CN117080800B - 一种挂轨式巡检机器人充电装置及其调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于挂轨式充电设备技术领域，公开了一种挂轨式巡检机器人充电装置及其调节方法，挂轨式巡检机器人充电装置的轨道连接板通过螺栓固定在轨道下方，轨道连接板与横向滑板通过纵向调节螺栓连接，旋转纵向调节螺栓，横向滑板可上下移动，固定外筒的上板安装于横向滑板的滑槽内，旋转横向调节螺栓，可使固定外筒横向左右移动，柔性内筒和固定外筒通过弹簧软连接，旋转微调螺栓，可调节柔性内筒的轴心位置，插座螺栓固定于插座固定板安装在机器人端面，插头固定于柔性内筒内，限位撞块安装在端封板中心。本发明解决了现有充电对接方式在矿井复杂环境下安装难度大、对接不顺滑等缺点，提供了一种现场安装简便、对接精度要求低的充电方式。
Description
技术领域
本发明属于挂轨式充电设备技术领域，尤其涉及一种挂轨式巡检机器人充电装置及其调节方法。
背景技术
巡检机器人是用于利用计算机控制完成日常巡检的工作，具有全方位监控能力，对环境及危险源进行检测、形成报表分析工作，发现异常告知负责人，在解决安全隐患及时处理分析方面有着人工巡检不可比拟的优势。巡检机器人的移动属性决定其适合采用无缆化的电池供电，但电池容量有限，一般只能维持几个小时，所以一旦电池电量不足，必须及时充电。巡检机器人在煤矿井下也得到了广泛的应用，由于煤矿井下工作对设备要求很高，且不能带电操作，不能因操作引起火花，以免引起爆炸。目前行业内充电装置多采用锥管导向刚性对接或者电磁铁吸引电+球头柔性对接的方式，其缺点是要求安装精度高，安装调节难度大，结构复杂。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
1） 安装精度高、安装调节难度大：采用锥管导向刚性对接或电磁铁吸引电+球头柔性对接方式，要求充电装置的安装非常精准，一旦安装不到位，会导致充电时无法正常对接，甚至引起损坏。调整和校准这样的对接装置非常繁琐和耗时。
2） 结构复杂：目前采用的充电装置结构较为复杂，涉及锥管、球头、电磁铁等多个部件，这不仅增加了制造成本，还导致装置易损坏或易出现故障，增加了维护和维修的难度。
3） 安全隐患：在煤矿井下使用巡检机器人，安全性是至关重要的。现有的充电装置，特别是锥管导向刚性对接方式，因为操作不当或设备故障而引起火花，增加了爆炸的风险。
4） 电池充电效率：对于巡检机器人这类需要频繁充电的设备，充电效率很重要。现有技术中，充电装置存在充电效率不高的问题，导致充电时间长、充电效果差，影响巡检机器人的工作效率。
因此，现有技术中充电装置的安装调节难度大、结构复杂、安全性和充电效率方面存在的问题，都是急需解决的技术难题。新的充电装置设计需要更简单、安全、高效，并且易于安装和维护。对于煤矿井下使用的巡检机器人，安全性要求尤为高，因此需要确保充电装置不会引发火花或其他安全隐患。此外，充电装置的设计也需要考虑尽量减少对机器人移动性能的影响，以保证巡检机器人在井下的工作效率和稳定性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种挂轨式巡检机器人充电装置及其调节方法。
本发明是这样实现的，一种挂轨式巡检机器人充电装置，包括：
粗调节结构单元：使用强度高且轻质的金属材料，来制造轨道连接板、横向滑板和固定外筒；调节螺栓是标准的机械螺栓；
柔性连接单元：使用弹簧将固定外筒与横向滑板软连接；
微调节单元：柔性内筒和固定外筒之间通过微调螺栓连接；微调螺栓的设计需要精确，使用精细的螺纹和对应的螺母；
插座组件和插头组件单元：使用标准的电力插座和插头，将插座固定在插座固定板上，插头固定在柔性内筒内；
限位撞块单元：用金属或硬质塑料材料制作限位撞块，安装在端封板的中心，其大小和形状需要设计得能够恰当地限制插头插入插座的深度。
进一步，所述挂轨式巡检机器人充电装置包括：
轨道连接板通过螺栓固定在轨道下方，轨道连接板与横向滑板通过纵向调节螺栓连接，旋转纵向调节螺栓，横向滑板可上下移动，固定外筒的上板安装于横向滑板的滑槽内，旋转横向调节螺栓，可使固定外筒横向左右移动，柔性内筒和固定外筒通过弹簧软连接，旋转微调螺栓，可调节柔性内筒的轴心位置，插座螺栓固定于插座固定板安装在机器人端面，插头固定于柔性内筒内，限位撞块安装在端封板中心。
