CN116857524A - 一种升降云台式巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种升降云台式巡检机器人。在机器人主体的底部设有壳底凹槽且安装有升降式云台；升降式云台包括摆臂基座和支臂基座，在摆臂基座上铰接安装有第一下摆臂和第二下摆臂，在支臂基座上铰接安装有上支臂，在第一下摆臂上设有移动块并安装有驱动移动块作前后移动的平移驱动组件；在两个下摆臂的前端铰接安装有前部吊箱且第一下摆臂的铰接位置位于第二下摆臂的铰接位置上方，在前部吊箱的底部安装有前部驱动箱，在前部驱动箱的两侧安装有传感器仓，还包括驱动前部驱动箱作回转转动的回转驱动组件以及驱动传感器仓作俯仰摆动的俯仰驱动组件。本发明提供了一种结构设计合理的升降云台式巡检机器人，通过能力强，巡检效果好。

Description

一种升降云台式巡检机器人

技术领域

本发明属于巡检轨道机器人技术领域，尤其涉及一种升降云台式巡检机器人。

背景技术

轨道巡检机器人是指沿着工字轨道确定的移动路径进行巡检移动并且在巡检移动的过程中完成巡检操作的机器人，当前已经广泛应用于工矿企业。巡检机器人通常以吊挂的方式安装在工字轨道上，在机器人主体的顶部通常安装有承重组件、驱动组件、导向组件等。为了获取各类型的巡检数据，机器人通常需要配置各类型的传感器，例如摄像头、温度探头、烟雾探头、粉尘浓度探头等，在沿着设定路径行驶移动的过程中，机器人通过配置的各类型传感器获取特定巡检目标的检测数据。

由于巡检机器人在工字轨道上为高位吊挂安装，机器人主体距离移动路径上的巡检目标较远，加之不同巡检目标距离巡检路径的距离均存在差异，因此各类型的传感器安装在机器人主体上的方式难以满足巡检的要求，故需要为巡检机器人配置云台装置并且将各类型的传感器安装在云台装置上，巡检时通过驱动云台装置来改变传感器的位置和姿态，实现对不同巡检目标更合理的巡检操作，获取更准确的巡检数据。另一方面，当巡检机器人的工字轨道在狭窄的空间穿行时，在巡检作业时将云台装置展开、在非巡检作业时将云台装置进行折叠，将有助于巡检机器人在狭窄空间内穿行移动。

现有的轨道巡检机器人其云台装置通常为固定式结构，此类轨道巡检机器人其结构相对固定、在执行巡检作业时不发生形态的变化。对于此类结构的轨道巡检机器人而言，在规划设计其移动的轨道路径时，即需要考虑其最大的通过尺寸，在不具备足够通过空间尺寸的位置，则需要考虑轨道布置是否满足机器人的通过性。此外，由于固定式结构的巡检机器人其云台并不能升降动作，因此并不支持搭载的各类检测传感器充分靠近巡检路径上的巡检目标。

现有的轨道巡检机器人由于结构设计方面的不足而导致检测能力受限，严重时无法达到预期的巡检效果，同时由于在狭窄空间内的通过性降低，对轨道及路径的规划提出更高要求。通过为轨道巡检机器人配置可变形态的云台结构，将有助于解决前述技术问题，然而云台上的各类检测传感器通常对稳定性的要求较高，因此对轨道巡检机器人进行结构优化设计的时候需要重点考虑云台结构的稳定性，通过采用诸如四连杆机构等稳定性结构来提升机器人动作的稳定特性。综上，需要对轨道巡检机器人的结构进行优化设计。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、通过能力强、巡检效果好的升降云台式巡检机器人，通过令其搭载升降式的云台，令整体形态可调整变化，提升在狭窄空间内移动时的通过性，同时通过搭载升降式的云台，支持搭载的各类检测传感器以更合理的姿态充分靠近巡检路径上的巡检目标，同时通过采用四连杆机构这类稳定结构来提升云台动作的稳定性。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种升降云台式巡检机器人包括机器人主体，在其顶部安装有驱动组件、张紧组件以及承重导向组件；在机器人主体的底部设有壳底凹槽且在壳底凹槽内安装有升降式云台；升降式云台包括摆臂基座和支臂基座，在摆臂基座上铰接安装有第一下摆臂和第二下摆臂且第一下摆臂的铰接位置位于第二下摆臂的铰接位置上方，在支臂基座上铰接安装有上支臂，在第一下摆臂上设有移动块并安装有驱动移动块作前后移动的平移驱动组件，上支臂的前端与移动块铰接连接；在两个下摆臂的前端铰接安装有前部吊箱且第一下摆臂的铰接位置位于第二下摆臂的铰接位置上方，摆臂基座、第一下摆臂、第二下摆臂和前部吊箱构成四连杆机构，在前部吊箱的底部安装有前部驱动箱，在前部驱动箱的两侧安装有传感器仓，还包括驱动前部驱动箱作回转转动的回转驱动组件以及驱动传感器仓作俯仰摆动的俯仰驱动组件。

