CN115743357A - 可替代故障行走的轮式机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变电站智能巡检机器人技术领域，具体公开了可替代故障行走的轮式机器人，包括车体底盘和车轮组件，车轮组件均连接有可带动车轮折叠翻转的丝杆螺母翻折机构；车体底盘上设置有直线滑动机构和替代轮转换机构，直线滑动机构上设有替代轮转换机构；替代轮转换机构上设有离合机构。当其中一个车轮故障时，直线滑动机构带动替代轮转换机构运动到故障的车轮的一侧，替代轮转换机构与丝杆螺母翻折机构连接在一起，替代轮转换机构带动丝杆螺母翻折机构运动，丝杆螺母翻折机构将故障的车轮翻转向上，由替代轮转换机构和正常的车轮一起带动轮式机器人行走。不但可解决在变电站等恶劣环境中维修机器人带来的不变，而且可提高机器人的行走系统的使用寿命。

Description

可替代故障行走的轮式机器人

技术领域

本发明涉及变电站智能巡检机器人技术领域，具体涉及可替代故障行走的轮式机器人。

背景技术

变电站智能巡检机器人主要是用于对变电站室外设备进行自主巡检与数据采集；通过无线通信系统，将巡检数据实时传输至本地监控后台，完成数据的分析处理及预警、警告等功能；通过远程集控后台实现系统远程集控管理。

变电站智能巡检机器人具备自主导航、定位、充电、巡检功能，应用红外热成像和高清视频双视结合技术，精确识别变电站内各类仪表读数及设备的电流、电压致热现象，及时发现设备缺陷，提高设备巡视效率。同时，通过后台数据分析及时将异常信息告知相关运维人员，以便运维人员及时处理异常问题。变电站普遍存在设备数量多、密度大；巡检道路偏窄；道路路况复杂等问题。针对以上情况，对智能巡检机器人的行走要求必须具有动力强劲、转向灵活、转弯半径小等特点。

但是原有的三轮或者四轮差速驱动方式，转向噪音大、抖动厉害、会缩短机器人的寿命，一旦坏了其中任何一个轮驱之后，就会引起机器人的故障，在变电站等恶劣环境下维修比较困难。

有鉴于此，本发明提出可替代故障行走的轮式机器人。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供可替代故障行走的轮式机器人。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

可替代故障行走的轮式机器人，包括车体底盘和设置在所述车体底盘上的四个车轮组件，四个所述车轮组件均连接有可带动车轮折叠翻转的丝杆螺母翻折机构。

所述车体底盘上设置有直线滑动机构和替代轮转换机构，所述直线滑动机构安装于所述车体底盘的底部中间，所述直线滑动机构上设有可沿着直线滑动机构滑动的替代轮转换机构。

当其中一个所述车轮故障时，所述直线滑动机构带动替代轮转换机构运动到故障的车轮的一侧，所述替代轮转换机构与丝杆螺母翻折机构连接在一起，由所述替代轮转换机构带动丝杆螺母翻折机构运动，所述丝杆螺母翻折机构将故障的车轮翻转向上，由替代轮转换机构和正常的车轮一起带动轮式机器人行走。

进一步，所述丝杆螺母翻折机构包括丝杆、设置在丝杆上的螺母和设置在所述螺母上的限制件，所述车体底盘上设有与所述限制件相匹配的滑动槽；

在所述限制件和滑动槽的作用下，当替代轮转换机构与丝杆螺母翻折机构相连接后，所述替代轮转换机构带动丝杆螺母翻折机构的螺母做直线运动，将螺母的直线运动转化为丝杆的旋转运动，进而带动丝杆上的车轮翻转向上，由替代轮转换机构和正常的车轮一起带动轮式机器人行走。

进一步，所述丝杆螺母翻折机构还包括翻转板，所述翻转板的一侧通过翻转板孔连接于所述丝杆的外螺纹上，所述翻转板的另一侧连接有车轮。

进一步，所述丝杆上套设有扭簧，所述扭簧安装于所述翻转板的翻转板孔与丝杆的外螺纹形成的空间内。

进一步，所述替代轮转换机构上设有离合机构，所述离合机构用于将替代轮转换机构和丝杆螺母翻折机构处于连接与分离两种状态。

进一步，所述离合机构包括设置在螺母上的螺母连接孔、和与所述螺母连接孔相匹配的替代轮电磁连接组件，当所述直线滑动机构带动替代轮转换机构运动，所述替代轮转换机构的替代轮电磁连接组件与所述丝杆螺母翻折机构的螺母连接块相匹配。

进一步，所述离合机构包括设置在螺母上的接触连接块、和与所述接触连接块相匹配的替代轮凸起块，当所述直线滑动机构带动替代轮转换机构运动，所述替代轮转换机构的替代轮凸起块与所述丝杆螺母翻折机构的接触连接块相接触连接。

进一步，所述离合机构包括设置在螺母上的螺母电磁连接组件、和与所述螺母电磁连接组件相匹配的替代轮连接槽，当所述直线滑动机构带动替代轮转换机构运动，所述替代轮转换机构的替代轮连接槽与所述丝杆螺母翻折机构的螺母电磁连接组件相匹配。

进一步，所述离合机构包括设置在螺母上的接触连接槽、和与所述接触连接槽相匹配的替代轮电磁连接组件，当所述直线滑动机构带动替代轮转换机构运动，所述替代轮转换机构的替代轮电磁连接组件与所述丝杆螺母翻折机构的接触连接槽相接触连接。

