CN116276892B - 驱动力调节装置和轨道巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动巡检设备技术领域，具体涉及一种驱动力调节装置和轨道巡检机器人，其中驱动力调节装置包括支撑架、驱动组件和至少一组驱动调节组件，所述驱动组件安装于所述支撑架，用于驱动所述支撑架相对于导轨移动，所述驱动调节组件的第一端与所述支撑架连接，所述驱动调节组件的第二端抵接于所述驱动组件，所述驱动调节组件可相对所述支撑架移动，进而调整所述驱动组件的输出扭矩，通过在支撑架上设置可相对于支撑架驱动调节组件，从而改变驱动组件本身的传动连接形式，进而可以调整驱动组件的输出扭矩，进而有效解决现有的巡检轨道机器人无法针对线路状况或发生特殊情况时调整输出扭矩而调整行进速度的技术问题。

Description

驱动力调节装置和轨道巡检机器人

技术领域

本发明涉及自动巡检设备领域，特别涉及一种驱动力调节装置和轨道巡检机器人。

背景技术

随着工业技术的发展，机器人已经能够替代人工从事高危行业，例如轨道巡检机器人，可以代替工人在高温、高湿、有毒和存在高压电等危险环境里进行巡检或运输工作。

在轨道机器人行业内，轨道机器人的巡检标准要求在发生突发情况时，轨道机器人要达到8M/S速度；受轨道机器人本身的体积限制，绝大多数轨道机器人内设置的伺服电机的转速为3000r/min，伺服电机的输出扭矩也是恒定的，因此只能通过减速器来实现对伺服电机转速和扭矩调整，然而，减速器也只能使伺服电机的输出扭矩保持某种固定状态，在巡检过程中，无法针对不同线路状况或在发生特殊情况时，灵活调整伺服电机的输出扭矩来调整轨道机器人的行进速度，例如上坡时通过加大伺服电机的输出扭矩来减小伺服电机的转速从而减小轨道机器人的行进速度，提升轨道机器人的爬坡能力，或者收到应急指令时降低伺服电机的输出扭矩来加大转速，从而提高轨道机器人的行进速度。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种驱动力调节装置和轨道巡检机器人，旨在解决现有的巡检轨道机器人无法针对不同线路状况或在发生特殊情况时，灵活调整伺服电机的输出扭矩来调整轨道机器人的行进速度的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明第一方面提出一种轨道机器人的驱动力调节装置，包括支撑架、驱动组件和至少一组驱动调节组件，所述驱动组件安装于所述支撑架，用于驱动所述支撑架相对于导轨移动，所述驱动调节组件的第一端与所述支撑架连接，所述驱动调节组件的第二端抵接于所述驱动组件，所述驱动调节组件可相对所述支撑架移动，进而调整所述驱动组件的输出扭矩。

进一步地，所述驱动组件包括第一驱动装置、第一驱动轮组和第二驱动轮组，所述第一驱动装置安装于所述支撑架，所述第一驱动轮组与所述第一驱动装置的输出轴连接，所述第一驱动轮组与所述第二驱动轮组传动连接。

进一步地，所述第一驱动轮组与所述第二驱动轮组通过皮带连接，所述驱动调节组件包括第二驱动装置、固定架和推动轮，所述固定架与所述支撑架连接，所述第二驱动装置设置在所述固定架上，所述第二驱动装置的输出轴与所述推动轮连接，所述推动轮沿轴向方向设置有卡接槽，所述推动轮通过所述卡接槽与所述皮带卡接，在所述第二驱动装置的驱动下，所述推动轮可相对所述固定架移动，进而调整所述皮带相对所述第一驱动轮组和所述第二驱动轮组的位置。

进一步地，所述第一驱动轮组与所述第二驱动轮组齿轮传动连接，所述驱动调节组件包括第二驱动装置、固定架、滑轨结构和中间传动齿轮，所述固定架与所述支撑架连接，所述第二驱动装置设置在所述固定架上，所述第二驱动装置的输出轴与所述滑轨结构连接，所述中间传动齿轮设置在所述滑轨结构上并可相对所述滑轨结构运动，所述中间传动齿轮同时与所述第一驱动轮组和所述第二驱动轮组连接，在所述第二驱动装置的驱动下，所述滑轨结构可相对所述固定架移动，进而调整所述中间传动齿轮相对所述第一驱动轮组和所述第二驱动轮组的位置。

