准值偏差大于预设阈值，则判定当前监控段工况异常。

如图1至图2所示，本发明所实现的主要功能为：本发明的轨道机器人穿梭在轨道11上，能对轨道11附近的设备及环境进行实时的检测，并将检测到的信息通过无线通讯模块传输到远程的操控中心。工作人员在操控中心即可实时地了解设备及其周围环境的具体情况，并可向轨道机器人发送指令，控制其具体操作动作，例如根据监测视野、充电以及清扫需要对所述滑动块6的位置、所述滑动块6上所述检测模块位置进行调整、根据监测区段需要对车体单元进行轨道行驶驱动。和地面移动巡检机器人相比较，轨道11巡检机器人具有快速高效的优点，且不受地面特征制约。相比于采用人工巡检，本发明的轨道机器人检测结果稳定，操作人员只需在远程操控中心控制，无需到现场检测，节省了人工；同时，巡检机器人能在发生火灾、危险气体泄漏时深入到现场中进行检测。并且，机器人本体的车体单元上设置充放电、自动清洁装置，设置供检测模块移动的槽轨7结构，极大的提高了检测装置的检测范围与检测效率，从而，机器人能应用在更复杂的场所中，使用范围广阔。

本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种地下室焦炉煤气轨道机器人，其特征在于，包括机器人本体、主控单元、能源模块、用于检测设备及周围环境的检测组件以及与远程操控中心进行数据交换的无线通讯模块；所述主控单元、能源模块、检测组件以及无线通讯模块均安装于所述机器人本体上；所述主控单元接收来自远程操控中心的命令，控制机器人本体在轨道上的移动，执行相关命令和动作；所述机器人本体包括车体单元，所述车体单元包括运动驱动模块以及滑轮组、充电仓；所述运动驱动模块驱动所述滑轮组于轨道上滚动，通过滑轮组的弹性元件设置使车体稳定行驶；充电仓具有清扫、充电功能；检测组件滑动连接于车体；

所述滑轮组包括第一驱动轮、第二稳定滑轮组；所述第一驱动轮安装于所述车体单元的壳体上，所述壳体包括其周侧开设的圆环形槽轨，壳体呈“冂”字形；所述第二稳定滑轮组包含两个对置的第二稳定滑轮；所述第二稳定滑轮与弹簧一端固定连接，所述弹簧另一端固定连接于所述壳体内侧；

所述检测组件包括检测模块和滑动块，所述检测模块与所述滑动块滑动连接，所述滑动块滑移于所述圆环形槽轨内；所述滑动块内侧由驱动齿轮啮合传动，所述驱动齿轮间隔排列在壳体内部，由所述驱动模块驱动驱动齿轮组，驱动齿轮组接力驱动所述滑动块。

2.如权利要求1所述的一种地下室焦炉煤气轨道机器人，其特征在于，所述检测组件包括摄像头、温度传感器、湿度传感器、烟雾、粉尘传感器、AI摄像头及含氧量传感器中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种地下室焦炉煤气轨道机器人，其特征在于，所述轨道为工字形4#角钢，布置在管带机两侧；轨道上设置一组所述轨道机器人，对置行驶、监测；轨道两端具有检测拨片，所述检测拨片发送信号于所述主控单元，用于判断一对所述轨道机器人同步性；轨道末端具备充电桩。

4.如权利要求3所述的一种地下室焦炉煤气轨道机器人，其特征在于，所述轨道机器人可实时监测电量情况和当前位置与充电桩距离，依据自主回充策略，自主导航至充电桩，并自动与充电桩通信启动充电。

5.如权利要求1所述的一种地下室焦炉煤气轨道机器人，其特征在于，所述能源模块为无线充放电装置，所述能源模块置于所述壳体上部，与“冂”字形上表面形成充电仓，所述充电仓可供滑动于此的检测模块充电供能。

6.如权利要求5所述的一种地下室焦炉煤气轨道机器人，其特征在于，所述充电仓上端内表面设置自动清扫装置，所述滑动块在所述驱动齿轮组的驱动下滑动至所述壳体上端，所述自动清扫装置对摄像头进行清洁工作。

7.如权利要求3所述的一种地下室焦炉煤气轨道机器人，其特征在于，所述主控单元对接受到的两所述轨道机器人收集的监测信息进行对比，和/或将收集到的监测信息与预设的标准值进行比较，判断工况是否正常。