CN116638532A - 挂轨式巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挂轨式巡检机器人，设置有导向行驶轮、射频读取器和滚轮式编码器，导向行驶轮传动连接有发电装置，导向行驶轮能够在挂轨式巡检机器人的移动过程中沿轨道滚动，发电装置能够将导向行驶轮的转动动能转化为电能，发电装置与滚轮式编码器电连接，且能够为滚轮式编码器提供工作所需电能。通过设置发电装置，使得在电量耗尽或者被关闭电源的无电状态时，只要挂轨式巡检机器人沿轨道移动，就能够记录下移动距离和移动方向，从而方便操作人员根据上述移动距离和移动方向以及取下挂轨式巡检机器人的位置确定再次安装挂轨式巡检机器人的位置，避免因漏检的现象出现安全风险，或出现重复检的现象而降低巡检效率。

Description

挂轨式巡检机器人

技术领域

本发明涉及巡视检测领域，尤其涉及一种挂轨式巡检机器人。

背景技术

巡检机器人普遍运行在距离、光照、观测角度多变，待检测设备样式复杂的工作环境，且需长期执行无人干预巡检任务，巡检过程面临多种干扰因素和突发状况，不确定性强。若不能准确、高效地从复杂设备环境中搜索、定位和提取待检测设备图像，机器人巡检效能将受到较大影响。

现有的巡检机器人在长距离巡检过程中，一是定位精度有待提高，二是在电量耗尽或者被关闭电源的无电状态时，对机器人进行操作、维护的过程中会出现移动位置的情况，导致巡检机器人再次进行巡检时易对某一段漏检或重复检，漏检易出现安全风险，而重复检则会降低巡检效率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种挂轨式巡检机器人，能够在无电状态后再次进行巡检时避免出现漏检或重复检的现象。

为实现上述技术效果，本发明的技术方案如下：

挂轨式巡检机器人，能够沿轨道移动，上述挂轨式巡检机器人设置有导向行驶轮，上述导向行驶轮传动连接有发电装置，上述导向行驶轮能够在上述挂轨式巡检机器人的移动过程中沿上述轨道滚动，上述发电装置能够将上述导向行驶轮的转动动能转化为电能；

上述挂轨式巡检机器人设置有射频读取器和滚轮式编码器，上述射频读取器用于读取设置于上述轨道的射频定位卡；上述发电装置与上述滚轮式编码器电连接，且能够为上述滚轮式编码器提供上述电能，以使上述滚轮式编码器测量和记录上述挂轨式巡检机器人沿上述轨道的移动距离和移动方向。

可选地，上述挂轨式巡检机器人具有壳体，上述壳体外侧设置有行驶轮支架，上述行驶轮支架穿设有行驶轮转动轴且固定设置有磁环，上述行驶轮转动轴的一端设置有上述导向行驶轮，上述行驶轮转动轴的另一端缠绕设置有铜线圈，上述铜线圈穿设于上述磁环，且当上述行驶轮转动轴转动时在上述铜线圈内能够产生上述电能。

可选地，上述挂轨式巡检机器人具有至少两个上述滚轮式编码器，每个上述滚轮式编码器电连接有一个上述发电装置。

可选地，上述滚轮式编码器具有数据存储功能；

或者，上述滚轮式编码器连接有数据存储元件，且上述数据存储元件具有断电存储功能。

可选地，上述壳体内还设置有浇封电源，上述浇封电源与上述射频读取器和上述滚轮式编码器电连接。

可选地，上述挂轨式巡检机器人还包括运行电机，上述壳体外侧设置有电机支架，上述运行电机包括轮毂电机，且上述轮毂电机安装于上述电机支架，上述轮毂电机的外周面能够沿上述轨道滚动以驱使上述挂轨式巡检机器人沿上述轨道移动。

可选地，上述挂轨式巡检机器人设置有两个上述电机支架，每个上述电机支架安装有一个上述轮毂电机，两个上述电机支架转动设置于上述壳体，且两个上述电机支架之间连接有弹性件，上述弹性件用于驱使两个上述电机支架转动至使得上述轨道夹设于两个上述轮毂电机之间。

可选地，上述挂轨式巡检机器人还设置有位于上述壳体的底板的摄像仪云台，上述摄像仪云台用于安装摄像仪；上述摄像仪云台安装于一固定件，上述固定件具有安装孔，紧固件自下而上将上述固定件安装于上述底板。

