CN117773879B - 一种防抖动轨道巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防抖动轨道巡检机器人，主要涉及巡检机器人技术领域，包括外壳，外壳的下部设有摄像头，摄像头用于拍摄检测，外壳的内部设有中板，中板设有行走机构，行走机构包括电机，电机固定设有中板上，电机用于驱动转轴转动，转轴上设有齿轮，齿轮与齿条啮合，齿条固定设于导轨的侧面，导轨设于巡检空间的顶部，由于齿轮啮合作用，避免机器人行走时打滑，故能防止抖动；本发明的转轮清洁块能有效清洁正反转的转轮，有效消除由于转轮上的污渍而造成的抖动；斜滑面确保插销顺利插入到插槽中，使转轮架不再转动，便于对转轮的清洁；本发明的V型清洁板在导轨的上表面进行清洁，清洁的灰尘从V型清洁板的小头端掉落。

Description

一种防抖动轨道巡检机器人

技术领域

本发明涉及巡检机器人技术领域，具体的说是一种防抖动轨道巡检机器人。

背景技术

轨道巡检机器人是指机器人在轨道上行走，机器人上设置有摄像装置，对巡检空间进行检查，轨道巡检机器人广泛应用与厂房、管廊等场合。轨道巡检机器人常使用动力轮与轨道接触，使机器人在轨道上行走，同时设有多个导轮，以保证机器人的行走顺滑。动力轮和导轮上的灰尘和顽固污渍，容易造成机器人的抖动，同时导轨上有灰尘，容易使动力轮和导轮打滑，也容易造成机器人抖动。

现有技术中，公开号为CN115751122A的中国专利申请公开了一种轨道机器人防抖动行走装置，该装置设有液压阻尼器与复位弹簧，使限位轮体紧贴弯轨道的内外两侧，从而有效对整体设备在行径弯道轨道时进行减震，有效防止装置的抖动。但是该装置没有解决导轮和导轨上的灰尘和污渍，而造成的机器人抖动问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种防抖动轨道巡检机器人，该机器人使用齿轮和齿条的啮合提供动力，避免机器人行走打滑而造成的抖动，同时对导轮、转轮和导轨进行清洁，有效消除污渍和灰尘造成的抖动。

本发明提供的技术方案为：一种防抖动轨道巡检机器人，包括外壳，外壳的下部通过升降杆连接有用于拍摄检测的摄像头，外壳的内部设有中板，中板上设有行走机构；行走机构包括电机、传动带和转轴，电机贯穿固定在中板上，电机的转动轴上固定有两个转轮，两个传动带的一端套装在转轮上，两个传动带的另一端分别套装在两个转轴的转轮上，转轴转动设于中板的底部，且转轴与电机的转动轴位于中板的同一侧；转轴上设有齿轮，齿轮与齿条啮合，齿条固定设于导轨的侧面，导轨设于巡检空间的顶部。

优选的，还包括清理机构，清理机构包括电缸，电缸固定设有中板上，电缸的伸缩轴与横杆架连接，横杆架滑动设于中板上，横杆架上均匀设有三个锲块，锲块的斜面与下压滑杆的斜面接触，下压滑杆滑动设于中板上，弹簧二的两端分别与中板和下压滑杆连接，下压滑杆的下端设有V型清洁板，V型清洁板用于清洁导轨的上表面。

进一步地，行走机构包括侧导轮组件和转导轮组件，侧导轮组件有两组，侧导轮组件包括侧导滑架，侧导滑架滑动设于中板上，且侧导滑架与滑杆形成滑动配合，弹簧一的两端分别与滑杆和侧导滑架连接，侧导滑架的下端转动设有侧轮，侧轮与导轨另一个侧面接触；转导轮组件有四组，转导轮组件包括转轮架，四个转轮架均匀地转动设于中板上，转轮架的下端转动设有转轮，转轮与导轨的上表面接触，扭簧的两端分别与中板和转轮架的转轴连接。

