CN208713981U - 一种多关节巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种多关节巡检机器人，包括轨道、基座、控制机构、连接机构和采集装置，基座上设置有滑动轮，滑动轮沿轨道移动；控制机构设置在基座上；连接机构包括1个固定杆和N个连接杆，N个连接杆之间通过N个关节轴连接，N个关节轴分别连接N个伺服电机，伺服电机用于分别控制关节轴的旋转角度，以控制连接杆的伸缩状态，N个连接杆均完全收缩时处于同一水平面上，N个连接杆均完全展开状态时处于同一竖直平面上。利用关节轴便于折叠弯曲的特征，可以在狭小空间巡视时，绕过障碍物，增加巡检机器人的灵活性。

Description

一种多关节巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人巡检技术领域，具体涉及多关节巡检机器人。

背景技术

巡视检查时发现水利工程廊道、电力工程管道、轨道隧道等关键区域安全隐患最有力的方式，是弥补仪器点监测的重要手段。根据国内外有关统计，通过对枢纽工程各个部位的巡逻查看，可以发现工程安全中70%以上的隐患，因此加强巡视检查力度并提高巡视检查工作效率是巡视检验研究的重中之重。由于传统巡检的繁杂性、高强度、管理难度大等多种原因，导致巡检存在诸多不足，主要表现在如下两个方面。首先，传统巡检过程中的人工巡检受人为因素影响较为突出，落后的巡查记录方式导致数据统一性差和错误率高，不利于计算机处理。其次，管理人员无法有效掌握巡检人员的工作状况和安全状况，巡检质量无法保障。

现有的针对廊道、管道等巡检机器人包括有轨式和无轨式的，无轨式巡检机器人多采用移动小车的形式进行巡检，但是廊道内部错综复杂、高低起伏，移动小车行进的通畅性难移保持。有轨式巡检机器人保障了行进的通畅性，但是由于轨道固定设置在廊道顶部或底部，灵活性较差，检测装置与待检物的角度无法改变，若需要拍摄或检测多角度的信号数据，则现有有轨式巡检机器人无法满足需求。并且，现有的廊道、管道内部黑暗湿滑，环境恶劣，控制机构容易出现故障，工作可靠性不高。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种多关节巡检机器人, 利用关节轴便于折叠弯曲的特征，可以在狭小空间巡视时，绕过障碍物，增加巡检机器人的灵活性。

本实用新型提供的一种多关节巡检机器人，包括轨道、基座、控制机构、连接机构和采集装置，基座上设置有滑动轮，滑动轮沿轨道移动；控制机构设置在基座上；连接机构包括1个固定杆和N个连接杆，N个连接杆包括第1连接杆、第2连接杆…第N-1连接杆、第N连接杆，固定杆的一端与基座固定链接，固定杆的另一端与第1连接杆的首端通过第1关节轴连接；第1连接杆的尾端与第2连接杆的首端通过第2关节轴连接…，第N-1连接杆的尾端与第N连接杆的首端通过第N关节轴连接，第N连接杆的尾端连接采集装置；控制机构包括第一CAN控制器、第一CAN总线和N个伺服电机，N个伺服电机包括连接在第一CAN总线上的第1伺服电机、第2伺服电机…第N-1伺服电机、第N伺服电机，第1伺服电机与第1关节轴相连接、第2伺服电机与第2关节轴相连接…第N-1伺服电机与第N-1关节轴相连接、第N伺服电机与与第N关节轴相连接；第一CAN控制器与第一CAN总线相连接。

进一步的，N的取值为2-10的整数。

进一步的，采集装置包括高清摄像仪、激光雷达、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和声音传感器，所述高清摄像仪、激光雷达、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和声音传感器分别通过第一CAN总线与第一CAN控制器相连接。

进一步的，控制机构还包括第二CAN控制器、第二CAN总线和第二CAN开关，N个伺服电机连接也和第二CAN总线相连接；第一CAN控制器上还连接有时钟模块，第一CAN控制器与第二CAN开关相连接；高清摄像仪、激光雷达、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和声音传感器分别通过第二CAN总线与第二CAN控制器相连接。

由上述技术方案可知，本实用新型的有益效果：

1.本实用新型提供一种多关节巡检机器人，包括轨道、基座、控制机构、连接机构和采集装置，基座上设置有滑动轮，滑动轮沿轨道移动；控制机构设置在基座上；连接机构包括1个固定杆和N个连接杆，N个连接杆之间通过N个关节轴连接，N个关节轴分别连接N个伺服电机，伺服电机用于分别控制关节轴的旋转角度，以控制连接杆的伸缩状态，N个连接杆均完全收缩时处于同一水平面上，N个连接杆均完全展开状态时处于同一竖直平面上。利用关节轴便于折叠弯曲的特征，可以在狭小空间巡视时，绕过障碍物，增加巡检机器人的灵活性。

2. 本实用新型提供一种多关节巡检机器人，设置2条CAN总线和2个控制器，能够保证多关节巡检机器人运行的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型多关节巡检机器人的结构示意图。

图2为本实用新型多关节巡检机器人中连接机构的俯视图。

图3为本实用新型多关节巡检机器人的控制框图。

附图标记：

1-轨道，2-基座，3-控制机构，4-固定杆，5-连接杆，6-采集装置，7-第1关节轴连接，8-第2关节轴连接，9-第3关节轴连接，51-第1连接杆，52-第2连接杆，53-第3连接杆。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

