CN202217963U

CN202217963U - 小型履带式电缆隧道巡检机器人

Info

Publication number: CN202217963U
Application number: CN2011203509068U
Authority: CN
Inventors: 唐术锋; 陈世慧; 王彪; 郭晓红
Original assignee: Inner mongolia electric power science research institute
Current assignee: Inner mongolia electric power science research institute
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2021-09-09

Abstract

一种小型履带式电缆隧道巡检机器人，涉及一种可实现电缆隧(管)道巡检的机器人。本机器人由两个独立的行走履带机构、基体、姿态设定机构、带有云台的摄像头、和传感器组成；姿态设定机构装在基体内；带有云台的摄像头装在基体的上面；两个独立的行走履带机构分别位于基体的左右两侧，通过两组轴分别与基体和姿态设定机构装上的驱动连杆旋转连接；传感器装在基体上。采用左、右独立驱动的履带方式，且两组履带所形成的姿态夹角可设定，通过姿态角的调整可以适应电缆隧道的平整路面也可以适应不同直径管道的弧形路面，且通过左右履带运动控制实现机器人的前进、后退和各种转弯运动。通过该机器人实现了地下输电线路的自动巡检。

Description

小型履带式电缆隧道巡检机器人

技术领域

一种小型履带式电缆隧道巡检机器人，涉及机器人技术应用领域，特别涉及一种可实现电缆隧(管)道巡检的机器人。

背景技术

为减少自然灾害对输电网络的影响，改善城市面貌，避免架空电缆与地面建筑物的干涉，同时考虑到电缆扩容、维护的方便性，越来越多的电缆采用地下隧(管)道输送方式。随着时间的推移，电缆老化、腐蚀等现象难免发生，如果电缆长期运行在非健康状态，难免会造成输电故障。目前电缆隧(管)道主要采取人工巡检作业方式，由于隧(管)道长期处于封闭状态，难免积聚一些有毒有害气体，并且在高电压的环境中作业，工作人员存在很大的安全隐患；而对于空间较小的无法实现人工巡检的电缆隧(管)道，目前还没有一种合适的巡检方式。因此，有必要研制一种机器人实现电缆隧(管)道的自动巡检。

实用新型内容

本实用新型的目的提为电缆巡检提供一种小型履带式电缆隧道巡检机器人。

本机器人由两个独立的行走履带机构、基体、姿态设定机构、带有云台的摄像头、和传感器组成；姿态设定机构装在基体内；带有云台的摄像头装在基体的上面；两个独立的行走履带机构分别位于基体的左右两侧，通过两组轴分别与基体和姿态设定机构装上的驱动连杆旋转连接；传感器装在基体上。

本机器人由左行走履带机构、右行走履带机构、姿态设定机构、有云台的红外摄像头、基体和多种传感器组成。采用左、右独立驱动的履带方式，且两组履带所形成的姿态夹角可设定，通过姿态角的调整可以适应电缆隧道的平整路面也可以适应不同直径管道的弧形路面，且通过左右履带运动控制实现机器人的前进、后退和各种转弯运动。摄像头云台具有俯仰和方位两个自由度，可以实现机器人前方的全局观测，且配置有照明光源可实现黑暗环境的观测，并将俯仰、方位的驱动、摄像头、光源高度集成为一体。本发明的巡检机器人具有较强的运动和越障能力，通过人孔进入到电缆隧(管)道，同时将隧(管)道内的图像、温湿度、烟雾和有毒有害气体浓度信息通过无线通讯方式传输到地面。

通过该机器人实现了地下输电线路的自动巡检，替代了人工巡检作业，同时解决了空间较小的输电隧(管)道无法进行巡检的问题；该巡检机器人能同时适应隧道的平整路面和不同直径的管道弧形路面；采用曲柄连杆机构的姿态设定机构实现了两侧履带相对基体同时向外或向内运动，确保了调整方向的一致性；摄像头通过云台能够实现机器人前方的全局观测；采用无线通讯方式，自带电源，避免了线缆缠绕问题，提高了机器人的运动灵活性。

附图说明

图1是本小型履带式电缆隧道巡检机器人的前侧示意图；

图2是本小型履带式电缆隧道巡检机器人的后侧示意图；

图3是本小型履带式电缆隧道巡检机器人左履带结构示意图；

图4是本小型履带式电缆隧道巡检机器人左履带驱动示意图；

图5是本小型履带式电缆隧道巡检机器人左履带张紧机构示意图；

图6是本小型履带式电缆隧道巡检机器人姿态设定机构和摄像头前侧局部剖结构示意图；

图7是本小型履带式电缆隧道巡检机器人姿态设定机构和摄像头侧剖结构示意图；

图8是本小型履带式电缆隧道巡检机器人工作示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1和图2所示，本小型履带式电缆隧道巡检机器人由左行走履带机构4、右行走履带机构1、姿态设定机构3、带有云台的摄像头2、传感器5和基体3-1组成。传感器组5由一氧化碳传感器、温湿度传感器、二氧化碳传感器、二氧化硫传感器、烟雾传感器和甲烷传感器等组成。从外观上看，左行走履带机构由左外壳4-1、左内壳4-5、左履带4-3、左电池盖4-2和左行走履带驱动罩4-4构成；右行走履带机构由右外壳1-4、右内壳1-2、右履带1-3和右行走履带驱动罩1-1构成。