进一步，所述替代轮转换机构包括替代轮和连接于所述替代轮上部的替代轮固定座，所述替代轮固定座可滑动运动地安装于所述直线滑动机构上，所述替代轮固定座的两侧设有所述替代轮凸起块。

进一步，其中位于同侧的两个所述车轮组件折叠翻转向上作为备用车轮组件，且所述替代轮转换机构位于备用车轮组件的下方，位于另外一侧的两个所述车轮组件折叠翻转向下作为行走车轮组件，所述行走车轮组件和所述替代轮转换机构形成三轮行走差速驱动系统。

进一步，四个所述车轮组件均折叠翻转向下作为行走车轮组件，所述替代轮转换机构位于固定设置于滑台上，并通过升降装置将所述替代轮抬升，使所述替代轮不接触地面，四个所述车轮组件形成四轮行走差速驱动系统。

进一步，所述升降装置包括设置在所述车体底盘上的平面凸轮和设置在所述替代轮固定座上的升降组件，所述升降组件包括直线轴承座、升降柱、升降弹簧、上移动座和下移动座，所述直线轴承座安装于所述替代轮固定座的安装孔上，所述直线轴承座内套设有升降柱，所述升降柱的上端连接所述上移动座，所述上移动座和平面凸轮相匹配，所述升降柱的下端连接所述下移动座，所述升降柱上套设有升降弹簧，所述升降弹簧的上端连接所述上移动座，所述升降弹簧的下端连接所述直线轴承座。

进一步，所述直线滑动机构包括可供替代轮转换机构滑动的滑台和设置在所述滑台内的直线滑动驱动件，所述滑台固定安装于所述车体底盘上，所述直线滑动驱动件连接所述替代轮转换机构。

进一步，所述车体底盘上设有电磁限制件，所述电磁限制件包括电磁控制器和电磁插销，所述电磁控制器安装于所述车体底盘上，所述电磁控制器上设有所述电磁插销，所述电磁插销作用于所述螺母。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明为可替代故障行走的轮式机器人，本发明通过设计一个替代轮转换机构，替代轮转换机构和正常的两车轮组成三轮差速驱动系统，一旦一组坏了之后，另外一组驱动系统可自动切换替补。具体的，在上述替代轮转换机构的基础上，设置直线滑动机构和丝杆螺母翻折机构，当其中一个车轮组件发生故障时，所述直线滑动机构带动替代轮转换机构运动到故障的车轮的一侧，当替代轮转换机构与丝杆螺母翻折机构相连接后，所述替代轮转换机构带动丝杆螺母翻折机构运动，所述丝杆螺母翻折机构将故障的车轮翻转向上，由替代轮转换机构和正常的车轮一起带动轮式机器人行走。这样不但可解决在变电站等恶劣环境中维修机器人带来的不变，而且可提高机器人的行走系统的使用寿命，提高机器人的可靠性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是根据本发明实施例1的可替代故障行走的轮式机器人的底面立体结构示意图。