可选地，上述壳体包括相连接的底板、侧板和顶板，其中至少上述底板采用塑料件。

可选地，上述侧板设置有第一开口和第二开口，上述第一开口穿设有无线充电组件，上述第二开口穿设有航插充电口，且上述第一开口处盖设有无线充电保护罩。

本发明的挂轨式巡检机器人的有益效果在于：通过设置发电装置，将挂轨式巡检机器人沿轨道移动的动能转化为可供滚轮式编码器使用的电能，利用滚轮式编码器测量和记录挂轨式巡检机器人沿轨道移动的移动距离和移动方向，使得在电量耗尽或者被关闭电源的无电状态时，只要挂轨式巡检机器人沿轨道移动，就能够记录下移动距离和移动方向，从而方便操作人员根据上述移动距离和移动方向以及取下挂轨式巡检机器人的位置确定再次安装挂轨式巡检机器人的位置，避免因漏检的现象出现安全风险，或出现重复检的现象而降低巡检效率。

附图说明

图1是本发明的挂轨式巡检机器人的立体图；

图2是本发明的挂轨式巡检机器人的正视图；

图3是本发明的挂轨式巡检机器人的右视图；

图4是本发明的挂轨式巡检机器人的俯视图；

图5是沿图2中A-A的挂轨式巡检机器人内部结构剖视图；

图6是图5中B处的局部放大图；

图7是本发明中导向行驶轮和发电装置的部分零件图；

图8是本发明中发电装置的内部结构立体图；

图9是本发明的挂轨式巡检机器人的爆炸图；

图10是本发明的轮毂电机的安装立体图；

图11是本发明的轮毂电机的安装右视图；

图12是本发明的挂轨式巡检机器人的仰视图；

图13是本发明的摄影仪云台的安装示意正视图；

图14是本发明的摄影仪云台的安装示意立体图；

图15是图14中C处的局部放大图。

图中：

10、壳体；101、底板；1011、螺柱；102、侧板；1021、第一开口；1022、第二开口；

20、发电装置；21、保护壳；22、磁环；221、弧形磁铁；23、铜线圈；

30、导向行驶轮；31、行驶轮支架；32、行驶轮转动轴；33、转动轴承；

40、射频读取器；41、滚轮式编码器；42、编码器支架；421、固定端；422、旋转端；43、第一弹性件；44、转动连接件；45、气体传感器；

50、浇封电源；51、无线充电组件；52、航插充电口；

60、轮毂电机；61、电机支架；611、连接端；612、转动端；62、第二弹性件；

70、摄像仪云台；71、固定板；711、安装孔；712、云台固定孔；72、螺母；73、密封防水垫；

80、保护罩壳；81、无线充电保护罩；82、充电口保护盖。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

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”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1至图15介绍本发明所提供的挂轨式巡检机器人。

如图1所示，该挂轨式巡检机器人主要包括壳体10，壳体10的外侧上方设置有导向行驶轮30、发电装置20、射频读取器40和滚轮式编码器41，其中射频读取器40用于读取设置于轨道的射频定位卡，滚轮式编码器41则用于在挂轨式巡检机器人沿轨道的移动过程中测量和记录挂轨式巡检机器人的移动距离和移动方向。

具体地，如图1至图4所示，滚轮式编码器41与发电装置20电连接，利用发电装置20提供的电能进行测量和记录。发电装置20和导向行驶轮30传动连接，导向行驶轮30能够在挂轨式巡检机器人的移动过程中沿轨道的表面滚动，对挂轨式巡检机器人的移动起到导向作用，发电装置20则能够将导向行驶轮30的转动动能转化为电能。

更具体地，在本实施例中，如图5至图8所示，壳体10外侧设置有行驶轮支架31，行驶轮支架31设置有转动轴承33，转动轴承33中穿设有行驶轮转动轴32，且固定设置有保护壳21，保护壳21的内壁设置有磁环22，磁环22包括两个半圆形的弧形磁铁221，两个弧形磁铁221以行驶轮转动轴32的轴线为中心线旋转对称设置。行驶轮转动轴32的一端设置有导向行驶轮30，行驶轮转动轴32的另一端缠绕设置有铜线圈23，且铜线圈23位于磁环22内。当导向行驶轮30沿轨道的表面以一定速度滚动时，行驶轮转动轴32带动铜线圈23在磁环22内转动，切割磁场产生电能，该电能通过与铜线圈23相连的导线施加于滚轮式编码器41，就能够驱动滚轮式编码器41工作。

