CN209479809U - 一种独立转向轮式智能电力巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能巡检领域，具体涉及一种独立转向轮式智能电力巡检机器人，包括机架、安装于机架上端的信息处理系统和与信息处理系统信号连接的巡检控制电路，还包括驱动机构，驱动机构包括：轮组，安装于机架下端，轮组包括若干个车轮；轮组驱动装置，与巡检控制电路电连接，用于驱动轮组的车轮转动；车轮独立推杆转向系统，与巡检控制电路电连接，用于分别驱动轮组的车轮独立完成原地转动。本实用新型能解决现有转向方法的转向半径大、轮胎易磨损和转向过程复杂的问题。

Description

一种独立转向轮式智能电力巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及领域，具体涉及一种独立转向轮式智能电力巡检机器人。

背景技术

智能巡检机器人主要应用于室内外变电站代替巡视人员进行巡视检查，完成变电站巡检中遇到的急、难、险、重和重复性工作。智能巡检机器人可以就变电站检测需求配置系统所需要的传感器，及时获取设备运行状态、环境信息、设备故障信息等，构建变电站整体运行信息，在数据量化的基础上，实现运维智能化。智能巡检机器人携带红外热像仪、可见光CCD等有关的电站设备检测装置，以自主和遥控的方式，代替人力对室外高压设备进行巡测，可以及时发现电力设备的内部热缺陷、外部机械或电气问题如异物、损伤、发热、漏油等，给运行人员提供诊断电力设备运行中的事故隐患和故障先兆的有关数据。

智能巡检机器人需要巡检变电站的各个角落，而变电站普遍存在设备数量多、密度大；巡检道路偏窄；道路路况复杂等问题，智能巡检机器人的转向须灵活、转弯半径需很小。现有巡检机器人的转向通常采用不能转向的多个驱动轮之间的差速实现转向，其存在以下问题：1)转向时对于车轮的损耗很大，使用时会极大的增加换车轮的成本；2)转弯半径大，变电站内电气设备较多，空间狭窄，巡检机器人在转向时很容易与设备发生碰撞，会导致设备的损坏。现有技术还有采用机械连杆传动多个驱动轮的方式实现转向的方法，但是其机构复杂，会增大巡检机器人的整体尺寸。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种独立转向轮式智能电力巡检机器人，能避免现有巡检机器人的转向半径大，轮胎易磨损，转向机构结构复杂占用空间较大等问题。

本实用新型提供的基础方案为：一种独立转向轮式智能电力巡检机器人，包括机架、安装于机架上端的信息处理系统和与信息处理系统信号连接的巡检控制电路，还包括驱动机构，驱动机构包括：

轮组，安装于机架下端，轮组包括若干个车轮；

轮组驱动装置，与巡检控制电路电连接，用于驱动轮组的车轮转动；

车轮独立推杆转向系统，与巡检控制电路电连接，用于分别驱动轮组的车轮独立完成原地转动。

本方案中的巡检机器人除了能完成普通的转向行驶之外，还能完成原地转向行驶：控制左前轮和右后轮沿顺时针方向转动到与横轴线的夹角为45度的位置，控制右前轮和左后轮沿逆时针方向转动到与横轴线的夹角为135度的位置，完成原地转向行驶。

本实用新型的有益效果：1)本方案的车轮独立推杆转向系统，使车轮独立完成原地转动，极大的提高了巡检机器人的灵活性，解决了现有巡检机器人的转向半径大，轮胎易磨损，转向机构结构复杂占用空间较大等问题。2)在一些空间极为狭窄，且需要调整位姿时，本方案的巡检机器人的车轮独立推杆转向系统使机器人在原地绕着自身的中心完成旋转，可以达到全向、全姿态、零半径转弯。

进一步，车轮独立推杆转向系统包括安装在底盘上的推杆电机、与推杆电机输出轴连接的转向止旋支座、转向横拉杆、悬挂摆臂支撑架和与悬挂摆臂支撑架固定连接的车轮安装座；转向横拉杆的第一端设有第一连接件，转向横拉杆第二端设有第二球连接件，转向横拉杆通过第一连接件与转向止旋支座铰接，转向横拉杆通过第二连接件与悬挂摆臂支撑架铰接。

独立推杆机构控制推杆电机的工作，推杆电机的输出轴的横向动力向左推动转向止旋支座运动，转向止旋支座通过第一连接件和第二连接件依次带动转向横拉杆、悬挂摆臂支撑架和车轮安装座做原地转动，车轮也能实现原地转动。推杆电机输出轴运动的距离对应着车轮特定角度的原地转动。