图2是根据本发明实施例1的可替代故障行走的轮式机器人的另一视角的立体结构示意图。

图3是根据本发明实施例1的可替代故障行走的轮式机器人的主视结构示意图。

图4是根据本发明实施例1的可替代故障行走的轮式机器人的后视结构示意图。

图5是根据本发明实施例1的可替代故障行走的轮式机器人的左视结构示意图。

图6是根据本发明实施例1的可替代故障行走的轮式机器人的右视结构示意图。

图7是根据本发明实施例1的可替代故障行走的轮式机器人的俯视结构示意图。

图8是根据本发明实施例1的可替代故障行走的轮式机器人的仰视结构示意图。

图9是根据本发明实施例1替代轮转换机构和丝杆螺母翻折机构连接的结构示意图。

图10是根据本发明实施例1替代轮固定座的结构示意图。

图11是根据本发明实施例1螺母的结构示意图。

图12是根据本发明实施例1电磁限制件的结构示意图。

图13是根据本发明实施例2的可替代故障行走的轮式机器人的底面立体结构示意图。

图14是根据本发明实施例2替代轮转换机构和丝杆螺母翻折机构连接的结构示意图。

图15是根据本发明实施例2替代轮固定座的结构示意图。

图16是根据本发明实施例2螺母的结构示意图。

图17是根据本发明实施例3的可替代故障行走的轮式机器人的底面立体结构示意图。

图18是根据本发明实施例3替代轮转换机构和丝杆螺母翻折机构连接的结构示意图。

图19是根据本发明实施例3替代轮固定座的结构示意图。

图20是根据本发明实施例3螺母的结构示意图。

图21是根据本发明实施例4的可替代故障行走的轮式机器人的底面立体结构示意图。

图22是根据本发明实施例4替代轮转换机构和丝杆螺母翻折机构连接的结构示意图。

图23是根据本发明实施例4替代轮固定座的结构示意图。

图24是根据本发明实施例4螺母的结构示意图。

图25是根据本发明实施例5可替代故障行走的轮式机器人的底面立体结构示意图。

图26是根据本发明实施例5替代轮转换机构上设有升降装置的立体结构示意图。

图27是根据本发明实施例5替代轮转换机构上设有升降装置的另一种方式的立体结构示意图。

图中：1-车体底盘，2-车轮组件，3-丝杆螺母翻折机构，4-直线滑动机构，5-替代轮转换机构，6-离合机构，7-电磁限制件，10-升降装置。

11-滑动槽，12-翻转凹槽，13-车体底盘通孔。

21-车轮，22-车轮驱动电机，23-车轮轴，24-车轮支架。

31-丝杆，32-螺母，33-限制件，34-翻转板，35-第一轴承座，36-第二轴承座，37-限位座，39-扭簧。

341-翻转凸起块，342-翻转板孔。

41-滑台。

51-替代轮，52-替代轮固定座。

61-接触连接块，62-替代轮凸起块，63-接触连接槽，64-替代轮电磁连接组件，65-螺母电磁连接组件，66-替代轮连接槽，67-螺母连接孔。

641-替代轮电磁控制器，642-替代轮电磁插销，643-替代轮固定板，644-替代轮延伸板。

651-螺母电磁控制器，652-螺母电磁插销，653-螺母安装板。

71-电磁控制器，72-电磁插销。

101-平面凸轮，102-直线轴承座，103-升降柱，104-升降弹簧，105-上移动座，106-下移动座。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1

如图1-12所示，可替代故障行走的轮式机器人，包括车体底盘1和设置在所述车体底盘1上的四个车轮组件2，四个所述车轮组件2均连接有可带动车轮21折叠翻转的丝杆螺母翻折机构3。

四个车轮组件2分别包括设置车体底盘1的两个前侧车轮21、两个后侧车轮21，以及分别带动四个车轮21行走的车轮驱动电机22。

具体的，四个车轮组件2均包括车轮21、车轮驱动电机22、车轮轴23和车轮支架24，所述车轮21连接有车轮轴23，所述车轮轴23连接有车轮驱动电机22，所述车轮驱动电机22通过电机架连接有车轮支架24，所述车轮支架24连接有翻转板34。

具体的，所述车体底盘1上设置有直线滑动机构4和替代轮转换机构5，所述直线滑动机构4安装于所述车体底盘1的底部中间，所述直线滑动机构4上设有可沿着直线滑动机构4滑动的替代轮转换机构5。

具体的，当其中一个所述车轮21故障时，所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动到故障的车轮21的一侧，所述替代轮转换机构5与丝杆螺母翻折机构3连接在一起，所述替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3运动，所述丝杆螺母翻折机构3将故障的车轮21翻转向上，由替代轮转换机构5和正常的车轮21一起带动轮式机器人行走。

作为对本发明实施例的进一步说明，所述丝杆螺母翻折机构3包括丝杆31、设置在丝杆31上的螺母32和设置在所述螺母32上的限制件33，所述车体底盘1上设有与所述限制件33相匹配的滑动槽11。

具体的，该限制件33可以为限制销、限制杆、限制块或者限位凸起。该限制件33还可以在限制销、限制杆、限制块或者限位凸起的基础上，设计可带动限制销、限制杆、限制块或者限位凸起插入到滑动槽11内的驱动件，驱动件可为现有的电磁限制装置、磁性吸合限制装置、推杆电机等，用于更好地控制限制件33插入到滑动槽11，保证替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3运动时，螺母32跟着替代轮转换机构5做直线运动，而将螺母32的直线运动转化为丝杆31的旋转运动，保证丝杆31带动车轮21翻转向上，防止故障的车轮组件2影响机器人的正常行走。

具体的，该限制件33可以和螺母32一体成型设置，或者该限制件33和螺母32分体设计。使用时将限制件33和螺母32固定连接在一起即可。

优选的，本实施例中的限制件33和螺母32一体成型设置，且限制件33为限制块。

具体的，在本实施例中，在所述限制件33和滑动槽11的作用下，当替代轮转换机构5与丝杆螺母翻折机构3相连接后，所述替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3的螺母32做直线运动，将螺母32的直线运动转化为丝杆31的旋转运动，进而带动丝杆31上的车轮21翻转向上，防止故障的车轮组件2影响机器人的正常行走，从而由替代轮转换机构5和正常的车轮21一起带动轮式机器人行走。

作为对本发明实施例的进一步说明，所述丝杆螺母翻折机构3还包括翻转板34，所述翻转板34的一侧连接于所述丝杆31上，所述翻转板34的另一侧连接有车轮21。具体的，翻转板34通过车轮支架24，所述车轮支架24连接有车轮驱动电机22，所述车轮驱动电机22连接有车轮轴23，所述车轮轴23连接有车轮21。

具体的，该翻转板34位于丝杆31的一侧设有翻转凸起块341，所述车体底盘1上设有与所述翻转凸起块341相匹配的翻转凹槽12。通过设置翻转凸起块341和翻转凹槽12，当丝杆31带动翻转板34旋转时，方便翻转凸起块341和翻转凹槽12之间形成旋转空间，保证故障的车轮21可顺利被翻转向上，提高整个结构的布局合理性。

作为对本发明实施例的进一步说明，所述丝杆31上套设有扭簧39，所述扭簧39安装于所述翻转板34的翻转板孔342与丝杆31的外螺纹形成的空间内。具体的，通过设置扭簧39，使车轮21和车体底盘1处于垂直状态。只有受到外力作用时，需要额外克服扭簧39的力，翻转板34才会带动车轮组转动，这样保证在正常使用的车轮时刻处于运动状态，使运动中的车轮不会因为有丝杆螺母翻折机构的存在发生翻转。