通过设置发电装置20，将挂轨式巡检机器人沿轨道移动的动能转化为可供滚轮式编码器41使用的电能，利用滚轮式编码器41测量和记录挂轨式巡检机器人沿轨道移动的移动距离和移动方向，使得在电量耗尽或者被关闭电源的无电状态时，只要挂轨式巡检机器人沿轨道移动，就能够记录下移动距离和移动方向，从而方便操作人员根据上述移动距离和移动方向以及取下挂轨式巡检机器人的位置确定再次安装挂轨式巡检机器人的位置，避免因漏检的现象出现安全风险，或出现重复检的现象而降低巡检效率。

可选地，在本实施例中，如图5所示，壳体10内还设置有浇封电源50，浇封电源50与射频读取器40和滚轮式编码器41电连接，使得正常运行状态(区别于上述的无电状态)下，挂轨式巡检机器人至少能够同时以射频读取器40和滚轮式编码器41的方式来定位，取得更精准的巡检结果。

需要说明的是，在本实施例中，选用的滚轮式编码器41具有数据存储功能，能够在断电状态下保持所存储的数据。当然，在一些其他实施例中，也可以将滚轮式编码器41与数据存储元件相连接，由具有断电存储功能的数据存储元件独立保存上述的移动距离和移动方向数据，本发明中对此不做具体限定，只要能够方便操作人员根据取下挂轨式巡检机器人的位置和上述的移动距离和移动方向确定再次安装挂轨式巡检机器人的合适位置即可。

优选地，挂轨式巡检机器人具有至少两个滚轮式编码器41，每个滚轮式编码器41电连接有一个发电装置20，在正常运行状态下和无电状态下，通过两个滚轮式编码器41的比对均能够提高定位精度，降低定位误差。

示例性地，如图4所示，在本实施例中，壳体10的上方设置有四个滚轮式编码器41。四个滚轮式编码器41以轨道为对称轴镜像对称设置，且均能够抵接于轨道表面以测量、记录移动数据，能够大大提升正常运行状态下和无电状态下的运行精度。壳体10上方还设置有四个发电装置20和四个导向行驶轮30，每个导向行驶轮30传动连接于对应的一个发电装置20，每个发电装置20产生的电能供对应的一个滚轮式编码器41使用，确保每个滚轮式编码器41能够独立工作，从而提高比对的有效性和挂轨式巡检机器人的抗故障能力。

具体地，在本实施例中，如图2所示，设置有四个第一弹性件43和四个转动连接件44，每个滚轮式编码器41通过一个编码器支架42安装。编码器支架42的一端(为方便论述，在下文中将该处称为固定端421)通过一个转动连接件44转动连接于壳体10，每个编码器支架42的另一端(为方便论述，在下文中将该处称为旋转端422)安装有一个滚轮式编码器41，第一弹性件43连接在编码器支架42的固定端421和旋转端422之间，驱动编码器支架42的旋转端422以固定端421为旋转中心向接近轨道的方向转动，从而使得编码器支架42上的滚轮式编码器41能够抵接于轨道，且降低了将挂轨式巡检机器人取下和装上轨道的难度。

如图9至图11所示，挂轨式巡检机器人还包括运行电机，运行电机用于驱动挂轨式巡检机器人沿轨道移动。具体地，在本实施例中，运行电机采用轮毂电机60，壳体10外侧设置有电机支架61，轮毂电机60的安装轴固定设置于轮毂之间，其外周面以安装轴为中心滚动，当轮毂电机60的外周面抵接于轨道并滚动时，挂轨式巡检机器人就能够沿轨道移动。其他类型的电机大多需要将动力组件放置在壳体10内，通过传动组件将动力组件的动力传递至壳体10外的轮毂，再驱动挂轨式巡检机器人移动，而采用轮毂电机60能够将电机的动力、传动等组件均集成至轮毂电机60的内部，大大减少了因异物卡住传动组件导致挂轨式巡检机器人无法正常移动的概率，尤其适用于坑道等易产生碎石的工作环境。

具体地，在本实施例中，电机支架61的结构与上述的行驶轮支架31类似，也具有保持固定的连接端611和能够以连接端611为中心旋转的转动端612。如图10至图11所示，两个电机支架61的连接端611均固定安装于壳体10，两个电机支架61的转动端612之间连接有第二弹性件62，第二弹性件62使得两个电机支架61的转动端612均能够以各自对应的连接端611为中心，向接近轨道的方向转动，从而使得轮毂电机60能够抵接于轨道，且同样降低了将挂轨式巡检机器人取下和装上轨道的难度。

