CN120207801B - 应用于仓储系统的自动化巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及巡检机器人技术领域，具体为应用于仓储系统的自动化巡检机器人，包括应用于仓储系统的巡检设备，所述巡检设备包括巡检机器人、设置于巡检机器人上的升降顶杆以及固定于升降顶杆顶端的检测模块；所述巡检机器人的上表面设置有位于升降顶杆外部的保护机构，所述保护机构包括安装板、设置于安装板上的缓冲结构、轮架以及离心调节结构，所述轮架上转动有与升降顶杆外表面相抵的抵接滚轮；所述安装板上设置有配合离心调节结构使用的联动机构，所述联动机构通过离心调节结构驱动，实现对缓冲结构的调节。本发明通过机械弹簧、液压阻尼和离心联动的三重防护，实现了高频升降、高负载以及环境复杂的自动化巡检需求，提升设备寿命和安全性。

Description

应用于仓储系统的自动化巡检机器人

技术领域

本发明涉及巡检机器人技术领域，具体为应用于仓储系统的自动化巡检机器人。

背景技术

巡检机器人是以移动机器人作为载体，以可见光摄像机、红外热成像仪、其它检测仪器作为载荷系统，以机器视觉、电磁场、GPS、GIS的多场信息融合作为机器人自主移动与自主巡检的导航系统，以嵌入式计算机作为控制系统的软硬件开发平台，具有障碍物检测识别与定位、自主作业规划、自主越障、对输电线路及其线路走廊自主巡检、巡检图像和数据的机器人本体自动存储与远程无线传输、地面远程无线监控与遥控、电能在线实时补给、后台巡检作业管理与分析诊断等功能；

中国专利CN220113321U，公开了“一种自动化巡检机器人，属于巡检机器人技术领域，包括车体，所述车体两端下侧设置有防护杠，车体下端两侧设置有移动轮，车体两端设置有照明灯，车体上端一侧设置有超声波发射器，超声波发射器一侧设置有超声接收射器，车体上侧设置有支撑板，支撑板上端设置有摄像头，该申请通过设置清理组件可自动对摄像头镜头处进行清理，避免摄像头长时间使用镜头处附着灰尘等杂质影响拍摄质量”；

然而上述专利还存在以下缺陷：如巡检机器人对检测模块调节的升降杆下方缺少缓冲功能，升降杆下降至最低点时，若无缓冲，会与底座或车体发生刚性碰撞，导致结构变形如导轨弯曲或者连接件松动，并且，刚性撞击会导致图像模糊，影响视觉巡检效果。

因此，亟需对巡检机器人进行改进，以解决上述存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供应用于仓储系统的自动化巡检机器人，通过机械弹簧、液压阻尼和离心联动的三重防护，实现了高频升降、高负载以及环境复杂的自动化巡检需求，显著提升设备寿命和安全性。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：应用于仓储系统的巡检设备，所述巡检设备包括巡检机器人、设置于巡检机器人上的升降顶杆以及固定于升降顶杆顶端的检测模块；

所述巡检机器人的上表面设置有位于升降顶杆外部的保护机构，所述保护机构包括安装板、设置于安装板上的缓冲结构、轮架以及离心调节结构，所述轮架上转动有与升降顶杆外表面相抵的抵接滚轮；

所述缓冲结构包括固定于安装板上表面的第一活塞筒和第二活塞筒，所述第一活塞筒内部设置有第一活塞块，所述第一活塞块上表面固定有延伸至第一活塞筒外部的第一塞杆，所述第一塞杆的顶端固定有承载块，所述承载块与第一活塞筒之间固定有第一缓冲弹簧；

所述第二活塞筒内部设置有第二活塞块、挡板和调压板，所述挡板和调压板之间固定有第二缓冲弹簧，所述第二活塞块与挡板之间安装有第二塞杆；

所述安装板上设置有配合离心调节结构使用的联动机构，所述联动机构通过离心调节结构驱动，实现对缓冲结构的调节。

优选的，所述巡检设备还包括用于对巡检机器人充电的充电箱，所述巡检机器人上设置有用于移动的驱动轮，所述巡检机器人的前后两侧均固定有防护架，所述巡检机器人内部开设有升降顶杆用的伸缩孔。

优选的，所述第一活塞筒与第二活塞筒内部均呈中空状设置，且第一活塞筒与第二活塞筒之间固定有连通管，所述升降顶杆的外表面固定有与承载块接触的触块，所述第二活塞筒内部固定有对挡板限位的挡块；

