CN114734464B - 一种自动开门的开关室移动机器人及开关门方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种自动开门的开关室移动机器人，包括钥匙盒、钥匙盘、钥匙传送机构、开锁机构、开关门拨杆，钥匙盒设于钥匙盘上，钥匙传送机构包括第一推杆、第二推杆、导轨、驱动件，第一推杆设于钥匙盘后侧且用于推动钥匙盒进入导轨并卡固于驱动件上，驱动件用于带动钥匙盘由导轨前端滑动至导轨末端，第二推杆设于导轨末端下侧；开锁机构包括安装位、旋转位，安装位可转动的设于旋转位上，第二推杆用于向上推动钥匙进入安装位内，并通过旋转位带动钥匙转动；开关门拨杆可转动的架设于安装位上方，开关门拨杆一端可嵌入门体缝隙设置，并通过转动开门拨杆使门体朝一侧拨开，使得机器人可实现自动巡检并对柜门开关动作的功能。

Description

一种自动开门的开关室移动机器人及开关门方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种自动开门的开关室移动机器人及开关门方法。

背景技术

开关室是变电站里的一个设备间，里面安装有控制电源设备的开关，主要是通断控制，为各用电设备提供安全防护。因此需要电网的工作人员定期对开关室进行运维巡视。随着技术的进步，各类巡检机器人的出现已经能够替代部分人工，但面对打开开关柜柜门，查看里面状况的操作仍需要人工来完成。虽然其它行业也有一些能够开门的机器人，但要么需要对现有的柜门做改造，要么无法适用开关室开门的应用场景。现有的智能开门机器人只适合打开房门，无法完成将钥匙插入开关柜柜门锁孔内，转动钥匙并打开柜门等一系列操作。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明提供一种自动开门的开关室移动机器人及开关门方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种自动开门的开关室移动机器人，包括移动底盘、设立于移动底盘上的竖向直线模组、上下活动设于竖向直线模组的横向直线模组、水平活动设于横向直线模组的支撑板，还包括钥匙盒、钥匙盘、钥匙传送机构、开锁机构、开关门拨杆，钥匙夹设于钥匙盒内，所述钥匙盒设于钥匙盘上，所述钥匙传送机构包括第一推杆、第二推杆、导轨、驱动件，所述第一推杆设于钥匙盘后侧且用于推动钥匙盒进入导轨内并卡固于驱动件上，所述驱动件用于带动钥匙盘由导轨前端滑动至导轨末端，所述第二推杆设于导轨末端下侧；

开锁机构包括安装位、旋转位，所述安装位可转动的设于旋转位上且设于导轨上方，所述第二推杆用于向上推动钥匙进入安装位内，并通过旋转位带动钥匙转动；开关门拨杆可转动的架设于安装位上方，所述开关门拨杆一端可嵌入门体缝隙设置，并通过转动开门拨杆使门体朝一侧拨开；还包括第三推杆，所述第三推杆设于支撑板上，所述第三推杆末端设有一安装板，所述旋转位设于安装板一侧，所述第三推杆用于带动开锁机构向前移动，所述开关门拨杆可转动的设于安装板顶部。

进一步的，所述钥匙盒包括盖板、底座，钥匙一端设于底座内，且通过盖板固定于底座内，所述驱动件上设有圆孔，所述圆孔内设有弹簧，弹簧一端设有钢珠，所述底座上设有定位孔，所述钢珠可嵌入定位孔，以定位钥匙盒。

进一步的，所述钥匙盘上设有若干安装孔，一所述安装孔内放置一钥匙盒，还包括电子标签、识别器，一所述钥匙盒内设有一电子标签，所述识别器设于支撑板上且朝向安装孔设置，用于识别钥匙盒内的电子标签。

