CN203804963U - 巡检机器人 - Google Patents

Abstract

一种巡检机器人，包括支撑架体、驱动机构和贴紧轨道侧壁的导向轮机构，驱动机构包括驱动速度可调的驱动装置、差速器和至少两组行进轮，驱动装置与差速器传动连接，差速器设置于行进轮之间，并与行进轮传动连接，驱动装置、差速器和行进轮均安装于支撑架体，贴紧轨道侧壁的导向轮机构，包括至少两组导向轮组件，导向轮组件安装于支撑架体。上述巡检机器人，驱动装置驱动差速器，差速器传动行进轮，实现多驱驱动，避免了上坡打滑、重复定位困难的现象，且制动性能增强，提高了转弯能力。导向轮机构贴紧轨道，使巡检机器人不晃动，能起到减震和缓冲作用吸收轨道侧壁不平整所引起的巡检机器人的抖动和晃动，提高了巡检机器人运行中的稳定性和安全性。

Description

巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及电力线路巡检设备领域，特别是涉及一种巡检机器人。

背景技术

随着城市电力设施的建设和快速发展，国内许多城市相继采用地下电缆传输电能，改善了城市景观，缓解了底面架设与建筑空间之间的矛盾。电力隧道内的电力电缆以及各种电力设施的安全运行直接影响这供电的可靠性和稳定性，所以隧道的巡检至关重要。

电缆隧道内存在火灾、水浸、有害气体等危险因素，传统的巡检方式以人工为主，危险性大、效率低因此，巡检机器人应用而生。巡检机器人可实现对电力隧道的火灾、有害气体等的自动化监测，改变了以往人工监测的方式，减少了劳动强度，降低了工作的危险性，提高了工作效率并降低了成本。

一般地，巡检机器人采用电葫芦行走机构，由两个主动轮、两个从动轮、传动齿轮和电机组成，但电葫芦行走机构转弯时刚性齿轮与轨道发生挤压使车身转弯困难且磨损严重。

实用新型内容

基于此，有必要针对电葫芦行走机构转弯时刚性齿轮与轨道发生挤压使车身转弯困难且磨损严重问题，提供一种巡检机器人。

一种巡检机器人，包括：

支撑架体；

驱动机构，包括驱动速度可调的驱动装置、差速器和至少两组行进轮，所述驱动装置与所述差速器传动连接，所述差速器设置于所述行进轮之间，并与所述行进轮传动连接，所述驱动装置、差速器和行进轮均安装于所述支撑架体；

贴紧轨道侧壁的导向轮机构，包括至少两组导向轮组件，所述导向轮组件均安装于所述支撑架体。

在其中一实施例中，所述支撑架体包括底板，及垂直连接于所述底板的第一侧板和第二侧板，所述驱动装置安装于所述第一侧板，所述差速器安装于所述底板，所述行进轮通过转轮轴安装于所述第一侧板和第二侧板，所述导向轮组件安装于所述第一侧板和第二侧板端部。

在其中一实施例中，所述驱动装置包括驱动电机和减速器，所述驱动电机与所述减速器传动连接，所述减速器与所述差速器传动连接，所述驱动电机和所述减速器均安装于所述第一侧板。

在其中一实施例中，所述驱动装置还包括传动组件，所述传动组件包括传动齿轮轴、第一齿轮和第二齿轮，所述传动齿轮轴一端与所述第二侧板可转动地连接，另一端与所述减速器传动连接，所述差速器与所述传动齿轮轴传动连接，所述第一齿轮和第二齿轮安装于所述第一侧板，所述第一齿轮与所述差速器传动连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述转轮轴可转动连接于所述第一侧板和第二侧板，所述行进轮安装于所述转轮轴，所述行进轮与所述第二齿轮传动连接。

在其中一实施例中，所述导向轮组件包括安装架、铰链架、缓冲件和导向轮，所述安装架固定连接于所述支撑架体，所述铰链架铰接于所述安装架，所述缓冲组件一端固定于所述安装架，另一端固定于所述铰链架，所述导向轮可转动地连接于所述铰链架。