进一步，还包括：
自动调节模块：在纵向调节螺栓和横向调节螺栓上采用电机和旋转编码器，通过电机驱动螺栓旋转，旋转编码器测量螺栓的旋转角度；
传感器模块：在柔性内筒和固定外筒之间采用压力传感器，实时监测弹簧的压力；在插头和插座之间采用电流传感器；
无线通信模块：使充电装置能与巡检机器人或者远程控制中心通信，传输充电装置的工作状态和充电情况；
控制模块：采用微处理器或者控制器作为控制单元，控制自动调节系统，处理传感器的数据，执行无线通信模块的通信任务；
软件模块：用于控制充电装置的软件，软件包括自动调节的算法、传感器数据的处理程序、通信协议。
进一步，插座可拆卸的固定在插座固定板内部。
进一步，插座组件整体可拆卸的固定在巡检机器人端面。
进一步，固定外筒和柔性内筒同心布置，沿圆周面用弹簧连结。
本发明的另一目的在于提供一种实施上述挂轨式巡检机器人充电装置的调节方法，所述挂轨式巡检机器人充电装置的调节方法包括以下步骤：
S101，通过弹簧柔性悬挂插头组件于浮动状态；
S102，手动调节使插头和插座对接粗找正；
S103，通过柔性内筒和插座安装板的锥柱导向结构精找正；
S104，观察充电对接时插头和插座的两个接合面是否完全贴合、无缝隙。
进一步，S101具体实现方法为：首先，将插头组件悬挂在弹簧上，这使得插头组件在空间中可以进行多向的微小位移；弹簧选材及其刚度的设计需要能够支撑插头组件的重量，同时又允许其在接受外力时能进行必要的位移；
弹簧的弹性特性使得插头组件得以在空间中浮动；当插头试图与插座对接时，如果有轻微的偏差，弹簧可以吸收这部分偏差，使得插头组件能够顺利地进入插座而不会因为对接不精确而产生冲击；
进一步，S102具体实现方法为：
人工通过旋转纵向调节螺栓和横向调节螺栓，以调整插头组件与插座的大致位置。
旋转螺栓会改变插头组件在空间中的位置。由于插头组件与螺栓通过滑动连接，因此当螺栓旋转时，插头组件会相应地移动，从而改变其位置。
进一步，S103具体实现方法为：
在插头组件和插座之间设计有锥柱导向结构，利用这种结构进行微调，使插头组件能够精准地对齐到插座；
当两个对接的物体的位置有轻微偏差时，偏差的一方可以沿着锥柱的斜面滑动，从而自动调整自身的位置，使两者能够精准对齐。
进一步，S104具体实现方法为：
观察插头和插座的接合面，如果发现有缝隙，就需要调整，直到两者完全贴合。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
第一、本发明解决了现有充电对接方式在矿井复杂环境下安装难度大、对接不顺滑等缺点，提供了一种现场安装简便、对接精度要求低的充电方式。
第二、本发明提供的装置和调节方法保证了插头和插座的两个接合面完全贴合、无缝隙，降低对接精度要求，实现可靠充电。
装置的特殊结构设计使其能够与巡检机器人的接触电极良好接触，彼此之间不会留有空隙，从而防止在充电的过程中产生火花，起到了提高安全性能的作用。
第三、本发明的挂轨式巡检机器人充电装置的设计，在每个结构部件上都取得了显著的技术进步：
粗调节结构单元：使用强度高且轻质的金属材料，可以有效提高结构的耐久性和可靠性，同时也降低了装置的总体重量，便于移动和调整。使用标准的机械螺栓可以方便地进行调整和维护。
柔性连接单元：使用弹簧将固定外筒与横向滑板软连接，这个设计可以很好地吸收振动和冲击，避免了硬接触可能造成的损伤，大大提高了装置的寿命和稳定性。
微调节单元：微调螺栓的精细设计使得微调更为准确，有效地提高了插头和插座的对接精度，这对于保证充电的效率和安全性具有非常重要的作用。
插座组件和插头组件单元：使用标准的电力插座和插头，可以确保与电力系统的兼容性，同时也便于维护和更换。将插座固定在插座固定板上，插头固定在柔性内筒内，这个设计可以保证插头和插座在对接过程中的稳定性。
限位撞块单元：限位撞块的设计可以恰当地限制插头插入插座的深度，避免过深插入可能造成的损伤，同时也可以在一定程度上保证插头和插座的接触质量，从而保证充电的效率。