作为对本发明实施例的进一步说明，所述丝杆螺母翻折机构3还包括第一轴承座35、第二轴承座36和限位座37，所述第一轴承座35、第二轴承座36和丝杆31均固定安装于车体底盘1，且第一轴承座35和第二轴承座36分别设置于丝杆31的左右两侧。另外限位座37设置在丝杆31上，且限位座37和第一轴承座35之间形成安装翻转板34的空间，方便翻转板34在翻转时不会发生丝杆31轴向上的偏移。

作为对本发明实施例的进一步说明，所述丝杆31在螺母32行程的范围内可设置于螺母32相匹配的螺纹段，在安装翻转板34的一侧可不设置螺纹段，且该段上设置销键，保证翻转板34和丝杆31固定连接在一起，保证翻转板34和丝杆31之间不会发生相对的旋转滑动，从而保证翻转板34可顺利地带动故障的车轮21向上。

具体的，所述替代轮转换机构5上设有离合机构6，所述离合机构6用于将替代轮转换机构5和丝杆螺母翻折机构3处于连接与分离两种状态。

作为对本发明实施例的进一步说明，所述离合机构6包括设置在螺母32上的接触连接块61、和与所述接触连接块61相匹配的替代轮凸起块62，当所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动，所述替代轮转换机构5的替代轮凸起块62与所述丝杆螺母翻折机构3的接触连接块61相接触连接。

具体的，通过设置接触连接块61和替代轮凸起块62，当所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动到故障的车轮21的一侧时，替代轮凸起块62的凸起部分与接触连接块61的凸起部相接触贴合，从而保证替代轮转换机构5和丝杆螺母翻折机构3处于连接状态，这样在接触连接块61和替代轮凸起块62的作用下，所述替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3运动，所述丝杆螺母翻折机构3将故障的车轮21翻转向上，由替代轮转换机构5和正常的车轮21一起带动轮式机器人行走。

作为对本发明实施例的进一步说明，所述替代轮转换机构5包括替代轮51和连接于所述替代轮51上部的替代轮固定座52，所述替代轮固定座52可滑动运动地安装于所述直线滑动机构4上，所述替代轮固定座52的两侧设有所述替代轮凸起块62。

优选的，本实施例中的所述替代轮51可为现有的万向轮、车轮21等。优选为万向轮。

具体的，替代轮固定座52为U型座，所述U型座的内表面与直线滑动机构4的滑台贴合在一起，方便直线滑动机构4带动替代轮转换机构5滑动。

作为对本发明实施例的进一步说明，所述直线滑动机构4包括可供替代轮转换机构5滑动的滑台41和设置在所述滑台41内的直线滑动驱动件（图中未画出），所述滑台41固定安装于所述车体底盘1上，所述直线滑动驱动件连接所述替代轮转换机构5。

具体的，直线滑动驱动件可为现有的直线电机、推杆电机、气缸等直线驱动装置组成，在滑台41内可设置丝杆螺母装置、滑轨滑块装置等，由直线滑动驱动件可带动替代轮转换机构5在滑台41上滑动即可，这边的直线滑动驱动件可采用现有技术的驱动装置，不一一展开阐述。

作为对本发明实施例的进一步说明，为了提高整个机器人的安全性，可在四个丝杆螺母翻折机构3的旁边均设置电磁限制件7，具体的，所述电磁限制件7包括电磁控制器71和电磁插销72，所述电磁控制器71安装于所述车体底盘1上，所述电磁控制器71上设有所述电磁插销72，所述电磁插销72作用于所述螺母32。具体的，车体底盘1上设有供电磁插销72贯穿的车体底盘通孔13，当车轮组件2没有损坏时，可通过电磁插销72穿过车体底盘通孔13，对螺母32进行限位，保证车轮21在运动过程中，丝杆螺母翻折机构3不会带动车轮21运动，保证整个机器人的安全性。

作为对本发明实施例的进一步说明，其中位于同侧的两个所述车轮组件折叠翻转向上作为备用车轮组件，且所述替代轮转换机构位于备用车轮组件的下方，位于另外一侧的两个所述车轮组件折叠翻转向下作为行走车轮组件，所述行走车轮组件和所述替代轮转换机构形成三轮行走差速驱动系统。具体的，在本实施例中，参看图1-图8，其中位于前侧的两个所述车轮组件折叠翻转向上作为备用车轮组件，且所述替代轮转换机构位于备用车轮组件的下方，位于后侧的两个所述车轮组件折叠翻转向下作为行走车轮组件，所述行走车轮组件和所述替代轮转换机构形成三轮行差速驱动系统。

作为所述行走车轮组件和所述替代轮转换机构形成三轮行差速驱动系统的变形，将四个所述车轮组件均折叠翻转向下作为行走车轮组件，所述替代轮转换机构位于固定设置于滑台上，并通过升降装置将所述替代轮抬升，使所述替代轮不接触地面，四个所述车轮组件形成四轮行走差速驱动系统。

作为对本发明实施例的进一步说明，本实施例中的所述螺母32为不可自锁的螺母32，由于是螺母的直线运动转化为丝杆的直线运动，属于丝杆螺母机构的逆运动，如果设置螺母32为可自锁的螺母32，螺母的直线运动转化为丝杆的直线运动的驱动力较大，很可能会带动不了。但是如果螺母不带自锁，可能会因为其他外界因素导致螺母32发生运动，导致车轮组件2也跟着做翻转运动，从而影响这个机器人的正常行走和使用。因此本申请设置上述的离合机构来对丝杆螺母翻折机构和替代轮转换机构进行连接，保证当车轮发生故障时，丝杆螺母翻折机构可带动故障的车轮发生翻折，由替代轮转换机构完成剩余的巡检工作。进而的，车体底盘1上设有供电磁插销72贯穿的车体底盘通孔13，当车轮组件2没有损坏时，可通过电磁插销72穿过车体底盘通孔13，对螺母32进行限位，保证车轮21在运动过程中，丝杆螺母翻折机构3不会带动车轮21运动，从而保证整个机器人的安全性。

