CN117656026A - 一种吊轨式巡检机器人行走机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吊轨式巡检机器人行走机构，行走机构挂设在工字型轨道上，包括驱动轮组件、铰接座组件、从动轮组件，驱动轮组件和从动轮组件沿铰接座组件的长度方向间隔布置并通过铰接座组件活动连接，驱动轮组件包括两组通过底部连接板连接的电机支座以及设于电机支座上的回正支架、回正弹簧、回正轮和驱动轮；驱动轮设置在电机支座顶部，回正弹簧设置在电机支座中部，回正弹簧与回正支架连接，回正轮通过回正支架与电机支座弹性连接。本发明通过设置回正支架、回正轮、回正弹簧等组成的回正机构,实现了自动回正的功能,解决了现有技术回正系统不完善,容易出现回正不灵活、转弯不稳定的问题。

Description

一种吊轨式巡检机器人行走机构

技术领域

本发明涉及到吊轨式巡检机器人领域，特别涉及到一种吊轨式巡检机器人行走机构。

背景技术

随着智能变电站和无人值守变电站的大力推广应用,设备的自动化智能化巡检对保证设备的正常运行至关重要。现有的基于工型梁轨道的挂轨巡检机器人系统已经应用较广,但仍存在机构复杂、传动效率较低、转弯性能欠佳等技术问题亟待解决。

如公开号为CN111571564A的中国专利申请文件公开了一种用于巡检的挂轨机器人,其采用模块化设计,机构紧凑,便于安装和维修,但驱动系统采用皮带驱动,传动系统较为复杂,占用空间较大；转向系统为固定连接,回正系统不完善,容易出现回正不灵活、转弯不稳定的问题。

为实现轨道机器人机构的紧凑化、轻量化、智能化、高效化,现有技术迫切需要一种新型的吊轨式巡检机器人行走传动机构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决上述存在的技术问题，提供一种结构紧凑、回正灵活、避免打滑、控制精准的吊轨式巡检机器人行走机构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种吊轨式巡检机器人行走机构，行走机构挂设在工字型轨道上，包括驱动轮组件、铰接座组件、从动轮组件，驱动轮组件和从动轮组件沿铰接座组件的长度方向间隔布置并通过铰接座组件活动连接，驱动轮组件包括两组通过底部连接板连接的电机支座以及设于电机支座上的回正支架、回正弹簧、回正轮和驱动轮；驱动轮设置在电机支座顶部，回正弹簧设置在电机支座中部，回正弹簧与回正支架连接，回正轮通过回正支架与电机支座弹性连接。

优选的，两组驱动轮相对设置在电机支座顶部的内侧，电机支座顶部的外侧设有电机支架，驱动电机安装在电机支架内并与驱动轮平键连接。

优选的，回正弹簧设置在电机支座的中部向内的方向上，回正弹簧与回正支架连接，回正支架可沿支撑杆轴向移动，通过调整两个回正轮间距以实现对工字型轨道的自适应抱紧。

优选的，底部连接板的上方还设有张紧弹簧，张紧弹簧的另一端连接有张紧轮支架，张紧轮设置在张紧轮支架的两侧，并通过张紧轮支架与底部连接板弹性连接。

优选的，张紧轮和张紧轮支架可上下移动,通过调整张紧轮的高度以实现对工字型轨道的自适应抱紧。

优选的，从动轮组件包括两组通过底部连接板连接的从动轮支座以及设于从动轮支座上的回正支架、回正弹簧、回正轮和从动轮；从动轮设置在从动轮支座顶部，回正弹簧设置在从动轮支座的中部，回正弹簧与回正支架连接，回正轮通过回正支架与从动轮支座弹性连接。