轨道连接板：通过螺栓固定在轨道下方的设计，使得装置的安装和调整更为方便，同时也保证了装置在使用过程中的稳定性。
总的来说，这种挂轨式巡检机器人充电装置的设计，通过对每个结构部件的精细设计和优化，实现了充电装置在使用过程中的稳定性、耐用性、充电效率和安全性的显著提高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的充电装置侧视图；
图2是本发明实施例提供的充电装置主剖视图；
图3是本发明实施例提供的插头安装剖视图；
图4是本发明实施例提供的插座安装剖视图；
图5是本发明实施例提供的充电装置侧视三维图；
图6是本发明实施例提供的充电装置侧剖视三维图；
图中：1、固定轨道；2、轨道连接板；3、纵向调节螺栓；4、横向调节螺栓；5、横向滑板；6、固定外筒；7、柔性内筒；8、微调螺栓；9、弹簧；10、插座固定板；11、插座；12、插头；13、端封板；14、限位撞块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
本发明实施例提供的挂轨式巡检机器人充电装置包括：固定轨道1、轨道连接板2、纵向调节螺栓3、横向调节螺栓4、横向滑板5、固定外筒6、柔性内筒7、微调螺栓8、弹簧9、插座固定板10、插座11、插头12、端封板13、限位撞块14；轨道连接板2、纵向调节螺栓3、横向调节螺栓4、横向滑板5构成粗调节结构，插座固定板10、插座11构成插座组件；固定外筒6、柔性内筒7、微调螺栓8、弹簧9、插头12、端封板13、限位撞块14构成插头组件。
如图1所示，轨道连接板2通过螺栓固定在固定轨道1下方，轨道连接板2与横向滑板5通过纵向调节螺栓3连接，旋转纵向调节螺栓3，横向滑板5可上下移动。固定外筒6的上板安装于横向滑板5的滑槽内，旋转横向调节螺栓4，可使固定外筒6横向左右移动。柔性内筒7和固定外筒6通过弹簧9软连接，旋转微调螺栓8，可调节柔性内筒7的轴心位置。
如图2所示，插座11螺栓固定于插座固定板10安装在机器人端面；插头12固定于柔性内筒7内；限位撞块14安装在端封板13中心。
如图3所示，是本发明实施例提供的插头安装剖视图，插头12固定于柔性内筒7内。
如图4所示，是本发明实施例提供的插座安装剖视图，插座11螺栓固定于插座固定板10。
如图5所示，是本发明实施例提供的充电装置侧视三维图。
如图6所示，是本发明实施例提供的充电装置侧剖视三维图。
插座11可拆卸的固定在插座固定板10内部。
插座组件整体可拆卸的固定在巡检机器人端面。
固定外筒6和柔性内筒7同心布置，沿圆周面用弹簧9连结。
为了实现智能化改进，在原有的结构上采用一些新的设备和技术，包括：
1） 自动调节系统：在纵向调节螺栓和横向调节螺栓上采用电机和旋转编码器，通过电机驱动螺栓旋转，旋转编码器测量螺栓的旋转角度，以实现对横向滑板和固定外筒位置的自动调节。
2） 传感器：在柔性内筒和固定外筒之间采用压力传感器，实时监测弹簧的压力，从而了解充电装置与机器人的接触情况。在插头和插座之间采用电流传感器，监测充电过程的电流情况。
3） 无线通信模块：采用无线通信模块，使充电装置能与巡检机器人或者远程控制中心通信，传输充电装置的工作状态和充电情况。
4） 控制单元：采用微处理器或者控制器作为控制单元，控制自动调节系统，处理传感器的数据，执行无线通信模块的通信任务。
5） 软件：开发用于控制充电装置的软件，软件包括自动调节的算法、传感器数据的处理程序、通信协议等。
通过这样的智能化改进，可以使挂轨式巡检机器人充电装置具有自动调节、自动监测、远程通信等功能，更加智能化，提高了充电装置的效率和可靠性。
挂轨式巡检机器人充电装置是一种用于对挂轨式巡检机器人进行充电的装置。它包括固定轨道、轨道连接板、纵向调节螺栓、横向调节螺栓、横向滑板、固定外筒、柔性内筒、微调螺栓、弹簧、插座固定板、插座、插头、端封板和限位撞块等部件。工作原理如下：
粗调节结构：轨道连接板通过螺栓固定在挂轨式巡检机器人的底部。轨道连接板与横向滑板通过纵向调节螺栓连接，通过旋转纵向调节螺栓，横向滑板上下移动，实现垂直方向的粗调节。横向滑板和固定外筒之间通过横向调节螺栓连接，旋转横向调节螺栓，使固定外筒在水平方向上进行粗调节。