进一步地，V型清洁板有两条斜清洁条组成，清洁条下表面设有清洁刷。

进一步地，所述的横杆架上转动设有四根连杆，连杆的另一端与转座转到连接，转座固定设于滑块上，滑块滑动设于中板上，滑块的下端设有转轮清洁块，转轮清洁块用于对转轮进行清洁，滑块的上端设有滑筒，滑筒上滑动设有插销，弹簧三位于滑筒的内部，且弹簧三的两端分别与滑筒和插销连接，插销用于插入锁位头的插槽中，锁位头设于转轮架的转轴上端。

进一步地，锁位头上设有斜滑面和插槽，斜滑面和插槽过渡顺滑。

进一步地，所述的转轮清洁块对称设有两个转轮侧铲板，两个转轮侧铲板中间设有转轮清洁刷，转轮侧铲板与转轮接触，用于清除转轮的顽固污渍，转轮清洁刷与转轮接触，用于清除转轮的灰尘。

进一步地，所述的横杆架上设有侧清洁架，且侧清洁架滑动设于中板上，侧清洁架上固定设有四块侧刷板，侧刷板用于对导轨的侧面进行清洁，侧清洁架上对称地滑动设有两块滑连板，弹簧四的两端分别与滑连板和侧清洁架连接，滑连板的端部设有导轮清洁块，导轮清洁块用于侧轮进行清洁。

进一步地，所述的导轮清洁块对称设有两个导轮侧铲板，两个导轮侧铲板中间设有导轮清洁刷，导轮侧铲板与侧轮接触，用于清除侧轮的顽固污渍，导轮清洁刷与侧轮接触，用于清除侧轮的灰尘。

进一步地，所述外壳的下表面设有落灰槽，外壳的下表面可拆卸的设有储灰盒，储灰盒位于落灰槽处，储灰盒用于储存污渍和灰尘。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

（1）本发明的电机提供动力，通过传动带传递动力，使齿轮在齿条上滚动，使机器人在导轨上行走，由于齿轮啮合作用，避免机器人行走时打滑，故能防止抖动。

（2）本发明的转轮清洁块能有效清洁正反转的转轮，有效消除由于转轮上的污渍而造成的抖动；斜滑面确保插销顺利插入到插槽中，使转轮架不再转动，便于转轮的清洁。

（3）本发明的V型清洁板在导轨的上表面进行清洁，清洁的灰尘从V型清洁板的小头端掉落，便于集中收集灰尘，同时避免灰尘从齿轮和齿条的方向掉落，避免对齿轮和齿条的污染。

（4）本发明的四个侧刷板使清洁更加彻底，避免侧轮打滑，从而有效消除由于侧打滑而造成的抖动；导轮清洁块能有效清洁正反转的侧轮，有效消除由于侧轮上的污渍而造成的抖动。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本发明的内部结构示意图。

图3为本发明的内部底部结构示意图。

图4为本发明的侧导轮组件结构示意图。

图5为本发明的V型清洁板安装结构示意图。

图6为图2中A处局部放大结构图。

图7为本发明的转轮清洁块和转轮分离结构示意图。

图8为图7中B处局部放大结构图。

图9为本发明的转轮侧铲板和转轮清洁刷结构示意图。

图10为本发明的转轮清洁块和转轮接触结构示意图。

图11为本发明的侧刷板和导轮清洁块安装结构示意图。

图12为本发明的储灰盒安装结构示意图。

附图标号：1、外壳；101、落灰槽；2、摄像头；3、中板；4、电机；5、传动带；6、转轴；7、齿轮；8、齿条；9、导轨；10、侧导滑架；11、滑杆；12、弹簧一；13、侧轮；14、转轮架；15、转轮；16、扭簧；17、电缸；18、横杆架；19、锲块；20、下压滑杆；21、弹簧二；22、V型清洁板；23、连杆；24、转座；25、滑块；26、转轮清洁块；261、转轮侧铲板；262、转轮清洁刷；27、滑筒；28、插销；29、弹簧三；30、锁位头；301、斜滑面；302、插槽；31、侧清洁架；32、侧刷板；33、滑连板；34、弹簧四；35、导轮清洁块；351、导轮侧铲板；352、导轮清洁刷；36、储灰盒。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1、图2、图3、图4和图7所示，一种防抖动轨道巡检机器人，包括外壳1，外壳1的下部通过升降杆连接有用于拍摄检测的摄像头2，外壳1的内部设有中板3，中板3上设有行走机构，其中，升降杆为现有技术中的升降杆，如现有技术中的201920719486.2多层折叠升降架，电机4电连接蓄电池，行走机构包括电机4、传动带5和转轴6，电机4贯穿固定在中板3上，电机4的转动轴上固定有两个转轮，两个传动带5的一端套装在转轮上，两个传动带5的另一端分别套装在两个转轴6的转轮上，转轴6转动设于中板3的底部，且转轴6与电机4的转动轴位于中板3的同一侧；转轴6上设有齿轮7，齿轮7与齿条8啮合，齿条8固定设于导轨9的侧面，导轨9设于巡检空间的顶部。