进一步的，所述安装位朝下开口设置，所述安装位内具有卡固结构，所述第二推杆向上推动钥匙盒沿开口进入安装位内并通过卡固结构定位于安装位内。

进一步的，所述开关门拨杆端部设有朝两侧倾斜设置的压头，两压头呈夹角设置，所述压头上设有压力传感器。

进一步的，所述第一推杆一端设有第一电磁铁，所述第二推杆一端设有第二电磁铁，所述钥匙盒为磁性材质。

进一步的，所述导轨一侧设有齿条、齿轮，所述齿轮与齿条啮合设置，且所述齿轮与驱动件传动连接，齿轮传动用于带动驱动件在导轨上移动。

进一步的，还包括激光器、深度相机、图像相机，所述激光器与深度相机、图像相机设于安装板上。

一种开关门方法，包括：

开门步骤，

A1，机器人通过移动底盘移动至柜门前，并读取柜门信息，确定柜门所对应的钥匙盒；钥匙盘转动，通过识别器识别设有对应柜门电子标签的钥匙盒，钥匙盘转动至识别器识别出对应电子标签状态下，钥匙盘停止转动，且此时安装孔停留位置与导轨相对应；

A2，第一推杆推动安装孔内钥匙盒，使钥匙盒由安装孔转移至导轨前端，并使钥匙盒卡固于驱动件上，通过驱动件带动钥匙盒由导轨前端滑动至导轨后端，并使钥匙盒处于第二推杆上方；

A3，第二推杆向上推动钥匙盒，使钥匙盒由导轨末端转移至安装位，并卡固于安装位内；通过深度相机与图像相机识别柜门上钥匙孔的位置，并通过激光器扫描以及图像相机采集照片，计算出钥匙孔的精确位置与角度，通过竖向直线模组与横向直线模组使安装位上的钥匙对准钥匙孔；

A4，第三推杆伸出，推动安装位上的钥匙插入钥匙孔内，并通过旋转位带动安装位旋转，转动钥匙，使门锁处于打开状态；

A5，控制开关门拨杆转动，使开关门拨杆压在柜门上，同时通过第三推杆收回拔出钥匙；

A6，通过横向直线模组使开关门拨杆位于柜门可打开的一侧，并让压头压在这一侧的柜体上，控制第三推杆收回，使压头在柜体上滑动，通过压头上的压力传感器返回的压力值发生变化，判断压头是否位于柜门和柜体间的缝隙内，进而通过横向直线模组水平运动以及开关门拨杆转动，使柜门处于打开状态；

关门取回钥匙步骤，

B1，通过开关门拨杆转动与横向直线模组水平移动推动柜门，使柜门处于关闭状态；

B2，第二推杆上的第二电磁铁通电，使第二推杆一端具有磁性，第二推杆伸入安装位内吸附于钥匙盒上，带动钥匙盒向下收缩至使钥匙盒设于导轨后端且卡固于驱动件上，通过驱动件将钥匙盒输送导轨前端，同时第一推杆上的第二电磁铁通电，使第一推杆一端具有磁性，并伸入导轨前端吸附于钥匙盒上，第一推杆收缩将钥匙盒收回至钥匙盘的安装孔内。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明提供的一种自动开门的开关室移动机器人及开关门方法，实现通过机器人自动识别柜门、自动选取钥匙并自动输送钥匙完成开锁动作与开关门动作；设置钥匙盒安装一把钥匙，并在钥匙内设置对应钥匙的电子标签，再与识别器配合，使得钥匙盒可以随意打乱顺序放在钥匙盘上，通过识别器确定要识别的电子标签使钥匙盘停留于所需钥匙盒的位置；

设置钥匙传送机构的作用在于通过第一推杆推动钥匙盒由钥匙盘的安装孔转移至导轨前端，通过钢珠嵌入定位孔使钥匙盒定位于驱动件上，通过驱动件带动钥匙盒由导轨前端转移至导轨末端，通过第二推杆使钥匙盒由导轨末端进入安装位内；