在其中一实施例中，所述导向轮组件还包括第一芯轴，所述安装架包括固定部和安装部，所述安装部凸设于所述固定部端部，且相对所述安装部中轴线对称设置，所述安装部开设有安装孔，所述铰链架开设有铰轴孔，所述第一芯轴穿过所述安装孔与铰轴孔将所述铰链架与所述安装部铰接。

在其中一实施例中，所述缓冲件包括扭簧，所述扭簧套设于所述铰链架与所述安装架铰接的铰轴，所述扭簧一端固定于所述安装架，另一端固定于所述铰链架。

在其中一实施例中，所述导向轮组件还包括限位螺钉，所述限位螺钉设置于所述安装架端部，位于所述铰链架沿铰轴转动的路径上。

在其中一实施例中，所述铰链架端部设置有第二芯轴，所述导向轮套设于所述第二芯轴。

在其中一实施例中，所述第二芯轴末端设置有卡簧。

上述巡检机器人，包括驱动机构和导向轮机构，驱动机构包括驱动速度可调的驱动装置、差速器和至少两组行进轮，差速器设置于行进轮之间，可贴紧轨道的导向轮机构安装于支撑架体。如此，驱动装置驱动差速器，差速器传动行进轮，实现多驱驱动，避免了巡检机器人上坡打滑、上坡坡度小，重复定位困难的现象，且机器人运行更平稳，防止了驱动轮悬空空转而导致无法行走的情况，制动性能增强，提高了转弯能力。差速器可使内外侧行进轮同时驱动且速度不同，外侧加快，内侧减慢，实现稳定、快速转弯。导向轮机构可贴紧轨道，在巡检机器人转弯时，使巡检机器人不晃动，保证平稳过弯，提高了巡检机器人运行中的稳定性和安全性。

附图说明

图1为一实施方式的巡检机器人的结构示意图；

图2为一实施方式的巡检机器人安装于轨道的工作示意图；

图3为一实施方式的巡检机器人的导向轮组件的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和图3所示，一种巡检机器人，包括支撑架体110、驱动机构120和导向轮机构，驱动机构120包括驱动速度可调的驱动装置122、差速器124和至少两组行进轮126。驱动装置122与差速器124传动连接，差速器124设置于行进轮126之间，并与行进轮126传动连接，驱动装置122、差速器124和行进轮126均安装于支撑架体110。导向轮机构包括至少两组导向轮组件130，导向轮组件130均安装于支撑架体110。

支撑架体110可采用金属制成，也可采用具有较高机械强度的高分子材料制成，如碳纤维材料制成。在本实施例中，采用碳纤维材料，碳纤维材料制成的支撑架体110抗拉强度高，密度小，重量轻，在巡检机器人运动过程中不仅起到支撑作用，还降低了巡检机器人的重量以及起到减震的效果。

驱动装置122与差速器124传动连接，差速器124与行进轮126传动连接。可以理解，传动连接可包括轴承连接和齿轮连接等连接方式，只要实现机械元件之间的动力输出即可。

需要指出，驱动机构120至少包含两组行进轮126，差速器124设置于行进轮126之间，每组行进轮126分设于差速器124两边，差速器124与行进轮126的传动连接实现巡检机器人的四驱驱动。由于巡检机器人转弯时，外侧轮比内侧轮移动距离大，外侧轮有滑拖现象，内侧轮有滑转现象，如此，车轮的滑动导致磨损严重且增加功率和能耗，使转向困难，制动性能变差。差速器124可使内外侧行进轮126同时驱动且速度不同，外侧加快，内侧减慢，实现稳定、快速转弯，多驱驱动可实现稳定快速爬坡，解决打滑严重，重复定位的问题。

上述巡检机器人，包括驱动机构120和导向轮机构，驱动机构120包括驱动速度可调的驱动装置122、差速器124和至少两组行进轮126，差速器124设置于行进轮126之间，可贴紧轨道140的导向轮机构安装于支撑架体110。驱动装置122驱动差速器124，差速器124传动行进轮126，实现多驱驱动，避免了巡检机器人上坡打滑、上坡坡度小，重复定位困难的现象，且机器人运行更平稳，防止了驱动轮悬空空转而导致无法行走的情况，此外，转弯过程中，制动性能增强，提高了转弯能力。差速器124可使内外侧行进轮126同时驱动且速度不同，外侧加快，内侧减慢，实现稳定、快速转弯。