如图12所示，挂轨式巡检机器人根据巡检的需要可以安装多种检测装置，示例性地，在本实施例中，挂轨式巡检机器人设置有摄像仪、多种气体传感器45等检测装置，其中，摄像仪通过摄像仪云台70安装于壳体10下部，并防止因运行过程中的抖动导致拍摄画面模糊，最终无法用于检测。

可选地，如图13至图15所示，在本实施例中，摄像仪云台70安装于一固定件，固定件具有安装孔711，紧固件自下而上将固定件安装于壳体10，从而将摄像仪云台70固定于壳体10的底板101处，方便维护和更换摄像仪云台70。在本实施例中，固定件选用固定板71，固定板71设置有云台固定孔712和安装孔711，安装时，壳体10的底板101设置有对应安装孔711的螺柱1011，先将摄像仪云台70安装于固定板71，再将固定板71自下而上举升，使得螺柱1011穿过对应的安装孔711，最后采用螺母72等紧固件自下而上地连接于螺柱1011，使得固定板71和底板101相固定，就可以将摄像仪云台70安装至壳体10上。而在维护和更换时，只需要再将螺母72旋出螺柱1011，即可将摄像仪云台70拆下，不再需要将整个壳体10拆卸后才能拆下摄像仪云台70，使得在无需对现有摄像仪云台70进行结构改进的同时，大大降低了维护和更换摄像仪云台70的难度。优选地，在本实施例中，固定板71和底板101之间还夹设有密封防水垫73，能够防止水分、湿气进入。壳体10底部设置有多种气体传感器45和保护罩壳80，气体传感器45用于进行气体成分的检测，保护罩壳80能够在沿轨道移动时，避免气体传感器45直接遭受撞击，起到缓冲、偏移的保护作用。

当然，在一些并列的实施例中，也可以在壳体10的底部设置螺纹孔或螺母72，采用螺丝自下而上穿过固定板71的安装孔711，连接于壳体10底部的螺纹孔或螺母72，也能够达到类似的固定效果，且同样有利于降低维护和更换摄影仪云台的难度。因此，在本发明中，不具体限定紧固件的种类，可以是螺母72、螺丝等，并且也不局限于螺纹连接的方式，只要是自下而上的固定，选用卡扣连接等其他可拆卸地连接方式也属于本发明所要保护的范围之内。

如图1、图9所示，在本实施例中，壳体10近似长方体结构，包括底板101、侧板102以及顶板，其中，侧板102和顶板采用厚度不大于1.5mm的钢板折弯制成且焊接连接，相比于现有的整体采用厚度3-4mm的钢板制作能够大大减轻挂轨式巡检机器人的重量，既能够延长其巡检距离，也能够在出现坠落等异常情况时，减轻内部精密组件受到的撞击。在挂轨式巡检机器人运行过程中，主要是顶板和侧板102具有碰撞风险，因此在本实施例中，至少底板101则采用塑料件，能够进一步降低挂轨式巡检机器人的重量，延长其续航时间，且顶板和侧板102具有一定的防撞保护能力。当然，对于侧板102和顶板，也可以采用具有加强筋、埋设有钢结构设置有多种加强结构的塑料件制作，这也能进一步降低挂轨式巡检机器人的重量。

更具体地，如图9所示，在本实施例中，壳体10的侧板102设置有第一开口1021和第二开口1022，其中，第一开口1021穿设有无线充电组件51，第二开口1022穿设有航插充电口52。航插充电口52和无线充电组件51均可用于向浇封电源50输入电能以充电，且无线充电组件51穿过第一开口1021设置，能够在无线充电时缩小无线充电组件51和对应的无线充电座之间的距离，提升无线充电的功率。在本实施例中，无线充电组件51和航插充电口52均设置于垂直于挂轨式巡检机器人移动方向的侧板102上，当挂轨式巡检机器人运行至预设的充电位置时，既可以采用无线充电的方式对浇封电源50充电，也可以将航插充电口52与预设的充电接头对接连接，采用有线连接的方式进行充电。通过设置航插充电口52和无线充电组件51，既能够降低人工充电的难度，也能够实现自动化充电，提升巡检效率。优选地，在本实施例中，无线充电组件51外盖设有无线充电保护罩81，航插充电口52外侧设置有充电口保护盖82，充电口保护盖82可拆卸地安装于无线充电保护罩81，无线充电保护罩81安装于壳体10的侧板102，两者均采用塑料材质制作。塑料的材质既能够降低重量，同时对无线充电组件51也能起到一定的保护功能，并且不影响无线充电组件51的正常充电。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.挂轨式巡检机器人，能够沿轨道移动，其特征在于，所述挂轨式巡检机器人设置有导向行驶轮(30)，所述导向行驶轮(30)传动连接有发电装置(20)，所述导向行驶轮(30)能够在所述挂轨式巡检机器人的移动过程中沿所述轨道滚动，所述发电装置(20)能够将所述导向行驶轮(30)的转动动能转化为电能；