具体地，电机4提供动力，通过传动带5传递动力，使两个转轴6带动齿轮7转动，由于齿轮7和齿条8的啮合作用，使外壳1在导轨9上行走，由于齿轮啮合作用，避免打滑，故能防止抖动。

如图2、图5和图6所示，清理机构包括电缸17，电缸17固定设有中板3上，电缸17的伸缩轴与横杆架18连接，横杆架18滑动设于中板3上，横杆架18上均匀设有三个锲块19，锲块19的斜面与下压滑杆20的斜面接触，下压滑杆20滑动设于中板3上，弹簧二21的两端分别与中板3和下压滑杆20连接，下压滑杆20的下端设有V型清洁板22，V型清洁板22用于清洁导轨9的上表面。

具体地，电缸17的伸缩轴收缩，同步带动横杆架18向电缸17的方向移动，横杆架18带动锲块19同步移动，锲块19的斜面作用于下压滑杆20的斜面，使下压滑杆20向下移动，弹簧二21压缩，V型清洁板22与导轨9的上表面接触，从而对导轨9的上表面进行清洁，避免转轮15打滑，从而有效消除由于转轮15打滑而造成的抖动。

如图1、图2、图3、图4和图7所示，行走机构包括侧导轮组件和转导轮组件，侧导轮组件有两组，侧导轮组件包括侧导滑架10，侧导滑架10滑动设于中板3上，且侧导滑架10与滑杆11形成滑动配合，弹簧一12的两端分别与滑杆11和侧导滑架10连接，侧导滑架10的下端转动设有侧轮13，侧轮13与导轨9另一个侧面接触。

具体地，弹簧一12提供动力，驱使侧导滑架10向导轨9的方向移动，故侧轮13和导轨9的另一个侧面紧贴，将本机器人的夹紧在导轨9上；当导轨9为弯曲时，侧导滑架10自动在中板3和滑杆11上滑动，调节合适的位置，弹簧一12提供弹力，始终将本机器人夹紧在导轨9上。

转导轮组件有四组，转导轮组件包括转轮架14，四个转轮架14均匀地转动设于中板3上，转轮架14的下端转动设有转轮15，转轮15与导轨9的上表面接触，扭簧16的两端分别与中板3和转轮架14的转轴连接。

具体地，转轮15与导轨9接触，使本机器人放置于导轨9上，扭簧16使转轮15与导轨9的侧表面平行；当导轨9为弯曲时，转轮架14自动顺着弯曲的导轨9转动，使本机器人顺利通过弯曲的导轨9。

如图3和图5所示，V型清洁板22有两条斜清洁条组成，清洁条下表面设有清洁刷，V型清洁板22在导轨9的上表面进行清洁，清洁的灰尘从V型清洁板22的小头端掉落，便于集中收集灰尘，同时避免灰尘从齿轮7和齿条8的方向掉落，避免对齿轮7和齿条8的污染。

如图2、图7、图8和图10所示，横杆架18上转动设有四个连杆23，连杆23的另一端与转座24转到连接，转座24固定设于滑块25上，滑块25滑动设于中板3上，滑块25的下端设有转轮清洁块26，转轮清洁块26用于对转轮15进行清洁，滑块25的上端设有滑筒27，滑筒27上滑动设有插销28，弹簧三29位于滑筒27的内部，且弹簧三29的两端分别与滑筒27和插销28连接，插销28用于插入锁位头30的插槽302中，锁位头30设于转轮架14的转轴上端。