柔性连接：固定外筒的上板安装于横向滑板的滑槽内，通过弹簧将固定外筒与横向滑板软连接，从而使充电装置具有一定的柔性。此设计适应巡检机器人在巡检过程中遇到的不平整地形，保证充电装置与机器人始终保持较好的接触。
微调节：柔性内筒和固定外筒通过微调螺栓软连接，通过旋转微调螺栓，调节柔性内筒的轴心位置。这样的微调节设计使得插头在插入插座时能够更加精确地对接，避免充电时的误差，提高充电效率。
插座组件和插头组件：插座11固定于插座固定板10，安装在挂轨式巡检机器人的端面，而插头12固定于柔性内筒7内。当巡检机器人需要进行充电时，它会将插头12插入插座11中完成电源连接，实现充电过程。
限位撞块：限位撞块安装在端封板13的中心，用于限制插头插入插座的深度，保证插头插入插座的位置恰到好处，确保充电过程的稳定和安全。
这样，挂轨式巡检机器人充电装置通过粗调节结构、柔性连接和微调节等设计，实现了充电过程的精确对接和高效充电，解决了现有技术中充电装置安装精度高、调节难度大、结构复杂等问题，为巡检机器人在煤矿井下或其他需要进行频繁巡检的场所提供了更安全、更便捷的充电解决方案。
当需要充电时，旋转纵向调节螺栓3、横向调节螺栓4和微调螺栓8，使插头12与插座11基本同心，机器人缓慢靠近充电桩，位于机器人端面的插座固定板10的圆柱面与柔性内筒7的圆锥面导向找正，柔性内筒7可随着在各个方向微量调整，使插头12和插座11逐渐同心完成对插充电。
本发明实施例提供的每个模块的具体实现方案如下：
1） 粗调节结构单元：轨道连接板、横向滑板和固定外筒可以使用轻质且强度高的铝合金材料进行制造。纵向调节螺栓和横向调节螺栓使用的是标准的不锈钢机械螺栓，为了防止螺纹磨损，螺栓和相应的螺母可以涂上抗磨剂。
2） 柔性连接单元：使用弹簧钢制成的弹簧将固定外筒与横向滑板进行连接，弹簧两端通过螺栓固定。
3） 微调节单元：柔性内筒和固定外筒之间通过微调螺栓进行连接，微调螺栓使用精细的螺纹和对应的螺母，以实现更精确的调节。
4） 插座组件和插头组件单元：使用符合国际电力标准的插座和插头，插座通过插座固定板固定在巡检机器人上，插头固定在柔性内筒内部。
5） 限位撞块单元：使用耐磨的金属或硬质塑料制作限位撞块，撞块的大小和形状设计得能恰当地限制插头插入插座的深度。
6） 自动调节模块：纵向调节螺栓和横向调节螺栓上加入小型步进电机，通过电机驱动螺栓旋转，同时装配旋转编码器用于测量螺栓的旋转角度。
7） 传感器模块：在柔性内筒和固定外筒之间加入压力传感器，如压电式压力传感器，用于实时监测弹簧的压力；在插头和插座之间加入电流传感器，如霍尔电流传感器，用于监测充电过程的电流情况。
8） 无线通信模块：加入无线通信模块，如Wi-Fi或4G模块，用于传输充电装置的工作状态和充电情况。
9） 控制模块：使用微处理器或者控制器作为控制单元，可以选择具有足够运算能力且功耗低的ARM处理器。
10） 软件模块：使用嵌入式系统开发语言，如C或C++，开发用于控制充电装置的软件，软件包括自动调节的算法、传感器数据的处理程序、通信协议等。为了更好的进行软件开发和维护，可以采用模块化的设计方式，每一个功能都设计为一个模块，各模块之间通过明确的接口进行通信。
本发明实施例提供的挂轨式巡检机器人充电装置的调节方法包括以下步骤：
S101，通过弹簧柔性悬挂插头组件于浮动状态；
S102，手动调节使插头和插座对接粗找正；
S103，通过柔性内筒和插座安装板的锥柱导向结构精找正；
S104，观察充电对接时插头和插座的两个接合面是否完全贴合、无缝隙。
构建挂轨式巡检机器人充电装置的方法步骤可以分为以下几个阶段：
阶段一：设备采购和准备
1） 根据设计要求，选购合适的材料和设备，包括铝合金板材，标准机械螺栓，弹簧，插座和插头，步进电机，旋转编码器，压电式压力传感器，霍尔电流传感器，无线通信模块，ARM处理器等。
2） 准备相关的设备和工具，如电钻，电动螺丝刀，焊接设备，电脑等。
阶段二：硬件安装
1） 制造轨道连接板，并将其通过螺栓固定在轨道的下方。
2） 制造横向滑板，并通过纵向调节螺栓将其与轨道连接板连接。
3） 制造并安装固定外筒，将固定外筒的上板安装于横向滑板的滑槽内，并通过横向调节螺栓进行固定。
