CN116423532B - 一种防爆式轨道巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防爆式轨道巡检机器人，涉及轨道巡检机器人技术领域，包括轨道和挂载于轨道上的巡检机器人本体，所述轨道的横截面呈工型，且所述轨道的两侧形成有对称的行走槽，所述巡检机器人本体包括行走机构、防爆壳体、探头组件以及装载于防爆壳体内部的蓄电池、主控单元、无线通讯模块。本发明将结构简单，易于制作，通过将防爆壳体转动设置于承重臂上，利用其斜轨上的偏摆来挤压弹性件，以增加抵触轮抵触于轨道的作用力，从而来增强行走轮与轨道之间的摩擦，并且通过其偏摆带动凸轮转动，使得弹簧杆拉伸行走轮向下挤压行走槽，进一步增加行走轮与轨道之间的摩擦，避免出现下坡时出现快速滑移、而上坡时出现打滑现象。

Description

一种防爆式轨道巡检机器人

技术领域

本发明涉及轨道巡检机器人技术领域，具体为一种防爆式轨道巡检机器人。

背景技术

随着机器人技术的发展，一种新的利用机器人的巡检模式应运而生，巡检机器人可搭载一系列传感器，代替巡检人员进行巡检、探测，有效解决巡检人员的劳动强度大、现场数据信息采集不足等问题，符合智能场站和无人值守场站发展的需求。目前，变电站、输电线路等电力系统领域以及地下管廊、矿山等领域已大量采用巡检机器人，以代替人工进行巡检。

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。

一般来说，轨道巡检机器人，按照轨道布设类型，可大致分为地轨和天轨（吊轨）两种类型。除此之外，这两种不同类型的巡检机器人，还存在使用场景上的不同。例如，针对吊轨型轨道机器人来说，通常由于地面环境复杂，不易布设地轨，因此其通常应用于封闭的室内空间。这其中也包括了类似井下等特殊环境。但往往，这些应用场景中，均或多或少存在环境恶劣的问题，因此，对于部署在这类环境的巡检机器人来说，应具备一定的防爆性能。另外，受勘测环境的影响，在轨道铺设过程为了避开设备或为了获得更好的探测角度，轨道有时出现倾斜铺设的情况，该种倾斜铺设会使轨道形成斜坡，而现有技术中的轨道巡检机器人在斜坡上运行时往往套用在平轨上的运行模式，因此，其在运行的过程中会出现下坡时快速滑移、而上坡时出现打滑现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防爆式轨道巡检机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种防爆式轨道巡检机器人，包括轨道和挂载于轨道上的巡检机器人本体，所述轨道的横截面呈工型，且所述轨道的两侧形成有对称的行走槽，所述巡检机器人本体包括蓄电池和探头组件，其特征在于，所述巡检机器人本体还包括行走机构和防爆壳体；

所述行走机构包括对称并竖直设于行走槽两侧的承重臂、连接在一对承重臂底端的连接臂，以及对称装配在一对承重壁顶部的行走轮组件，所述连接臂平行于轨道并位于其下方，所述行走轮组件包括中部与所述连接臂连接并设于行走槽内的行走轮安装板、装配于行走轮安装板两端上并滚动适配在行走槽内的一对行走轮，以及用于驱动行走轮滚动的驱动件；一对所述承重臂之间转动设置有贴合于轨道底部的连接辊；

所述防爆壳体设于一对连接臂之间并位于与轨道下方，所述防爆壳体两侧中部的顶端均固定有转动轴，且一对所述转动轴远离防爆壳体的一端分别与对应的承重臂转动连接，所述防爆壳体顶部的两端均对称装配有弹性件，所述弹性件的顶端设置有抵触于轨道底部的抵触轮，所述蓄电池被装载于防爆壳体内部；

所述承重臂靠近防爆壳体的转动轴上设置有锁止机构，所述行走轮的输出轴上设置有检测组件；

所述锁止机构包括固定装配在转动轴上的锁止轮，以及固定装配承重臂侧壁上的电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的输出端安装有与锁止轮适配的制动片，所述制动片具有抵触于锁止轮的锁止位置和脱离锁止轮的解锁位置，所述检测组件包括安装在行走轮输出轴上的转速传感器，以及控制器。

