CN117773973A - 一种管廊内的巡检机器人及巡检轨道 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管廊内的巡检机器人及巡检轨道，主要涉及巡检机器人技术领域，包括壳体，壳体上设有行走机构，行走机构包括行走轮，行走轮与轨道的上表面接触，使机器人行走；充电机构包括轨道和支撑架，轨道设于管廊顶部，支撑架固定设于壳体上，充电机构的导电靴与导电板接触，电流从供电电源线，通过导电板、导电靴和导电滑杆，流向机器人电源箱，对机器人的电池进行不间断充电，确保机器人工作不停机；轨道上有灰尘时，清洁机构的电缸二提供动力，水平清洁板和垂直清洁板与轨道接触，并且对轨道进行清洁，提高机器人的行走质量；壳体下方的拍摄杆末端设有四组摄像头，对管廊进行拍摄巡检检查。

Description

一种管廊内的巡检机器人及巡检轨道

技术领域

本发明涉及巡检机器人技术领域，具体的说是一种管廊内的巡检机器人及巡检轨道。

背景技术

管廊是指在工业中，多组管道集中设置，沿着装置或厂房外布置，一般是在空中或者地下，用支架撑起，形成和走廊类似的样子，由于管廊的装修简便，故其容易汇集灰尘。使用机器人对管廊进行巡检，可以实时观测到管廊的运行情况，以便于管理人员进行精确管理，减少人工巡检的次数。

现有技术中，公开号为CN109129513B的中国专利申请公开了一种管廊巡检机器人，该装置的主机滑动设于轨道上，轨道设于管廊内壁上，云台上的摄像模块用于巡检，该装置可自动更换电池。但是上述装置在更换电池时，需要暂停装置的使用，无法做到连续巡检，同时无法克服管廊容易汇集灰尘的缺点。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种管廊内的巡检机器人及巡检轨道，该机器人需要充电时，使用充电机构实现在线充电功能，同时使用清洁机构对轨道进行清洁。

本发明提供的技术方案为：

一种管廊内的巡检机器人，包括壳体、传动机构和充电机构，壳体上设有行走机构，电机设于壳体上，电机的转动轴上设有锥齿轮一，锥齿轮一与锥齿轮二啮合，两个行走轴转动设于壳体上，传动机构的两个转轮分别设于两个行走轴上，每个行走轴上均设有两个行走轮，行走轮与轨道的上表面接触，锥齿轮二设于一个行走轴上；充电机构包括轨道和支撑架，轨道设于管廊顶部，支撑架固定设于壳体上，电缸一固定设于支撑架上，电缸一的伸缩轴与滑板固定连接，且滑板滑动设于支撑架上，导电靴有三个，导电靴与导电板接触，导电板设于轨道的下方，导电靴固定设于导电滑杆上，导电滑杆滑动设于滑板上，弹簧二的两端分别与滑板和导电滑杆固定连接。

优选的，还包括清洁机构，所述清洁机构包括清洁壳，清洁壳设于壳体的侧面，滑移架滑动设于壳体上，电缸二的伸缩轴与滑移架连接，电缸二固定设于壳体上，转头一有两个，转头一固定设于滑移架上，水平连杆的两端分别与转头一和水平清洁板转动连接，水平清洁板滑动设于水平滑条上，水平滑条固定设于清洁壳上，转头二有两个，垂直连杆的两端分别与转头二和垂直清洁板转动连接，垂直清洁板滑动设于垂直滑条上，垂直滑条固定设于清洁壳上，水平清洁板和垂直清洁板用于对轨道进行清洁；所述壳体的下方设有拍摄杆，拍摄杆的末端设有四组摄像头。

进一步地，行走机构包括四组活动导轮组，四组活动导轮组位于轨道的两侧，活动导轮组包括活动导轮，活动导轮转动设于活动导架上，活动导轮与轨道的侧面接触，活动导架滑动设于壳体上，弹簧一的两端分别与活动导架和壳体固定连接；行走机构包括两组固定导轮组，两组固定导轮组位于轨道的两侧，固定导轮组包括固定导轮，固定导轮转动设于固定导架上，固定导轮与轨道接触，固定导架固定设于壳体上。