作为对本发明实施例的进一步说明，在本实施例中，位于后侧的两个车轮21，其中一个车轮21发生故障时，所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动到故障的车轮21的一侧，在所述离合机构6的作用下，所述替代轮转换机构5与丝杆螺母翻折机构3连接在一起，所述替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3运动，所述丝杆螺母翻折机构3将故障的车轮21翻转向上，由替代轮转换机构5和正常的车轮21一起带动轮式机器人行走。

作为对本发明实施例的进一步说明，在本实施例中，位于后侧的两个车轮21，其中两个车轮21同时发生故障时，如上述的方式，所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动到故障的车轮21的一侧，在所述离合机构6的作用下，所述替代轮转换机构5与丝杆螺母翻折机构3连接在一起，所述替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3运动，所述丝杆螺母翻折机构3将故障的车轮21翻转向上，由替代轮转换机构5和正常的车轮21一起带动轮式机器人行走。

由于替代轮转换机构的车轮为万向轮，相对于其他四个车轮，一般不会发生故障。且在实际中，一般轮式机器人仅仅会发生一个车轮21故障，二个车轮21以上的故障一般不会发生，因此本发明的轮式机器人可满足大部分情况下的车轮21故障。

另外，上述的方式可保证其中的一侧的车轮故障一次，因而从理论上，在轮式机器人其他零部件及其系统没有故障的情况下，可保证轮式机器人的车轮组件的使用寿命是原来的二倍。

作为对本发明实施例的进一步优选方式，替代轮转换机构5的万向轮可以设计为万向轮的中心高于前后轮的中心，这样在直线滑动机构带动万向轮向故障的车轮21的一侧滑动的过程中，首先将替代的两个车轮21翻转向下，由于万向轮的中心是高于前后轮的中心，可以使被翻转的替代的两个车轮暂时不着地，从而可以减低对直线滑动机构的驱动力的要求，当直线滑动机构带动万向轮接近故障的车轮21的一侧时，两个正常的替代的车轮21着地。同理的，由于万向轮的中心是高于前后轮的中心的，所以可以使两个故障的车轮21架空离地，然后直线滑动机构带动万向轮向故障轮的一侧继续滑动一段距离，使不着地(被万向轮架空)的两个故障的车轮向上翻起，此时由万向轮和被翻转下来的两个替代的正常的车轮构成一个两轮差速三轮驱动系统。

总而言之，故障的两个车轮被万向轮架空之后再翻转，也是可以减低对直线滑动机构的驱动力的要求。两个替代的正常的车轮被万向轮架空之后再翻转，同样可以减低对直线滑动机构的驱动力的要求。

本发明实施例的工作原理：

情况1：针对上述行走车轮组件和所述替代轮转换机构形成三轮行走差速驱动系统的情况。假设替代轮转换机构设置在滑台的前侧或者后侧，为了叙述方便，假设替代轮转换机构设置在滑台的前侧，此时位于前侧的所述车轮组件折叠翻转向上，后侧的所述车轮组件和替代轮转换机构一起带动轮式机器人行走，此时靠后轮的两个转向电机和驱动电机驱动小车运动。平常没有发生故障时，可通过电磁插销72对螺母32进行限位，保证车轮21在运动过程中，丝杆螺母翻折机构3不会带动车轮21做旋转运动，将车轮21翻转起来，保证整个机器人的安全性。当后侧的其中一个车轮故障或2个车轮一起故障时，由直线滑动机构4的直线滑动驱动件带动替代轮固定座52和替代轮51运动到车体底盘1后侧，通过设置接触连接块61和替代轮凸起块62，当所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动到故障的车轮21的后侧时，替代轮凸起块62的凸起部分与接触连接块61的凸起部相接触贴合，从而保证替代轮转换机构5和丝杆螺母翻折机构3处于连接状态，这样在接触连接块61和替代轮凸起块62的作用下，所述替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3运动。具体的，在所述限制件33和滑动槽11的作用下，当替代轮转换机构5与丝杆螺母翻折机构3相连接后，所述替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3的螺母32做直线运动，将螺母32的直线运动转化为丝杆31的旋转运动，进而带动丝杆31上的后侧的车轮21翻转向上。当车轮21完全翻转到上面时，同时螺母32运动到丝杆31的运动行程的极限位置，即螺母32的限制件33由滑动槽11的一端运动到另一端。与此同时，前侧正常的两个车轮也被翻折下来，这样组成前侧的两轮和后侧的替代轮转换机构的三轮机构。最后由主控系统控制正常的车轮驱动电机22带动两个后侧车轮21运动，替代轮转换机构5和正常的两车轮21组成三轮差速驱动系统，由替代轮转换机构5和正常的车轮21一起带动轮式机器人行走。这样不但可解决在变电站等恶劣环境中维修机器人带来不便利的问题，而且可提高机器人的行走系统的使用寿命，提高机器人的可靠性。

