CN208817009U - 一种电缆预埋管线机器人辅助云台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电缆预埋管线机器人辅助云台，包括用于装配外部器件的安装板、驱动安装板上下转动以及在平面中旋转的俯仰转轴和水平转轴；还包括角度调节机构；角度调节机构包括陀螺仪传感器和传感器安装杆、中央处理器、水平编码器和俯仰编码器，陀螺仪传感器通过传感器安装杆连接安装板，水平编码器连接水平电机的转轴，俯仰编码器连接俯仰电机的转轴；陀螺仪传感器、水平编码器和俯仰编码器的输出端连接中央处理器，在安装板偏离初始位置时，中央处理器根据控制陀螺仪传感器、水平编码器和俯仰编码器控制水平电机和俯仰电机旋转适当角度，使得安装板重新回到初始位置，保持平稳。

Description

一种电缆预埋管线机器人辅助云台

技术领域

本实用新型涉及电缆预埋管线机器人辅助装置技术领域，尤其涉及一种电缆预埋管线机器人辅助云台。

背景技术

目前，地下电缆、通信光缆是电力系统的重要组成部分，是保证供电可靠性的基础。现在越来越多的城市采用地下电缆输配电方式取代架空输电线路，电缆管道作为地下电缆铺设的必需品，使用量快速增多。

电缆管道在使用过程中，会产生各种各样的管道堵塞与管道故障。电缆管道经常还会遇到受外界压力变形的情况，导致电缆无法穿过。如果不及时对电缆管道进行检测、清理就有可能产生事故，影响施工进度，造成不必要的损失。而电缆管道所处的环境往往是不易直接到达或不允许人员直接进入的，检测和清理难度很大。

因此，目前通常采用电缆预埋管线机器人对电缆管道进行检测、清理。然而，光缆管道管径一般为150-200毫米范围，规格多样，且管道变形，堵塞，以及存在障碍物，都会导致机器人行走不稳定，安装于电缆预埋管线机器人上的各种配件，都会因为机器人行走时产生的抖动、倾斜，相应的发生偏移、倾斜或抖动，如管道摄像，在机器人发生抖动时，拍摄的图像质量则会不稳定，装配其它配件时也会导致配件的工作质量不稳定，影响管道检测及检修效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电缆预埋管线机器人辅助云台，能够在维持稳定，从而增强装配在云台上的配件的稳定程度。

本实用新型采用的技术方案为：

一种电缆预埋管线机器人辅助云台，包括用于装配外部器件的安装板和交错轴组件；所述的交错轴组件包括俯仰转轴和水平转轴，所述的水平转轴垂直于俯仰转轴； 所述的安装板沿俯仰转轴上下旋转，所述的安装板沿水平转轴在竖直平面内旋转；

还包括用于驱动俯仰转轴旋转的俯仰驱动组件和用于驱动水平转轴旋转的水平驱动组件；所述的俯仰驱动组件包括俯仰电机和蜗轮蜗杆传动机构，所述的俯仰电机沿上下方向设置，且俯仰电机输出轴垂直于俯仰转轴，俯仰电机输出轴通过蜗轮蜗杆传动机构驱动俯仰转轴转动；所述的水平驱动组件包括水平电机，所述的水平电机输出轴连接水平转轴；

还包括角度调节机构，所述的角度调节机构包括角度采集单元、中央处理器、水平编码器和俯仰编码器，所述的角度采集单元包括陀螺仪传感器和传感器安装杆，所述的传感器安装杆的一端安装陀螺仪传感器，传感器安装杆的另一端与安装板固定连接，所述的水平编码器连接水平电机的转轴，所述的俯仰编码器连接俯仰电机的转轴；

所述的陀螺仪传感器的信号输出端连接中央处理器的第一信号输入端，所述的水平编码器的信号输出端连接中央处理器的第二信号输入端，所述的俯仰编码器的信号输出端连接中央处理器的第三信号输入端；所述中央处理器的第一信号输出端连接水平电机的控制输入端，所述的所述中央处理器的第二信号输出端连接俯仰电机的控制输入端。

