CN114751332A - 一种多层轨道式巡检机器人用升降机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层轨道式巡检机器人用升降机，包括机架，机架上安装有立柱，立柱与升降滑块卡合、可滑动装配，升降滑块的上下两端分别与皮带的两端装配，皮带分别绕过第一带轮、第二带轮从而构成带传动机构，所述第一带轮、第二带轮分别套装在带轮轴、主动轴上，所述带轮轴、主动轴分别与立柱可圆周转动装配；所述升降滑块上安装有支臂，支臂与升降轨道装配；所述主动轴通过蜗轮蜗杆减速电机直接或间接驱动，所述升降滑块上还安装有感应板，感应板用于探测升降滑块所处位置，也就是对升降滑块进行定位；所述立柱侧边沿着其高度方向安装有多个传感器板，感应板与其中一个传感器板重叠时，升降滑块暂停移动以实现对升降滑块的定位。
Description
技术领域
本发明涉及轨道式巡检机器人，特别是涉及一种多层轨道式巡检机器人用升降机。
背景技术
轨道式巡检机器人是目前定线巡查的主要技术之一，其原理类似于地铁、云轨，就是利用轨道引导机器人行走，机器人上搭载摄像头、传感器等探测设备，从而利用轨道的引导进行巡查。
在轨道变轨的过程中，一般采用升降机带动一段轨道携带巡检机器人整体平移，使得移动的轨道和目标轨道正对，然后将巡检机器人移动到目标轨道上即可完成变轨。这种方式比较适用于轨道安装在巡检机器人下方的方式，而轨道安装在巡检机器人上方，使得巡检机器人悬挂的方式由于水平空间有限，因此采用水平移动切换轨道的方式是不合理的。
对此，发明人设计了一种多层轨道式巡检机器人用升降机，其通过携带轨道升降的方式实现巡检机器人的换轨。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种多层轨道式巡检机器人用升降机。
为实现上述目的，本发明提供了一种多层轨道式巡检机器人用升降机，包括机架，机架上安装有立柱，立柱与升降滑块卡合、可滑动装配，升降滑块的上下两端分别与皮带的两端装配，皮带分别绕过第一带轮、第二带轮从而构成带传动机构，所述第一带轮、第二带轮分别套装在带轮轴、主动轴上，所述带轮轴、主动轴分别与立柱可圆周转动装配；所述升降滑块上安装有支臂，支臂与升降轨道装配；
所述主动轴通过蜗轮蜗杆减速电机直接或间接驱动，所述升降滑块上还安装有感应板，感应板用于探测升降滑块所处位置，也就是对升降滑块进行定位；所述立柱侧边沿着其高度方向安装有多个传感器板，感应板与其中一个传感器板重叠时，升降滑块暂停移动以实现对升降滑块的定位。
优选地，每个传感器板上分别安装有红外发射器、红外接收器，所述红外发射器发射红外线，所述红外接收器接收与之配对的红外发射器发射的红外线；感应板位于其中一个传感器板处时，感应板会将红外发射器发射的红外线反射回与之配对的红外接收器，此时判断为升降滑块所处位置在此红外接收器处。
优选地，中间轴与蜗轮蜗杆减速电机的蜗轮装配，蜗轮与蜗杆上的蜗杆部分啮合并构成蜗轮蜗杆传动机构，蜗杆通过电机部分驱使转动，蜗轮带动主动轴转动。
优选地，升降轨道和目标轨道的支臂上分别有安装探测架、安装架，所述探测架包括第一探测架立板、第二探测架立板，所述第一探测架立板安装在升降轨道对应的支臂上，所述第二探测架立板上安装有探测座板，所述探测座板上设置有探测槽；所述安装架包括第一安装立板、第二安装立板，所述第一安装立板安装在目标轨道对应的支臂上，所述第二安装立板上安装有电涡流传感器，电涡流传感器的探测端正对探测座板；电涡流传感器通过与探测槽的相对位置就能判断出升降轨道和目标轨道是否正对。
优选地，探测槽与电涡流传感器完全正对时升降轨道和目标轨道正好正对。