情况2：针对四个所述车轮组件均折叠翻转向下作为行走车轮组件，四个所述车轮组件形成四轮行走差速驱动系统的情况。假设替代轮转换机构设置在滑台的中部，且为了使用的方便，在替代轮转换机构上设置升降机构将替代轮升上去不接触地面。此时位于前侧和后侧的所述车轮组件均折叠翻转向下，四轮行走差速驱动系统带动轮式机器人行走。平常没有发生故障时，可通过电磁插销72对螺母32进行限位，保证车轮21在运动过程中，丝杆螺母翻折机构3不会带动车轮21做旋转运动，将车轮21翻转起来，保证整个机器人的安全性。当其中一个所述车轮21故障时，本发明以上述一个车轮21发生故障阐述，假设发生故障的车轮21为前侧的一个车轮21。由直线滑动机构4的直线滑动驱动件带动替代轮固定座52和替代轮51运动到车体底盘1前侧，通过设置接触连接块61和替代轮凸起块62，当所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动到故障的车轮21的前侧时，替代轮凸起块62的凸起部分与接触连接块61的凸起部相接触贴合，从而保证替代轮转换机构5和丝杆螺母翻折机构3处于连接状态，这样在接触连接块61和替代轮凸起块62的作用下，所述替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3运动。具体的，在所述限制件33和滑动槽11的作用下，当替代轮转换机构5与丝杆螺母翻折机构3相连接后，所述替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3的螺母32做直线运动，将螺母32的直线运动转化为丝杆31的旋转运动，进而带动丝杆31上的车轮21翻转向上。当车轮21完全翻转到上面时，同时螺母32运动到丝杆31的运动行程的极限位置，即螺母32的限制件33由滑动槽11的一端运动到另一端。最后由主控系统控制正常的车轮驱动电机22带动两个车轮21运动，替代轮转换机构5和正常的后侧两车轮21组成三轮差速驱动系统，由替代轮转换机构5和正常的车轮21一起带动轮式机器人行走。这样不但可解决在变电站等恶劣环境中维修机器人带来不便利的问题，而且可提高机器人的行走系统的使用寿命，提高机器人的可靠性。

实施例2

如图13-16所示，作为对本发明实施例的进一步说明，所述离合机构6包括设置在螺母32上的接触连接块61、和与所述接触连接块61相匹配的替代轮凸起块62，当所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动，所述替代轮转换机构5的替代轮凸起块62与所述丝杆螺母翻折机构3的接触连接块61相接触连接。

具体的，通过设置接触连接块61和替代轮凸起块62，当所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动到故障的车轮21的一侧时，替代轮凸起块62的凸起部分与接触连接块61的凸起部相接触贴合，从而保证替代轮转换机构5和丝杆螺母翻折机构3处于连接状态，这样在接触连接块61和替代轮凸起块62的作用下，所述替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3运动，所述丝杆螺母翻折机构3将故障的车轮21翻转向上，由替代轮转换机构5和正常的车轮21一起带动轮式机器人行走。

在上述实施例1的基础上，为了提高整个结构的安全性，所述离合机构6还包括设置在螺母32上的接触连接槽63、和与所述接触连接槽63相匹配的替代轮电磁连接组件64，当所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动，所述替代轮转换机构5的替代轮电磁连接组件64与所述丝杆螺母翻折机构3的接触连接槽63相接触连接。

具体的，替代轮电磁连接组件64包括替代轮电磁控制器641和替代轮电磁插销642，所述替代轮电磁控制器641固定安装于替代轮固定座52的替代轮固定板643上，所述替代轮电磁控制器641连接所述替代轮电磁插销642，所述替代轮电磁插销642与螺母32上的接触连接槽63相匹配。

通过上述的方式，通过接触连接块61和替代轮凸起块62，将替代轮凸起块62的凸起部分与接触连接块61的凸起部相接触贴合，保证替代轮凸起块62的凸起部分与接触连接块61的凸起部连接的一侧紧密贴合连接在一起。进而通过设置接触连接槽63和替代轮电磁连接组件64，将接触连接槽63的另一侧通过替代轮电磁连接组件64顶住，具体的，当替代轮凸起块62的凸起部分与接触连接块61的凸起部相接触贴合时，通过主控系统控制替代轮电磁连接组件64的替代轮电磁控制器641工作，将替代轮电磁控制器641的替代轮电磁插销642插入到接触连接槽63上，从而保证螺母32的两端均和替代轮凸起块62相连接贴合，使替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3运动时，螺母32不会从替代轮凸起块62上脱落，提高整个结构的使用安全性。

实施例3

如图17-20所示，作为对本发明实施例的进一步说明，所述离合机构6包括设置在螺母32上的接触连接块61、和与所述接触连接块61相匹配的替代轮凸起块62，当所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动，所述替代轮转换机构5的替代轮凸起块62与所述丝杆螺母翻折机构3的接触连接块61相接触连接。

具体的，通过设置接触连接块61和替代轮凸起块62，当所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动到故障的车轮21的一侧时，替代轮凸起块62的凸起部分与接触连接块61的凸起部相接触贴合，从而保证替代轮转换机构5和丝杆螺母翻折机构3处于连接状态，这样在接触连接块61和替代轮凸起块62的作用下，所述替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3运动，所述丝杆螺母翻折机构3将故障的车轮21翻转向上，由替代轮转换机构5和正常的车轮21一起带动轮式机器人行走。