进一步地，所述巡检机器人本体还包括装载于防爆壳体内部的无线通讯模块和主控单元，其中，所述无线通讯模块用于与远程操控中心进行数据交换，所述主控单元用于接收来自远程操控中心的命令，并控制巡检机器人本体在轨道上的移动，执行相关命令和动作。

进一步地，所述探头组件包括装配在连接臂底部的防爆气体检测探头和防爆摄像头。

进一步地，所述驱动件包括固定在其中一个行走轮安装板上的电机盒，以及固定在电机盒内部的电机，所述电机的输出端与其中一个行走轮的输入端传动连接。

进一步地，所述电机、防爆气体检测探头和防爆摄像头的导线外侧包覆有防护软管。

进一步地，所述行走轮的外周面上包覆有环状橡胶垫。

进一步地，所述承重臂的顶部沿其长度方向贯穿开设有滑槽，且滑槽的内部沿其长度方向滑动适配有滑动块，所述滑动块的一侧与所述行走轮安装板固定连接；

所述转动轴远离防爆壳体的一端贯穿所述承重臂固定设置有凸轮，所述凸轮的一端与转动轴固定连接，凸轮的另一端铰接有弹簧杆，且弹簧杆的另一端与所述滑动座相铰接。

进一步地，所述巡检机器人本体在轨道上处于静止状态或匀速状态时，所述滑动座位于滑槽的顶端，且所述凸轮呈竖直状态。

进一步地，所述弹性件包括固定框，所述固定框的内部纵向滑动设置有滑动板，且滑动板与固定框的底部之间均匀设置有复位弹簧，所述滑动板的顶部固定设置有滚轮安装座，且抵触轮转动设置在所述滚轮安装座上。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明将结构简单，易于制作，通过将防爆壳体转动设置于承重臂上，利用其斜轨上的偏摆来挤压弹性件，以增加抵触轮抵触于轨道的作用力，从而来增强行走轮与轨道之间的摩擦，并且通过其偏摆带动凸轮转动，使得弹簧杆拉伸行走轮向下挤压行走槽，进一步增加行走轮与轨道之间的摩擦，避免出现下坡时出现快速滑移、而上坡时出现打滑现象。

此外，本发明还能通过控制巡检机器人本体速度的变化，使得防爆壳体偏摆来产生制动的效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的巡检机器人本体结构示意图；

图3是本发明的巡检机器人本体去除其中一个承重臂后结构示意图；

图4是本发明的巡检机器人本体电机结构示意图；

图5是本发明的承重臂、连接臂以及探头组件结构示意图；

图6是本发明的弹性件结构示意图；

图7是本发明的弹性件内部结构示意图；

图8是本发明的在巡检机器人本体斜坡上状态示意图；

图9是本发明的锁止机构结构示意图。

图中：

1、轨道；2、行走机构；3、防爆壳体；4、探头组件；5、环状橡胶垫；6、滑槽；7、滑动座；8、凸轮；9、弹簧杆；10、固定框；11、滑动板；12、复位弹簧；13、滚轮安装座；14、锁止轮；15、电动伸缩杆；16、制动片；

1a、行走槽；2a、承重臂；2b、连接臂；2c、行走轮安装板；2d、行走轮；2f、电机盒；2g、电机；3a、转动轴；3d、弹性件；3c、抵触轮。

实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参阅图1-图9，本发明提供了一种防爆式轨道巡检机器人，包括轨道1和挂载于轨道1上的巡检机器人本体，所述轨道1的横截面呈工型，且所述轨道1的两侧形成有对称的行走槽1a，所述巡检机器人本体包括行走机构2、防爆壳体3、探头组件4以及装载于防爆壳体3内部的蓄电池、主控单元、无线通讯模块。该主控单元通过无线通讯模块接收来自远程操控中心的命令，并控制巡检机器人本体在轨道1上的移动，执行相关命令和动作，蓄电池给行走机构2、探头组件4、主控单元和无线通讯模块供电。