优选地，还包括连接套，所述连接套卡合、可滑动地套装在升降轨道上，且连接套上安装有螺纹块，螺纹块套装在螺杆上，螺杆分别与第一探测架立板、第二探测架立板可圆周转动且不可轴向移动装配，所述螺杆一端与连接电机的输出轴连接，连接电机安装在升降轨道对应的直臂上；
在升降轨道和目标轨道完成横截面正对定位后，连接电机启动，从而驱动螺杆圆周转动，螺杆带动螺纹块向目标轨道移动，直到连接套套装在目标轨道上即可。
优选地，所述连接套的连接部分只覆盖第一升降轨道面、不覆盖第二升降轨道面，第一升降轨道面、第二升降轨道面均设置在升降轨道上，而第二升降轨道面与巡检机器人的主导向轮配合。
优选地，所述连接套面向目标轨道的一端上设置有连接斜口，所述连接斜口用于引导连接套套装在目标轨道上。
优选地，所述探测座板、第二安装立板的底面分别可与连接套的顶面贴合、可滑动装配。
优选地，所述第二安装立板面向连接套的一侧设置有引导斜面，所述引导斜面用于引导连接套的端部进入第二安装立板和目标轨道之间。
本发明的有益效果是：
本发明结构简单，通过轨道的
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明的局部结构示意图。
图4是本发明的局部结构示意图。
图5是本发明的局部结构示意图。
图6是本发明的局部结构示意图。
图7是本发明位于立柱处的局部结构示意图。
图8是轨道、目标轨道连接处的结构示意图。
图9是连接套套装在第一轨道上的横截面图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。
本实施例的巡检机器人相关结构可以参见与本案同日申报的、名为“一种巡检机器人吊装轨道总成”的中国实用新型专利申请和名为“一种巡检机器人的行走机构”的中国发明专利申请中。
参见图1-图7，本实施例的多层轨道式巡检机器人用升降机，包括机架110，机架110上安装有立柱120，立柱120与升降滑块130卡合、可滑动装配，升降滑块130的上下两端分别与皮带410的两端装配，皮带410分别绕过第一带轮411、第二带轮412从而构成带传动机构，所述第一带轮411、第二带轮412分别套装在带轮轴530、主动轴510上，所述带轮轴530、主动轴510分别与立柱120可圆周转动装配；所述升降滑块130上安装有支臂140，支臂140通过螺栓与升降轨道310装配，从而在升降滑块130移动时可以带动升降轨道310同步升降。
所述主动轴510通过中间轴520与蜗轮蜗杆减速电机210的蜗轮212装配，蜗轮212与蜗杆213上的蜗杆部分啮合并构成蜗轮蜗杆传动机构，蜗杆213通过电机部分211驱使转动，电机部分211启动后能够驱动蜗杆213圆周转动，从而驱动蜗轮212转动，蜗轮212带动主动轴510转动，从而通过皮带带动升降滑块130沿着立柱120升降。优选地，所述蜗杆213还与手轮220装配，在调速、没有电、需要人工操作时，可以通过手轮220驱使蜗杆转动，从而驱动升降滑块130升降。
优选地，所述升降滑块130上还安装有感应板150，感应板150用于探测升降滑块130所处位置，也就是对升降滑块130进行定位。具体地，所述立柱120侧边沿着其高度方向安装有多个传感器板160，每个传感器板160上分别安装有红外发射器231、红外接收器232，所述红外发射器231发射红外线，所述红外接收器接收与之配对的红外发射器231发射的红外线。使用时，感应板150位于传感器板160处时，感应板150会将红外发射器231发射的红外线反射回与之配对的红外接收器232，此时判断为升降滑块130所处位置在此红外接收器232处，且升降滑块130暂停移动以实现对升降滑块130的定位。
使用时，一个升降机在垂直方向上对应多条目标轨道320，在需要换轨时，只需要升降轨道310在垂直方向上移动至与目标目标轨道320的横截面基本正对(误差范围内)即可，然后巡检机器人通过升降轨道310进入目标轨道320上即可完成换轨。但是这种方式需要解决一下几个问题：