进一步地，所述滑轨结构包括本体、滑轮和连接轴，所述本体内设置有限位滑槽，所述滑轮设置在所述限位滑槽内，所述滑轮可相对所述限位滑槽移动，所述连接轴的第一端与所述滑轮连接，所述连接轴的第二端从所述限位滑槽伸出并与所述中间传动齿轮连接。

进一步地，所述第一驱动轮组包括多个半径不同的第一驱动轮，多个所述第一驱动轮按第一预设排列顺序依次套接在所述第一驱动装置的输出轴。

进一步地，所述第二驱动轮组包括多个与所述第一驱动轮匹配的第二驱动轮，所述支撑架上设置有转轴，所述转轴可相对于支撑架转动，多个所述第二驱动轮按第二预设排列顺序依次套接在所述转轴的第一端，所述转轴的第二端设置有与所述导轨抵接的驱动滚轮。

进一步地，还包括控制器，所述控制器与外部设备通信连接，所述控制器还分别与所述驱动组件和所述驱动调节组件连接，用于控制所述驱动组件和所述驱动调节组件的工作状态。

进一步地，还包括姿态检测装置，所述姿态检测装置与所述控制器连接，用于检测所述智能轨道巡检设备的移动姿态。

本申请第二方面还提供一种轨道巡检机器人，所述轨道巡检机器人包括如上任一项所述的驱动力调节装置。

有益效果：

本发明的一种轨道巡检机器人和驱动力调节装置，驱动力调节装置包括支撑架、驱动组件和至少一组驱动调节组件，通过在支撑架上设置可相对于支撑架驱动调节组件，从而改变驱动组件本身的传动连接形式，进而可以调整驱动组件的输出扭矩，进而有效解决现有的巡检轨道机器人无法针对不同线路状况或在发生特殊情况时，灵活调整伺服电机的输出扭矩来调整轨道机器人的行进速度的技术问题。

附图说明

图1 是本发明一实施例的驱动力调节装置的结构示意图；

图2 是本发明第一实施例的驱动调节组件的结构示意图；

图3 是本发明第二实施例的驱动调节组件的结构示意图。

其中，1-支撑架；2-驱动组件；21-第一驱动装置；22-第一驱动轮组；221-第一驱动轮；23-第二驱动轮组；231-第二驱动轮；3-驱动调节组件；31-第二驱动装置；32-固定架；33-推动轮；34-滑轨结构；341-本体；342-滑轮；343-连接轴；35-中间传动齿轮；4-皮带；5-控制器。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接 ；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1-3，本发明一实施例提供一种驱动力调节装置，包括支撑架1、驱动组件2和至少一组驱动调节组件3，所述驱动组件2安装于所述支撑架1，用于驱动所述支撑架1相对于导轨移动，所述驱动调节组件3的第一端与所述支撑架1连接，所述驱动调节组件3的第二端抵接于所述驱动组件2，所述驱动调节组件3可相对所述支撑架1移动，进而调整所述驱动组件2的输出扭矩。

如上所述，本实施例所提供的驱动力调节装置，可应用于智能轨道巡检设备，如轨道巡检机器人或轨道运输机器人，驱动组件2安装在支撑架1，支撑架1优选设置为凹字形结构，支撑架1上设置有多组与轨道卡接的从动滚轮，从动滚轮可以平行于支撑架1设置，也可以垂直于支撑架1设置，驱动组件2安装在支撑架1上，用于驱动支撑架1相对于导轨移动，驱动组件2包括第一驱动轮组22和第二驱动轮组23，本申请所有实施例均以第一驱动轮组22与第一驱动装置21连接作为主动轮，第二驱动轮组23则与驱动滚轮连接作为从动轮为例进行说明，第一驱动轮组22和第二驱动轮组23之间可以通过皮带4或者中间传动齿轮35传动连接，驱动调节组件3的本体341固定在支撑架1上，驱动调节组件3的输出端抵接于所述驱动组件2，驱动调节组件3的输出端是可以相对于支撑架1移动的，通过改变驱动调节组件3的输出端相对于第一驱动轮组22和第二驱动轮组23的相对位置，进而可以调整皮带4或者中间传动齿轮35相对于第一驱动轮组22和第二驱动轮组23的相对位置，从而可以调整驱动组件2的输出扭矩，到达调整轨道机器人的行进速度的目的。