优选的，两组从动轮相对设置在从动轮支座顶部的内侧，从动轮支座顶部的外侧设有编码器支架，编码器安装在编码器支架上并与从动轮平键连接。

优选的，驱动轮组件与从动轮组件之间通过回正拉簧连接。

本发明的有益效果是：

（1）通过设置双减速电机直驱的驱动方式,取代了带传动的驱动,简化了驱动结构,解决了现有驱动方式结构复杂的问题。

（2）通过设置回正支架、回正轮、回正弹簧等组成的回正机构,实现了自动回正的功能,解决了现有技术回正不畅顺的问题。

（3）通过设置张紧轮、张紧弹簧等组成的张紧机构,实现了对轨道的自适应抱紧,避免了打滑问题的发生。

（4）将整体结构设置的较为紧凑,缩小了机器人体积,扩大了使用场景,解决了现有机器人尺寸较大、不够紧凑的问题。

附图说明

图1为实施例1中一种吊轨式巡检机器人行走机构的结构示意图；

图2为实施例1中吊轨式巡检机器人行走机构在工字型轨道上的行走示意图。

上述附图标记：100、驱动轮组件；200、铰接座组件；300、从动轮组件；400、回正拉簧；500、工字型轨道；101、电机支座；102、底部连接板；103、张紧弹簧；104、支撑连杆；105、回正支架；106、回正弹簧；107、回正轮；108、驱动轮；109、电机支架；110、驱动电机；111、张紧轮；112、张紧轮支架；201、编码器。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明，但这些具体实施方案不以任何方式限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1-2所示，一种吊轨式巡检机器人行走机构，行走机构挂设在工字型轨道500上，包括驱动轮组件100、铰接座组件200、从动轮组件300和回正弹簧400，驱动轮组件100和从动轮组件300沿铰接座组件200的长度方向间隔布置并通过铰接座组件200活动连接。

在本实施例中，驱动轮组件100包括两组对称布置在工字型轨道两侧的电机支座101、回正支架105、回正弹簧106、回正轮107、驱动轮108、电机支架109、驱动电机110、张紧轮111和张紧轮支架112。其中，两个电机支座101的底部通过底部连接板102连接。

（1）通过将电机支座101对称布置在工字型轨道两侧，有助于使整个机构更加均衡，提高了机器人的稳定性，而底部连接板102连接两个电机支座101的底部，有助于提高整个机构的刚性，同时减少了不必要的重量。

（2）回正支架105、回正弹簧106、回正轮107构成了回正系统，通过弹簧和支架的设计，实现了机器人在行走过程中的回正功能。解决了传统机器人行走系统中回正不灵活、转弯不稳定的问题。

（3）张紧轮111和张紧轮支架112有助于维持传动系统的紧张状态，提高了传动效率，同时减少了可能出现的松动和摩擦问题。

（4）模块化设计下的电机支座101、回正支架105、回正轮107等组件使得机器人更易于安装和维修，对设备易于维护的要求，提高了机器人的方便维护性。

在本实施例中，两组驱动轮组件100相对设置在电机支座101顶部的内侧，电机支座101顶部的外侧设有电机支架109，电机支架109通过螺栓安装在电机支座101上，驱动电机110安装在电机支架109上并与驱动轮108平键连接。两组驱动轮组件100通过穿过工字型轨道500的中部后挂载在工字型轨道500上，其驱动轮108的宽度小于工字型轨道500底部的宽度，确保了驱动轮108在工字型轨道500上的运动不会受到底部宽度的限制，提高了机器人在轨道上的行走灵活性和稳定性。

在本实施例中，在电机支座101的中部向内方向还连接有回正弹簧106，回正弹簧106与回正支架105固定连接，两个回正支架105之间通过支撑连杆104连接，回正支架105可沿支撑连杆轴向移动。回正弹簧106起到辅助回正的作用，其左右对称布置在两侧的电机支座101上。

将回正弹簧106连接在电机支座101的中部向内方向，使得回正组件更加集中在机器人的中心位置，提高了回正的效果，而回正支架105通过支撑连杆104连接，进一步确保了回正系统的牢固连接和机械稳定性。

并且，左右对称布置的回正弹簧106有助于保持机器人在运动中的平衡，防止因为回正力不均匀而引起的不稳定现象，实现了对驱动轮组件100和从动轮组件300的回正作用，确保了整个机器人在行走过程中的方向稳定性。在弯道时，回正弹簧106通过拉簧拉力的作用，将驱动轮组件100和从动轮组件300拉至与行走方向平行状态，确保机器人能够顺利通过弯道而不失去稳定性。

在本实施例中，回正轮107设置在回正支架105上，并通过回正支架105与电机支座101弹性连接，使回正轮107可以左右活动，通过调整回正轮107左右位置，确保回正轮107抱紧工字型轨道500两侧端面，在通过弯道时，使得驱动轮组件100和从动轮组件300随弯道转动，在出弯道时也能及时回正，保证驱动轮组件100和从动轮组件300与运行方向保持平行。