具体的，防爆式轨道1巡检机器人通过行走机构2可在铺设的轨道1上移动，通过探头组件4对附近的设备以及环境进行实时的监测，并通过无线通讯模块传输至远程操作中心，工作人员在操作中心便可随时了解设备以其周边环境的具体情况，并且由于蓄电池、主控单元、无线通讯模块都装载于防爆壳体3内部，使得巡检机器人本体可深入危险气体泄露、井下等恶劣特殊环境进行勘察，具有快速高效的优点，同时不受地面特征制约。

常规技术中的轨道巡检机器人在斜坡上运行时往往套用在平轨上的运行模式，因此，其在运行的过程中会出现下坡时快速滑移、而上坡时出现打滑现象。

如图2所示，所述行走机构2包括对称并竖直设于行走槽1a两侧的承重臂2a、连接在一对承重臂2a底端的连接臂2b，以及装配于一对承重臂2a顶端的行走轮组件，所述连接臂2b位于轨道的下方，所述行走轮组件包括中部与所述连接臂2b连接并设于行走槽1a内的行走轮安装板2c、装配于行走轮安装板2c两端上并滚动适配在行走槽1a内的一对行走轮2d，以及用于驱动行走轮2d滚动的驱动件；所述防爆壳体3设于一对连接臂2b之间并位于与轨道1的下方，如图3所示，所述防爆壳体3两侧中部的顶端均固定有转动轴3a，且一对所述转动轴3a相对于防爆壳体3的另一端分别与对应的承重臂2a转动连接，所述防爆壳体3顶部的两端均对称装配有弹性件3d，所述弹性件3d的顶端设置有抵触于轨道1底部的抵触轮3c。

基于上述设计，当轨道巡检机器人在平轨上运行时，防爆壳体3的顶部与轨道1平行，且此时，防爆壳体3顶部两端弹性件3d均处于无压缩常态，其弹性件3d的抵触轮3c恰好接触于轨道底部，而行走轮2d与轨道1之间产生下压力，下压力来源于设备自身的重力；

在轨道巡检机器人运行时，通过驱动件驱使所述行走轮2d在轨道1的行走槽1a内部转动，使得巡检机器人本体穿梭在轨道1上，如图8所示，当巡检机器人本体行驶至轨道1斜坡上时，由于承重臂2a垂直于所述行走轮安装板2c，而行走轮安装板2c所装配的一对行走轮2d均压载于轨道1上，从而承重臂2a垂直于轨道1，而防爆壳体3在重力作用下自然下垂，从而通过转动轴3a与承重臂2a形成与轨道1斜坡相适应的偏转夹角，使得防爆壳体3靠近轨道1的弹性件3d会被压缩，进而增强了该弹性件3d顶部的抵触轮3c抵触于轨道1下方的作用力，该抵触轮3c与行走轮2d之间配合形成夹持效果，增强了行走轮2d与轨道1之间的夹紧力，进而增大了一侧的行走轮2d与轨道1之间的摩擦力，防止下坡时出现快速滑移、而上坡时出现打滑现象。

结合附图3及图5所示，所述承重臂2a的顶部沿其长度方向贯穿开设有滑槽6，且滑槽6的内装配有能够沿着承重壁2a长度方向滑动的滑动座7，所述滑动座7与所述行走轮安装板2c固定连接，所述转动轴3a远离防爆壳体3的一端贯穿所述承重臂2a设置有凸轮8，所述凸轮8的一端与转动轴3a固定连接，凸轮8的另一端铰接有弹簧杆9，且弹簧杆9的另一端与所述滑动座7相铰接，由于转动轴3a与防爆壳体3固定连接，而凸轮8又与转动轴3a通过螺栓锁固，因此可以使凸轮8始终保持与防爆壳体3顶面垂直的姿态。