4） 制造并安装柔性内筒，并通过弹簧将其与固定外筒软连接。
5） 在纵向调节螺栓和横向调节螺栓上安装小型步进电机和旋转编码器。
6） 在柔性内筒和固定外筒之间安装压电式压力传感器。
7） 安装电力插座和插头，将插座固定在巡检机器人端面的插座固定板上，将插头固定在柔性内筒内部。
8） 在插头和插座之间安装霍尔电流传感器。
阶段三：软件开发和测试
1） 设计和开发控制软件，包括自动调节算法，传感器数据处理程序和通信协议。
2） 使用控制器或微处理器运行控制软件，对设备进行测试和调试，确保所有设备运行正常。
阶段四：系统整合和应用
1） 将所有模块整合在一起，进行系统级的测试，确保所有模块可以协同工作。
2） 将充电装置安装到巡检机器人上，进行实际环境的测试和应用。
以下是对于每个步骤的具体实现方案和工作原理的解释：
S101，通过弹簧柔性悬挂插头组件于浮动状态
实现方案：首先，将插头组件悬挂在弹簧上，这使得插头组件在空间中可以进行多向的微小位移。弹簧选材及其刚度的设计需要能够支撑插头组件的重量，同时又允许其在接受外力时能进行必要的位移。
工作原理：弹簧的弹性特性使得插头组件得以在空间中浮动。当插头试图与插座对接时，如果有轻微的偏差，弹簧可以吸收这部分偏差，使得插头组件能够顺利地进入插座而不会因为对接不精确而产生冲击。
S102，手动调节使插头和插座对接粗找正
实现方案：人工通过旋转纵向调节螺栓和横向调节螺栓，以调整插头组件与插座的大致位置。
工作原理：旋转螺栓会改变插头组件在空间中的位置。由于插头组件与螺栓通过滑动连接，因此当螺栓旋转时，插头组件会相应地移动，从而改变其位置。
S103，通过柔性内筒和插座安装板的锥柱导向结构精找正
实现方案：在插头组件和插座之间设计有锥柱导向结构，利用这种结构进行微调，使插头组件能够精准地对齐到插座。
工作原理：锥柱导向结构的工作原理是，当两个对接的物体的位置有轻微偏差时，偏差的一方可以沿着锥柱的斜面滑动，从而自动调整自身的位置，使两者能够精准对齐。
S104，观察充电对接时插头和插座的两个接合面是否完全贴合、无缝隙
实现方案：观察插头和插座的接合面，如果发现有缝隙，就需要调整，直到两者完全贴合。
工作原理：插头和插座的完全贴合可以保证充电的效率和安全。如果两者有缝隙，会导致充电效率降低，甚至因为接触不良引起电火花，导致安全问题。因此，观察插头和插座的接合面是否完全贴合，是保证设备正常工作的重要步骤。
实施例1：
该实施例适用于在有限的垂直空间内进行充电的场合，如地下隧道巡检。挂轨式巡检机器人充电装置采用了上述描述的各个单元和模块，制造和安装过程如下：
1. 粗调节结构单元：选择轻质且强度高的铝合金材料制造轨道连接板、横向滑板和固定外筒。轨道连接板用螺栓固定在轨道的下方，轨道连接板和横向滑板之间通过纵向调节螺栓连接。纵向调节螺栓可以通过旋转来调节横向滑板的垂直位置。
2） 柔性连接单元和微调节单元：选择弹簧钢材料制造的弹簧将固定外筒与横向滑板软连接，可以通过旋转微调螺栓调节柔性内筒的轴心位置。
3） 插座组件和插头组件单元：选择符合电力标准的插座和插头，插座固定在巡检机器人端面的插座固定板上，插头固定在柔性内筒内部。
4） 自动调节模块和传感器模块：在纵向调节螺栓和横向调节螺栓上安装小型步进电机和旋转编码器，同时在柔性内筒和固定外筒之间加入压电式压力传感器，在插头和插座之间加入霍尔电流传感器。
5） 无线通信模块和控制模块：在充电装置内部加入Wi-Fi无线通信模块和ARM处理器。
6） 软件模块：使用C++编写控制软件，软件模块包括自动调节算法、传感器数据处理程序和Wi-Fi通信协议。
实施例2：
该实施例适用于在开放空间进行充电的场合，如电力塔线路巡检。
挂轨式巡检机器人充电装置采用了上述描述的各个单元和模块，制造和安装过程如下：
1） 粗调节结构单元：选择轻质且强度高的铝合金材料制造轨道连接板、横向滑板和固定外筒。轨道连接板用螺栓固定在轨道的下方，轨道连接板和横向滑板之间通过纵向调节螺栓连接。纵向调节螺栓可以通过旋转来调节横向滑板的垂直位置。
2） 柔性连接单元和微调节单元：选择弹簧钢材料制造的弹簧将固定外筒与横向滑板软连接，可以通过旋转微调螺栓调节柔性内筒的轴心位置。