有益效果：车轮独立推杆转向系统，能使轮组的车轮独立完成原地转动，极大的提高了巡检机器人的灵活性，解决了现有转向方法的转向半径大、轮胎易磨损和转向过程复杂的问题。

进一步，第一连接件包括与转向止旋支座固定连接的第一球枝和与转向横拉杆第一端固定连接的第一球座，第一球枝和第一球座球铰接；第二连接件包括与悬挂摆臂支撑架固定连接的第二球枝和与转向横拉杆第二端固定连接的第二球座，第二球枝和第二球座球铰接。

有益效果：球铰接与螺栓铰接和合页铰接等铰接方式相比，优点在于连接不在同一直线上的转动横拉杆与转向止旋支座和悬挂摆臂支撑架，在夹角和距离经常变化的情况下，仍能可靠地传递动力。

进一步，车轮独立推杆转向系统还包括与底盘固定连接的直线轴承和与转向止旋支座固定连接的导向杆，直线轴承与推杆电机平行设置，导向杆与直线轴承的内侧壁滑动配合。

有益效果：转向止旋支座能带动导向杆在直线轴承内滑动，导向杆能使转向止旋支座保持水平运动。

进一步，底盘与机架垂直且固定连接。

有益效果：底盘与机架垂直有利于推杆电机的正常工作。

进一步，转向横拉杆的长度可自由调节。

有益效果：通过调节转向横拉杆的长度实现对轮组的车轮转动角度的调节，有利于对车轮独立推杆转向系统的转向精度进行调整。

附图说明

图1为本实用新型实施例中独立转向轮式智能电力巡检机器人的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中车轮独立推杆转向系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中轮组原地转向行驶时的俯视图；

图4为本发明实施例中轮组斜行行驶时的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：机架11、信息处理系统12、巡检控制电路13、轮组14、底盘1、安装室111、推杆电机2、直线轴承31、导向杆32、转向止旋支座4、第一球枝51、第一球座52、第二球枝53、第二球座54、转向横拉杆6、悬挂摆臂支撑架7、车轮安装座8、左前轮101、右前轮102、左后轮103、右后轮104。

实施例：

如图1所示：一种独立转向轮式智能巡检机器人，包括机架11、安装于机架11上端信息处理系统12、与信息处理系统12信号连接的巡检控制电路13、安装于机架11下端的轮组14和为巡检机器人供电的电源。本实施例中，信心处理系统包括均为现有智能巡检机器人上的无线数传模块、监控摄像模块、遥控接收器模块、导航模块、智能避障模块和控制模块；监控摄像模块包括无线图传模块、摄像头和云台，遥控接收器模块为通道2.4G无线接收器，控制模块为Arduino UNO R3控制板；电源为贝士特的可移动电源。轮组14包括四个车轮，分别为左前轮101、右前轮102、左后轮103和右后轮104。

机架11内部还设有驱动机构，驱动机构与巡检控制电路13电连接，驱动机构包括与机架11垂直且固定连接的底盘1、驱动轮组14旋转的轮组驱动装置和分别带动四个车轮原地转动的四个车轮独立推杆转向系统。

如图2所示：车轮独立推杆转向系统，包括固定安装在底盘1上的安装室111，安装室111内设有推杆电机2、直线轴承31和导向杆32。推杆电机2机体垂直且固定安装于底盘1上，推杆电机2的输出轴贯穿安装室111且位于底盘1的左侧。直线轴承31固定安装于底盘1上且与推杆电机2平行设置。导向杆32位于直线轴承31内部且与直线轴承31内侧壁滑动配合，导向杆32的左端贯穿安装室111且位于底盘1的左侧，导向杆32的左端与推杆电机2的输出轴位于同一纵截面上。

车轮独立推杆转向系统还包括转向止旋支座4、悬挂摆臂支撑架7和转向横拉杆6。转向止旋支座4的上端与推杆电机2的输出轴垂直且固定连接，转向止旋支座4的下端与导向杆32的左端垂直且固定连接，转向止旋支座4上还固定安装有第一球枝51。悬挂摆臂支撑架7固定安装有用于安装车轮的车轮安装座8；悬挂摆臂支撑架7的右端还固定安装有第二球枝53。转向横拉杆6的右端焊接固定有第一球座52，转向横拉杆6的左端焊接固定有第二球座54，第一球座52与第一球枝51球铰接，第二球座54与第二球枝53球铰接。

本实施例中，轮组驱动装置采用Bosch的GSR14.4-2-LI型直流马达；推杆电机2采用龙翔的DTL一拖一型推杆电机。

本实施例的工作过程：

1)正常行驶

信息处理系统12发出行驶命令给巡检控制电路13，巡检控制电路13控制驱动机构工作，驱动机构控制轮组驱动装置工作，轮组驱动装置的带动轮组14的车轮旋转，实现巡检机器人的行驶。