如图3、图4和图5所示，图3是左行走履带机构去除左外壳4-1和左电池盖4-2的主视图，图4为剖开左行走履带机构的左行走履带驱动罩4-4顶面的后视图，图5为左行走履带张紧带轮结构示意图；右行走履带结构与左行走履带结构互为镜像；左外壳4-1和左内壳4-5固定于左基体4-8上；左行走主驱动带轮4-13、主惰轮4-6、4-9通过轴和轴承两侧分别连接在左外壳4-1和左内壳4-5上；张紧带轮4-17通过轴4-32和轴承连接在张紧支架4-31和4-33上，张紧支架4-31和4-33在上滑块4-30的驱动下在左外壳4-1和左内壳4-5上下滑动，张紧滑块4-34和4-29在张紧螺钉4-34的作用下拉近推动上滑块4-30向上移动张紧左履带4-3，下滑块4-28支撑在左外壳4-1和左内壳4-5上；左履带4-3在左行走主驱动带轮4-13、主惰轮4-6、4-9和张紧带轮4-17上；减速器电机4-20通过轴、轴承与左电机固定座4-18连接；左电机固定座4-18固定于左内壳4-5上；减速电机通过锥齿轮副4-15和4-16驱动锥齿轮轴4-14；锥齿轮轴4-14通过轴承连接在左外壳4-1和左内壳4-5上；带轮4-21固定于锥齿轮轴4-14上，带轮4-24固定于左行走主驱动带轮轴4-23上，左行走主驱动带轮轴4-23与左行走主驱动带轮4-13连接；左驱动同步带4-22连于带轮4-21和4-24上，并通过惰轮4-25张紧，惰轮4-25通过轴、轴承连接于固定板4-26上，固定板2-26绕轴螺钉4-27旋转并固定于左内壳4-5上，电池4-19放置于左外壳4-1、左内壳4-5和左基体4-8构成的腔体内。

如图6和图7所示，左履带连接架3-12固定在左内壳4-5上并通过轴3-13与基体3-1旋转连接，左驱动连杆3-11通过轴3-10、轴3-9分别与左履带连接架3-12和姿态驱动曲柄3-7旋转连接；右履带连接架3-3固定在右内壳1-2上并通过轴3-2与基体3-1旋转连接，右驱动连杆3-5通过轴3-4、轴3-6分别与右履带连接架3-3和姿态驱动曲柄3-7旋转连接；姿态驱动曲柄3-7固定于驱动轴3-8上，驱动轴3-8通过轴承连接在基体3-1上并与刹车3-19转子固连，刹车3-19固定于基体3-1上并与驱动轴3-8连接，电机3-17输出轴与驱动轴3-8固连，电机3-17固定于基体3-1上；摄像头2-13、光源2-15和镜片2-16卡装在摄像头壳体2-14内；摄像头基座2-17固定在基体3-1上，摄像头壳体2-14经支承轴2-2和驱动轴2-6通过轴承与支架2-1旋转连接，驱动带轮2-7固定于驱动轴2-6上，带轮2-9连接在电机驱动轴2-10上，电机驱动轴2-10通过轴承与电机座2-4旋转连接，俯仰电机2-5输出轴与驱动轴2-10固连并固定于电机座2-4上，俯仰驱动同步带2-8连于驱动带轮2-7和带轮2-9上；方位轴2-18固定于支架2-1上并通过轴承与摄像头基座2-17旋转连接，方位电机2-20输出轴与方位轴2-18固连并固定于方位电机座2-19上，方位电机座2-19固定于摄像头基座2-17上；俯仰罩2-3、2-11和2-12均固定于支架2-1上；方位罩2-21固定于方位电机座2-19上；姿态设定机构壳体3-15固定于基体3-1上，传感器5、无线天线3-16、控制板3-14均固定于姿态设定机构壳体3-15上。

如图7所示，为本小型履带式电缆隧道巡检机器人的工作示意图，操作者通过无线控制器采用无线通讯方式控制机器人在隧道内执行巡检作业，机器人将隧道内的信息通过无线通讯传输到地面无线控制器显示提供给操作者。

Claims

1.一种小型履带式电缆隧道巡检机器人，是由两个独立的行走履带机构、基体、姿态设定机构、带有云台的摄像头、和传感器组成；其特征在于姿态设定机构装在基体内；带有云台的摄像头装在基体的上面；两个独立的行走履带机构分别位于基体的左右两侧，通过两组轴分别与基体和姿态设定机构装上的驱动连杆旋转连接；传感器装在基体上；通过姿态设定机构可以调整两个履带机构间的夹角以适应隧道或不同直径管道。