3） 插座组件和插头组件单元：选择符合电力标准的插座和插头，插座固定在巡检机器人端面的插座固定板上，插头固定在柔性内筒内部。
4） 自动调节模块和传感器模块：在纵向调节螺栓和横向调节螺栓上安装小型步进电机和旋转编码器，同时在柔性内筒和固定外筒之间加入压电式压力传感器，在插头和插座之间加入霍尔电流传感器。
5） 无线通信模块和控制模块：在充电装置内部加入4G无线通信模块和ARM处理器。
6）软件模块：使用C++编写控制软件，软件模块包括自动调节算法、传感器数据处理程序和4G通信协议。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种挂轨式巡检机器人充电装置，其特征在于，包括：固定轨道、轨道连接板、纵向调节螺栓、横向调节螺栓、横向滑板、固定外筒、柔性内筒、微调螺栓、弹簧、插座固定板、插座、插头、端封板、限位撞块；轨道连接板、纵向调节螺栓、横向调节螺栓、横向滑板构成粗调节结构，插座固定板、插座构成插座组件；固定外筒、柔性内筒、微调螺栓、弹簧、插头、端封板、限位撞块构成插头组件；
使用强度高且轻质的金属材料，来制造轨道连接板、横向滑板和固定外筒；
使用弹簧将固定外筒与柔性内筒软连接；
柔性内筒和固定外筒之间通过微调螺栓连接；
使用标准的电力插座和插头，将插座固定在插座固定板上，插头固定在柔性内筒内；
用金属或硬质塑料材料制作限位撞块，安装在端封板的中心，限位撞块大小和形状限制插头插入插座的深度；
轨道连接板通过螺栓固定在轨道下方，轨道连接板与横向滑板通过纵向调节螺栓连接，旋转纵向调节螺栓，横向滑板可上下移动，固定外筒的上板安装于横向滑板的滑槽内，横向滑板和固定外筒之间通过横向调节螺栓连接，旋转横向调节螺栓，可使固定外筒横向左右移动，柔性内筒和固定外筒通过弹簧软连接，旋转微调螺栓，可调节柔性内筒的轴心位置，插座通过螺栓固定于插座固定板，插座固定板安装在机器人端面，插头固定于柔性内筒内，限位撞块安装在端封板中心；
在纵向调节螺栓和横向调节螺栓上采用电机和旋转编码器，通过电机驱动螺栓旋转，旋转编码器测量螺栓的旋转角度；
在柔性内筒和固定外筒之间采用压力传感器，实时监测弹簧的压力；在插头和插座之间采用电流传感器；
使充电装置能与巡检机器人或者远程控制中心通信，传输充电装置的工作状态和充电情况；
采用微处理器或者控制器作为控制单元，控制自动调节系统，处理传感器的数据，执行通信任务；
用于控制充电装置的软件，软件包括自动调节的算法、传感器数据的处理程序、通信协议。
2.如权利要求1所述挂轨式巡检机器人充电装置，其特征在于，插座可拆卸的固定在插座固定板内部。
3.如权利要求1所述挂轨式巡检机器人充电装置，其特征在于，插座组件整体可拆卸的固定在巡检机器人端面。
4.如权利要求1所述挂轨式巡检机器人充电装置，其特征在于，固定外筒和柔性内筒同心布置，沿圆周面用弹簧连结。
5.一种实施如权利要求1-4任意一项所述挂轨式巡检机器人充电装置的调节方法，其特征在于，所述挂轨式巡检机器人充电装置的调节方法包括以下步骤：
S101，通过弹簧柔性悬挂插头组件于浮动状态；
S102，手动调节使插头和插座对接粗找正；
S103，通过柔性内筒和插座安装板的锥柱导向结构精找正；在插头组件和插座之间设计有锥柱导向结构；
S104，观察充电对接时插头和插座的两个接合面是否完全贴合、无缝隙。
6.如权利要求5所述的调节方法，其特征在于，
S101具体实现方法为：首先，将插头组件悬挂在弹簧上，这使得插头组件在空间中可以进行多向的微小位移；弹簧选材及其刚度的设计支撑插头组件的重量，同时其在接受外力时能进行必要的位移；
弹簧的弹性特性使得插头组件得以在空间中浮动；当插头试图与插座对接时，有轻微的偏差，弹簧吸收这部分偏差，使得插头组件能够顺利地进入插座而不会因为对接不精确而产生冲击；
S102具体实现方法为：
人工通过旋转纵向调节螺栓和横向调节螺栓，以调整插头组件与插座的大致位置；
旋转螺栓会改变插头组件在空间中的位置；由于插头组件与螺栓通过滑动连接，因此当螺栓旋转时，插头组件会相应地移动，从而改变其位置。
7.如权利要求5所述的调节方法，其特征在于，S103具体实现方法为：