所述抵接滚轮内固定有转轴，所述抵接滚轮通过转轴安装于轮架上，所述转轴与轮架内部轴承连接。

优选的，所述离心调节结构包括转动杆、套设于转动杆外部的转套和滑套，所述转动杆的外表面铰接有摆动臂，所述转套与摆动臂之间铰接有连杆，所述摆动臂的端部固定有摆动球，所述转动杆与转轴之间设置有同步结构。

优选的，所述同步结构包括固定于转动杆与转轴外表面的同步轮，两个所述同步轮之间传动连接有同步带，且两个同步轮大小不一设置。

优选的，所述离心调节结构中的摆动臂、连杆以及摆动球的数量均为两个，且两个摆动臂对称设置，所述滑套转动于转套外表面，所述转动杆的一端与轮架外表面轴承连接。

优选的，所述联动机构包括传动结构一和传动结构二，所述传动结构一包括固定于转套下表面的竖板、转动安装于轮架内部的螺纹套、固定于螺纹套外表面的齿轮和固定于竖板底端且与齿轮啮合的齿板，所述螺纹套的内部螺纹安装有贯穿轮架内部的螺杆。

优选的，所述传动结构二包括滑动设置于安装板上方的滑座，所述滑座的一侧固定有抵接块，且抵接块的外表面螺栓固定有与升降顶杆外表面相抵的抵接垫，所述滑座的外部铰接有数量为两个的推动臂，所述螺杆的一端与滑座外表面固定。

优选的，其中一个所述推动臂端部铰接有延伸至第二活塞筒内部且与调压板固定的推动杆，另外一个所述推动臂端部铰接有触发块，所述安装板的上表面固定有安装座，且安装座外表面螺栓固定有配合触发块使用的压力传感结构；

所述滑座靠近轮架的一侧固定有延伸至轮架内部的导向杆。

优选的，所述安装板上设置有对离心调节结构和传动结构一支撑的限位结构，所述限位结构包括固定于安装板侧壁上的横板、固定于横板上表面的第一限位座、固定于第一限位座和轮架之间的第二限位座，两个所述第二限位座之间固定有贯穿竖板内部的限位杆，所述竖板与限位杆固定有复位弹簧，所述转动杆远离轮架的一端与第一限位座外表面轴承连接。

本发明至少具备以下有益效果：

1、本发明通过滚轮转速直接调节阻尼，响应速度快，不同重量下自动调整缓冲力度，实现动态阻尼自适应的优点，通过第一缓冲弹簧吸收瞬时冲击，配合第二级液压和第二缓冲弹簧提供持续阻尼，延长设备寿命。

2、本发明具备双重缓冲保护机制的优点，通过第一缓冲弹簧直接吸收升降杆下坠时的冲击力，实现快速减震，当第一活塞块在筒内移动时，液压油通过连通管流动，形成可控阻力，其中，压板通过第二缓冲弹簧动态调节液压油流量，适应不同冲击强度，挡块防止挡板过度位移，避免结构损坏。

3、本发明通过同步带将升降杆速度实时传递至离心机构，摆动球离心位移量与速度平方成正比，实现非线性阻尼调节，低速时缓冲结构4保持基础阻尼，当高速坠落时，离心力推动转套轴向位移，通过齿板驱动齿轮旋转，使螺杆推进滑座利用推动杆压缩调压板，实现速度与阻尼精准匹配。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明中巡检设备的整体结构立体图；

图2为本发明中巡检机器人的结构立体图；

图3为本发明中检测模块的结构立体图；

图4为本发明中检测模块升起后的结构立体图；

图5为本发明中保护机构的整体结构立体图；

图6为本发明中第一活塞筒的结构示意图；

图7为本发明中第二活塞筒的结构示意图；

图8为本发明中的轮架的结构示意图；

图9为本发明中离心调节结构的结构示意图；

图10为本发明中传动结构二的结构示意图。

图中，1、巡检设备；101、巡检机器人；102、升降顶杆；103、检测模块；104、伸缩孔；105、驱动轮；106、防护架；107、充电箱；2、保护机构；3、安装板；4、缓冲结构；401、第一活塞筒；402、第一活塞块；403、第一塞杆；404、承载块；405、第一缓冲弹簧；406、第二活塞筒；407、第二活塞块；408、挡板；409、调压板；410、连通管；411、第二塞杆；412、第二缓冲弹簧；413、挡块；5、轮架；51、抵接滚轮；52、转轴；6、离心调节结构；601、转动杆；602、转套；603、滑套；604、摆动臂；605、摆动球；606、连杆；7、传动结构一；701、竖板；702、齿板；703、齿轮；704、螺纹套；705、螺杆；8、传动结构二；801、滑座；802、抵接块；803、抵接垫；804、推动臂；805、推动杆；806、触发块；807、安装座；808、压力传感结构；809、导向杆；9、限位结构；901、横板；902、第一限位座；903、第二限位座；904、限位杆；905、复位弹簧；10、同步结构；1001、同步轮；1002、同步带。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例一：