在上述实施例1的基础上，为了提高整个结构的安全性，所述离合机构6包括设置在螺母32上的螺母电磁连接组件65、和与所述螺母电磁连接组件65相匹配的替代轮连接槽66，当所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动，所述替代轮转换机构5的替代轮连接槽66与所述丝杆螺母翻折机构3的螺母电磁连接组件65相匹配。

具体的，螺母电磁连接组件65包括螺母电磁控制器651和螺母电磁插销652，所述螺母32上设有螺母安装板653，所述螺母安装板653安装有螺母电磁控制器651，所述螺母电磁控制器651连接螺母电磁插销652，所述螺母电磁插销652与所述替代轮固定座52上的替代轮连接槽66相匹配。

通过上述的方式，通过接触连接块61和替代轮凸起块62，将替代轮凸起块62的凸起部分与接触连接块61的凸起部相接触贴合，保证替代轮凸起块62的凸起部分与接触连接块61的凸起部连接的一侧紧密贴合连接在一起。进而通过设置螺母电磁连接组件65和替代轮连接槽66，将接触连接槽63的另一侧通过替代轮电磁连接组件64顶住，具体的，当替代轮凸起块62的凸起部分与接触连接块61的凸起部相接触贴合时，通过主控系统控制螺母电磁连接组件65的螺母电磁控制器651工作，将螺母电磁控制器651的螺母电磁插销652插入到替代轮连接槽66上，从而保证螺母32的两端均和替代轮凸起块62相连接贴合，使替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3运动时，螺母32不会从替代轮凸起块62上脱落，提高整个结构的使用安全性。

实施例4

如图21-24所示，与实施例1不同的点在于：本实施例对离合机构6的具体的结构进行重新设计，具体的，所述离合机构6包括设置在螺母32上的螺母连接孔67、和与所述螺母连接孔67相匹配的替代轮电磁连接组件64，当所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动，所述替代轮转换机构5的替代轮电磁连接组件64与所述丝杆螺母翻折机构3的螺母32连接块相匹配。

具体的，替代轮固定座52的U型两侧向外延伸有替代轮延伸板644，整体形成“几”字型。

具体的，所述替代轮电磁连接组件64包括替代轮电磁控制器641和替代轮电磁插销642，所述替代轮电磁控制器641固定安装于替代轮固定座52的替代轮延伸板644上，所述替代轮电磁控制器641连接所述替代轮电磁插销642，所述替代轮电磁插销642与螺母32上的螺母连接孔67相匹配。

具体的，通过设置螺母连接孔67和替代轮电磁连接组件64，该替代轮电磁连接组件64包括替代轮电磁控制器641和替代轮电磁插销642，当所述直线滑动机构4带动替代轮转换机构5运动到故障的车轮21的一侧时，且替代轮电磁插销642在竖直方向上对准螺母连接孔67时，由轮式机器人的主控系统控制替代轮电磁控制器641带动替代轮电磁插销642运动，将替代轮电磁插销642插入到螺母连接孔67内，从而保证替代轮转换机构5和丝杆螺母翻折机构3处于连接状态，所述替代轮转换机构5带动丝杆螺母翻折机构3运动，所述丝杆螺母翻折机构3将故障的车轮21翻转向上，由替代轮转换机构5和正常的车轮21一起带动轮式机器人行走。

实施例5

如图25所示，与实施例1-4不同的点在于：本实施例对替代轮转换机构5的结构进行了改进，将替代轮51的数量由一个变为二个。

参看图26为其中位于同侧的两个所述车轮组件2折叠翻转向上作为备用车轮组件2，且所述替代轮转换机构5位于备用车轮组件2的下方，位于另外一侧的两个所述车轮组件2折叠翻转向下作为行走车轮组件2，所述行走车轮组件2和所述替代轮转换机构5形成四轮行走差速驱动系统。

参看图27为四个所述车轮组件2均折叠翻转向下作为行走车轮组件2，所述替代轮转换机构5位于固定设置于滑台上，并通过升降装置10将所述替代轮抬升，使所述替代轮不接触地面，四个所述车轮组件2形成四轮行走差速驱动系统。

上述的图26和图27的替代轮转换机构5上均设有设置有升降装置10，所述升降装置10包括设置在所述车体底盘1上的平面凸轮101和设置在所述替代轮固定座上的升降组件，所述升降组件包括直线轴承座102、升降柱103、升降弹簧104、上移动座105和下移动座106，所述直线轴承座102安装于所述替代轮固定座52的安装孔上，所述直线轴承座102内套设有升降柱103，所述升降柱103的上端连接所述上移动座105，所述上移动座105和平面凸轮101相匹配，所述升降柱103的下端连接所述下移动座106，所述升降柱103上套设有升降弹簧104，所述升降弹簧104的上端连接所述上移动座105，所述升降弹簧104的下端连接所述直线轴承座102。通过上述升降装置10，当替代轮转换机构5使用时，所述上移动座105和平面凸轮101相贴合，从而使替代轮着地，可以进行故障替换。当替代轮转换机构5不使用时，通过在滑台的作用下，上移动座105通过平面凸轮101的斜面，使上移动座105和车体底盘1相贴合，从而使替代轮不着地，替代轮转换机构5不会影响正常轮式机器人的正常使用。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (16)