在插头组件和插座之间设计有锥柱导向结构，利用这种结构进行微调，使插头组件能够精准地对齐到插座；
当两个对接的物体的位置有轻微偏差时，偏差的一方可以沿着锥柱的斜面滑动，从而自动调整自身的位置，使两者能够精准对齐。
8.如权利要求5所述的调节方法，其特征在于，S104具体实现方法为：
观察插头和插座的接合面，当有缝隙时，调整直到两者完全贴合。
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|---|---|
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103475069A (zh) * | 2013-10-09 | 2013-12-25 | 武汉大学 | 一种巡检机器人的充电对接装置 |
| CN209182716U (zh) * | 2019-02-14 | 2019-07-30 | 长沙航空职业技术学院 | 一种移动机器人轨迹规划轨道式云台控制机构 |
| CN111106658A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-05-05 | 辽宁工程技术大学 | 一种矿用巡检机器人防爆自动充电装置 |
| CN113161816A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-23 | 广东科凯达智能机器人有限公司 | 一种机器人全自动充电对接装置及控制方法 |
| CN113507005A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-10-15 | 烟台艾睿光电科技有限公司 | 一种巡检机器人充电房及巡检机器人 |
| CN214924452U (zh) * | 2021-02-23 | 2021-11-30 | 西安博深安全科技股份有限公司 | 采用外部牵引加内部蓄电池供电组合轨道巡检机器人系统 |
| CN216312133U (zh) * | 2021-09-27 | 2022-04-15 | 广西工业职业技术学院 | 一种人工智能充电系统 |
| CN115276176A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-01 | 广东科凯达智能机器人有限公司 | 一种巡检机器人使用的防尘型充电装置 |
| CN115276158A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-11-01 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 巡检机器人的充电系统、充电方法、充电装置及存储介质 |
| CN218215933U (zh) * | 2022-08-08 | 2023-01-03 | 沈阳中德物流设备制造有限公司 | 一种轨道式巡检机器人充电装置 |
| CN115912546A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-04-04 | 沈阳煤炭科学研究所有限公司 | 一种吊轨式巡检机器人用自动充电装置及用法 |
| CN116278849A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-06-23 | 上饶市饶建装配式建材有限公司 | 一种安全巡检无人机器人充电装置及其使用方法 |
| CN219513816U (zh) * | 2023-02-23 | 2023-08-11 | 安徽容知日新科技股份有限公司 | 防爆场所巡检机器人系统及其自动化充电系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018102338A1 (en) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | Briggs & Stratton Corporation | Robotic lawn mower including removable rechargeable battery module |