优选地：回转驱动组件包括安装在前部驱动箱内部顶部的回转驱动舵机，其输出轴的上端与前部吊箱的底部中部固定连接。

优选地：俯仰驱动组件包括安装在前部驱动箱内部的俯仰驱动舵机以及联动轴，俯仰驱动舵机驱动联动轴转动，联动轴的两端分别与两侧的传感器仓固定连接。

优选地：平移驱动组件包括安装在第一下摆臂根部的根部驱动箱，在根部驱动箱内安装有平移驱动舵机，还包括平行设置的丝杠及导向杆，移动块由丝杠驱动移动并且由导向杆进行导向。

优选地：在第一下摆臂的前部安装有前限位开关、后部安装有后限位开关，移动块移动到前部极限位置时触发前限位开关、移动到后部极限位置时触发后限位开关。

优选地：驱动组件包括安装在机器人主体内部的减速电机，减速电机的输出轴由机器人主体向上穿出并安装有驱动轮，驱动轮的轮缘抵靠在工字轨道的中间板体上。

优选地：张紧组件包括采用第一支撑杆支撑的、能够内外摆动的张紧轮支架，在张紧轮支架上安装有张紧轮，张紧轮的轮缘抵靠在工字轨道的中间板体上，还包括第二支撑杆，在第二支撑杆与张紧轮支架之间安装有张紧器；在张紧轮支架的底部还安装有编码器，编码器的输入轴与张紧轮的轮轴对接连接。

优选地：承重导向组件包括承重轮基座，在承重轮基座的顶部内侧安装有承重轮，在承重轮基座的侧部安装有侧基座，在侧基座的内侧安装有内基座，在内基座上铰接安装有导向轮架并安装有导向轮，在内基座与导向轮架之间的铰接轴上安装有扭簧，导向轮抵靠在工字轨道的下部侧板边缘上。

优选地：在前方的承重导向组件和/或后方的承重导向组件上安装有清灰组件，清灰组件包括内部安装有传动机构的传动盒，传动机构的输入轴与导向轮的轮轴连接，在传动机构的输出轴上安装有清扫刷，清扫刷与工字轨道的下部侧板的上表面接触，在移动的过程中对该表面清灰。

优选地：还包括相对的两个防护外罩，一侧的驱动组件和承重导向组件位于本侧防护外罩的内部，另一侧的张紧组件和承重导向组件位于本侧防护外罩的内部。

本发明的优点和积极效果是：

本发明提供了一种结构设计合理的升降云台式巡检机器人，与现有的巡检机器人相比，本发明中的巡检机器人在顶部设有驱动组件及张紧组件，实现了稳定的驱动移动效果，在顶部还安装有多个承重导向组件，实现了对机器人主体部分的承重以及稳定导向，提升运行的平稳性。