所述的电缆预埋管线机器人辅助云台，所述的交错轴组件还包括交错轴连接件，俯仰转轴通过交错轴连接件与水平转轴转动连接；所述的俯仰转轴的两端与安装板固定连接。

所述的交错轴连接件包括转动环，所述的转动环套设于俯仰转轴上，且所述的转动环与水平转轴固定连接。

所述的俯仰转轴沿周向设置有与转动环匹配的转动槽。

所述的电缆预埋管线机器人辅助云台中的水平驱动组件还包括水平减速器，所述的水平电机的输出轴连接水平减速器的输入轴，水平减速器的输出轴连接水平转轴。

所述的电缆预埋管线机器人辅助云台中的所述的俯仰驱动组件还包括俯仰减速机构，所述的蜗轮蜗杆传动机构包括蜗轮和蜗杆，所述的蜗杆与俯仰电机的输出轴连接，所述的蜗轮通过俯仰减速机构驱动俯仰转轴转动。

所述的电缆预埋管线机器人辅助云台中的俯仰减速机构包括减速空心轴和减速齿轮组，所述的减速空心轴的内径大于俯仰转轴的直径；所述的减速空心轴套设于俯仰转轴上，所述的蜗轮套设于减速空心轴的，所述的减速齿轮组的输入齿轮套设于减速空心轴上，减速齿轮组的输出齿轮套设于俯仰转轴上。

所述的电缆预埋管线机器人辅助云台采用的中央处理器的型号为STM32F103ZET67。

本实用新型通过陀螺仪传感器检测安装板是否发生偏移，并通过中央处理器控制俯仰电机和水平电机驱动俯仰转轴、水平转轴旋转一定角度，使得安装板重新回到初始位置，从而保持平稳，从而大大提升了云台的稳定性能，为电缆预埋管线机器人的配件提供了一个维稳空间，提升了装配在云台上配件的工作质量；且交错轴组件和俯仰电机合理设置，使得云台结构十分紧凑，能够轻松满足管道的管径限定。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的交错轴组件结构示意图；

图3为本实用新型的角度调节机构电路原理图；

图4为本实用新型的封装示意图；

1-安装板；2-俯仰转轴；3-水平转轴；4-俯仰电机；5-水平电机；6-水平减速器；7-陀螺仪传感器；8-传感器安装杆；9-水平编码器；10-俯仰编码器；11-蜗杆；12-蜗轮；13-转动环；14-减速齿轮箱；15-减速空心轴；16-云台封装壳。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括用于装配外部器件的安装板1和交错轴组件；所述的交错轴组件包括俯仰转轴2、水平转轴3和交错轴连接件，所述的水平转轴3垂直于俯仰转轴2，俯仰转轴2通过交错轴连接件与水平转轴3转动连接；所述的安装板1为U形安装板1，所述的俯仰转轴2的两端与安装板1的两侧壁固定连接；

还包括用于驱动俯仰转轴2上下旋转的俯仰驱动组件和用于驱动水平转走在水平面旋转的水平驱动组件；所述的俯仰驱动组件包括俯仰电机4和蜗轮12蜗杆11传动机构，所述的俯仰电机4沿上下方向设置，且俯仰电机4输出轴垂直于俯仰转轴2，使得云台的结构更为紧凑，云台的宽度能够满足管道的管径，俯仰电机4输出轴通过蜗轮12蜗杆11传动机构驱动俯仰转轴2转动；蜗轮12蜗杆11传动机构实现了交错的俯仰电机4轴和俯仰转轴2的传动，使得云台结构紧凑，云台的高度也能够满足管径限制。

所述的水平驱动组件包括水平电机5和水平减速器6，所述的水平电机5的输出轴连接水平减速器6的输入轴，水平减速器6的输出轴连接水平转轴3。水平减速器6的设置用来降低水平转轴3转速，使得水平转轴3更加稳定。

如图3所示，还包括角度调节机构，所述的角度调节机构包括角度采集单元、中央处理器、水平编码器9和俯仰编码器10，所述的角度采集单元包括陀螺仪传感器7和传感器安装杆8，所述的传感器安装杆8的一端安装陀螺仪传感器7，传感器安装杆8的另一端与安装板1固定连接，所述的水平编码器9连接水平电机5的转轴，所述的俯仰编码器10连接俯仰电机4的转轴；