如图7所示，锁位头30上设有斜滑面301和插槽302，斜滑面301向内收缩，斜滑面301和插槽302过渡顺滑。

如图7、图9和图10所示，转轮清洁块26对称设有两个转轮侧铲板261，两个转轮侧铲板261中间设有转轮清洁刷262，转轮侧铲板261与转轮15接触，用于清除转轮15的顽固污渍，转轮清洁刷262与转轮15接触，用于清除转轮15的灰尘。

具体地，横杆架18向电缸17的方向移动时，通过连杆23传递动力，驱使转座24和滑块25向中板3的中间方向移动，滑块25带动滑筒27和弹簧三29向锁位头30的方向移动，斜滑面301确插销28顺利插入到插槽302中，使转轮架14不再转动，便于转轮15的清洁；插销28插入到插槽302中后，横杆架18持续运动，故插销28在滑筒27上滑动，弹簧三29压缩，转轮清洁块26与转轮15接触，使转轮清洁块26的转轮侧铲板261和转轮清洁刷262与转轮15接触。

如图10所示，当转轮15顺时针转动时，转轮清洁块26下面的转轮侧铲板261去除转轮15上的顽固污渍；当转轮15逆时针转动时，转轮清洁块26上面的转轮侧铲板261去除转轮15上的顽固污渍；转轮清洁刷262清除转轮15上面的灰尘，以及去除顽固污渍留下的残痕，故转轮清洁块26能有效清洁正反转的转轮15，有效消除由于转轮15上的污渍而造成的抖动。

如图2、图3图11所示，横杆架18上设有侧清洁架31，且侧清洁架31滑动设于中板3上，侧清洁架31上固定设有四个侧刷板32，侧刷板32用于对导轨9的侧面进行清洁，侧清洁架31上对称地滑动设有两个滑连板33，弹簧四34的两端分别与滑连板33和侧清洁架31连接，滑连板33的端部设有导轮清洁块35，导轮清洁块35用于侧轮13进行清洁。

具体地，横杆架18向电缸17的方向移动时，同步带动侧清洁架31向导轨9的方向移动，使四个侧刷板32与导轨9的侧面接触，对导轨9的侧面进行清洁，四个侧刷板32使清洁更加彻底，避免侧轮13打滑，从而有效消除由于侧轮13打滑而造成的抖动。侧清洁架31带动滑连板33向侧轮13的方向移动，使导轮清洁块35与侧轮13接触，弹簧四34确保导轮清洁块35与侧轮13紧贴。

如图11所示，导轮清洁块35对称设有两个导轮侧铲板351，两个导轮侧铲板351中间设有导轮清洁刷352，导轮侧铲板351与侧轮13接触，用于清除侧轮13的顽固污渍，导轮清洁刷352与侧轮13接触，用于清除侧轮13的灰尘，导轮清洁块35与扭簧16的工作原理一致，导轮清洁块35有效消除由于侧轮13上的污渍而造成的抖动。

如图12所示，外壳1的下表面设有落灰槽101，落灰槽101位于导轨9的侧面下方，外壳1的下表面可拆卸的设有储灰盒36，储灰盒36位于落灰槽101处，储灰盒36用于储存污渍和灰尘。

具体地，转轮清洁块26将转轮15的灰尘污渍清理到导轨9上，V型清洁板22在导轨9的上表面进行清洁，清洁的灰尘污渍从V型清洁板22的小头端掉落；侧刷板32对导轨9的侧面进行清洁，导轮清洁块35对侧轮13进行清洁，所有的灰尘污渍通过落灰槽101掉落到储灰盒36进行收集。

工作原理：外壳1包围导轨9，中板3位于导轨9的上方，弹簧一12提供动力，驱使侧导滑架10向导轨9的方向移动，故侧轮13和导轨9的另一个侧面紧贴，将本机器人的夹紧在导轨9上，转轮15与导轨9接触，使本机器人放置于导轨9上，扭簧16使转轮15与导轨9的侧表面平行；电机4提供动力，通过传动带5传递动力，使两个转轴6带动齿轮7转动，由于齿轮7和齿条8的啮合作用，使外壳1在导轨9上行走，由于齿轮啮合作用，避免打滑，故能防止抖动。