所述挂轨式巡检机器人设置有射频读取器(40)和滚轮式编码器(41)，所述射频读取器(40)用于读取设置于所述轨道的射频定位卡；所述发电装置(20)与所述滚轮式编码器(41)电连接，且能够为所述滚轮式编码器(41)提供所述电能，以使所述滚轮式编码器(41)测量和记录所述挂轨式巡检机器人沿所述轨道的移动距离和移动方向。

2.根据权利要求1所述的挂轨式巡检机器人，其特征在于，

所述挂轨式巡检机器人具有壳体(10)，所述壳体(10)外侧设置有行驶轮支架(31)，所述行驶轮支架(31)穿设有行驶轮转动轴(32)且固定设置有磁环(22)，所述行驶轮转动轴(32)的一端设置有所述导向行驶轮(30)，所述行驶轮转动轴(32)的另一端缠绕设置有铜线圈(23)，所述铜线圈(23)穿设于所述磁环(22)，且当所述行驶轮转动轴(32)转动时在所述铜线圈(23)内能够产生所述电能。

3.根据权利要求2所述的挂轨式巡检机器人，其特征在于，

所述挂轨式巡检机器人具有至少两个所述滚轮式编码器(41)，每个所述滚轮式编码器(41)电连接有一个所述发电装置(20)。

4.根据权利要求2所述的挂轨式巡检机器人，其特征在于，

所述滚轮式编码器(41)具有数据存储功能；

或者，所述滚轮式编码器(41)连接有数据存储元件，且所述数据存储元件具有断电存储功能。

5.根据权利要求2所述的挂轨式巡检机器人，其特征在于，

所述壳体(10)内还设置有浇封电源(50)，所述浇封电源(50)与所述射频读取器(40)和所述滚轮式编码器(41)电连接。

6.根据权利要求2所述的挂轨式巡检机器人，其特征在于，

所述挂轨式巡检机器人还包括运行电机，所述壳体(10)外侧设置有电机支架(61)，所述运行电机包括轮毂电机(60)，且所述轮毂电机(60)安装于所述电机支架(61)，所述轮毂电机(60)的外周面能够沿所述轨道滚动以驱使所述挂轨式巡检机器人沿所述轨道移动。

7.根据权利要求6所述的挂轨式巡检机器人，其特征在于，

所述挂轨式巡检机器人设置有两个所述电机支架(61)，每个所述电机支架(61)安装有一个所述轮毂电机(60)，两个所述电机支架(61)转动设置于所述壳体(10)，且两个所述电机支架(61)之间连接有弹性件，所述弹性件用于驱使两个所述电机支架(61)转动至使得所述轨道夹设于两个所述轮毂电机(60)之间。

8.根据权利要求2所述的挂轨式巡检机器人，其特征在于，

所述挂轨式巡检机器人还设置有位于所述壳体(10)的底板(101)的摄像仪云台(70)，所述摄像仪云台(70)用于安装摄像仪；所述摄像仪云台(70)安装于一固定件，所述固定件具有安装孔(711)，紧固件自下而上将所述固定件安装于所述底板(101)。

9.根据权利要求2所述的挂轨式巡检机器人，其特征在于，

所述壳体(10)包括相连接的底板(101)、侧板(102)和顶板，其中至少所述底板(101)采用塑料件。

10.根据权利要求9所述的挂轨式巡检机器人，其特征在于，

所述侧板(102)设置有第一开口(1021)和第二开口(1022)，所述第一开口(1021)穿设有无线充电组件(51)，所述第二开口(1022)穿设有航插充电口(52)，且所述第一开口(1021)处盖设有无线充电保护罩(81)。