所述的陀螺仪传感器7的信号输出端连接中央处理器的第一信号输入端，所述的水平编码器9的信号输出端连接中央处理器的第二信号输入端，所述的俯仰编码器10的信号输出端连接中央处理器的第三信号输入端；所述中央处理器的第一信号输出端连接水平电机5的控制输入端，所述的所述中央处理器的第二信号输出端连接俯仰电机4的控制输入端。

本实施例中，所述的中央处理器的型号为STM32F103ZET67。STM32F103ZET67的I/O端口资源丰富，能够充分满足编程需求。

通常情况下，俯仰电机4和水平电机5的控制电路中设置有继电器，继电器分别串接于中央处理器的第二信号输出端和第一信号输出端通过控制与俯仰电机4和水平电机5对应的继电器的通断，实现俯仰电机4和水平电机5的启停控制。

本实用新型的工作过程如下：陀螺仪传感器7检测安装板1的偏差方向及角度，如安装板1在竖直方向上向上偏移了30^o；陀螺仪传感器7将检测的结果传输至中央处理器中，中央处理器运算得出俯仰电机4需旋转一定角度，从而通过俯仰转轴2带动安装板1向下偏移30^o，安装板1即可回到水平位置。

中央处理器控制俯仰电机4旋转，俯仰编码器10读取俯仰电机4旋转的角度，并反馈至中央处理器中，当俯仰电机4旋转一定角度后，控制俯仰电机4停止运行，此时安装板1回到初始位置。

如安装板1在竖直平面内倾斜了30^o；陀螺仪传感器7将检测的结果传输至中央处理器中，中央处理器运算得出水平电机5需旋转一定角度，从而通过水平转轴3带动安装板1向向相反的旋转30^o，安装板1即可回到初始位置。中央处理器控制水平电机5旋转，俯仰编码器10读取水平电机5旋转的角度，并反馈至中央处理器中，当俯仰水平旋转一定角度后，控制水平电机5停止运行，此时安装板1回到水平位置。

本实用新型通过陀螺仪传感器7检测安装板1是否发生偏移，并通过中央处理器控制俯仰电机4和水平电机5驱动俯仰转轴2、水平转轴3旋转一定角度，使得安装板1保持平稳，从而大大提升了云台的稳定性能，提升了装配在云台上配件的工作质量；且交错轴组件和俯仰电机4合理设置，使得云台结构十分紧凑，能够轻松满足管道的管径限定。

所述的俯仰驱动组件还包括俯仰减速机构，所述的蜗轮12蜗杆11传动机构包括蜗轮12和蜗杆11，所述的蜗杆11与俯仰电机4的输出轴连接，所述的蜗轮12通过俯仰减速机构驱动俯仰转轴2转动。所述的俯仰驱动组件还包括俯仰减速机构，所述的俯仰减速机构包括减速空心轴15和减速齿轮组，所述的减速空心轴15的内径大于俯仰转轴2的直径；所述的减速空心轴15套设于俯仰转轴2上；所述的蜗轮12套设于减速空心轴15的；所述的减速齿轮组的输入齿轮套设于减速空心轴15上，减速齿轮组的输出齿轮套设于俯仰转轴2上。由于管道的管径有限，所述的俯仰电机4的输出轴不能直接连接减速器。俯仰减速机构与俯仰转轴2巧妙配合，充分利用了空间，使得辅助云台结构紧凑，能够满足管径的限定。

所述的电缆预埋管线机器人辅助云台，所述的交错轴连接件包括转动环13，所述的转动环13套设于俯仰转轴2上，且所述的转动环13与水平转轴3固定连接。

所述的俯仰转轴2沿周向设置有与转动环13匹配的转动槽。转动环13与转动槽配合十分精妙，转动槽对水平转轴3进行了限位，防止水平转轴3发生偏移；转动环13对俯仰转轴2进行了限位，防止俯仰转轴2进行偏移；从而提升了安装台角度复位时的精确控制。