本发明中的巡检机器人在其底部设置了壳底凹槽并且在壳底凹槽内安装有升降式云台，巡检检测用的传感器安装在升降式云台前端的传感器仓内，通过控制升降式云台产生形变和升降动作，令传感器仓及其传感器的位置以及姿态能够适配特定巡检目标对于传感器位置及姿态的要求，因而能够更好地在巡检目标获取准确的巡检数据。升降式云台能够作上下摆动动作并且通过四连杆机构驱动传感器仓作升降动作，同时传感器仓能够作回转转动以及俯仰摆动，因而检测传感器的位置及姿态均能够实现多维度的控制，能够与巡检路径上的巡检目标良好地适配，达到更优的巡检效果。同时，四连杆机构是一种显著提升动作稳定性的结构，通过令升降式云台采用此类稳定结构，提升轨道巡检机器人作形态变化时的稳定性，为各类传感器提供稳定的云台支持，提升机器人的运行特性。

本巡检机器人的升降式云台在机器人沿工字轨道移动以及执行巡检作业时在上升收缩状态与下降展开状态之间进行转换，因而本巡检机器人能够通过操作升降式云台上升至高位，令机器人的体积减小、变得紧凑，提升其在狭窄空间内移动的灵活性并保证通过性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，上部视角；

图2是本发明的结构示意图，下部视角；

图3是图1中驱动组件、承重导向组件、张紧组件和清灰组件的结构示意图；

图4是图3中承重导向组件的结构示意图；

图5是图3中承重导向组件及清灰组件的结构示意图；

图6是图3中张紧组件的结构示意图，外侧视角；

图7是图3中张紧组件的结构示意图，内侧视角；

图8是图2中升降式云台的结构示意图，上部视角；

图9是图2中升降式云台的结构示意图，下部视角。

图中：

1、机器人主体；2、承重导向组件；2-1、承重轮基座；2-2、承重轮；2-3、侧基座；2-4、导向轮架；2-5、导向轮；2-6、支撑底座；2-7、内基座；2-8、扭簧；3、防护外罩；4、驱动组件；5、张紧组件；5-1、第一支撑杆；5-2、编码器；5-3、第二支撑杆；5-4、张紧器；5-4-1、缓冲支杆；5-4-2、套筒；5-4-3、弹簧；5-4-4、旋转压盖；5-5、张紧轮支架；5-5-1、缺口；5-6、张紧轮；6、清灰组件；6-1、清扫刷；6-2、传动盒；6-3、传动机构；7、壳底凹槽；8、升降式云台；8-1、摆臂基座；8-2、支臂基座；8-3、上支臂；8-4、丝杠；8-5、移动块；8-6、前部吊箱；8-7、第一下摆臂；8-8、根部驱动箱；8-9、后限位开关；8-10、第二下摆臂；8-11、前限位开关；8-12、前部驱动箱；8-13、传感器仓；8-14、导向杆；9、基板。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。

请参见图1和图2，本发明的升降云台式巡检机器人包括机器人主体1，在其顶部安装有驱动组件4、张紧组件5以及承重导向组件2。由于本巡检机器人吊挂安装在沿巡检路径布置的工字轨道上，因此机器人主体1位于工字轨道的下方，驱动组件4、张紧组件5以及承重导向组件2均与工字轨道配合，驱动组件4与张紧组件5施加于工字轨道上并分别位于工字轨道的两侧，起到驱动移动的作用，承重导向组件2用于承重，对机器人的整体重量进行承重，同时承重导向组件2还起到导向作用，提升巡检机器人移动的稳定性，承重导向组件2设置有四个，前部和后部各设置有两个。

机器人主体1包括外壳，在外壳的内部安装有控制器、蓄电池等组件。请参见图3，可以看出：驱动组件4、张紧组件5以及各承重导向组件2均安装在一个基板9上，基板9安装固定在机器人主体1的顶部。驱动组件4与张紧组件5相对设置，将工字轨道夹持在中部，前部的两个承重导向组件2分别位于工字轨道的两侧，后部的两个承重导向组件2分别位于工字轨道的两侧。

本实施例中，在基板9上还安装有左右两个防护外罩3，一侧的防护外罩3将驱动组件4以及本侧两个承重导向组件2的主体部分封闭在内部，另一侧的防护外罩3将张紧组件5以及本侧两个承重导向组件2的主体部分封闭在内部。通过设置两侧的防护外罩3，能够避免异物进入内部导致驱动卡阻问题，提升巡检机器人运行的稳定性和可靠性。

