CN209737596U - 具有磁栅定位装置的移动式巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了具有磁栅定位装置的移动式巡检机器人，包括直线导轨和磁栅定位装置，磁栅定位装置包括磁栅尺和磁头，直线导轨具有凹槽，磁珊尺沿凹槽内部铺设，磁头与磁栅尺接触。该移动式巡检机器人具有磁栅定位装置，机器人巡视室内设备时可实现精确定位。

Description

具有磁栅定位装置的移动式巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及智能检测领域，更具体的说，它涉及具有磁栅定位装置的移动式巡检机器人。

背景技术

下面的背景技术用于帮助读者理解本实用新型，而不能被认为是现有技术。

移动机器人集成了诸多高新技术，采用移动机器人来代替人工完成巡检或作业是机器人技术和智能巡检技术发展的必然趋势。

目前在变电站领域，巡检机器人已经开始了大规模的应用，目前应用最广泛的是采用移动机器人搭载云台检测组件，能够对设备的外观、开关状态、温度等进行检测。对于室内设备的巡检，如运维机房，存在大量的待检测设备；一旦云台检测组件定位出现偏差，机器人摄像机拍到的图像就会发生偏斜，导致部分待巡检点偏出图像，造成漏检。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可精确定位的具有磁栅定位装置的移动式巡检机器人。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

具有磁栅定位装置的移动式巡检机器人，其特征在于，包括直线导轨和磁栅定位装置，磁栅定位装置包括磁栅尺和磁头，直线导轨具有凹槽，磁珊尺沿凹槽内部铺设，磁头与磁栅尺接触。优选的，直线导轨为型材。将磁栅尺铺设于直线导轨自带的凹槽内，磁栅尺与凹槽适配，无需对直线导轨额外加工。

作为优选的方案，磁栅定位装置包括弹簧、第一连接板、第一连杆、第二连杆和第二连接板；第一连接板与磁头固定，第一连杆分别与第一连接板和第二连接板铰接，第二连杆分别与第一连接板和第二连接板铰接，第一连杆、第二连杆、第一连接板和第二连接板构成平行四边形机构；第一连杆和第二连杆之间设有弹簧，第二连接板连接有第三连接板。具体的，弹簧一端与第一连杆连接，另一端与第二连杆连接。磁头在弹簧的预紧力作用下，能够牢固地与磁珊尺接触，保证了机器人的升降定位要求。

作为优选的方案，包括升降机构，升降机构包括第一线性模组和第二线性模组，第一线性模组安装于机架，第二线性模组沿第一线性模组上下移动，第一线性模组和第二线性模组均包括电机、减速器、直线导轨、同步带和滑行组件，同步带沿直线导轨铺设，滑行组件与同步带固定，第一线性模组的滑行组件与第二线性模组的直线导轨固定。

优选的，滑行组件包括滑座和输送板，输送板通过滑座与同步带固定，磁头与输送板固定，输送板与第三连接板固定。具体的，第二线性模组的直线导轨与第一线性模组的输送板固定。

优选的，凹槽沿同步带对称设置，磁珊尺位于其中的一个凹槽中。

本实用新型的优点在于：磁栅定位装置具有定位作用，同时增加了弹簧，在弹簧的预紧力作用下，线性模组能够牢固地与磁珊尺接触，保证了机器人的精确的升降定位要求。

附图说明

图1移动机器人的立体结构示意图。

图2为移动机器人的右视图。

图3为线性模组的立体结构示意图。

图4为图3中A的局部放大示意图。

图5为输送板的结构示意图。

图6为第一线性模组与第二线性模组连接的结构示意图。

图7为三个线性模组错位放置的结构示意图。

图8为机架和驱动机构的立体结构示意图。

图9为机架和驱动机构的后视图。

图10为磁栅定位装置固定于线性模组上的示意图。

图11磁栅定位装置的结构示意图。

图12为减震机构的结构示意图。

图13为检测装置的结构示意图。

图14为检测装置的俯视图。

图15为检测仪的结构示意图。

图16为底座的结构示意图。

图17为安装座的结构示意图。

图18为盖体的结构示意图。

图19为端子安装座的结构示意图。

图中标识：1、机架；101、第一横条；102、第二横条；103、第三横条；111、第一竖条；112、第二竖条；113、第三竖条；121、第一纵条；122、第二纵条；123、第三纵条；2、驱动机构，201、驱动轮，202、辅助轮，203、驱动电机；204、电池；3、升降机构，301、第一线性模组，302、第二线性模组，303、直线导轨；3031、凹槽；304、滑行组件，3041、滑座，3042、输送板，3043、安装孔；305、第三线性模组，第一直线导轨3031、第一滑座30411、第一输送板30421、第二直线导轨3032、第二滑座30412、第二输送板30422；306、同步带；4、云台监测组件，401、云台，402、可见光摄像机，403、红外热像仪；5、三维扫描仪；6、减震机构；601、第一关节；602、减震器；603、第二关节；604、第二支架；605、第三支架；606、第三关节；607、第一支架；7、磁栅定位装置；701、磁珊尺；702、磁头；703、弹簧；704、第一连杆；705、第二连杆；706、第一连接板；707、第二连接板；708、第三连接板；