设置开锁机构的作用在于通过安装位对钥匙盒起到卡固作用，并且通过旋转位带动安装位旋转进而带动钥匙转动，实现开锁的功能；设置第三推杆的作用在于可推动开锁机构向前移动并插入钥匙孔内；

设置开关门拨杆的作用在于当钥匙插入钥匙孔内需要拔出的状态下，开关门拨杆可通过压头压住柜门，方便钥匙从钥匙孔拔出；且在开关门拨杆上设置压力传感器的作用在于通过压力传感器的压力值判断压头是否嵌入门体缝隙，并通过开关门拨杆转动柜门，使柜门朝一侧打开；

设置第一电磁铁与第二电磁铁的作用在于在需要取回钥匙的状态下，通过第二电磁铁吸附于钥匙盒上且第二推杆收缩使钥匙盒由安装位转移至导轨末端；通过第一电磁铁吸附于钥匙盒上且第一推杆收缩时钥匙盒由导轨前端转移回至安装孔内。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明侧视结构示意图。

图3为本发明钥匙盒处于钥匙传送机构状态结构示意图。

图4为本发明钥匙盒处于开锁机构状态结构示意图。

图5为本发明钥匙盒结构示意图。

图6为本发明电子标签结构示意图。

图7为本发明钥匙盒处于钥匙盘内状态结构示意图。

图8为本发明钥匙盒被第一推杆推入导轨状态结构示意图。

图9为本发明钥匙盒进入导轨状态结构示意图。

图10为本发明钥匙盒于驱动件上状态结构示意图。

图11为本发明钥匙盒处于第二推杆上方状态结构示意图。

图12为本发明钥匙盒处于安装位内状态结构示意图。

图13为本发明图3中A处结构放大示意图。

图中标识对应如下：1.移动底盘、11.竖向直线模组、12.横向直线模组、13.支撑板、14.安装板、2.钥匙盒、21.盖板、22.底座、221.定位孔、23.电子标签、24.识别器、3.钥匙盘、31.安装孔、4.钥匙传送机构、41.第一推杆、411.第一电磁铁、42.第二推杆、421.第二电磁铁、43.导轨、44.驱动件、441.圆孔、442.弹簧、443.钢珠、444.齿条、445.齿轮、5.开锁机构、51.安装位、52.旋转位、53.第三推杆、6.开关门拨杆、61.压头、611.压力传感器、7.激光器、8.深度相机、9.图像相机。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

参照图1至图13所示一种自动开门的开关室移动机器人，包括移动底盘1、钥匙盒2、钥匙盘3、钥匙传送机构4、开锁机构5、开关门拨杆6。

移动底盘1是用于行走的机构，移动底盘1上设立有竖向直线模组11，竖向直线模组11上设有横向直线模组12且可在竖向直线模组11上下活动，支撑板13可在横向直线模组12水平活动；钥匙盘3设于支撑板13上，且钥匙盘3后侧设有一电机可以带动钥匙盘3转动，钥匙盘3上环形阵列设有若干放置钥匙盒2的安装孔31，所述安装孔31后侧设有限位块，使钥匙盒2处于安装孔31内起到限位作用，防止钥匙盒2从后侧掉出。

钥匙盒2包括盖板21、底座22，每个钥匙盒2内设置一把钥匙，钥匙一端设于底座22内，且通过盖板21固定于底座22内；所述钥匙盒2内还设有电子标签23，所述支撑板13上设有一识别器24，且所述识别器24朝向安装孔31设置，用于识别钥匙盒2内的电子标签23，使得钥匙盒2可以随意打乱顺序放在钥匙盘3上，通过识别器24确定要识别的电子标签23使钥匙盘3停留于所需钥匙盒2的位置。