具体而言，所述巡检机器人本体水平轨道1上时，所述滑动座7位于滑槽6的顶端，且所述凸轮8呈竖直状态。

结合图3以及图8所示，当防爆壳体3转动通过转动轴3a会带动凸轮8转动，而凸轮8转动会拉伸弹簧杆9伸长，而弹簧杆9伸长产生的作用力会对滑动座7产生向下的拉力，由于所述滑动座7与所述行走轮安装板2c固定连接，该拉力作用在行走轮安装板2c上，并进一步的增大行走轮2d与轨道1的之间的压力，避免出现下坡时出现快速滑移、而上坡时出现打滑现象。

不仅于此，上述的结构设计，还能在巡检机器人本体需要对某处进行详细探测时起到制动效果，即工作人员在远程操作中心观察通过探头组件4传输信息过程中，当需要对某处进行详细探测时，此时工作人员通过主控单元控制驱动件停止工作，此时巡检机器人本体的速度骤减，由于防爆壳体3重量较大，在其惯性作用下会发生偏转，由于防爆壳体3的惯性偏摆使得防爆壳体3一侧的弹性件3d会被压缩，进而增强了该弹性件3d顶部的抵触轮3c抵触于轨道1下方的作用力，同时，该惯性产生的动能能使得凸轮8转动，使得使行走轮安装板2c具有向下移动的趋势，进而进一步的增大行走轮2d与轨道1的之间的夹紧力，产生较好的制动效果。

所述探头组件4包括装配在连接臂底部的防爆气体检测探头和防爆摄像头。承重臂2a与轨道1之间不会发生相对移动或转动，因此可避免在防爆壳体3偏转时影响到防爆气体检测探头和防爆摄像头的探测。

如图4所示，具体的，所述驱动件包括固定在其中一个行走轮安装板2c上的电机盒2f，以及固定在电机盒2f内部的电机2g，所述电机2g的输出端与其中一个行走轮2d的输入端连接。对电机进行包覆，避免在进入特殊环境中产生安全隐患。

进一步的，在本实施例中，所述电机2g、防爆气体检测探头和防爆摄像头的导线外侧包覆有防护软管。对导线进行保护，避免导线破碎导致在特殊环境中产生安全隐患。

进一步的，在本实施例中，所述行走轮2d的外周面上包覆有环状橡胶垫5。增强行走轮2d与轨道1之间的摩擦。

具体而言，所述弹性件3d包括固定框10，所述固定框10的内部纵向滑动设置有滑动板11，且滑动板11与固定框10的底部之间均匀设置有复位弹簧12，所述滑动板11的顶部固定设置有滚轮安装座13，且抵触轮3c转动设置在所述滚轮安装座13上；

所述承重臂2a靠近防爆壳体3的转动轴3a上设置有锁止机构，所述行走轮2d的输出轴上设置有检测组件；

如图9所示，所述锁止机构包括固定装配在转动轴3a上的锁止轮14，以及固定装配承重臂2a侧壁上的电动伸缩杆15，所述电动伸缩杆15的输出端安装有与锁止轮14适配的制动片16，所述制动片16具有抵触于锁止轮14上的锁止位置和脱离锁止轮14的解锁位置，所述检测组件包括安装在行走轮2d输出轴上的转速传感器（未示出），以及控制器（未示出），所述转速传感器能实时对行走轮2d转速进行监测并将速度信号传输至控制器，当监测到行走轮2d转速递增时，所述控制器能控制电动伸缩杆15驱动制动片16移动至锁止位置，当监测到行走轮2d转速递减或匀速时，所述控制器能控制电动伸缩杆15驱动制动片16移动至解锁位置。