2.根据权利要求1所述的小型履带式电缆隧道巡检机器人，其特征在于左行走履带机构的外部由左外壳(4-1)、左内壳(4-5)、左履带(4-3)、左电池盖(4-2)和左行走履带驱动罩(4-4)构成；右行走履带机构的外部由右外壳(1-4)、右内壳(1-2)、右履带(1-3)和右行走履带驱动罩(1-1)构成。

3.根据权利要求1所述的小型履带式电缆隧道巡检机器人，其特征在于右行走履带结构与左行走履带结构互为镜像；左外壳(4-1)和左内壳(4-5)固定于左基体(4-8)上；左行走主驱动带轮(4-13)、主惰轮(4-6)、(4-9)通过轴和轴承两侧分别连接在左外壳(4-1)和左内壳(4-5)上；张紧带轮(4-17)通过轴(4-32)和轴承连接在张紧支架(4-31)和(4-33)上，张紧支架(4-31)和(4-33)在上滑块(4-30)的驱动下在左外壳(4-1)和左内壳(4-5)上下滑动，张紧滑块(4-34)和(4-29)在张紧螺钉(4-34)的作用下拉近推动上滑块(4-30)向上移动张紧左履带(4-3)，下滑块(4-28)支撑在左外壳(4-1)和左内壳(4-5)上；左履带(4-3)在左行走主驱动带轮(4-13)、主惰轮(4-6)、(4-9)和张紧带轮(4-17)上；减速器电机(4-20)通过轴、轴承与左电机固定座(4-18)连接；左电机固定座(4-18)固定于左内壳(4-5)上；减速电机通过锥齿轮副(4-15)和(4-16)驱动锥齿轮轴(4-14)；锥齿轮轴(4-14)通过轴承连接在左外壳(4-1)和左内壳(4-5)上；带轮(4-21)固定于锥齿轮轴(4-14)上，带轮(4-24)固定于左行走主驱动带轮轴(4-23)上，左行走主驱动带轮轴(4-23)与左行走主驱动带轮(4-13)连接；左驱动同步带(4-22)连于带轮(4-21)和(4-24)上，并通过惰轮(4-25)张紧，惰轮(4-25)通过轴、轴承连接于固定板(4-26)上，固定板(2-26)绕轴螺钉(4-27)旋转并固定于左内壳(4-5)上，电池(4-19)放置于左外壳(4-1)、左内壳(4-5)和左基体(4-8)构成的腔体内。

4.根据权利要求1所述的小型履带式电缆隧道巡检机器人，其特征在于左履带连接架(3-12)固定在左内壳(4-5)上并通过轴(3-13)与基体(3-1)旋转连接，左驱动连杆(3-11)通过轴(3-10)、轴(3-9)分别与左履带连接架(3-12)和姿态驱动曲柄(3-7)旋转连接；右履带连接架(3-3)固定在右内壳(1-2)上并通过轴(3-2)与基体(3-1)旋转连接，右驱动连杆(3-5)通过轴(3-4)、轴(3-6)分别与右履带连接架(3-3)和姿态驱动曲柄(3-7)旋转连接；姿态驱动曲柄(3-7)固定于驱动轴(3-8)上，驱动轴(3-8)通过轴承连接在基体(3-1)上并与刹车(3-19)转子固连，刹车(3-19)固定于基体(3-1)上并与驱动轴(3-8)连接，电机(3-17)输出轴与驱动轴(3-8)固连，电机(3-17)固定于基体(3-1)上。

5.根据权利要求1所述的小型履带式电缆隧道巡检机器人，其特征在于摄像头(2-13)、光源(2-15)和镜片(2-16)卡装在摄像头壳体(2-14)内；摄像头基座(2-17)固定在基体(3-1)上，摄像头壳体(2-14)经支承轴(2-2)和驱动轴(2-6)通过轴承与支架(2-1)旋转连接，驱动带轮(2-7)固定于驱动轴(2-6)上，带轮(2-9)连接在电机驱动轴(2-10)上，电机驱动轴(2-10)通过轴承与电机座(2-4)旋转连接，俯仰电机(2-5)输出轴与驱动轴(2-10)固连并固定于电机座(2-4)上，俯仰驱动同步带(2-8)连于驱动带轮(2-7)和带轮(2-9)上；方位轴(2-18)固定于支架(2-1)上并通过轴承与摄像头基座(2-17)旋转连接，方位电机(2-20)输出轴与方位轴(2-18)固连并固定于方位电机座(2-19)上，方位电机座(2-19)固定于摄像头基座(2-17)上；俯仰罩(2-3)、(2-11)和(2-12)均固定于支架(2-1)上；方位罩(2-21)固定于方位电机座(2-19)上；姿态设定机构壳体(3-15)固定于基体(3-1)上，传感器(5)、无线天线(3-16)、控制板(3-14)均固定于姿态设定机构壳体(3-15)上。