驱动组件4包括安装在机器人主体1内部的减速电机（由驱动电机和减速箱构成），减速电机的输出轴由机器人主体1向上穿出并安装有驱动轮（在基板9上的相应位置安装有轴套，减速电机的输出轴穿过该轴套），驱动轮的轮缘抵靠在工字轨道的中间板体上。

请参见图6，可以看出：

张紧组件5包括采用第一支撑杆5-1支撑的、可内外摆动的张紧轮支架5-5，在张紧轮支架5-5上安装有张紧轮5-6，张紧轮5-6的轮缘抵靠在工字轨道的中间板体上，还包括第二支撑杆5-3，在第二支撑杆5-3与张紧轮支架5-5之间安装有张紧器5-4，张紧轮5-6的轮缘抵靠在工字轨道的中部板体上。

张紧器5-4对张紧轮支架5-5及张紧轮5-6提供张紧作用，令张紧轮5-6压持在工字轨道的中部板体上，这样工字轨道的中部板体就被夹持在驱动轮与张紧轮5-6之间，驱动轮与张紧轮5-6的轮缘均能够与工字轨道稳定可靠地保持接触，令驱动组件4的驱动作用能够可靠地施加在工字轨道上。

如图中所示，第一支撑杆5-1的下端与基板9固定连接，第一支撑杆5-1的上端加工成细轴段，在张紧轮支架5-5的端部设有上下两个轴承孔，在轴承孔内安装有轴承，第一支撑杆5-1的细轴段穿过两个轴承的内圈，因此张紧轮支架5-5及其张紧轮5-6能够以第一支撑杆5-1为中心作内外摆动动作。

张紧器5-4包括安装在第二支撑杆5-3上的、可摆动的缓冲支杆5-4-1，在缓冲支杆5-4-1上安装有弹簧5-4-3，在张紧轮支架5-5的端部设有缺口5-5-1且缓冲支杆5-4-1和弹簧5-4-3位于该缺口5-5-1内，在缓冲支杆5-4-1的端部设有螺纹部并安装有旋转压盖5-4-4。如图7中所示，第二支撑杆5-3的上端加工成细轴段，在该细轴段上设有套筒5-4-2，缓冲支杆5-4-1的端部与套筒5-4-2固定连接，因此缓冲支杆5-4-1及其附属部件能够以第二支撑杆5-3为中心转动，通过转动缓冲支杆5-4-1能够令其以及弹簧5-4-3嵌入张紧轮支架5-5端部的缺口5-5-1或者由缺口5-5-1脱出。通过操作旋转压盖5-4-4能够令弹簧5-4-3进一步压缩或者伸长，实现对压力的调节，也就是实现了对张紧组件5提供的张紧力的调节。

如图7中所示，在张紧轮支架5-5的端部采用螺栓安装有一个限位块，缺口5-5-1设置在该限位块上。缺口5-5-1的外侧尺寸大于内侧尺寸，在图中所示的状态时，缓冲支杆5-4-1落入缺口5-5-1的内侧部分，弹簧5-4-3落入缺口5-5-1的外侧部分，在旋转压盖5-4-4的作用下，弹簧5-4-3在缺口5-5-1内处于压缩状态。

请参见图7，对张紧器5-4的动作进一步说明：由于缓冲支杆5-4-1的内端通过套筒5-4-2与第二支撑杆5-3的上部连接，因此缓冲支杆5-4-1及其附属部件能够以第二支撑杆5-3为中心作摆动动作，当向内摆动时，缓冲支杆5-4-1和弹簧5-4-3进入缺口5-5-1内，也就是图中所示的状态，此时通过操作旋转压盖5-4-4来调节弹簧5-4-3进一步压缩或者伸长，当向外摆动时，缓冲支杆5-4-1和弹簧5-4-3由缺口5-5-1脱出；当张紧器5-4与张紧轮支架5-5解除连接时，张紧轮支架5-5及其附属部件就能够以第一支撑杆5-1为中心作转动动作。