导向轮机构可贴紧轨道140，在巡检机器人转弯时，使巡检机器人不晃动，保证平稳过弯，且能起到减震和缓冲作用吸收轨道140侧壁不平整所引起的巡检机器人的抖动和晃动，提高了巡检机器人运行中的稳定性和安全性。

请参阅图1，在其中一实施例中，支撑架体110包括底板112及垂直连接于底板112的第一侧板114和第二侧板116，驱动装置122安装于第一侧板114，差速器124安装于底板112，行进轮126通过转轮轴128安装于第一侧板114和第二侧板116，导向轮组件130安装于第一侧板114和第二侧板116端部。如此，第一侧板114和第二侧板116可对行进轮126进行支撑，增加了刚性，减少了巡检机器人在运动中的震动。

可以理解，第一侧板114和第二侧板116也可不垂直连接于底板112，只要实现第一侧板114和第二侧板116与底板112的连接，可支撑行进轮126以及驱动装置122即可。在其他实施例中，也可不包括底板112，采用固定芯轴等将第一侧板114和第二侧板116连接，实现具有支撑作用即可。

请参阅图1和图3，在其中一实施例中，驱动装置122包括驱动电机1222和减速器1224，驱动电机1222与减速器1224传动连接，减速器1224与差速器124传动连接，驱动电机1222与减速器1224均安装于第一侧板114。驱动电机1222选用具有较高的高低速综合效率，且有很强的过载能力、大的启动转矩、转矩响应快的电机。因为隧道内环境相对较差，驱动电机1222还应坚固可靠，具有一定的防尘和防水能力。

由于巡检机器人在起动和爬坡时速度较低，但要求力矩较大，正常运行时候力矩较小，而速度很高，高速时恒功率的特性，减速器1224可降低电机转速和增大转矩，以满足需求，在特定情况下也可用来增速，如采用齿轮减速器。如此，驱动装置122可保证巡检机器人的速度和力矩可调，且保证在爬坡和转弯时运行平稳，制动性高，提高了巡检机器人的稳定性。

请参阅图1，在其中一实施例中，驱动机构120还包括传动组件1226，传动组件1226包括传动齿轮轴1225、第一齿轮1227、第二齿轮1228和转轮轴128，传动齿轮轴1225一端与第二侧板116可转动地连接，另一端与减速器1224传动连接，差速器124与传动齿轮轴1225传动连接，第一齿轮1227和第二齿轮1228安装于第一侧板114，第一齿轮1227与差速器124传动连接，第二齿轮1228与第一齿轮1227啮合，转轮轴128可转动地连接于第一侧板114和第二侧板116，行进轮126与第二齿轮1228传动连接，行进轮126安装于转轮轴128。

在本实施例中，传动齿轮轴1225一端插入减速器1224内，另一端可转动地连接于第二侧板116，传动齿轮轴1225中部设有齿轮，差速器124分设于传动齿轮轴1225的两侧，与传动齿轮轴1225齿轮传动，差速器124的输出轴分别可转动地连接于第一侧板114和第二侧板116，第一齿轮1227中部开设有固定孔，与差速器124的输出轴相配合，第一齿轮1227通过差速器124的输出轴固定于第一侧板114和第二侧板116。

行进轮126的轮毂通过定位凸台（图未示）与第二齿轮1228连接，螺栓穿过凸台将行进轮126与第二齿轮1228固定，第二齿轮1228与第一齿轮1227啮合，行进轮126的转轮轴128通过法兰固定于第一侧板114和第二侧板116。如此，驱动装置122驱动差速器124，差速器124传动行进轮126，实现多驱驱动，避免了巡检机器人上坡打滑、上坡坡度小，重复定位困难的现象，且机器人运行更平稳，防止了驱动轮悬空空转而导致无法行走的情况，此外，转弯过程中，制动性能增强，提高了转弯能力。差速器124可使内外侧行进轮126同时驱动且速度不同，外侧加快，内侧减慢，实现稳定、快速转弯。