2)转向行驶

信息处理系统12发出转向行驶命令给巡检控制电路13，巡检控制电路13控制驱动机构工作，驱动机构控制车轮独立推杆转向系统和轮组驱动装置工作实现巡检机器人的转向行驶：车轮独立推杆转向系统带动轮组14的车轮完成原地转动，轮组驱动装置带动轮组14的车轮旋转。

车轮独立推杆转向系统的工作过程：控制推杆电机2的工作，推杆电机2的输出轴的横向动力向左推动转向止旋支座4水平运动，转向止旋支座4能带动导向杆32在直线轴承31内滑动，导向杆32能使转向止旋支座4保持水平运动。转向止旋支座4运动时，通过第一球枝51、第一球座52、第二球枝53和第二球座54依次带动转向横拉杆6、悬挂摆臂支撑架7和车轮安装座8做原地转动，车轮也能实现原地转动。推杆电机2输出轴运动的距离对应着车轮特定角度的原地转动，具体角度可通过计算得出。

本实施例中的巡检机器人除了能实现普通的转向行驶之外，还能完成原地转向行驶。

原地转向：驱动机构控制车轮独立转向到如图3所示的位置：控制左前轮101的第一独立推杆机构动作，使左前轮101沿顺时针方向转动到与横轴线的夹角为45度的位置；控制右前轮102的第二独立推杆机构动作，使右前轮102沿逆时针方向转动到与横轴线的夹角为45度的位置；控制左后轮103的第三独立推杆机构动作，使左后轮103沿逆时针方向转动到与横轴线的夹角为45度的位置；控制右后轮104的第四独立推杆机构动作，使右后轮104沿顺时针方向转动到与横轴线的夹角为45度的位置。驱动机构控制轮组驱动电机驱动车轮旋转，实现原地转向行驶。

斜行行驶：以向左斜行为例(向右斜行远离相同)驱动机构控制车轮独立转向到如图4所示的位置：控制左前轮101的第一车轮独立推杆转向系统动作，使左前轮101沿逆时针方向转动到与横轴线右侧夹角为135度的位置；控制右前轮102的第二车轮独立推杆转向系统动作，使右前轮102沿逆时针方向到与横轴线右侧夹角为135度的位置；控制左后轮103的第三车轮独立推杆转向系统动作，使左后轮103沿逆时针方向转动到与横轴线右侧夹角为135度的位置；控制右后轮104的第四车轮独立推杆转向系统动作，使右后轮104沿逆时针方向转动到与横轴线右侧夹角为135度的位置。驱动机构控制轮组驱动电机驱动车轮旋转，实现向左斜行行驶。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种独立转向轮式智能电力巡检机器人，包括机架、安装于机架上端的信息处理系统和与信息处理系统信号连接的巡检控制电路，其特征在于：还包括驱动机构，驱动机构包括：

轮组，安装于机架下端，用于带动巡检机器人运动，轮组包括若干个车轮；

轮组驱动装置，与巡检控制电路电连接，用于驱动轮组的车轮转动；

车轮独立推杆转向系统，与巡检控制电路电连接，用于分别驱动轮组的车轮独立完成原地转动。

2.根据权利要求1所述的独立转向轮式智能电力巡检机器人，其特征在于：车轮独立推杆转向系统包括安装在底盘上的推杆电机、与推杆电机输出轴连接的转向止旋支座、转向横拉杆、悬挂摆臂支撑架和与悬挂摆臂支撑架固定连接的车轮安装座；转向横拉杆的第一端设有第一连接件，转向横拉杆第二端设有第二球连接件，转向横拉杆通过第一连接件与转向止旋支座铰接，转向横拉杆通过第二连接件与悬挂摆臂支撑架铰接。

3.根据权利要求2所述的独立转向轮式智能电力巡检机器人，其特征在于：第一连接件包括与转向止旋支座固定连接的第一球枝和与转向横拉杆第一端固定连接的第一球座，第一球枝和第一球座球铰接；第二连接件包括与悬挂摆臂支撑架固定连接的第二球枝和与转向横拉杆第二端固定连接的第二球座，第二球枝和第二球座球铰接。

4.根据权利要求3所述的独立转向轮式智能电力巡检机器人，其特征在于：车轮独立推杆转向系统还包括与底盘固定连接的直线轴承和与转向止旋支座固定连接的导向杆，直线轴承与推杆电机平行设置，导向杆与直线轴承的内侧壁滑动配合。

5.根据权利要求4所述的独立转向轮式智能电力巡检机器人，其特征在于：底盘与机架垂直且固定连接。

6.根据权利要求5所述的独立转向轮式智能电力巡检机器人，其特征在于：转向横拉杆的长度可自由调节。