进一步地，所述的充电机构包括保护盖，保护盖依次滑动设于轨道内部的两侧，弹簧三的两端分别与保护盖和轨道固定连接，扣板设于伸缩杆上，伸缩杆固定设于轨道底部，弹簧四的两端分别与轨道和扣板固定连接，连杆的一端与扣板转动连接，连杆的另一端与解锁滑板转动连接，解锁滑板滑动设于滑杆上，滑杆固定设于轨道内部的侧面。

进一步地，所述的导电靴的两端为翘起形状。

进一步地，所述的保护盖中部设有凹槽和斜面，扣板用于插入到凹槽中，斜面用于驱动扣板移动，斜面旁设有台面，保护盖的两端设有台阶斜面，保护盖上设有两个斜板，滑板的侧面用于驱动斜板。

进一步地，所述的滑板两端设有锥面，锥面用于驱动台阶斜面，滑板的侧面设有凸台，凸台用于驱动解锁滑板的斜面 。

进一步地，连接架固定设于滑移架上，连接架的下部设有五组槽板，槽板与转板形成滑动配合，转板固定设于封板的侧面，封板转动设于清洁壳上。

进一步地，储尘盒滑动设于清洁壳上，且储尘盒位于封板的下方。

本发明还提供一种管廊内的巡检轨道，包括轨道，轨道设于管廊顶部，轨道上安装有巡检机器人。

（1）本发明的拍摄杆末端设有四组摄像头，对管廊进行拍摄巡检检查，四组摄像头使巡检更加广阔；本发明的机器人连续工作时，导电靴与导电板接触，电流从供电电源线，通过导电板、导电靴和导电滑杆，流向机器人电源箱，对机器人的电池进行不间断充电，确保机器人工作不停机。

（2）本发明的机器人电已充足时，保护盖自动将导电板保护在内，避免与空气中灰尘接触，提高导电板和导电靴的接触质量，提升充电时的效率；同时不充电过程中，解锁滑板与滑板的凸台不再接触，避免摩擦损耗。

（3）本发明的轨道上有灰尘时，电缸二提供动力，水平清洁板和垂直清洁板与轨道接触，并且对轨道进行清洁，提高机器人的行走质量；在进行清洁时，封板自动打开，灰尘从封板掉落到储尘盒中进行储存；当不需要清理轨道的灰尘时，封板自动关闭，避免储尘盒的灰尘溢出，检测二次污染。

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为本发明的内部的结构示意图。

图3为本发明的行走机构结构示意图。

图4为本发明的充电机构内部结构示意图。

图5为本发明的导电靴和导电板接触结构示意图。

图6为本发明的保护盖结构示意图。

图7为图4中A处局部放大图。

图8为图4中B处局部放大图。

图9为本发明的清洁机构结构示意图。

图10为本发明的清洁机构内部结构示意图。

图11为本发明的水平清洁板和垂直清洁板安装结构示意图。

图12为本发明的储尘盒安装结构示意图。

图13为图12中C处局部放大图。

附图标号：1-壳体；2-行走机构；3-充电机构；4-清洁机构；5-拍摄杆；201-电机；202-锥齿轮一；203-锥齿轮二；204-行走轴；205-行走轮；206-传动机构；207-活动导轮；208-活动导架；209-弹簧一；210-固定导轮；211-固定导架；301-轨道；302-支撑架；303-电缸一；304-滑板；3041-锥面；3042-凸台；305-导电滑杆；306-弹簧二；307-导电靴；308-导电板；309-保护盖；3091-凹槽；3092-斜面；3093-台面；3094-台阶斜面；3095-斜板；310-弹簧三；311-扣板；312-伸缩杆；313-弹簧四；314-连杆；315-解锁滑板；316-滑杆；401-清洁壳；402-滑移架；403-电缸二；404-转头一；405-水平连杆；406-水平清洁板；407-水平滑条；408-转头二；409-垂直连杆；410-垂直清洁板；411-垂直滑条；412-连接架；413-槽板；414-转板；415-封板；416-储尘盒。