1、如何实现升降轨道310和目标轨道320的精确定位，其精度至少在毫米级，最好是微米级。
2、巡查机器人如何平稳地通过升降轨道310和目标轨道320连接处。因为升降轨道310和目标轨道320之间会有间隙，而且为了便于升降轨道的升降，这个间隙至少在分米级，此时巡查机器人就算能通过也会产生较大的振动，而且很容易造成副导向轮直接卡在升降轨道310和目标轨道320连接处，从而造成无法换轨甚至脱轨。
对此发明人进行如下改进：
参见图8-图9，对于第1点，发明人在升降轨道310和目标轨道320的支臂140上分别安装探测架170、安装架190，所述探测架170包括第一探测架立板171、第二探测架立板172，所述第一探测架立板171安装在升降轨道310对应的支臂140上，所述第二探测架立板172上安装有探测座板180，所述探测座板180上设置有探测槽181；所述安装架190包括第一安装立板191、第二安装立板192，所述第一安装立板191安装在目标轨道320对应的支臂140上，所述第二安装立板192上安装有电涡流传感器250，电涡流传感器250的探测端正对探测座板180。使用时，电涡流传感器250通过与探测槽181的相对位置就能判断出升降轨道310和目标轨道320是否正对。具体为电涡流传感器的精度可以达到几十微米，而其面对的探测槽181与之逐渐相对时，电涡流传感器的信号强度会发生变化，而探测槽181与电涡流传感器完全正对时这种信号最强，因此设置探测槽181与电涡流传感器完全正对时升降轨道310和目标轨道320正好正对，这就能够实现升降轨道310和目标轨道320的精确定位。本实施例中，电涡流传感器可以改为霍尔传感器，而探测槽181内安装磁铁，此时通过霍尔传感器探测磁铁磁场也能实现定位，只是其精度不高，而且容易受到干扰。
对于第2点，发明人设计了连接套330，所述连接套330卡合、可滑动地套装在升降轨道310上，且连接套330上安装有螺纹块332，螺纹块332套装在螺杆540上，螺杆540分别与第一探测架立板171、第二探测架立板172可圆周转动且不可轴向移动装配，所述螺杆540一端与连接电机240的输出轴连接，连接电机240安装在升降轨道310对应的直臂140上。在升降轨道和目标轨道完成横截面正对定位后，连接电机240启动，从而驱动螺杆540圆周转动，螺杆540带动螺纹块332向目标轨道移动，直到连接套330套装在目标轨道320上即可。此时虽然连接套330有一定的厚度，但是行走轮01、副导向轮都采用悬挂式结构，因此可以轻松越过这个厚度。优选地，所述连接套330的连接部分333只覆盖第一升降轨道面111、不覆盖第二升降轨道面112，第一升降轨道面111、第二升降轨道面112均设置在升降轨道上，而第二升降轨道面112与主导向轮02配合，由于巡检机器人上的主导向轮02相对与行走机构是固定的，而且其直径相对偏大，可以轻松越过升降轨道310、目标轨道320之间的间隙，因此不设置连接套连接既能够防止主导向轮卡死，又能够简化连接套的结构，从而降低成本。通过连接套330的设计，可以防止副导向轮在升降轨道和目标轨道之间被卡死，而且也能够确保行走轮平稳地通过连接套而过度到目标轨道上，从而实现巡检机器人的平稳换轨。
优选地，所述连接套330面向目标轨道320的一端上设置有连接斜口331，所述连接斜口331用于引导连接套331套装在目标轨道320上。
优选地，所述探测座板180、第二安装立板192的底面可与连接套330的顶面贴合、可滑动装配。这种设计一方面可以为连接套180的移动提供导向，另一方面能够使得连接套连接升降轨道、目标轨道时在其横截面方向上更加稳定，从而避免巡检机器人通过连接套时连接套在横截面方向上发生歪斜。