如图4所示，所述的电缆预埋管线机器人辅助云台还包括减速齿轮箱14，所述的减速齿轮组封装于减速齿轮箱14中，保护减速齿轮组，便于辅助云台的组装。所述的水平转轴3上的转动环13也封装于减速齿轮箱14，水平转轴3的端部伸入齿轮箱中。

所述的电缆预埋管线机器人辅助云台还包括云台封装壳16，所述的云台封装壳16中封装有交错轴组件、蜗轮12蜗杆11传动机构、减速空心轴15，为零件提供防护。

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。

Claims (8)

1.一种电缆预埋管线机器人辅助云台，其特征在于：包括用于装配外部器件的安装板和交错轴组件；所述的交错轴组件包括俯仰转轴和水平转轴，所述的水平转轴垂直于俯仰转轴；所述的安装板沿俯仰转轴上下旋转，所述的安装板沿水平转轴在竖直平面内旋转；

还包括用于驱动俯仰转轴旋转的俯仰驱动组件和用于驱动水平转轴旋转的水平驱动组件；所述的俯仰驱动组件包括俯仰电机和蜗轮蜗杆传动机构，所述的俯仰电机沿上下方向设置，且俯仰电机输出轴垂直于俯仰转轴，俯仰电机输出轴通过蜗轮蜗杆传动机构驱动俯仰转轴转动；所述的水平驱动组件包括水平电机，所述的水平电机输出轴连接水平转轴；

还包括角度调节机构，所述的角度调节机构包括角度采集单元、中央处理器、水平编码器和俯仰编码器，所述的角度采集单元包括陀螺仪传感器和传感器安装杆，所述的传感器安装杆的一端安装陀螺仪传感器，传感器安装杆的另一端与安装板固定连接，所述的水平编码器连接水平电机的转轴，所述的俯仰编码器连接俯仰电机的转轴；

所述的陀螺仪传感器的信号输出端连接中央处理器的第一信号输入端，所述的水平编码器的信号输出端连接中央处理器的第二信号输入端，所述的俯仰编码器的信号输出端连接中央处理器的第三信号输入端；所述中央处理器的第一信号输出端连接水平电机的控制输入端，所述的所述中央处理器的第二信号输出端连接俯仰电机的控制输入端。

2.根据权利要求1所述的电缆预埋管线机器人辅助云台，其特征在于：所述的交错轴组件还包括交错轴连接件，俯仰转轴通过交错轴连接件与水平转轴转动连接；所述的俯仰转轴的两端与安装板固定连接。

3.根据权利要求2所述的电缆预埋管线机器人辅助云台，其特征在于：所述的交错轴连接件包括转动环，所述的转动环套设于俯仰转轴上，且所述的转动环与水平转轴固定连接。

4.根据权利要求3所述的电缆预埋管线机器人辅助云台，其特征在于：所述的俯仰转轴沿周向设置有与转动环匹配的转动槽。

5.根据权利要求1或2所述的电缆预埋管线机器人辅助云台，其特征在于：所述的水平驱动组件还包括水平减速器，所述的水平电机的输出轴连接水平减速器的输入轴，水平减速器的输出轴连接水平转轴。

6.根据权利要求1或2所述的电缆预埋管线机器人辅助云台，其特征在于：所述的俯仰驱动组件还包括俯仰减速机构，所述的蜗轮蜗杆传动机构包括蜗轮和蜗杆，所述的蜗杆与俯仰电机的输出轴连接，所述的蜗轮通过俯仰减速机构驱动俯仰转轴转动。

7.根据权利要求6所述的电缆预埋管线机器人辅助云台，其特征在于：俯仰减速机构包括减速空心轴和减速齿轮组，所述的减速空心轴的内径大于俯仰转轴的直径；所述的减速空心轴套设于俯仰转轴上，所述的蜗轮套设于减速空心轴，所述的减速齿轮组的输入齿轮套设于减速空心轴上，减速齿轮组的输出齿轮套设于俯仰转轴上。

8.根据权利要求1所述的电缆预埋管线机器人辅助云台，其特征在于：所述的中央处理器的型号为STM32F103ZET67。