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。

实施例一：

如图1、图2和图3所示，

一种管廊内的巡检机器人，包括壳体1，壳体1上设有行走机构2，行走机构2包括电机201，电机201设于壳体1上，电机201的转动轴上设有锥齿轮一202，锥齿轮一202与锥齿轮二203啮合，两个行走轴204转动设于壳体1上，传动机构206的两个转轮分别设于两个行走轴204上，每个行走轴204上均设有两个行走轮205，行走轮205与轨道301的上表面接触，锥齿轮二203设于一个行走轴204上。

具体地，电机201提供动力，通过锥齿轮一202和锥齿轮二203传递动力，驱使行走轴204，通过传动机构206传递动力，驱动另一个行走轴204转动，行走轴204带动行走轮205转动，行走轮205在轨道301上滚动，故本机器人在轨道301上行走。

如图1、图2、图4和图5所示，充电机构3包括轨道301和支撑架302，轨道301设于管廊顶部，支撑架302固定设于壳体1上，电缸一303固定设于支撑架302上，电缸一303的伸缩轴与滑板304固定连接，且滑板304滑动设于支撑架302上，导电靴307有三个，导电靴307与导电板308接触，导电板308设于轨道301的下方，导电靴307固定设于导电滑杆305上，导电滑杆305滑动设于滑板304上，弹簧二306的两端分别与滑板304和导电滑杆305固定连接。

具体地，三根导电板308分别与供电电源箱的火线、零线和地线连接，三根导电滑杆305与本机器人电源箱的火线、零线和地线连接；电缸一303提供动力，驱动滑板304向上运动，导电靴307与导电板308接触，且弹簧二306提供动力，使导电靴307贴紧导电板308，电流从供电电源线，通过导电靴307和导电滑杆305，导向机器人电源箱。

如图1、图2、图9、图10、图11、图12和图13所示，所述的清洁机构4包括清洁壳401，清洁壳401设于壳体1的侧面，滑移架402滑动设于壳体1上，电缸二403的伸缩轴与滑移架402连接，电缸二403固定设于壳体1上，转头一404有两个，转头一404固定设于滑移架402上，水平连杆405的两端分别与转头一404和水平清洁板406转动连接，水平清洁板406滑动设于水平滑条407上，水平滑条407固定设于清洁壳401上，转头二408有两个，垂直连杆409的两端分别与转头二408和垂直清洁板410转动连接，垂直清洁板410滑动设于垂直滑条411上，垂直滑条411固定设于清洁壳401上，水平清洁板406和垂直清洁板410上设有毛刷，水平清洁板406和垂直清洁板410用于对轨道301进行清洁。

具体地，电缸二403提供动力，驱使滑移架402在壳体1上滑动，通过水平连杆405传递动力，驱使两组水平清洁板406向轨道301方向移动，水平清洁板406与轨道301表面接触；通过垂直连杆409传递动力，驱使两组垂直清洁板410向轨道301方向移动，垂直清洁板410与轨道301表面接触，本机器人在轨道301上行走过程中，水平清洁板406和垂直清洁板410对轨道301进行清洁。

如图1所示，所述壳体1的下方设有拍摄杆5，拍摄杆5的末端设有四组摄像头，摄像头对管廊进行拍摄检查。

如图2和图3所示，行走机构2包括四组活动导轮组，四组活动导轮组位于轨道301的两侧，活动导轮组包括活动导轮207，活动导轮207转动设于活动导架208上，活动导轮207与轨道301的侧面接触，活动导架208滑动设于壳体1上，弹簧一209的两端分别与活动导架208和壳体1固定连接。

行走机构2包括两组固定导轮组，两组固定导轮组位于轨道301的两侧，固定导轮组包括固定导轮210，固定导轮210转动设于固定导架211上，固定导轮210与轨道301接触，固定导架211固定设于壳体1上。