在一个实施例中，所述驱动组件2包括第一驱动装置21、第一驱动轮组22和第二驱动轮组23，所述第一驱动装置21安装于所述支撑架1，所述第一驱动轮组22与所述第一驱动装置21的输出轴连接，所述第一驱动轮组22与所述第二驱动轮组23传动连接。

如上所述，驱动组件2包括第一驱动装置21、第一驱动轮组22和第二驱动轮组23，其中，第一驱动装置21为电机，第一驱动轮组22与第二驱动轮组23是尺寸规格相同的锥形轮，但值得一提的是，第一驱动轮组22和第二驱动轮组23设置方向相反的，若第一驱动轮组22的大头端朝向支撑架1小头端背向支撑架1，则应设置第二驱动轮组23的大头端背向支撑架1小头端朝向支撑架1，第一驱动轮组22和第二驱动轮组23之间可以通过皮带4或中间传动齿轮35的方式相互连接，通过驱动调节组件3可以调整皮带4或中间传动齿轮35相对于第一驱动轮组22和第二驱动轮组23的位置，从而可以改变第二驱动轮组23的输出扭矩。

参照图2，在一个实施例中，所述第一驱动轮组22与所述第二驱动轮组23通过皮带4连接，所述驱动调节组件3包括第二驱动装置31、固定架32和推动轮33，所述固定架32与所述支撑架1连接，所述第二驱动装置31设置在所述固定架32上，所述第二驱动装置31的输出轴与所述推动轮33连接，所述推动轮33沿轴向方向设置有卡接槽，所述推动轮33通过所述卡接槽与所述皮带4卡接，在所述第二驱动装置31的驱动下，所述推动轮33可相对所述固定架32移动，进而调整所述皮带4相对所述第一驱动轮组22和所述第二驱动轮组23的位置。

如上所述，本实施例是以第一驱动轮组22与所述第二驱动轮组23通过皮带4连接为第一实施例进行说明。具体地，驱动调节组件3包括第二驱动装置31、固定架32和推动轮33，其中，第二驱动装置31为汽缸，固定架32是固定在支撑架1上的，优先设置在第一驱动轮组22与所述第二驱动轮组23的中间处并与皮带4接触，固定架32优选设置为L形，汽缸本体341固定在固定架32上，L形的固定架32高度应等于或大于汽缸本体341的长度，以便于汽缸的伸缩杆可以有最大的形成，能将固定在伸缩杆上并可相对于伸缩杆转动的推动轮33能够随着伸缩杆从与第一驱动轮组22的大头端或小头端齐平的位置移动至与另一端齐平的位置处，在某些实施例中，推动轮33也可以与伸缩杆固定连接，即推动轮33不跟随皮带4转动；推动轮33中设置有可以卡接住皮带4的卡接槽，即将皮带4套接在第一驱动轮组22与所述第二驱动轮组23上时，皮带4的其中一侧会伸入到卡接槽内，从而在伸缩杆带动推动轮33伸缩时，能保证将皮带4从与第一驱动轮组22的大头端或小头端移动至另一端，从而可以调整第二驱动轮组23的扭矩；

进一步地，第一驱动轮组22与所述第二驱动轮组23通过皮带4连接时，驱动调节组件3可以设置两组，第一组驱动调节组件3与皮带4的第一侧连接，第二组驱动调节组件3与皮带4的第二侧连接，两组驱动调节组件3中的第二驱动装置31同步工作。

参照图3，在一个实施例中，所述第一驱动轮组22与所述第二驱动轮组23齿轮传动连接，所述驱动调节组件3包括第二驱动装置31、固定架32、滑轨结构34和中间传动齿轮35，所述固定架32与所述支撑架1连接，所述第二驱动装置31设置在所述固定架32上，所述第二驱动装置31的输出轴与所述滑轨结构34连接，所述中间传动齿轮35设置在所述滑轨结构34上并可相对所述滑轨结构34运动，所述中间传动齿轮35同时与所述第一驱动轮组22和所述第二驱动轮组23连接，在所述第二驱动装置31的驱动下，所述滑轨结构34可相对所述固定架32移动，进而调整所述中间传动齿轮35相对所述第一驱动轮组22和所述第二驱动轮组23的位置。