考虑到导轨9为弯曲时，侧导滑架10自动在中板3和滑杆11上滑动，调节合适的位置，弹簧一12提供弹力，始终将本机器人夹紧在导轨9上；同时，转轮架14自动顺着弯曲的导轨9转动，使本机器人顺利通过弯曲的导轨9。

考虑到侧轮13和转轮15的灰尘和污渍，造成机器人在运行中的抖动，同时考虑到导轨9上的灰尘，造成侧轮13和转轮15打滑而造成的抖动；电缸17的伸缩轴收缩，同步带动横杆架18向电缸17的方向移动，通过连杆23传递动力，驱使转座24和滑块25向中板3的中间方向移动，滑块25带动滑筒27和弹簧三29向锁位头30的方向移动，斜滑面301确保插销28顺利插入到插槽302中，使转轮架14不再转动，便于转轮15的清洁；插销28插入到插槽302中后，横杆架18持续运动，故插销28在滑筒27上滑动，弹簧三29压缩，转轮清洁块26与转轮15接触，使转轮清洁块26的转轮侧铲板261和转轮清洁刷262与转轮15接触，转轮清洁块26能有效清洁正反转的转轮15，有效消除由于转轮15上的污渍而造成的抖动。

转轮清洁块26将转轮15的灰尘污渍清理到导轨9上，锲块19的斜面作用于下压滑杆20的斜面，使下压滑杆20向下移动，弹簧二21压缩，V型清洁板22与导轨9的上表面接触，从而对导轨9的上表面进行清洁，避免转轮15打滑，从而有效消除由于转轮15打滑而造成的抖动。

其中，V型清洁板22有两条斜清洁条组成，清洁条下表面设有清洁刷，V型清洁板22在导轨9的上表面进行清洁，清洁的灰尘从V型清洁板22的小头端掉落，便于集中收集灰尘，同时避免灰尘从齿轮7和齿条8的方向掉落，避免对齿轮7和齿条8的污染。

横杆架18同步带动侧清洁架31向导轨9的方向移动，使四个侧刷板32与导轨9的侧面接触，对导轨9的侧面进行清洁，四个侧刷板32使清洁更加彻底，避免侧轮13打滑，从而有效消除由于侧轮13打滑而造成的抖动。侧清洁架31带动滑连板33向侧轮13的方向移动，使导轮清洁块35与侧轮13接触，弹簧四34确保导轮清洁块35与侧轮13紧贴，导轮清洁块35能有效清洁正反转的侧轮13，有效消除由于侧轮13上的污渍而造成的抖动。

所有的灰尘污渍通过落灰槽101掉落到储灰盒36进行收集，需要清理储灰盒36的灰尘污渍时，将储灰盒36拆下进行处理。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种防抖动轨道巡检机器人，包括外壳（1），外壳（1）的下部通过升降杆连接有用于拍摄检测的摄像头（2），其特征在于：外壳（1）的内部设有中板（3），中板（3）上设有行走机构；

行走机构包括电机（4）、传动带（5）和转轴（6），电机（4）贯穿固定在中板（3）上，电机（4）的转动轴上固定有两个转轮，两个传动带（5）的一端套装在转轮上，两个传动带（5）的另一端分别套装在两个转轴（6）的转轮上，转轴（6）转动设于中板（3）的底部，且转轴（6）与电机（4）的转动轴位于中板（3）的同一侧；