本实施例中，在张紧轮支架5-5的底部还安装有编码器5-2，编码器5-2的输入轴与张紧轮5-6的轮轴对接连接。设置编码器5-2的作用是对巡检机器人的移动距离以及移动位置进行计量，由于张紧轮5-6的轮缘与工字轨道保持稳定可靠的接触，因此张紧轮5-6转动的圈数能够反映巡检机器人在工字轨道上移动的距离，进一步地通过移动距离来判断巡检机器人在工字轨道上的具体位置，编码器5-2的作用即检测上方张紧轮5-6的转动圈数，编码器5-2的检测信号通过线缆发送至巡检机器人的控制器。

请参见图4和图5，可以看出：

承重导向组件2包括承重轮基座2-1，在承重轮基座2-1的顶部内侧安装有承重轮2-2，承重轮2-2落在工字轨道的下部侧板的上表面上，因此工字轨道的下部侧板的上表面构成了轨道面，巡检机器人沿着工字轨道行驶移动时，承重轮2-2在前述轨道面上滚动移动。

在承重轮基座2-1的侧部安装有侧基座2-3，在侧基座2-3的内侧安装有内基座2-7，在内基座2-7上铰接安装有导向轮架2-4并安装有导向轮2-5，在内基座2-7与导向轮架2-4之间的铰接轴上安装有扭簧2-8，扭簧2-8为导向轮架2-4提供扭力作用，导向轮2-5抵靠在工字轨道的下部侧板边缘上。如图中所示，侧基座2-3采用螺栓与承重轮基座2-1固定连接，内基座2-7采用螺栓与侧基座2-3固定连接。

本实施例中，一侧的承重导向组件2其承重轮基座2-1的高度小于另一侧承重轮基座2-1的高度，在高度较小的承重轮基座2-1的底部设有支撑底座2-6。如图中所示，在支撑底座2-6的中部设有T型的轴孔，在轴孔内设有T型的基座转轴，由于两者T型形状的配合，基座转轴只能转动而无法向上脱出，在支撑底座2-6的轴孔内、基座转轴下端的下方设有缓冲弹簧，本侧的承重轮基座2-1采用螺钉与基座转轴的上端固定连接。

通过设置支撑底座2-6及其附属部件，令本侧的承重轮基座2-1及其附属部件具备上下缓冲移动以及以基座转轴为中心作摆动的技术效果。

考虑到巡检机器人可能应用于多粉尘的环境中，在此类环境中粉尘容易落在工字轨道的下部侧板的上表面上也就是落在前述轨道面上，导致轨道面不平整，影响巡检机器人移动的稳定性。因此本实施例中，在前方的承重导向组件2和/或后方的承重导向组件2上安装有清灰组件6，清灰组件6用于在巡检机器人行驶移动的过程中对工字轨道的轨道面进行在线清灰。

本实施例中，清灰组件6包括内部安装有传动机构6-3的传动盒6-2，传动盒6-2具有可打开和关闭的盒盖，传动机构6-3的输入轴与导向轮2-5的轮轴连接，在传动机构6-3的输出轴上安装有清扫刷6-1，清扫刷6-1与工字轨道的下部侧板的上表面接触也就是与轨道面接触，在移动的过程中对轨道面进行清灰，提升轨道面的洁净度。导向轮2-5由于与工字轨道接触而转动，传动机构6-3将导向轮2-5的转动作为驱动的输入并稳定传递给清扫刷6-1，因此清灰组件6是一种无主动动力输入的组件。

如图中所示，传动机构6-3包括前后两个锥齿轮组，两个锥齿轮组的横置锥齿轮之间采用联动轴连接，其中一个锥齿轮组的纵置锥齿轮的轮轴与导向轮2-5的轮轴连接，另一个锥齿轮组的纵置锥齿轮的轮轴作为清扫刷6-1的驱动轴。清扫刷6-1为锥形形状，包括位于中心的刷辊以及位于刷辊侧部的硬质刷毛。