如图1-图3所示，本实施例提供的应用于仓储系统的自动化巡检机器人，包括应用于仓储系统的巡检设备1，巡检设备1包括巡检机器人101、设置于巡检机器人101上的升降顶杆102以及固定于升降顶杆102顶端的检测模块103；可实现垂直方向灵活调节，适应不同高度的货架巡检需求，无需人工干预。巡检设备1还包括用于对巡检机器人101充电的充电箱107，巡检机器人101上设置有用于移动的驱动轮105，巡检机器人101的前后两侧均固定有防护架106，巡检机器人101内部开设有升降顶杆102用的伸缩孔104。

实施例二：

如图4-图10所示，为实现对检测模块103的保护，巡检机器人101的上表面设置有位于升降顶杆102外部的保护机构2，保护机构2包括安装板3、设置于安装板3上的缓冲结构4、轮架5以及离心调节结构6，轮架5上转动有与升降顶杆102外表面相抵的抵接滚轮51。具体的，缓冲结构4包括固定于安装板3上表面的第一活塞筒401和第二活塞筒406，第一活塞筒401内部设置有第一活塞块402，第一活塞块402上表面固定有延伸至第一活塞筒401外部的第一塞杆403，第一塞杆403的顶端固定有承载块404，承载块404与第一活塞筒401之间固定有第一缓冲弹簧405；第二活塞筒406内部设置有第二活塞块407、挡板408和调压板409，挡板408和调压板409之间固定有第二缓冲弹簧412，第二活塞块407与挡板408之间安装有第二塞杆411。其中，抵接滚轮51内固定有转轴52，抵接滚轮51通过转轴52安装于轮架5上，转轴52与轮架5内部轴承连接。本实施例中缓冲结构4使用时，先由弹簧吸收高频冲击，再由液压阻尼耗能，避免“硬着陆”，第一活塞筒401与第二活塞筒406的液压油互通，确保两筒阻尼力同步变化，当升降顶杆102高速下坠时，第一活塞筒401快速压缩、液压油通过连通管410流入第二活塞筒406，调压板409受第二缓冲弹簧412阻力，限制油液流速，形成反向阻尼力。

需要说明的是，第一活塞筒401与第二活塞筒406内部均呈中空状设置，且第一活塞筒401与第二活塞筒406之间固定有连通管410，升降顶杆102的外表面固定有与承载块404接触的触块，第二活塞筒406内部固定有对挡板408限位的挡块413；通过第一缓冲弹簧405直接吸收升降杆下坠时的冲击力，实现快速减震，当第一活塞块402在筒内移动时，液压油通过连通管410流动，形成可控阻力，其中，调压板409通过第二缓冲弹簧412动态调节液压油流量，适应不同冲击强度，挡块413防止挡板408过度位移，避免结构损坏，实现双重缓冲保护机制的优点，同时无电力依赖，纯机械液压系统。第一活塞筒401数量可为两个，两个第一活塞筒401对称设置，当第一活塞筒401数量为两个时，连通管410为三通管。缓冲结构4采用耐高压材质。

为进一步提高缓冲效果，安装板3上设置有配合离心调节结构6使用的联动机构，联动机构通过离心调节结构6驱动，实现对缓冲结构4的调节。具体的，离心调节结构6包括转动杆601、套设于转动杆601外部的转套602和滑套603，转动杆601的外表面铰接有摆动臂604，转套602与摆动臂604之间铰接有连杆606，摆动臂604的端部固定有摆动球605，转动杆601与转轴52之间设置有同步结构10。具体地，离心调节结构6中的摆动臂604、连杆606以及摆动球605的数量均为两个，且两个摆动臂604对称设置，滑套603转动于转套602外表面，转动杆601的一端与轮架5外表面轴承连接。