转轴（6）上设有齿轮（7），齿轮（7）与齿条（8）啮合，齿条（8）固定设于导轨（9）的侧面，导轨（9）设于巡检空间的顶部；

还包括清理机构，所述清理机构包括电缸（17），电缸（17）固定设有中板（3）上，电缸（17）的伸缩轴与横杆架（18）连接；

所述的横杆架（18）上转动设有四个连杆（23），连杆（23）的另一端与转座（24）转到连接，转座（24）固定设于滑块（25）上，滑块（25）的下端设有转轮清洁块（26），滑块（25）的上端设有滑筒（27），滑筒（27）上滑动设有插销（28），弹簧三（29）位于滑筒（27）的内部，且弹簧三（29）的两端分别与滑筒（27）和插销（28）连接，插销（28）用于插入锁位头（30）的插槽（302）中，锁位头（30）设于转轮架（14）的转轴上端；

锁位头（30）上设有斜滑面（301）和插槽（302）；

所述的转轮清洁块（26）对称设有两个转轮侧铲板（261），两个转轮侧铲板（261）中间设有转轮清洁刷（262），转轮侧铲板（261）与转轮（15）接触，用于清除转轮（15）的顽固污渍，转轮清洁刷（262）与转轮（15）接触，用于清除转轮（15）的灰尘。

2.根据权利要求1所述的一种防抖动轨道巡检机器人，其特征在于：横杆架（18）滑动设于中板（3）上，横杆架（18）上均匀设有三个锲块（19），锲块（19）的斜面与下压滑杆（20）的斜面接触，下压滑杆（20）滑动设于中板（3）上，弹簧二（21）的两端分别与中板（3）和下压滑杆（20）连接，下压滑杆（20）的下端设有V型清洁板（22），V型清洁板（22）用于清洁导轨（9）的上表面。

3.根据权利要求2所述的一种防抖动轨道巡检机器人，其特征在于：行走机构包括侧导轮组件和转导轮组件，侧导轮组件有两组，侧导轮组件包括侧导滑架（10），侧导滑架（10）滑动设于中板（3）上，且侧导滑架（10）与滑杆（11）形成滑动配合，弹簧一（12）的两端分别与滑杆（11）和侧导滑架（10）连接，侧导滑架（10）的下端转动设有侧轮（13），侧轮（13）与导轨（9）另一个侧面接触；

转导轮组件有四组，转导轮组件包括转轮架（14），四个转轮架（14）均匀地转动设于中板（3）上，转轮架（14）的下端转动设有转轮（15），转轮（15）与导轨（9）的上表面接触，扭簧（16）的两端分别与中板（3）和转轮架（14）的转轴连接。

4.根据权利要求3所述的一种防抖动轨道巡检机器人，其特征在于：V型清洁板（22）有两条斜清洁条组成，清洁条下表面设有清洁刷。

5.根据权利要求4所述的一种防抖动轨道巡检机器人，其特征在于：滑块（25）滑动设于中板（3）上，转轮清洁块（26）用于对转轮（15）进行清洁。

6.根据权利要求5所述的一种防抖动轨道巡检机器人，其特征在于：斜滑面（301）和插槽（302）过渡顺滑。

7.根据权利要求6所述的一种防抖动轨道巡检机器人，其特征在于：所述的横杆架（18）上设有侧清洁架（31），且侧清洁架（31）滑动设于中板（3）上，侧清洁架（31）上固定设有四个侧刷板（32），侧刷板（32）用于对导轨（9）的侧面进行清洁，侧清洁架（31）上对称地滑动设有两块滑连板（33），弹簧四（34）的两端分别与滑连板（33）和侧清洁架（31）连接，滑连板（33）的端部设有导轮清洁块（35），导轮清洁块（35）用于侧轮（13）进行清洁。

8.根据权利要求7所述的一种防抖动轨道巡检机器人，其特征在于：所述的导轮清洁块（35）对称设有两块导轮侧铲板（351），两个导轮侧铲板（351）中间设有导轮清洁刷（352），导轮侧铲板（351）与侧轮（13）接触，用于清除侧轮（13）的顽固污渍，导轮清洁刷（352）与侧轮（13）接触，用于清除侧轮（13）的灰尘。

9.根据权利要求2所述的一种防抖动轨道巡检机器人，其特征在于：所述外壳（1）的下表面设有落灰槽（101），外壳（1）的下表面可拆卸的设有储灰盒（36），储灰盒（36）位于落灰槽（101）处，储灰盒（36）用于储存污渍和灰尘。