在机器人主体1的底部设有壳底凹槽7且在壳底凹槽7内安装有升降式云台8，图1和图2中所示为升降式云台8处于折叠状态的结构示意图。

请参见图8和图9，可以看出：

升降式云台8包括摆臂基座8-1和支臂基座8-2，两者采用螺栓与机器人主体1固定连接。在摆臂基座8-1上铰接安装有第一下摆臂8-7和第二下摆臂8-10且第一下摆臂8-7的铰接位置位于第二下摆臂8-10的铰接位置上方。如图中所示，本实施例中，第一下摆臂8-7包括相对的两个第一摆臂侧板，这两个第一摆臂侧板的后端与摆臂基座8-1的中部铰接连接，第二下摆臂8-10包括相对的两个第二摆臂侧板，这两个第二摆臂侧板的后端与摆臂基座8-1的下部铰接连接。

在支臂基座8-2上铰接安装有上支臂8-3，在第一下摆臂8-7上设有移动块8-5并安装有驱动移动块8-5作前后移动的平移驱动组件，上支臂8-3的前端与移动块8-5铰接连接。如图中所示，当平移驱动组件驱动移动块8-5沿着第一下摆臂8-7的长度方向向前移动时，升降式云台8向上摆动至折叠状态，当平移驱动组件驱动移动块8-5沿着第一下摆臂8-7的长度方向向后移动时，升降式云台8向下摆动至展开状态，通过控制升降式云台8的主体部分作一定程度的展开，设定巡检检测传感器的位置。

如图中所示，本实施例中，上支臂8-3包括相对的两个支臂侧板，在两个支臂侧板的中部之间安装有加强连接板，两个支臂侧板的后端与支臂基座8-2铰接连接，两个支臂侧板的前端与移动块8-5铰接连接。

本实施例中，平移驱动组件包括安装在第一下摆臂8-7根部的根部驱动箱8-8，在根部驱动箱8-8内安装有平移驱动电机，还包括平行设置的丝杠8-4及导向杆8-14，移动块8-5由丝杠8-4驱动移动并且由导向杆8-14进行导向。具体地，根部驱动箱8-8安装固定在第一下摆臂8-7的两个第一摆臂侧板的根部位置之间，在两个第一摆臂侧板的前部之间安装有轴座，丝杠8-4的前端安装在轴座内，移动块8-5的中部与丝杠8-4上的丝母固定连接，在移动块8-5的侧部安装有导套，导套沿导向杆8-14滑动，通过设置导向杆8-14及导套能够提升移动块8-5作前后移动时的稳定性。

本实施例中，为了对移动块8-5的移动范围进行限定，在第一下摆臂8-7的内部前部安装有前限位开关8-11、内部后部安装有后限位开关8-9，前限位开关8-11和后限位开关8-9为触点开关，采用螺栓安装固定在第一摆臂侧板上，移动块8-5移动到前部极限位置时触发前限位开关8-11、移动到后部极限位置时触发后限位开关8-9。

在两个第一下摆臂8-7和第二下摆臂8-10两者的前端铰接安装有前部吊箱8-6且第一下摆臂8-7的铰接位置位于第二下摆臂8-10的铰接位置上方，摆臂基座8-1、第一下摆臂8-7、第二下摆臂8-10和前部吊箱8-6构成四连杆机构。令第一下摆臂8-7与第二下摆臂8-10两者后端与摆臂基座8-1之间铰接位置的距离等于第一下摆臂8-7与第二下摆臂8-10两者前端与前部吊箱8-6之间铰接位置的距离，这样当第一下摆臂8-7向下摆动时，由于四连杆的动作原理可知，第二下摆臂8-10随之向下摆动，前部吊箱8-6及其附属部件下降移动，反之当第一下摆臂8-7向上摆动时，由于四连杆的动作原理可知，第二下摆臂8-10随之向上摆动，前部吊箱8-6及其附属部件上升移动。