具体地，活动导轮207和固定导轮210起导向作用，当轨道301为直线时，壳体1位于轨道301的中间位置，确保导电靴307和导电板308接触；当轨道301为弯曲时，活动导轮207使壳体1顺利通过弯曲的轨道301，且固定导轮210使壳体1的中间位置处于轨道301的中间，确保导电靴307也能与导电板308接触。

实施例二：

如图4、图6、图7和图8所示，所述的充电机构3包括多个保护盖309，保护盖309依次滑动设于轨道301内部的两侧，且多个保护盖309的总长度与轨道301的长度一致，弹簧三310的两端分别与保护盖309和轨道301固定连接，扣板311设于伸缩杆312上，伸缩杆312固定设于轨道301底部，弹簧四313的两端分别与轨道301和扣板311固定连接，连杆314的一端与扣板311转动连接，连杆314的另一端与解锁滑板315转动连接，解锁滑板315滑动设于滑杆316上，滑杆316固定设于轨道301内部的侧面。

如图5所示，所述的导电靴307的两端为翘起形状，确保导电靴307在导电板308上顺利滑动。

如图6、图7和图8所示，所述的保护盖309中部设有凹槽3091和斜面3092，扣板311用于插入到凹槽3091中，斜面3092用于驱动扣板311移动，斜面3092旁设有台面3093，保护盖309的两端设有台阶斜面3094，保护盖309上设有两个斜板3095，滑板304的侧面用于驱动斜板3095。

如图5所示，所述的滑板304两端设有锥面3041，锥面3041用于驱动台阶斜面3094，滑板304的侧面设有凸台3042，凸台3042用于驱动解锁滑板315的斜面。

具体地，滑板304向上运动，滑板304的侧面与斜板3095接触，滑板304驱动保护盖309向两外侧运动，弹簧三310压缩，弹簧四313提供动力，使扣板311插入到凹槽3091中，且通过连杆314传递动力，使解锁滑板315沿着滑杆316向内侧移动；当壳体1沿着轨道301做直线运动时，滑板304经过保护盖309，由于扣板311的作用，保护盖309不向内侧移动，而滑板304的锥面3041与下一组的保护盖309的台阶斜面3094接触，使下一组的两个保护盖309向两外侧移动。

滑板304移动到下位，且滑板304做直线的运动，滑板304的凸台3042与解锁滑板315的斜面接触，使解锁滑板315沿着滑杆316向外侧运动，通过连杆314传递动力，使扣板311从凹槽3091中拔出，弹簧三310提供动力，使保护盖309向内侧运动，斜面3092与扣板311接触，持续驱动扣板311向下运动，使解锁滑板315与凸台3042不再接触，并且摩擦损耗；当保护盖309运动到内侧时，扣板311处于台面3093上。

如图10、图12和图13所示，连接架412固定设于滑移架402上，连接架412的下部设有五组槽板413，槽板413与转板414的滑槽形成滑动配合，转板414固定设于封板415的侧面，封板415转动设于清洁壳401上。

如图10和图13所示，储尘盒416滑动设于清洁壳401上，且储尘盒416位于封板415的下方。

具体地，滑移架402在壳体1上滑动时，带动连接架412和槽板413同步移动，从而使转板414和封板415转动，使封板415打开，灰尘从封板415掉落到储尘盒416中进行储存；需要清理灰尘时，将储尘盒416抽出进行清理。

本发明还提供一种管廊内的巡检轨道，包括轨道301，轨道301设于管廊顶部，轨道301上安装有巡检机器人。

工作原理：本机器人的行走机构2的电机201提供动力，通过锥齿轮一202和锥齿轮二203传递动力，驱使行走轴204，通过传动机构206传递动力，驱动另一个行走轴204转动，行走轴204带动行走轮205转动，行走轮205在轨道301上滚动，使本机器人在轨道301上行走；在机器人的行走过程中，行走机构2的活动导轮207和固定导轮210起导向作用，当轨道301为直线时，壳体1位于轨道301的中间位置，确保导电靴307和导电板308接触；当轨道301为弯曲时，活动导轮207使壳体1顺利通过弯曲的轨道301，且固定导轮210使壳体1的中间位置处于轨道301的中间，确保导电靴307也能与导电板308接触；在机器人的行走过程中，拍摄杆5的末端四组摄像头对管廊进行拍摄巡检检查，四组摄像头使巡检更加广阔。