为实现结构之间的联动，同步结构10包括固定于转动杆601与转轴52外表面的同步轮1001，两个同步轮1001之间传动连接有同步带1002，且两个同步轮1001大小不一设置。联动机构包括传动结构一7和传动结构二8，传动结构一7包括固定于转套602下表面的竖板701、转动安装于轮架5内部的螺纹套704、固定于螺纹套704外表面的齿轮703和固定于竖板701底端且与齿轮703啮合的齿板702，螺纹套704的内部螺纹安装有贯穿轮架5内部的螺杆705。具体的，传动结构二8包括滑动设置于安装板3上方的滑座801，滑座801的一侧固定有抵接块802，且抵接块802的外表面螺栓固定有与升降顶杆102外表面相抵的抵接垫803，抵接垫803采用螺栓固定，可快速更换不同材质如橡胶/硅胶以适应低温环境。滑座801的外部铰接有数量为两个的推动臂804，螺杆705的一端与滑座801外表面固定。其中一个推动臂804端部铰接有延伸至第二活塞筒406内部且与调压板409固定的推动杆805，第二活塞筒406内部设置有对推动杆805限位的限位块，且第二活塞筒406内部安装有配合推动杆805使用的密封圈。另外一个推动臂804端部铰接有触发块806，安装板3的上表面固定有安装座807，且安装座807外表面螺栓固定有配合触发块806使用的压力传感结构808。通过同步带1002将升降杆速度实时传递至离心机构，摆动球605离心位移量与速度平方成正比，实现非线性阻尼调节，低速时缓冲结构4保持基础阻尼，当高速坠落时，离心力推动转套602轴向位移，通过齿板702驱动齿轮703旋转，使螺杆705推进滑座801利用推动杆805压缩调压板409，实现速度与阻尼精准匹配。

值得一提的是，通过第一缓冲弹簧405吸收瞬时冲击实现第一级缓冲，第二级液压弹簧系统通过调压板409动态调节阻尼系数，压力传感结构808实时监测，实现双级缓冲与压力闭环控制。

为保证传动结构一7与传动结构二8的稳定运行，滑座801靠近轮架5的一侧固定有延伸至轮架5内部的导向杆809。安装板3上设置有对离心调节结构6和传动结构一7支撑的限位结构9，限位结构9包括固定于安装板3侧壁上的横板901、固定于横板901上表面的第一限位座902、固定于第一限位座902和轮架5之间的第二限位座903，两个第二限位座903之间固定有贯穿竖板701内部的限位杆904，竖板701与限位杆904固定有复位弹簧905，限位结构9中的复位弹簧905确保异常情况下机构自动复位。导向杆809防止滑座801偏转，保持推动杆805直线运动精度。转动杆601远离轮架5的一端与第一限位座902外表面轴承连接。

如图1-图10所示，本实施例提供的书本分类摆放装置的原理如下：

首先抵接滚轮51与升降顶杆102外表面接触，当升降顶杆102上下移动时，抵接滚轮51旋转，转轴52通过同步带1002驱动转动杆601，将升降顶杆102的线性运动转化为离心调节结构6的旋转运动；

离心调节结构6工作时，其上的转动杆601带动摆动臂604和摆动球605旋转，当转速升高时即升降顶杆102下降过快，离心力使摆动球605外甩，推动转套602轴向移动，滑套603带动竖板701下移，进而驱动齿板702与齿轮703啮合，使螺纹套704旋转，此时螺杆705随螺纹套704转动，推动滑座801移动；

滑座801移动时，通过推动臂804联动，将推动杆805压缩调压板409，改变第二活塞筒406的液压阻尼力，同时触发块806接触压力传感结构808发出警报，通过第一缓冲弹簧405吸收瞬时冲击，配合第二级液压和第二缓冲弹簧412提供持续阻尼，延长设备寿命。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

Claims (5)

1.应用于仓储系统的自动化巡检机器人，包括应用于仓储系统的巡检设备（1），其特征在于，所述巡检设备（1）包括巡检机器人（101）、设置于巡检机器人（101）上的升降顶杆（102）以及固定于升降顶杆（102）顶端的检测模块（103）；

所述巡检机器人（101）的上表面设置有位于升降顶杆（102）外部的保护机构（2），所述保护机构（2）包括安装板（3）、设置于安装板（3）上的缓冲结构（4）、轮架（5）以及离心调节结构（6），所述轮架（5）上转动有与升降顶杆（102）外表面相抵的抵接滚轮（51）；

所述缓冲结构（4）包括固定于安装板（3）上表面的第一活塞筒（401）和第二活塞筒（406），所述第一活塞筒（401）内部设置有第一活塞块（402），所述第一活塞块（402）上表面固定有延伸至第一活塞筒（401）外部的第一塞杆（403），所述第一塞杆（403）的顶端固定有承载块（404），所述承载块（404）与第一活塞筒（401）之间固定有第一缓冲弹簧（405）；