在前部吊箱8-6的底部安装有前部驱动箱8-12，在前部驱动箱8-12的两侧安装有传感器仓8-13，巡检检测传感器例如摄像头安装在传感器仓8-13内。还包括驱动前部驱动箱8-12作回转转动的回转驱动组件以及驱动传感器仓8-13作俯仰摆动的俯仰驱动组件，通过回转驱动以及俯仰驱动共同设定传感器仓8-13及传感器的姿态。

本实施例中，回转驱动组件包括安装在前部驱动箱8-12内部顶部的回转驱动舵机，其输出轴的上端与前部吊箱8-6的底部中部固定连接。通过指令回转驱动舵机作正向或者反向转动，前部驱动箱8-12及其附属部件能够向左或者向右作回转转动。

本实施例中，俯仰驱动组件包括安装在前部驱动箱8-12内部的俯仰驱动舵机以及联动轴，俯仰驱动舵机驱动联动轴转动，联动轴的两端分别与两侧的传感器仓8-13固定连接。由此可知，两侧的传感器仓8-13是作同步的俯仰动作的，通过指令俯仰驱动舵机作正向或者反向转动，能够驱动两侧的传感器仓8-13同步向下或者向上摆动。

运行方式：本发明中的巡检机器人以吊挂的方式安装在工字轨道上，工字轨道位于驱动组件4与张紧组件5之间，驱动组件4产生稳定的驱动作用，令巡检机器人沿着工字轨道行驶移动；各承重导向组件2落在工字轨道上起到承重作用，巡检机器人沿着工字轨道行驶移动的过程中各承重导向组件2的承重轮2-2沿下部侧板的上表面及轨道面滚动移动，同时清灰组件6对前述轨道面产生清灰作用。

本巡检机器人在移动时，升降式云台8应处于图1和图2中所示的折叠状态，以提升通过性并保证移动的灵活性；到达特定的巡检目标时，根据巡检机器人控制器预先设定的巡检检测规则，升降式云台8动作以实现对传感器仓8-13的位置及姿态的调节，具体地，平移驱动组件驱动移动块8-5向后移动至设定位置，根据四连杆机构的动作原理，前部吊箱8-6及其附属部件下降至设定高度。之后对传感器仓8-13的姿态进行调节设定，具体地，前部驱动箱8-12内的回转驱动舵机按照设定产生驱动动作，前部驱动箱8-12及两侧的传感器仓8-13向左或者向右转动至设定角度，之后传感器仓8-13内的俯仰驱动舵机按照设定产生俯仰驱动动作，传感器仓8-13向上或者向下摆动至设定角度，至此完成了传感器仓8-13的姿态调节设定，此时传感器的位置及姿态设定完毕，可以获取巡检检测信号。

当前位置完成巡检检测之后，巡检机器人的控制器指令升降式云台8恢复初始状态，驱动组件4驱动巡检机器人沿着工字轨道行驶移动至下一巡检目标并驻停，重复前述动作完成巡检检测。直至完成全部巡检作业程序后，巡检机器人复位移动至初始位置。

Claims (10)

1.一种升降云台式巡检机器人，其特征是：包括机器人主体（1），在其顶部安装有驱动组件（4）、张紧组件（5）以及承重导向组件（2）；其特征是：在机器人主体（1）的底部设有壳底凹槽（7）且在壳底凹槽（7）内安装有升降式云台（8）；升降式云台（8）包括摆臂基座（8-1）和支臂基座（8-2），在摆臂基座（8-1）上铰接安装有第一下摆臂（8-7）和第二下摆臂（8-10）且第一下摆臂（8-7）的铰接位置位于第二下摆臂（8-10）的铰接位置上方，在支臂基座（8-2）上铰接安装有上支臂（8-3），在第一下摆臂（8-7）上设有移动块（8-5）并安装有驱动移动块（8-5）作前后移动的平移驱动组件，上支臂（8-3）的前端与移动块（8-5）铰接连接；在两个下摆臂的前端铰接安装有前部吊箱（8-6）且第一下摆臂（8-7）的铰接位置位于第二下摆臂（8-10）的铰接位置上方，摆臂基座（8-1）、第一下摆臂（8-7）、第二下摆臂（8-10）和前部吊箱（8-6）构成四连杆机构，在前部吊箱（8-6）的底部安装有前部驱动箱（8-12），在前部驱动箱（8-12）的两侧安装有传感器仓（8-13），还包括驱动前部驱动箱（8-12）作回转转动的回转驱动组件以及驱动传感器仓（8-13）作俯仰摆动的俯仰驱动组件。