如上所述，作为第二个实施例，第一驱动轮组22与所述第二驱动轮组23齿轮传动连接；值得一提的是，本实施例中除滑轨结构34和中间传动齿轮35与第一实施例不同之外，其余的第二驱动装置31、固定架32均等均与第一实施例相同。具体地，由于第一驱动轮组22和第二驱动轮组23设置方向是相反，因此第一驱动轮组22和第二驱动轮组23之间相互靠近的一侧是倾斜而不是竖直的，因此，需要设置一个可以自动调节中间传动齿轮35与第一驱动轮组22和第二驱动轮组23之间的距离的调节结构来保证中间传动齿轮35的中心轴能够始终在第一驱动轮组22和第二驱动轮组23的中间处，从而不会中间传动齿轮35能够随着伸缩杆从与第一驱动轮组22的大头端或小头端齐平的位置移动至与另一端齐平的位置的过程中，一边手过度挤压，而另一边则出现断触的情况。

在一个实施例中，所述滑轨结构34包括本体341、滑轮342和连接轴343，所述本体341内设置有限位滑槽，所述滑轮342设置在所述限位滑槽内，所述滑轮342可相对所述限位滑槽移动，所述连接轴343的第一端与所述滑轮342连接，所述连接轴343的第二端从所述限位滑槽伸出并与所述中间传动齿轮35连接。

如上所述，滑轨结构34包括本体341、滑轮342和连接轴343，本体341应设置足够长，以能满足中间传动齿轮35相对于本体341内设置有宽度与滑轮342的直径相同或略大于滑轮342的直径、宽度与滑轮342的厚度相同或略大于滑轮342的直径的限位滑槽，限位滑槽朝上中间传动齿轮35开设有一条宽度与连接轴343的直径相同的开槽，开槽的宽度小于滑轮342的直径，以保证滑轮342只能在限位滑槽内相对转动或滑动，述连接轴343的第一端与所述滑轮342连接，所述连接轴343的第二端从所述限位滑槽伸出并与所述中间传动齿轮35连接，中间传动齿轮35可相对连接轴343转动，在伸缩杆的伸缩过程中，滑轮342可以在限位滑槽内滑动，从与可以调整中间传动齿轮35相对于第一驱动轮组22和第二驱动轮组23之间的距离，保证中间传动齿轮35始终能在第一驱动轮组22和第二驱动轮组23的中点处。

参照图1，在一个实施例中，所述第一驱动轮组22包括多个半径不同的第一驱动轮221，多个所述第一驱动轮221按第一预设排列顺序依次套接在所述第一驱动装置21的输出轴。

如上所述，第一驱动轮组22也可以由多个半径不同的第一驱动轮221按照其半径由大到小的顺序依次层叠套设在第一驱动装置21的输出轴上（图示为4个第一驱动轮221和对应的4个第一驱动轮221），进一步地，在第一驱动轮221的内圈设置一个卡位槽，在第一驱动装置21的输出轴上设置凸出的凸条，可防止第一驱动轮221相对第一驱动装置21的输出轴转动，值得一提的是，在相邻第一驱动轮221的接触处中可设置导向平面，便于皮带4或中间传动齿轮35在相邻第一驱动轮221之间移动。

在一个实施例中，所述第二驱动轮组23包括多个与所述第一驱动轮221匹配的第二驱动轮231，所述支撑架1上设置有转轴，所述转轴可相对于支撑架1转动，多个所述第二驱动轮231按第二预设排列顺序依次套接在所述转轴的第一端，所述转轴的第二端设置有与所述导轨抵接的驱动滚轮。

如上所述，若第一驱动轮组22中的多个半径不同的第一驱动轮221按照其半径由大到小的顺序依次层叠套设在第一驱动装置21的输出轴，则第二驱动轮组23中的与第一驱动轮221的个数相同但半径不同的第二驱动轮231按照其半径由小到大的顺序依次层叠套设在转轴上，每一层中的第一驱动轮221与第二驱动轮231的直径之和都是相同的，以保证皮带4或中间传动齿轮35始终能与第一驱动轮221和第二驱动轮231紧密接触，即同理，也可在第二驱动轮231的内圈设置一个卡位槽，在转轴上设置凸出的凸条，可防止第二驱动轮231相对转轴转动，值得一提的是，在相邻第二驱动轮231的接触处中也设置有导向平面，便于皮带4或中间传动齿轮35在相邻第二驱动轮231之间移动，在转轴上还设置有与导轨抵接的驱动滚轮，驱动滚轮始终能紧贴导轨，从而通过驱动滚轮与导轨之间的相对摩擦力驱动支撑架1沿着导轨移动。