可以理解，传动齿轮轴1225、转轮轴128、差速器124的输出轴等均通过轴承与第一侧板114和第二侧板116固定连接。在本实施例中，支撑架体110可不需要底板112，第一侧板114和第二侧板116通过固定芯轴、传动齿轮轴1225、差速器124的输出轴、行进轮126的转轮轴128等将第一侧板114和第二侧板116固定，起到支撑与连接作用，节省了加工成本。

请参阅图2，在其中一实施例中，导向轮组件130包括安装架132、铰链架134、缓冲件136和导向轮138，安装架132固定于支撑架体110端部，铰链架134铰接于安装架132，缓冲组件一端固定于安装架132，另一端固定于铰链架134，导向轮138可转动地连接于铰链架134。

导向轮138可抵持于隧道轨道140的侧壁，在转弯过程中导向轮138受到轨道140侧壁的抵持力，铰链架134相对安装架132转动，产生位移，缓冲件136一端与安装架132固定，另一端与铰链架134固定连接，在铰链架134相对安装架132转动时，缓冲件136拉伸，导向轮138贴紧轨道140侧壁。当巡检机器人运行到直轨，铰链架134在缓冲件136的回复力的作用下仍然贴紧轨道140侧壁。如此，导向轮138可贴紧轨道140，既保证巡检机器人不晃动，又有效吸收因轨道140侧面不平整引起的抖动，保证巡检机器人平稳过弯。

需要说明的是，导向轮138可采用柔性材料制成，耐高温，耐磨，可适应隧道轨道140较差的环境，如聚甲醛（Polyoxymethylene，POM）。也可在采用在导向轮138外层设置有柔性层，起到减震作用，贴紧轨道140侧壁，使巡检机器人不晃动，提高了安全性和稳定性。

请参阅图2，在其中一实施例子中，导向轮138组件130还包括第一芯轴139，安装架132包括固定部和安装部，安装部凸设于固定部端部，且相对安装部中轴线对称设置，安装部开设有安装孔（图未示），铰链架134开设有铰轴孔（图未视），第一芯轴139穿过安装孔与铰轴孔将铰链架134与安装部铰接。

在本实施例中，如图2所示，安装部开设有四个安装孔，通过螺栓将安装部固定于支撑架体110，固定部凸设于固定部的端部的侧缘，相对安装部中轴线对称设置。如此，铰链架134可铰接于安装架132，在转弯时，可相对安装架132发生转动，使导向轮138可贴紧轨道140，不会因导向轮138刚性结构而在转弯时磨损和晃动，使巡检机器人可稳定快速转弯。

请参阅图2，在其中一实施例中，所述缓冲件136包括扭簧，扭簧套设于铰链架134与安装架132铰接的铰轴，扭簧一端固定于安装架132，另一端固定于铰链架134。在转弯时，导向轮138贴紧隧道轨道140侧壁，受到轨道140侧壁抵持力的作用，铰链架134相对安装架132转动，扭簧被扭转，产生扭转力矩，起到缓冲减震作用。在巡检机器人到直道时，在扭簧的回复力的作用下，铰链架134转动，导向轮138仍然贴紧轨道140侧壁。如此，可使巡检机器人可快速稳定地转弯。可以理解的是，在其他实施例中，缓冲组件还可包括其他弹簧实现，如板簧，只要实现导向轮138可柔性贴紧隧道轨道140侧壁的目的即可。

请参阅图2，在其中一实施例中，缓冲件136还包括限位螺钉133，限位螺钉133设置于安装部端部，位于铰链架134沿铰轴转动的路径上。如此，限位螺钉133可对铰链架134进行限位，在转弯过程中，导向轮138受到隧道轨道140的抵持力，带动缓冲组件沿铰轴背向导向轮138抵持的隧道轨道140侧壁的方向运动，限位螺钉133对铰链架134进行限位，限定导向轮138偏转的角度，使导向轮138的偏转角度在一定范围内，以使导向轮138可柔性紧贴轨道140侧壁，平稳转弯。还可以避免因转弯角度和速度过大而导致导向轮138偏转角度过大，将缓冲件136损坏的问题。