2.如权利要求1所述的升降云台式巡检机器人，其特征是：回转驱动组件包括安装在前部驱动箱（8-12）内部顶部的回转驱动舵机，其输出轴的上端与前部吊箱（8-6）的底部中部固定连接。

3.如权利要求2所述的升降云台式巡检机器人，其特征是：俯仰驱动组件包括安装在前部驱动箱（8-12）内部的俯仰驱动舵机以及联动轴，俯仰驱动舵机驱动联动轴转动，联动轴的两端分别与两侧的传感器仓（8-13）固定连接。

4.如权利要求3所述的升降云台式巡检机器人，其特征是：平移驱动组件包括安装在第一下摆臂（8-7）根部的根部驱动箱（8-8），在根部驱动箱（8-8）内安装有平移驱动舵机，还包括平行设置的丝杠（8-4）及导向杆（8-14），移动块（8-5）由丝杠（8-4）驱动移动并且由导向杆（8-14）进行导向。

5.如权利要求4所述的升降云台式巡检机器人，其特征是：在第一下摆臂（8-7）的前部安装有前限位开关（8-11）、后部安装有后限位开关（8-9），移动块（8-5）移动到前部极限位置时触发前限位开关（8-11）、移动到后部极限位置时触发后限位开关（8-9）。

6.如权利要求1至5任一项所述的升降云台式巡检机器人，其特征是：驱动组件（4）包括安装在机器人主体（1）内部的减速电机，减速电机的输出轴由机器人主体（1）向上穿出并安装有驱动轮，驱动轮的轮缘抵靠在工字轨道的中间板体上。

7.如权利要求1至5任一项所述的升降云台式巡检机器人，其特征是：张紧组件（5）包括采用第一支撑杆（5-1）支撑的、能够内外摆动的张紧轮支架（5-5），在张紧轮支架（5-5）上安装有张紧轮（5-6），张紧轮（5-6）的轮缘抵靠在工字轨道的中间板体上，还包括第二支撑杆（5-3），在第二支撑杆（5-3）与张紧轮支架（5-5）之间安装有张紧器（5-4）；在张紧轮支架（5-5）的底部还安装有编码器（5-2），编码器（5-2）的输入轴与张紧轮（5-6）的轮轴对接连接。

8.如权利要求1至5任一项所述的升降云台式巡检机器人，其特征是：承重导向组件（2）包括承重轮基座（2-1），在承重轮基座（2-1）的顶部内侧安装有承重轮（2-2），在承重轮基座（2-1）的侧部安装有侧基座（2-3），在侧基座（2-3）的内侧安装有内基座（2-7），在内基座（2-7）上铰接安装有导向轮架（2-4）并安装有导向轮（2-5），在内基座（2-7）与导向轮架（2-4）之间的铰接轴上安装有扭簧（2-8），导向轮（2-5）抵靠在工字轨道的下部侧板边缘上。

9.如权利要求1至5任一项所述的升降云台式巡检机器人，其特征是：在前方的承重导向组件（2）和/或后方的承重导向组件（2）上安装有清灰组件（6），清灰组件（6）包括内部安装有传动机构（6-3）的传动盒（6-2），传动机构（6-3）的输入轴与导向轮（2-5）的轮轴连接，在传动机构（6-3）的输出轴上安装有清扫刷（6-1），清扫刷（6-1）与工字轨道的下部侧板的上表面接触，在移动的过程中对该表面清灰。

10.如权利要求1至5任一项所述的升降云台式巡检机器人，其特征是：还包括相对的两个防护外罩（3），一侧的驱动组件（4）和承重导向组件（2）位于本侧防护外罩（3）的内部，另一侧的张紧组件（5）和承重导向组件（2）位于本侧防护外罩（3）的内部。