所述第二活塞筒（406）内部设置有第二活塞块（407）、挡板（408）和调压板（409），所述挡板（408）和调压板（409）之间固定有第二缓冲弹簧（412），所述第二活塞块（407）与挡板（408）之间安装有第二塞杆（411）；

所述安装板（3）上设置有配合离心调节结构（6）使用的联动机构，所述联动机构通过离心调节结构（6）驱动，实现对缓冲结构（4）的调节；

所述第一活塞筒（401）与第二活塞筒（406）内部均呈中空状设置，且第一活塞筒（401）与第二活塞筒（406）之间固定有连通管（410），所述升降顶杆（102）的外表面固定有与承载块（404）接触的触块，所述第二活塞筒（406）内部固定有对挡板（408）限位的挡块（413）；

所述抵接滚轮（51）内固定有转轴（52），所述抵接滚轮（51）通过转轴（52）安装于轮架（5）上，所述转轴（52）与轮架（5）内部轴承连接；

所述离心调节结构（6）包括转动杆（601）、套设于转动杆（601）外部的转套（602）和滑套（603），所述转动杆（601）的外表面铰接有摆动臂（604），所述转套（602）与摆动臂（604）之间铰接有连杆（606），所述摆动臂（604）的端部固定有摆动球（605），所述转动杆（601）与转轴（52）之间设置有同步结构（10）；

所述联动机构包括传动结构一（7）和传动结构二（8），所述传动结构一（7）包括固定于转套（602）下表面的竖板（701）、转动安装于轮架（5）内部的螺纹套（704）、固定于螺纹套（704）外表面的齿轮（703）和固定于竖板（701）底端且与齿轮（703）啮合的齿板（702），所述螺纹套（704）的内部螺纹安装有贯穿轮架（5）内部的螺杆（705）；

所述传动结构二（8）包括滑动设置于安装板（3）上方的滑座（801），所述滑座（801）的一侧固定有抵接块（802），且抵接块（802）的外表面螺栓固定有与升降顶杆（102）外表面相抵的抵接垫（803），所述螺杆（705）的一端与滑座（801）外表面固定；

所述滑座（801）的外部铰接有数量为两个的推动臂（804），其中一个所述推动臂（804）端部铰接有延伸至第二活塞筒（406）内部且与调压板（409）固定的推动杆（805），另外一个所述推动臂（804）端部铰接有触发块（806），所述安装板（3）的上表面固定有安装座（807），且安装座（807）外表面螺栓固定有配合触发块（806）使用的压力传感结构（808）；

所述滑座（801）靠近轮架（5）的一侧固定有延伸至轮架（5）内部的导向杆（809）。

2.根据权利要求1所述的应用于仓储系统的自动化巡检机器人，其特征在于：所述巡检设备（1）还包括用于对巡检机器人（101）充电的充电箱（107），所述巡检机器人（101）上设置有用于移动的驱动轮（105），所述巡检机器人（101）的前后两侧均固定有防护架（106），所述巡检机器人（101）内部开设有升降顶杆（102）用的伸缩孔（104）。

3.根据权利要求1所述的应用于仓储系统的自动化巡检机器人，其特征在于：所述同步结构（10）包括固定于转动杆（601）与转轴（52）外表面的同步轮（1001），两个所述同步轮（1001）之间传动连接有同步带（1002），且两个同步轮（1001）大小不一设置。

4.根据权利要求3所述的应用于仓储系统的自动化巡检机器人，其特征在于：所述离心调节结构（6）中的摆动臂（604）、连杆（606）以及摆动球（605）的数量均为两个，且两个摆动臂（604）对称设置，所述滑套（603）转动于转套（602）外表面，所述转动杆（601）的一端与轮架（5）外表面轴承连接。

5.根据权利要求1所述的应用于仓储系统的自动化巡检机器人，其特征在于：所述安装板（3）上设置有对离心调节结构（6）和传动结构一（7）支撑的限位结构（9），所述限位结构（9）包括固定于安装板（3）侧壁上的横板（901）、固定于横板（901）上表面的第一限位座（902）、固定于第一限位座（902）和轮架（5）之间的第二限位座（903），两个所述第二限位座（903）之间固定有贯穿竖板（701）内部的限位杆（904），所述竖板（701）与限位杆（904）固定有复位弹簧（905），所述转动杆（601）远离轮架（5）的一端与第一限位座（902）外表面轴承连接。