考虑到机器人连续工作，需要对机器人进行充电，电缸一303驱动滑板304向上运动，滑板304的侧面与斜板3095接触，滑板304驱动保护盖309向两外侧运动，同时导电靴307与导电板308接触，电流从供电电源线，通过导电靴307和导电滑杆305，流向机器人电源箱，对机器人的电池进行充电；且弹簧二306提供动力，使导电靴307贴紧导电板308，且弹簧三310压缩，弹簧四313提供动力，使扣板311插入到凹槽3091中，且通过连杆314传递动力，使解锁滑板315沿着滑杆316向内侧移动；机器人行走时，即壳体1沿着轨道301做直线运动时，滑板304经过保护盖309，由于扣板311的作用，保护盖309不向内侧移动，而滑板304的锥面3041与下一组的保护盖309的台阶斜面3094接触，使下一组的两个保护盖309向两外侧移动，估导电靴307始终与导电板308紧贴。

考虑到机器人电已充足，需要对导电板308进行保护，电缸一303驱动滑板304移动到下位，在机器人在行走过程中，滑板304的凸台3042与解锁滑板315的斜面接触，使解锁滑板315沿着滑杆316向外侧运动，通过连杆314传递动力，使扣板311从凹槽3091中拔出，弹簧三310提供动力，使保护盖309向内侧运动，斜面3092与扣板311接触，持续驱动扣板311向下运动，使解锁滑板315与凸台3042不再接触，避免摩擦损耗；当保护盖309运动到内侧时，扣板311处于台面3093上，保护盖309将导电板308保护在内，避免与空气中灰尘接触，提高导电板308和导电靴307的接触质量。

考虑到管廊的灰尘落在轨道301上，为了提高机器人的行走质量，电缸二403提供动力，驱使滑移架402在壳体1上滑动，通过水平连杆405传递动力，驱使两组水平清洁板406向轨道301方向移动，水平清洁板406与轨道301表面接触；通过垂直连杆409传递动力，驱使两组垂直清洁板410向轨道301方向移动，垂直清洁板410与轨道301表面接触，本机器人在轨道301上行走过程中，水平清洁板406和垂直清洁板410对轨道301进行清洁；同时滑移架402带动连接架412和槽板413同步移动，从而使转板414和封板415转动，使封板415打开，灰尘从封板415掉落到储尘盒416中进行储存；当不需要清理轨道301的灰尘时，封板415关闭，避免储尘盒416的灰尘溢出。

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 (10)

1.一种管廊内的巡检机器人，包括壳体（1）、传动机构（206）和充电机构（3），壳体（1）上设有行走机构（2），电机（201）设于壳体（1）上，电机（201）的转动轴上设有锥齿轮一（202），锥齿轮一（202）与锥齿轮二（203）啮合，其特征在于：

两个行走轴（204）转动设于壳体（1）上，传动机构（206）的两个转轮分别设于两个行走轴（204）上，每个行走轴（204）上均设有两个行走轮（205），行走轮（205）与轨道（301）的上表面接触，锥齿轮二（203）设于一个行走轴（204）上；