1.可替代故障行走的轮式机器人，包括车体底盘和设置在所述车体底盘上的四个车轮组件，其特征在于：四个所述车轮组件均连接有可带动车轮折叠翻转的丝杆螺母翻折机构；

所述车体底盘上设置有直线滑动机构和替代轮转换机构，所述直线滑动机构安装于所述车体底盘的底部中间，所述直线滑动机构上设有可沿着直线滑动机构滑动的替代轮转换机构；

当其中一个所述车轮故障时，所述直线滑动机构带动替代轮转换机构运动到故障的车轮的一侧，所述替代轮转换机构与丝杆螺母翻折机构连接在一起，由所述替代轮转换机构带动丝杆螺母翻折机构运动，所述丝杆螺母翻折机构将故障的车轮翻转向上，由替代轮转换机构和正常的车轮一起带动轮式机器人行走。

2.根据权利要求1所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：所述丝杆螺母翻折机构包括丝杆、设置在丝杆上的螺母和设置在所述螺母上的限制件，所述车体底盘上设有与所述限制件相匹配的滑动槽；

在所述限制件和滑动槽的作用下，当替代轮转换机构与丝杆螺母翻折机构相连接后，所述替代轮转换机构带动丝杆螺母翻折机构的螺母做直线运动，将螺母的直线运动转化为丝杆的旋转运动，进而带动丝杆上的车轮翻转向上，由替代轮转换机构和正常的车轮一起带动轮式机器人行走。

3.根据权利要求2所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：所述丝杆螺母翻折机构还包括翻转板，所述翻转板的一侧通过翻转板孔连接于所述丝杆的外螺纹上，所述翻转板的另一侧连接有车轮。

4.根据权利要求3所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：所述丝杆上套设有扭簧，所述扭簧安装于所述翻转板的翻转板孔与丝杆的外螺纹形成的空间内。

5.根据权利要求3所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：所述替代轮转换机构上设有离合机构，所述离合机构用于将替代轮转换机构和丝杆螺母翻折机构处于连接与分离两种状态。

6.根据权利要求5所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：所述离合机构包括设置在螺母上的螺母连接孔、和与所述螺母连接孔相匹配的替代轮电磁连接组件，当所述直线滑动机构带动替代轮转换机构运动，所述替代轮转换机构的替代轮电磁连接组件与所述丝杆螺母翻折机构的螺母连接块相匹配。

7.根据权利要求5所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：所述离合机构包括设置在螺母上的接触连接块、和与所述接触连接块相匹配的替代轮凸起块，当所述直线滑动机构带动替代轮转换机构运动，所述替代轮转换机构的替代轮凸起块与所述丝杆螺母翻折机构的接触连接块相接触连接。

8.根据权利要求7所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：所述离合机构包括设置在螺母上的螺母电磁连接组件、和与所述螺母电磁连接组件相匹配的替代轮连接槽，当所述直线滑动机构带动替代轮转换机构运动，所述替代轮转换机构的替代轮连接槽与所述丝杆螺母翻折机构的螺母电磁连接组件相匹配。

9.根据权利要求7所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：所述离合机构包括设置在螺母上的接触连接槽、和与所述接触连接槽相匹配的替代轮电磁连接组件，当所述直线滑动机构带动替代轮转换机构运动，所述替代轮转换机构的替代轮电磁连接组件与所述丝杆螺母翻折机构的接触连接槽相接触连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：所述替代轮转换机构包括替代轮和连接于所述替代轮上部的替代轮固定座，所述替代轮固定座可滑动运动地安装于所述直线滑动机构上，所述替代轮固定座的两侧设有所述替代轮凸起块。

11.根据权利要求10所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：其中位于同侧的两个所述车轮组件折叠翻转向上作为备用车轮组件，且所述替代轮转换机构位于备用车轮组件的下方，位于另外一侧的两个所述车轮组件折叠翻转向下作为行走车轮组件，所述行走车轮组件和所述替代轮转换机构形成三轮行走差速驱动系统。

12.根据权利要求10所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：四个所述车轮组件均折叠翻转向下作为行走车轮组件，所述替代轮转换机构位于固定设置于滑台上，并通过升降装置将所述替代轮抬升，使所述替代轮不接触地面，四个所述车轮组件形成四轮行走差速驱动系统。

13.根据权利要求12所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：所述升降装置包括设置在所述车体底盘上的平面凸轮和设置在所述替代轮固定座上的升降组件，所述升降组件包括直线轴承座、升降柱、升降弹簧、上移动座和下移动座，所述直线轴承座安装于所述替代轮固定座的安装孔上，所述直线轴承座内套设有升降柱，所述升降柱的上端连接所述上移动座，所述上移动座和平面凸轮相匹配，所述升降柱的下端连接所述下移动座，所述升降柱上套设有升降弹簧，所述升降弹簧的上端连接所述上移动座，所述升降弹簧的下端连接所述直线轴承座。

14.根据权利要求10所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：所述直线滑动机构包括可供替代轮转换机构滑动的滑台和设置在所述滑台内的直线滑动驱动件，所述滑台固定安装于所述车体底盘上，所述直线滑动驱动件连接所述替代轮转换机构。

15.根据权利要求14所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：所述车体底盘上设有电磁限制件，所述电磁限制件包括电磁控制器和电磁插销，所述电磁控制器安装于所述车体底盘上，所述电磁控制器上设有所述电磁插销，所述电磁插销作用于所述螺母。

16.根据权利要求10所述的可替代故障行走的轮式机器人，其特征在于：所述替代轮设计为所述替代轮的中心高于所述车轮组件的车轮的中心。

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