| US11965620B2 (en) * | 2021-03-24 | 2024-04-23 | Southeast University | Pipeline patrol inspection robot having variable tracks and control method therefor |
-
2023
- 2023-10-16 CN CN202311331839.9A patent/CN117080800B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103475069A (zh) * | 2013-10-09 | 2013-12-25 | 武汉大学 | 一种巡检机器人的充电对接装置 |
| CN209182716U (zh) * | 2019-02-14 | 2019-07-30 | 长沙航空职业技术学院 | 一种移动机器人轨迹规划轨道式云台控制机构 |
| CN111106658A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-05-05 | 辽宁工程技术大学 | 一种矿用巡检机器人防爆自动充电装置 |
| CN214924452U (zh) * | 2021-02-23 | 2021-11-30 | 西安博深安全科技股份有限公司 | 采用外部牵引加内部蓄电池供电组合轨道巡检机器人系统 |
| CN113161816A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-23 | 广东科凯达智能机器人有限公司 | 一种机器人全自动充电对接装置及控制方法 |
| CN113507005A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-10-15 | 烟台艾睿光电科技有限公司 | 一种巡检机器人充电房及巡检机器人 |
| CN216312133U (zh) * | 2021-09-27 | 2022-04-15 | 广西工业职业技术学院 | 一种人工智能充电系统 |
| CN115276158A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-11-01 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 巡检机器人的充电系统、充电方法、充电装置及存储介质 |
| CN218215933U (zh) * | 2022-08-08 | 2023-01-03 | 沈阳中德物流设备制造有限公司 | 一种轨道式巡检机器人充电装置 |
| CN115276176A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-01 | 广东科凯达智能机器人有限公司 | 一种巡检机器人使用的防尘型充电装置 |
| CN115912546A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-04-04 | 沈阳煤炭科学研究所有限公司 | 一种吊轨式巡检机器人用自动充电装置及用法 |
| CN219513816U (zh) * | 2023-02-23 | 2023-08-11 | 安徽容知日新科技股份有限公司 | 防爆场所巡检机器人系统及其自动化充电系统 |
| CN116278849A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-06-23 | 上饶市饶建装配式建材有限公司 | 一种安全巡检无人机器人充电装置及其使用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117080800A (zh) | 2023-11-17 |
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