具体来说，在回正弹簧106的支撑下，回正支架105与电机支座101弹性连接，使得回正轮107在行进的过程中可以左右活动，有助于适应不同情况下的弯道变化，提高了机器人的灵活性；通过调整回正轮107左右位置，允许自适应调整回正轮107在弯道中的位置，确保回正轮107能够抱紧工字型轨道500两侧端面，有助于维持机器人在弯道行走时的稳定性，防止脱轨或偏离轨道。在过弯道时，通过回正轮107的左右活动，实现了驱动轮组件100和从动轮组件300随弯道转动的效果，有助于机器人在弯道行走时保持整体方向的一致性。在出弯道时，确保驱动轮组件100和从动轮组件300与运行方向保持平行，通过回正轮107的位置调整，确保机器人在出弯道时能够及时回正，保持驱动轮组件100和从动轮组件300与运行方向的平行关系。

在本实施例中，底部连接板102上的固定支座上方还连接有一个张紧弹簧103，张紧弹簧103的另一端连接张紧轮支架112，张紧轮111设置在张紧轮支架112的两侧，并通过张紧轮支架112与底部连接板102弹性连接，使张紧轮111可以上下活动，通过调整张紧轮111上下位置，确保驱动轮108与张紧轮111上下抱紧工字型轨道500，避免出现打滑现象导致驱动失效。

张紧弹簧103连接在底部连接板102上的固定支座上方，起到一定的张紧作用，有助于保持整个张紧系统的紧凑性和稳定性；张紧轮111设置在张紧轮支架112的两侧，并可以上下活动。通过调整其位置，确保驱动轮108与张紧轮111上下能够抱紧工字型轨道500，从而防止驱动轮108在运动中发生打滑现象。

通过张紧轮支架112与底部连接板102弹性连接，使得张紧轮111可以灵活地上下活动，有助于适应不同轨道的高低变化，确保张紧轮111能够有效地贴合轨道。而通过确保驱动轮108与张紧轮111上下抱紧工字型轨道500，避免了可能的打滑现象，从而防止驱动失效，提高了机器人的稳定性和可靠性。

在本实施例中，从动轮组件300与驱动轮组件100的结构基本一致，从动轮组件包括两组通过底部连接板连接的从动轮支座以及设于从动轮支座上的回正支架、回正弹簧、回正轮和从动轮；从动轮设置在从动轮支座顶部内侧，回正弹簧设置在从动轮支座的中部，回正弹簧与回正支架连接，回正轮通过回正支架与从动轮支座弹性连接。两组从动轮300相对设置在从动轮支座顶部的内侧上，从动轮支座顶部的外侧设有编码器支架，编码器支架设置在从动轮支座上，编码器201安装在编码器支架上并与从动轮300平键连接，通过降低了从动轮组件300的复杂性，减轻整个机器人的重量，同时避免在从动轮组件300上额外增加驱动电机的成本和功耗。

尽管从动轮组件300上没有驱动电机，但通过在从动轮支座的一侧连接编码器201，可以实现对从动轮组件300的运动进行监测和反馈，有助于控制整个机器人的运动状态。

本实施例中，驱动轮组件100的电机支座101与从动轮组件300的从动轮支座之间还通过回正拉簧400连接，回正拉簧400起到辅助回正的作用，其左右对称布置，前后分别与驱动轮组件100和从动轮组件300紧固连接，通过弯道时依靠拉簧拉力，将驱动轮组件100和从动轮组件300拉至与行走方向平行状态。类似于之前描述的回正弹簧104，回正拉簧400也左右对称布置，有助于平衡回正系统的力，提高机器人的稳定性。而回正拉簧400前后分别与驱动轮组件100和从动轮组件300紧固连接，通过前后不同的连接点，实现了对驱动轮组件100和从动轮组件300的回正作用，确保了整个机器人在行走过程中的方向稳定性。