请参阅图2，在其中一实施例中，铰链架134端部还设置有第二芯轴135，导向轮138套设于第二芯轴135。如此，导向轮138可转动地连接于铰链架134，以使转弯时紧贴轨道140侧壁，滚动摩擦，而滚动摩擦力小于滑动摩擦力，避免了导向轮138的磨损。

请参阅图2，在其中一实施例中，第二芯轴135末端设置有卡簧137，卡簧137可对第二芯轴135进行定位，防止第二芯轴135脱落。在本实施例中，铰链架134端部开设有芯轴孔，第二芯轴135两端通过芯轴孔安装于铰链架134，卡簧137安装于芯轴孔，以防止第二芯轴135沿轴向运动，从铰链架134脱落。如此，可进一步增加导向轮138机构的稳定性。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种巡检机器人，其特征在于，包括：

支撑架体；

驱动机构，包括驱动速度可调的驱动装置、差速器和至少两组行进轮，所述驱动装置与所述差速器传动连接，所述差速器设置于所述行进轮之间，并与所述行进轮传动连接，所述驱动装置、差速器和行进轮均安装于所述支撑架体；

贴紧轨道侧壁的导向轮机构，包括至少两组导向轮组件，所述导向轮组件均安装于所述支撑架体。

2.根据权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，所述支撑架体包括底板，及垂直连接于所述底板的第一侧板和第二侧板，所述驱动装置安装于所述第一侧板，所述差速器安装于所述底板，所述行进轮通过转轮轴安装于所述第一侧板和第二侧板，所述导向轮组件安装于所述第一侧板和第二侧板端部。

3.根据权利要求2所述的巡检机器人，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机和减速器，所述驱动电机与所述减速器传动连接，所述减速器与所述差速器传动连接，所述驱动电机和所述减速器均安装于所述第一侧板。

4.根据权利要求3所述的巡检机器人，其特征在于，所述驱动装置还包括传动组件，所述传动组件包括传动齿轮轴、第一齿轮和第二齿轮，所述传动齿轮轴一端与所述第二侧板可转动地连接，另一端与所述减速器传动连接，所述差速器与所述传动齿轮轴传动连接，所述第一齿轮和第二齿轮安装于所述第一侧板，所述第一齿轮与所述差速器传动连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述转轮轴可转动连接于所述第一侧板和第二侧板，所述行进轮安装于所述转轮轴，所述行进轮与所述第二齿轮传动连接。

5.根据权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，所述导向轮组件包括安装架、铰链架、缓冲件和导向轮，所述安装架固定连接于所述支撑架体，所述铰链架铰接于所述安装架，所述缓冲组件一端固定于所述安装架，另一端固定于所述铰链架，所述导向轮可转动地连接于所述铰链架。

6.根据权利要求5所述的巡检机器人，其特征在于，所述导向轮组件还包括第一芯轴，所述安装架包括固定部和安装部，所述安装部凸设于所述固定部端部，且相对所述安装部中轴线对称设置，所述安装部开设有安装孔，所述铰链架开设有铰轴孔，所述第一芯轴穿过所述安装孔与铰轴孔将所述铰链架与所述安装部铰接。

7.根据权利要求5或6所述的巡检机器人，其特征在于，所述缓冲件包括扭簧，所述扭簧套设于所述铰链架与所述安装架铰接的铰轴，所述扭簧一端固定于所述安装架，另一端固定于所述铰链架。

8.根据权利要求5所述的巡检机器人，其特征在于，所述导向轮组件还包括限位螺钉，所述限位螺钉设置于所述安装架端部，位于所述铰链架沿铰轴转动的路径上。

9.根据权利要求5所述的巡检机器人，其特征在于，所述铰链架端部设置有第二芯轴，所述导向轮套设于所述第二芯轴。

10.根据权利要求9所述的巡检机器人，其特征在于，所述第二芯轴末端设置有卡簧。