钥匙传送机构4包括第一推杆41、第二推杆42、导轨43、驱动件44，所述第一推杆41设于钥匙盘3后侧且用于推动钥匙盒2进入导轨43内并卡固于驱动件44上，所述驱动件44用于带动钥匙盘3由导轨43前端滑动至导轨43末端，所述第二推杆42设于导轨43末端下侧；开锁机构5包括安装位51、旋转位52，所述安装位51可转动的设于旋转位52上且设于导轨43上方，所述第二推杆42用于向上推动钥匙进入安装位51内，并通过旋转位52带动钥匙转动，旋转位52是通过电机实现旋转的；开关门拨杆6可转动的架设于安装位51上方，所述开关门拨杆6一端可嵌入门体缝隙设置，并通过转动开门拨杆使门体朝一侧拨开。

驱动件44是通过导轨43一侧设有的齿条444与齿轮445啮合传动的，所述齿轮445与齿条444啮合设置，且所述齿轮445与驱动件44转动连接，齿轮445传动用于带动驱动件44在导轨43上移动，通过电机正反转使得齿轮445沿着齿条444带动驱动件44在导轨43上来回移动；所述驱动件44上设有圆孔441，所述圆孔441内设有弹簧442，弹簧442一端设有钢珠443，所述底座22上设有定位孔221，所述钢珠443可嵌入定位孔221，以定位钥匙盒2，让驱动件44可带动钥匙盒2在导轨43上移动。

第三推杆53，所述第三推杆53设于支撑板13上，所述第三推杆53末端设有一安装板14，所述旋转位52设于安装板14一侧，所述第三推杆53用于带动开锁机构5向前移动，所述开关门拨杆6可转动的设于安装板14顶部，第三推杆53可推动钥匙插入钥匙孔与拔出钥匙孔；所述安装位51朝下开口设置，所述安装位51内具有卡固结构，所述第二推杆42向上推动钥匙盒2沿开口进入安装位51内并通过卡固结构定位于安装位51内，此处卡固结构与驱动件44上的弹簧442、钢珠443结构相同，未继续详细解释。

开关门拨杆6端部设有朝两侧倾斜设置的压头61，两压头61呈夹角设置，所述压头61上设有压力传感器611，通过压力传感器611的压力值判断压头61是否嵌入门体缝隙，并通过开关门拨杆6转动柜门，使柜门朝一侧打开；并且开关门拨杆6可通过压头61压住柜门，方便钥匙从钥匙孔拔出。

第一推杆41一端设有第一电磁铁411，所述第二推杆42一端设有第二电磁铁421，所述钥匙盒2为磁性材质，目的在于在需要取回钥匙的状态下，通过第二电磁铁421吸附于钥匙盒2上且第二推杆42收缩使钥匙盒2由安装位51转移至导轨43末端；通过第一电磁铁411吸附于钥匙盒2上且第一推杆41收缩时钥匙盒2由导轨43前端转移回至安装孔31内。

该种自动开门的开关室移动机器人及开关门方法的工作原理如下：

预先设计好机器人的行走路线，使该种机器人可以根据预先设计的路线导航至各柜门前；并对各个开关柜的钥匙录入电子标签23，且放入钥匙盒2内，一个电子标签23对应一把钥匙，再将钥匙盒2放入钥匙盘3中，且将每个钥匙盒2所对应的开关柜录入机器人的系统内；

开门步骤，

A1，机器人根据设计的路线并通过导航将移动底盘1移动至柜门前，并读取柜门信息，确定柜门所对应的钥匙盒2内的电子标签23；钥匙盘3转动选取钥匙盒2，钥匙盘3转动过程中通过识别器24识别设有对应柜门电子标签23的钥匙盒2，当识别器24识别出对应电子标签23状态下，钥匙盘3停止转动，且此时安装孔31停留位置与导轨43相对应，使得钥匙盒2可进入导轨43内；

A2，将驱动件44移动至导轨43前端，让第一推杆41推动安装孔31内的钥匙盒2，使钥匙盒2由安装孔31转移至导轨43前端，并使钥匙盒2卡固于驱动件44上，通过驱动件44带动钥匙盒2由导轨43前端滑动至导轨43后端，并使钥匙盒2处于第二推杆42上方，此时驱动件44停留于导轨43末端；