请参阅图1至图3，本实施例提供的一种多关节巡检机器人，包括轨道、基座、控制机构、连接机构和采集装置，基座上设置有滑动轮，滑动轮沿轨道移动；基控制机构设置在基座上；

连接机构包括1个固定杆和N个连接杆，在本实施例中N取值为3，即连接杆包括第1连接杆、第2连接杆和第3连接杆，固定杆的一端与基座固定链接，固定杆的另一端与第1连接杆的首端通过第1关节轴连接；第1连接杆的尾端与第2连接杆的首端通过第2关节轴连接，第2连接杆的尾端与第3连接杆的首端通过第3关节轴连接，第3连接杆的尾端连接采集装置；

控制机构包括第一CAN控制器、第一CAN总线和3个伺服电机，3个伺服电机包括连接在第一CAN总线上的第1伺服电机、第2伺服电机和第3伺服电机，第1伺服电机与第1关节轴相连接、第2伺服电机与第2关节轴相连接，第3伺服电机与第3关节轴相连接；第一CAN控制器与第一CAN总线相连接。

第1伺服电机、第2伺服电机和第3伺服电机分别控制第1连接杆、第2连接杆和第3连接杆收缩或展开，第1连接杆、第2连接杆和第3连接杆完全收缩状态为横向，与水平面平行；第1连接杆、第2连接杆和第3连接杆完全展开状态为竖向，与水平面垂直。

第1连接杆、第2连接杆和第3连接杆均完全收缩时处于同一水平面上；第1连接杆、第2连接杆和第3连接杆均完全展开状态时处于同一竖直平面上。

第1伺服电机、第2伺服电机和第3伺服电机对第1连接杆、第2连接杆和第3连接杆收缩或展开状态的控制为独立的。第1伺服电机控制通过控制第1关节轴的旋转角度，用于控制第1连接杆的状态，此时第2伺服电机、第3伺服电机可以不工作。

采集装置包括高清摄像仪、激光雷达、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和声音传感器，高清摄像仪、激光雷达、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和声音传感器分别通过第一CAN总线与第一CAN控制器相连接。

控制机构还包括第二CAN控制器、第二CAN总线和第二CAN开关，N个伺服电机连接也和第二CAN总线相连接；第一CAN控制器上还连接有时钟模块，第一CAN控制器与第二CAN开关相连接；高清摄像仪、激光雷达、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和声音传感器分别通过第二CAN总线与第二CAN控制器相连接。

第一CAN总线、第一CAN控制器和第二CAN总线、第二CAN控制器之间为冗余控制。高清摄像仪、激光雷达、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和声音传感器将探测的信号通过第一CAN总线传输至第一CAN控制器，并通过第二CAN总线传输至第二CAN控制器。第一CAN控制器和第二CAN控制器同时接收采集的所有信号。设置2条CAN总线和2个控制器，能够保证多关节巡检机器人运行的可靠性。

在上述方案的基础上，第一CAN控制器上设置有时钟模块，第二CAN控制器上设置有第二CAN开关，第一CAN控制器与第二CAN开关相连接；第一CAN控制器和第二CAN控制器形成冗余控制，正常情况下，第二CAN开关关闭，第二CAN控制器不工作，只有第一CAN控制器工作；

时钟模块的设定值为5S，若5S内第一CAN控制器未接收到高清摄像仪、激光雷达、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和声音传感器任意一个信号，则说明第一CAN总线存在故障，第一CAN控制器控制第二CAN开关打开，第二CAN控制器开始接收高清摄像仪、激光雷达、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和声音传感器的信号。第一CAN控制器和第二CAN控制器形成冗余控制既可以保证多关节巡检机器人运行的可靠性，又能节约通信资源，减少成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (4)

1.一种多关节巡检机器人，其特征在于：包括轨道、基座、控制机构、连接机构和采集装置，所述基座上设置有滑动轮，所述滑动轮沿轨道移动；所述控制机构设置在基座上；

所述连接机构包括1个固定杆和N个连接杆，所述N个连接杆包括第1连接杆、第2连接杆…第N-1连接杆、第N连接杆，所述固定杆的一端与基座固定链接，所述固定杆的另一端与第1连接杆的首端通过第1关节轴连接；所述第1连接杆的尾端与第2连接杆的首端通过第2关节轴连接…，所述第N-1连接杆的尾端与第N连接杆的首端通过第N关节轴连接，所述第N连接杆的尾端连接采集装置；

所述控制机构包括第一CAN控制器、第一CAN总线和N个伺服电机，所述N个伺服电机包括连接在第一CAN总线上的第1伺服电机、第2伺服电机…第N-1伺服电机、第N伺服电机，所述第1伺服电机与第1关节轴相连接、第2伺服电机与第2关节轴相连接…第N-1伺服电机与第N-1关节轴相连接、第N伺服电机与第N关节轴相连接；所述第一CAN控制器与第一CAN总线相连接。

2.根据权利要求1所述的多关节巡检机器人，其特征在于：N的取值为2-10的整数。

3.根据权利要求1所述的多关节巡检机器人，其特征在于：所述采集装置包括高清摄像仪、激光雷达、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和声音传感器，所述高清摄像仪、激光雷达、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和声音传感器分别通过第一CAN总线与第一CAN控制器相连接。

4.根据权利要求3所述的多关节巡检机器人，其特征在于：所述控制机构还包括第二CAN控制器和第二CAN总线，所述N个伺服电机连接也和第二CAN总线相连接；

所述高清摄像仪、激光雷达、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和声音传感器分别通过第二CAN总线与第二CAN控制器相连接。