充电机构（3）包括轨道（301）和支撑架（302），支撑架（302）固定设于壳体（1）上，电缸一（303）固定设于支撑架（302）上，电缸一（303）的伸缩轴与滑板（304）固定连接，且滑板（304）滑动设于支撑架（302）上，导电靴（307）有三个，导电靴（307）与导电板（308）接触，导电板（308）设于轨道（301）的下方，导电靴（307）固定设于导电滑杆（305）上，导电滑杆（305）滑动设于滑板（304）上，弹簧二（306）的两端分别与滑板（304）和导电滑杆（305）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种管廊内的巡检机器人，其特征在于：还包括清洁机构（4），所述清洁机构（4）包括清洁壳（401），清洁壳（401）设于壳体（1）的侧面，滑移架（402）滑动设于壳体（1）上，电缸二（403）的伸缩轴与滑移架（402）连接，电缸二（403）固定设于壳体（1）上，转头一（404）有两个，转头一（404）固定设于滑移架（402）上，水平连杆（405）的两端分别与转头一（404）和水平清洁板（406）转动连接，水平清洁板（406）滑动设于水平滑条（407）上，水平滑条（407）固定设于清洁壳（401）上，转头二（408）有两个，垂直连杆（409）的两端分别与转头二（408）和垂直清洁板（410）转动连接，垂直清洁板（410）滑动设于垂直滑条（411）上，垂直滑条（411）固定设于清洁壳（401）上，水平清洁板（406）和垂直清洁板（410）用于对轨道（301）进行清洁；

所述壳体（1）的下方设有拍摄杆（5），拍摄杆（5）的末端设有四组摄像头。

3.根据权利要求2所述的一种管廊内的巡检机器人，其特征在于：行走机构（2）包括四组活动导轮组，四组活动导轮组位于轨道（301）的两侧，活动导轮组包括活动导轮（207），活动导轮（207）转动设于活动导架（208）上，活动导轮（207）与轨道（301）的侧面接触，活动导架（208）滑动设于壳体（1）上，弹簧一（209）的两端分别与活动导架（208）和壳体（1）固定连接；

行走机构（2）包括两组固定导轮组，两组固定导轮组位于轨道（301）的两侧，固定导轮组包括固定导轮（210），固定导轮（210）转动设于固定导架（211）上，固定导轮（210）与轨道（301）接触，固定导架（211）固定设于壳体（1）上。

4.根据权利要求3所述的一种管廊内的巡检机器人，其特征在于：所述的充电机构（3）还包括保护盖（309），保护盖（309）依次滑动设于轨道（301）内部的两侧，弹簧三（310）的两端分别与保护盖（309）和轨道（301）固定连接，扣板（311）设于伸缩杆（312）上，伸缩杆（312）固定设于轨道（301）底部，弹簧四（313）的两端分别与轨道（301）和扣板（311）固定连接，连杆（314）的一端与扣板（311）转动连接，连杆（314）的另一端与解锁滑板（315）转动连接，解锁滑板（315）滑动设于滑杆（316）上，滑杆（316）固定设于轨道（301）内部的侧面。

5.根据权利要求1所述的一种管廊内的巡检机器人，其特征在于：所述的导电靴（307）的两端为翘起形状。

6.根据权利要求4所述的一种管廊内的巡检机器人，其特征在于：所述的保护盖（309）中部设有凹槽（3091）和斜面（3092），扣板（311）用于插入到凹槽（3091）中，斜面（3092）用于驱动扣板（311）移动，斜面（3092）旁设有台面（3093），保护盖（309）的两端设有台阶斜面（3094），保护盖（309）上设有两个斜板（3095），滑板（304）的侧面用于驱动斜板（3095）。

7.根据权利要求6所述的一种管廊内的巡检机器人，其特征在于：所述的滑板（304）两端设有锥面（3041），锥面（3041）用于驱动台阶斜面（3094），滑板（304）的侧面设有凸台（3042），凸台（3042）用于驱动解锁滑板（315）的斜面 。

8.根据权利要求2所述的一种管廊内的巡检机器人，其特征在于：连接架（412）固定设于滑移架（402）上，连接架（412）的下部设有五组槽板（413），槽板（413）与转板（414）形成滑动配合，转板（414）固定设于封板（415）的侧面，封板（415）转动设于清洁壳（401）上。

9.根据权利要求8所述的一种管廊内的巡检机器人，其特征在于：储尘盒（416）滑动设于清洁壳（401）上，且储尘盒（416）位于封板（415）的下方。

10.一种应用于权利要求1-9任一项所述的一种管廊内的巡检机器人的巡检轨道，其特征在于：包括轨道（301），轨道（301）设于管廊顶部，轨道（301）上安装有巡检机器人。