在一个实施例中，还包括控制器，所述控制器与外部设备通信连接，所述控制器还分别与所述驱动组件2和所述驱动调节组件3连接，用于控制所述驱动组件2和所述驱动调节组件3的工作状态。

如上所述，所述驱动力调节装置还包括控制器，所述控制器内集成有能与外部设备的通信单元和MCU，控制器所述驱动组件2和所述驱动调节组件3连接，从而可以根据外部设备的调整指令来控制第一驱动装置21和第二驱动装置31的工作作态，例如第一驱动装置21的开启或关闭，第二驱动装置31的开启、关闭以及第二驱动装置31中伸缩杆的伸或缩。

在一个实施例中，还包括姿态检测装置，所述姿态检测装置与所述控制器连接，用于检测所述智能轨道巡检设备的移动姿态。

如上所述，在所述驱动力调节装置还设置有姿态检测装置，所述姿态检测装置包括角度传感器、水平传感器或压力传感器的一种或多种，角度传感器、水平传感器可以用于检测智能轨道巡检设备的运行环境如上坡、下坡等，压力传感器则用于检测智能轨道巡检设备运输物体的重量等，以便于控制器能根据检测智能轨道巡检设备运输物体的重量、设备的运行环境等自动调整第二驱动装置31中的伸缩杆的伸缩行程，从而调整适应的输出扭矩，保证轨道巡检设备的行进速度和运输能力。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种驱动力调节装置，应用于智能轨道巡检设备，其特征在于，包括支撑架、驱动组件和至少一组驱动调节组件，所述驱动组件安装于所述支撑架，用于驱动所述支撑架相对于导轨移动，所述驱动调节组件的第一端与所述支撑架连接，所述驱动调节组件的第二端抵接于所述驱动组件，所述驱动调节组件可相对所述支撑架移动，进而调整所述驱动组件的输出扭矩；

所述驱动组件包括第一驱动装置、第一驱动轮组和第二驱动轮组，所述第一驱动装置安装于所述支撑架，所述第一驱动轮组与所述第一驱动装置的输出轴连接，所述第一驱动轮组与所述第二驱动轮组传动连接；

所述第一驱动轮组与所述第二驱动轮组齿轮传动连接，所述驱动调节组件包括第二驱动装置、固定架、滑轨结构和中间传动齿轮，所述固定架与所述支撑架连接，所述第二驱动装置设置在所述固定架上，所述第二驱动装置的输出轴与所述滑轨结构连接，所述中间传动齿轮设置在所述滑轨结构上并可相对所述滑轨结构运动，所述中间传动齿轮同时与所述第一驱动轮组和所述第二驱动轮组连接，在所述第二驱动装置的驱动下，所述滑轨结构可相对所述固定架移动，进而调整所述中间传动齿轮相对所述第一驱动轮组和所述第二驱动轮组的位置。

2.根据权利要求1所述的驱动力调节装置，其特征在于，所述滑轨结构包括本体、滑轮和连接轴，所述本体内设置有限位滑槽，所述滑轮设置在所述限位滑槽内，所述滑轮可相对所述限位滑槽移动，所述连接轴的第一端与所述滑轮连接，所述连接轴的第二端从所述限位滑槽伸出并与所述中间传动齿轮连接。

3.根据权利要求1所述的驱动力调节装置，其特征在于，所述第一驱动轮组包括多个半径不同的第一驱动轮，多个所述第一驱动轮按第一预设排列顺序依次套接在所述第一驱动装置的输出轴。

4.根据权利要求1所述的驱动力调节装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与外部设备通信连接，所述控制器还分别与所述驱动组件和所述驱动调节组件连接，用于控制所述驱动组件和所述驱动调节组件的工作状态。

5.根据权利要求4所述的驱动力调节装置，其特征在于，还包括姿态检测装置，所述姿态检测装置与所述控制器连接，用于检测所述智能轨道巡检设备的移动姿态。

6.一种轨道巡检机器人，其特征在于，所述轨道巡检机器人包括如权利要求1至5任一项所述的驱动力调节装置。