另外，与之前的回正弹簧104类似，回正拉簧400通过弯道时的拉力，将驱动轮组件100和从动轮组件300拉至与行走方向平行状态，确保机器人在弯道行走时的稳定性。

综上所述，上述技术方案整体所能实现的技术效果有：

（1）设置了双减速电机直驱的驱动方式,取代了带传动的驱动,简化了驱动结构,解决了现有驱动方式结构复杂的问题。

（2）设置了回正支架、回正轮、回正弹簧等组成的回正机构,实现了自动回正的功能,解决了现有技术回正不畅顺的问题。

（3）设置了张紧轮、张紧弹簧等组成的张紧机构,实现了对轨道的自适应抱紧,避免了打滑问题的发生。

（4）在从动轮组件上设置了编码器,可以精确反馈位置和速度信息,提高了控制精度。

（5）驱动轮组件和从动轮组件采用模块化设计,便于制造、安装和维护。

（6）将整体结构设置的较为紧凑,缩小了机器人体积,扩大了使用场景,解决了现有机器人尺寸较大的问题。

（7）设置了回正拉簧进一步增强了回正性能,满足了自动巡检的需求。

上述实施例一种吊轨式巡检机器人行走机构的工作原理及方法是：

首先，将吊轨式巡检机器人行走机构挂设于工字型轨道500上，确保机器人的挂设和连接结构完整牢固。启动驱动轮组件100的电机系统，以便机器人开始运动。

其次，机器人在行走过程中，回正弹簧106和回正轮107通过弯道时的回正拉力，确保驱动轮组件100和从动轮组件300始终保持与行走方向平行，增强了机器人在弯道中的稳定性。同时，监测从动轮组件300上连接的编码器201数据，实时了解从动轮组件300的运动状态。

再次，根据工字型轨道500的实际情况，调整底部连接板102上的张紧轮111的上下位置，确保驱动轮108与张紧轮111能够上下抱紧轨道，防止出现打滑现象。

然后，经过弯道时，通过回正轮107的弹性连接和位置调整，使机器人能够在弯道时灵活转动。在出弯道时，通过回正轮107的左右活动，迅速回正，保证驱动轮组件100和从动轮组件300与运行方向的平行。

最后，机器人在轨道上稳定行走后，执行具体的巡检任务。完成巡检任务后，停止驱动轮组件100的电机系统，将机器人停留在适当的位置并拆除机器人。

以上显示和描述了本发明创造的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该 了解，本发明创造不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明创造的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明创造还会有各种变化和改进，这些变化和改变都落入要求保护的本发明创造范围内。

Claims (8)

1.一种吊轨式巡检机器人行走机构，行走机构挂设在工字型轨道上，包括驱动轮组件、铰接座组件、从动轮组件，驱动轮组件和从动轮组件沿铰接座组件的长度方向间隔布置并通过铰接座组件活动连接，其特征在于，驱动轮组件包括两组通过底部连接板连接的电机支座以及设于电机支座上的回正支架、回正弹簧、回正轮和驱动轮；驱动轮设置在电机支座顶部，回正弹簧设置在电机支座中部，回正弹簧与回正支架连接，回正轮通过回正支架与电机支座弹性连接。

2.根据权利要求1所述的吊轨式巡检机器人行走机构，其特征在于，两组驱动轮相对设置在电机支座顶部的内侧，电机支座顶部的外侧设有电机支架，驱动电机安装在电机支架内并与驱动轮平键连接。

3.根据权利要求1所述的吊轨式巡检机器人行走机构，其特征在于，所述回正弹簧设置在电机支座的中部向内的方向上，回正弹簧与回正支架连接，两个回正支架之间通过支撑连杆连接，回正支架可沿支撑连杆轴向移动，通过调整两个回正轮间距以实现对工字型轨道的自适应抱紧。

4.根据权利要求1所述的吊轨式巡检机器人行走机构，其特征在于，所述底部连接板的上方还设有张紧弹簧，张紧弹簧的另一端连接有张紧轮支架，张紧轮设置在张紧轮支架的两侧，并通过张紧轮支架与底部连接板弹性连接。

5.根据权利要求4所述的吊轨式巡检机器人行走机构，其特征在于，所述张紧轮和张紧轮支架可上下移动,通过调整张紧轮的高度以实现对工字型轨道的自适应抱紧。

6.根据权利要求1所述的吊轨式巡检机器人行走机构，其特征在于，所述从动轮组件包括两组通过底部连接板连接的从动轮支座以及设于从动轮支座上的回正支架、回正弹簧、回正轮和从动轮；从动轮设置在从动轮支座顶部，回正弹簧设置在从动轮支架的中部，回正弹簧与回正支架连接，回正轮通过回正支架与从动轮支座弹性连接。

7.根据权利要求6所述的吊轨式巡检机器人行走机构，其特征在于，两组从动轮相对设置在从动轮支座顶部的内侧，从动轮支座顶部的外侧设有编码器支架，编码器安装在编码器支架上并与从动轮平键连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的吊轨式巡检机器人行走机构，其特征在于，所述驱动轮组件与从动轮组件之间通过回正拉簧连接。