优选地，所述第二安装立板192面向连接套的一侧设置有引导斜面1921，所述引导斜面1921用于引导连接套330的端部进入第二安装立板192和目标轨道之间。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种多层轨道式巡检机器人用升降机，其特征是：包括机架，机架上安装有立柱，立柱与升降滑块卡合、可滑动装配，升降滑块的上下两端分别与皮带的两端装配，皮带分别绕过第一带轮、第二带轮从而构成带传动机构，所述第一带轮、第二带轮分别套装在带轮轴、主动轴上，所述带轮轴、主动轴分别与立柱可圆周转动装配；所述升降滑块上安装有支臂，支臂与升降轨道装配；
所述主动轴通过蜗轮蜗杆减速电机直接或间接驱动，所述升降滑块上还安装有感应板，感应板用于探测升降滑块所处位置，也就是对升降滑块进行定位；所述立柱侧边沿着其高度方向安装有多个传感器板，感应板与其中一个传感器板重叠时，升降滑块暂停移动以实现对升降滑块的定位。
2.如权利要求1所述的多层轨道式巡检机器人用升降机，其特征是：每个传感器板上分别安装有红外发射器、红外接收器，所述红外发射器发射红外线，所述红外接收器接收与之配对的红外发射器发射的红外线；感应板位于其中一个传感器板处时，感应板会将红外发射器发射的红外线反射回与之配对的红外接收器，此时判断为升降滑块所处位置在此红外接收器处。
3.如权利要求1所述的多层轨道式巡检机器人用升降机，其特征是：中间轴与蜗轮蜗杆减速电机的蜗轮装配，蜗轮与蜗杆上的蜗杆部分啮合并构成蜗轮蜗杆传动机构，蜗杆通过电机部分驱使转动，蜗轮带动主动轴转动。
4.如权利要求1-3任一项所述的多层轨道式巡检机器人用升降机，其特征是：升降轨道和目标轨道的支臂上分别有安装探测架、安装架，所述探测架包括第一探测架立板、第二探测架立板，所述第一探测架立板安装在升降轨道对应的支臂上，所述第二探测架立板上安装有探测座板，所述探测座板上设置有探测槽；所述安装架包括第一安装立板、第二安装立板，所述第一安装立板安装在目标轨道对应的支臂上，所述第二安装立板上安装有电涡流传感器，电涡流传感器的探测端正对探测座板；电涡流传感器通过与探测槽的相对位置就能判断出升降轨道和目标轨道是否正对。
5.如权利要求4所述的多层轨道式巡检机器人用升降机，其特征是：探测槽与电涡流传感器完全正对时升降轨道和目标轨道正好正对。
6.如权利要求4所述的多层轨道式巡检机器人用升降机，其特征是：还包括连接套，所述连接套卡合、可滑动地套装在升降轨道上，且连接套上安装有螺纹块，螺纹块套装在螺杆上，螺杆分别与第一探测架立板、第二探测架立板可圆周转动且不可轴向移动装配，所述螺杆一端与连接电机的输出轴连接，连接电机安装在升降轨道对应的直臂上；
在升降轨道和目标轨道完成横截面正对定位后，连接电机启动，从而驱动螺杆圆周转动，螺杆带动螺纹块向目标轨道移动，直到连接套套装在目标轨道上即可。
7.如权利要求6所述的多层轨道式巡检机器人用升降机，其特征是：所述连接套的连接部分只覆盖第一升降轨道面、不覆盖第二升降轨道面，第一升降轨道面、第二升降轨道面均设置在升降轨道上，而第二升降轨道面与巡检机器人的主导向轮配合。
8.如权利要求6或7所述的多层轨道式巡检机器人用升降机，其特征是：所述连接套面向目标轨道的一端上设置有连接斜口，所述连接斜口用于引导连接套套装在目标轨道上。
9.如权利要求6或7所述的多层轨道式巡检机器人用升降机，其特征是：所述探测座板、第二安装立板的底面分别可与连接套的顶面贴合、可滑动装配。
10.如权利要求9所述的多层轨道式巡检机器人用升降机，其特征是：所述第二安装立板面向连接套的一侧设置有引导斜面，所述引导斜面用于引导连接套的端部进入第二安装立板和目标轨道之间。
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