基于上述的设计，当轨道巡检机器人在轨道加速移动或起步移动时，所述控制器能控制电动伸缩杆15驱动制动片16移动至锁止位置，以将所述的转动轴3a进行锁止，由此，可以避免防爆壳体3因惯性发生偏转，导致弹性件3d被压缩，使得轨道巡检机器人摩擦力增大，阻碍轨道巡检机器人起步的移动或加速的移动，避免造成能量的浪费，缩短机器人的运行距离，而当轨道巡检机器人在轨道减速或匀速移动时，该控制器能控制电动伸缩杆15驱动制动片16移动至锁止位置，从而在减速过程中，使得防爆壳体的惯性得到利用，达到制动的效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防爆式轨道巡检机器人，包括轨道和挂载于轨道上的巡检机器人本体，所述轨道的横截面呈工型，且所述轨道的两侧形成有对称的行走槽，所述巡检机器人本体包括蓄电池和探头组件，其特征在于，所述巡检机器人本体还包括行走机构和防爆壳体；

所述行走机构包括对称并竖直设于行走槽两侧的承重臂、连接在一对承重臂底端的连接臂，以及对称装配在一对承重壁顶部的行走轮组件，所述连接臂平行于轨道并位于其下方，所述行走轮组件包括中部与所述连接臂连接并设于行走槽内的行走轮安装板、装配于行走轮安装板两端上并滚动适配在行走槽内的一对行走轮，以及用于驱动行走轮滚动的驱动件；一对所述承重臂之间转动设置有贴合于轨道底部的连接辊；

所述防爆壳体设于一对连接臂之间并位于与轨道下方，所述防爆壳体两侧中部的顶端均固定有转动轴，且一对所述转动轴远离防爆壳体的一端分别与对应的承重臂转动连接，所述防爆壳体顶部的两端均对称装配有弹性件，所述弹性件的顶端设置有抵触于轨道底部的抵触轮，所述蓄电池被装载于防爆壳体内部；

所述承重臂靠近防爆壳体的转动轴上设置有锁止机构，所述行走轮的输出轴上设置有检测组件；

所述锁止机构包括固定装配在转动轴上的锁止轮，以及固定装配承重臂侧壁上的电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的输出端安装有与锁止轮适配的制动片，所述制动片具有抵触于锁止轮的锁止位置和脱离锁止轮的解锁位置，所述检测组件包括安装在行走轮输出轴上的转速传感器，以及控制器；

所述承重臂的顶部沿其长度方向贯穿开设有滑槽，且滑槽的内部沿其长度方向滑动适配有滑动块，所述滑动块的一侧与所述行走轮安装板固定连接；

所述转动轴远离防爆壳体的一端贯穿所述承重臂固定设置有凸轮，所述凸轮的一端与转动轴固定连接，凸轮的另一端铰接有弹簧杆，且弹簧杆的另一端与一滑动座相铰接。

2.根据权利要求1所述的防爆式轨道巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人本体还包括装载于防爆壳体内部的无线通讯模块和主控单元，其中，所述无线通讯模块用于与远程操控中心进行数据交换，所述主控单元用于接收来自远程操控中心的命令，并控制巡检机器人本体在轨道上的移动，执行相关命令和动作。

3.根据权利要求1所述的防爆式轨道巡检机器人，其特征在于，所述探头组件包括装配在连接臂底部的防爆气体检测探头和防爆摄像头。

4.根据权利要求1所述的防爆式轨道巡检机器人，其特征在于，所述驱动件包括固定在其中一个行走轮安装板上的电机盒，以及固定在电机盒内部的电机，所述电机的输出端与其中一个行走轮的输入端传动连接。

5.根据权利要求4所述的防爆式轨道巡检机器人，其特征在于，所述电机、防爆气体检测探头和防爆摄像头的导线外侧包覆有防护软管。

6.根据权利要求1所述的防爆式轨道巡检机器人，其特征在于，所述行走轮的外周面上包覆有环状橡胶垫。

7.根据权利要求1所述的防爆式轨道巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人本体在轨道上处于静止状态或匀速状态时，所述滑动座位于滑槽的顶端，且所述凸轮呈竖直状态。

8.根据权利要求1所述的防爆式轨道巡检机器人，其特征在于，所述弹性件包括固定框，所述固定框的内部纵向滑动设置有滑动板，且滑动板与固定框的底部之间均匀设置有复位弹簧，所述滑动板的顶部固定设置有滚轮安装座，且抵触轮转动设置在所述滚轮安装座上。