A3，第二推杆42向上推动钥匙盒2，使钥匙盒2由导轨43末端转移至安装位51，并卡固于安装位51内，并使钥匙朝向柜门；通过深度相机8与图像相机9识别柜门上钥匙孔的位置，并通过激光器7扫描以及图像相机9采集照片，计算出钥匙孔的精确位置与角度，通过竖向直线模组11与横向直线模组12调节移动使安装位51上的钥匙对准钥匙孔；

A4，第三推杆53伸出，推动安装位51上的钥匙插入钥匙孔内，并通过旋转位52带动安装位51旋转，转动钥匙，使门锁处于打开状态；

A5，控制开关门拨杆6转动，使开关门拨杆6压在柜门上，同时通过第三推杆53收回拔出钥匙，在第三推杆53收回拔出钥匙的状态下，开关门拨杆6始终压在柜门上，可使钥匙更容易拔出；

A6，通过横向直线模组12使开关门拨杆6位于柜门可打开的一侧，并让压头61压在这一侧的柜体上，控制第三推杆53收回，使压头61在柜体上滑动，当压头61上的压力传感器611返回的压力值发生变化时，即证明压头61已经位于柜门和柜体间的缝隙内，进而通过横向直线模组12水平运动以及开关门拨杆6转动，使柜门处于朝一侧打开状态，再通过图像相机9对柜门内的情况进行拍照；

关门取回钥匙步骤，

B1，通过开关门拨杆6转动与横向直线模组12水平移动推动柜门，使柜门处于关闭状态；

B2，通过第三推杆53将安装位51缩回至导轨43末端上方，然后是第二推杆42上的第二电磁铁421通电，让第二推杆42沿开口伸入安装位51内吸附于钥匙盒2上，带动钥匙盒2向下收缩至使钥匙盒2设于导轨43后端且卡固于驱动件44上，通过驱动件44将钥匙盒2输送导轨43前端，同时使第一推杆41上的第一电磁铁411通电，并伸入导轨43前端吸附于钥匙盒2上，第一推杆41带着钥匙盒2完成收缩动作，并将钥匙盒2收回至钥匙盘3的安装孔31内。

上述仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种自动开门的开关室移动机器人，包括移动底盘、设立于移动底盘上的竖向直线模组、上下活动设于竖向直线模组的横向直线模组、水平活动设于横向直线模组的支撑板，其特征在于：还包括钥匙盒、钥匙盘、钥匙传送机构、开锁机构、开关门拨杆，钥匙夹设于钥匙盒内，所述钥匙盒设于钥匙盘上，所述钥匙传送机构包括第一推杆、第二推杆、导轨、驱动件，所述第一推杆设于钥匙盘后侧且用于推动钥匙盒进入导轨内并卡固于驱动件上，所述驱动件用于带动钥匙盘由导轨前端滑动至导轨末端，所述第二推杆设于导轨末端下侧；

开锁机构包括安装位、旋转位，所述安装位可转动的设于旋转位上且设于导轨上方，所述第二推杆用于向上推动钥匙进入安装位内，并通过旋转位带动钥匙转动；开关门拨杆可转动的架设于安装位上方，所述开关门拨杆一端可嵌入门体缝隙设置，并通过转动开门拨杆使门体朝一侧拨开；还包括第三推杆，所述第三推杆设于支撑板上，所述第三推杆末端设有一安装板，所述旋转位设于安装板一侧，所述第三推杆用于带动开锁机构向前移动，所述开关门拨杆可转动的设于安装板顶部。

2.根据权利要求1所述一种自动开门的开关室移动机器人，其特征在于：所述钥匙盒包括盖板、底座，钥匙一端设于底座内，且通过盖板固定于底座内，所述驱动件上设有圆孔，所述圆孔内设有弹簧，弹簧一端设有钢珠，所述底座上设有定位孔，所述钢珠可嵌入定位孔，以定位钥匙盒。

3.根据权利要求1所述一种自动开门的开关室移动机器人，其特征在于：所述钥匙盘上设有若干安装孔，一所述安装孔内放置一钥匙盒，还包括电子标签、识别器，一所述钥匙盒内设有一电子标签，所述识别器设于支撑板上且朝向安装孔设置，用于识别钥匙盒内的电子标签。

4.根据权利要求1所述一种自动开门的开关室移动机器人，其特征在于：所述安装位朝下开口设置，所述安装位内具有卡固结构，所述第二推杆向上推动钥匙盒沿开口进入安装位内并通过卡固结构定位于安装位内。

5.根据权利要求1所述一种自动开门的开关室移动机器人，其特征在于：所述开关门拨杆端部设有朝两侧倾斜设置的压头，两压头呈夹角设置，所述压头上设有压力传感器。

6.根据权利要求1所述一种自动开门的开关室移动机器人，其特征在于：所述第一推杆一端设有第一电磁铁，所述第二推杆一端设有第二电磁铁，所述钥匙盒为磁性材质。

7.根据权利要求1所述一种自动开门的开关室移动机器人，其特征在于：所述导轨一侧设有齿条、齿轮，所述齿轮与齿条啮合设置，且所述齿轮与驱动件转动连接，齿轮传动用于带动驱动件在导轨上移动。

8.根据权利要求1所述一种自动开门的开关室移动机器人，其特征在于：还包括激光器、深度相机、图像相机，所述激光器与深度相机、图像相机设于安装板上。

9.一种开关门方法，包括：

开门步骤，

A1，机器人通过移动底盘移动至柜门前，并读取柜门信息，确定柜门所对应的钥匙盒；钥匙盘转动，通过识别器识别设有对应柜门电子标签的钥匙盒，钥匙盘转动至识别器识别出对应电子标签状态下，钥匙盘停止转动，且此时安装孔停留位置与导轨相对应；

A2，第一推杆推动安装孔内钥匙盒，使钥匙盒由安装孔转移至导轨前端，并使钥匙盒卡固于驱动件上，通过驱动件带动钥匙盒由导轨前端滑动至导轨末端，并使钥匙盒处于第二推杆上方；

A3，第二推杆向上推动钥匙盒，使钥匙盒由导轨末端转移至安装位，并卡固于安装位内；通过深度相机与图像相机识别柜门上钥匙孔的位置，并通过激光器扫描以及图像相机采集照片，计算出钥匙孔的精确位置与角度，通过竖向直线模组与横向直线模组使安装位上的钥匙对准钥匙孔；

A4，第三推杆伸出，推动安装位上的钥匙插入钥匙孔内，并通过旋转位带动安装位旋转，转动钥匙，使门锁处于打开状态；

A5，控制开关门拨杆转动，使开关门拨杆压在柜门上，同时通过第三推杆收回拔出钥匙；

A6，通过横向直线模组使开关门拨杆位于柜门可打开的一侧，并让压头压在这一侧的柜体上，控制第三推杆收回，使压头在柜体上滑动，通过压头上的压力传感器返回的压力值发生变化，判断压头是否位于柜门和柜体间的缝隙内，进而通过横向直线模组水平运动以及开关门拨杆转动，使柜门处于打开状态；

关门取回钥匙步骤，

B1，通过开关门拨杆转动与横向直线模组水平移动推动柜门，使柜门处于关闭状态；

B2，第二推杆上的第二电磁铁通电，使第二推杆一端具有磁性，第二推杆伸入安装位内吸附于钥匙盒上，带动钥匙盒向下收缩至使钥匙盒设于导轨末端且卡固于驱动件上，通过驱动件将钥匙盒输送导轨前端，同时第一推杆上的第一电磁铁通电，使第一推杆一端具有磁性，并伸入导轨前端吸附于钥匙盒上，第一推杆收缩将钥匙盒收回至钥匙盘的安装孔内。

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