气体检测仪13，安装座8，连接部8-1，安装部8-2，盖体9，盖体连接部9-1，盖体安装部9-2，端子安装座10，端子连接部10-1，端子安装部10-2，底座11，空腔11-1，走线孔11-2，出气孔11-3，气体交换口11-4，凸柱11-5，安装孔11-51，检测装置12，第一双头螺柱12-1，主控板12-2，第二双头螺柱12-3，接口板12-4，气体传感器12-5，数据交互接口12-6，供电及通信接口12-7，放置空间12-8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

现对一种移动式巡检机器人作具体的说明，如图1-3所示，一种移动式巡检机器人，包括机架1、驱动机构2、升降机构3和云台检测组件4，驱动机构2包括驱动电机203和驱动轮201，驱动电机203的输出轴与驱动轮201连接，驱动轮201驱动机架1行走，升降机构3包括第一线性模组301和第二线性模组302，第一线性模组301安装于机架1，第二线性模组302沿第一线性模组301上下移动，云台检测组件4位于第二线性模组302上。

第二线性模组302能够沿着第一线性模组301垂直升降，云台检测组件4能沿着第二线性模组302垂直升降，云台检测组件4能够检测不同高度的设备情况，从而避免较高和较低的检测盲区。具体来说，当第二线性模组302移动至第一线性模组301的最低位置，云台检测组件4降至第二线性模组302上的最低位置，此时云台401位于机架1上的最低位置；当第二线性模组302移动至第一线性模组301的最高位置，云台401检测组件升至第二线性模组302上的最高位置，此时云台401位于机架上的最高位置。需要说明的是，机器人的巡检过程是：第二线性模组302和云台检测组件4先降至机架1上的最低位置，然后机器人移动至所要检测的区域，停止移动，最后第二线性模组302和云台检测组件4进行升降，升降机构和云台检测组件4先下降至机架的最低位置，机器人再水平移动，这样是为了保持机器人的重心，防止升降机构3和云台检测组件4的位置过高使机器人在移动的过程中导致机器人翻倒。

线性模组是一种直线传动装置，主要有两种方式，一种是滚珠丝杆型直线模组，另一种是用同步带型直线模组。其使用范围广，安装方便，精度高。本实施例中的第一线性模组301和第二线性模组302均采用同步带型直线模组，包括同步带306、直线导轨303、减速器和电机。作为一个具体的实施方式，如图3-5所示，第一线性模组301和第二线性模组302均有滑行组件304，同步带306沿直线导轨303铺设，滑行组件304与同步带306固定，第一线性模组301的滑行组件304与第二线性模组302的直线导轨303固定，云台检测组件4固定于第二线性模组302的滑行组件304上。优选的，滑行组件304包括滑座3041和输送板3042，滑座3041与同步带306固定，输送板3042与滑座3041固定，云台检测组件4与输送板3042固定。具体的，如图5所示，输送板3042开有安装孔3043，滑座3041相应地开有对应孔，安装孔3043与对应孔一一对应，输送板3042通过螺栓或螺钉固定于滑座3041上。

进一步，将第一线性模组301的直线导轨303、滑座3041和输送板3042分别表示为第一直线导轨3031、第一滑座30411和第一输送板30421，将第二线性模组302的直线导轨303、滑座3041和输送板3042分别表示为第二直线导轨3032、第二滑座30412和第二输送板30422。如图6所示，第一直线导轨3031与第一滑座30411固定，第一输送板30421与第一滑座30411固定，第二直线导轨3032与第一输送板30421固定，第二直线导轨3032与第二滑座30412固定，第二输送板30422与第二滑座30412固定，云台检测组件4固定于第二输送板30422上。

本实施例中，升降机构3包括两个线性模组，即第一线性模组301和第二线性模组302，当然，不限两个线性模组，可以增加或减少线性模组的个数。例如，如图7所示，增加一个第三线性模组305，第三线性模组305沿第二线性模组302上下移动，第三线性模组305的结构与第一线性模组301和第二线性模组302的结构相同，第三线性模组305具有直线导轨303和滑座3041，滑座3041沿直线导轨303移动，第二线性模组302的滑座3041与第三线性模组305的直线导轨303固定，此时，云台检测组件4位于第三线性模组305的滑座3041上。多个线性模组错位放置，能够增加升降高度，适应不同高度设备的巡检。此时，为保持重心，第一线性模组301的重量大于第二线性模组302和第三线性模组305的重量，或者，第一线性模组301的长度大于第二线性模组302和第三线性模组305的长度，其中，第二线性模组302和第三线性模组305的长度相等或者第二线性模组302的长度大于第三线性模组305的长度，还可以通过增大第一线性模组301的直线导轨303的体积，或者，在第一线性模组301的直线导轨303上增加配重块以使第一线性模组301的重量大于第二线性模组302和第三线性模组305的重量。

作为一个具体的实施方式，机架1位置较低。将机架1位置设置较低，云台检测组件4到达的最低位置相应地也较低，从而能到达较低的检测区域。具体的，如图8所示，机架1包括第一横条101、第二横条102和第三横条103，第一竖条111、第二竖条112和第三竖条113，以及第一纵条121、第二纵条122和第三纵条123，第一竖条111一端与第一横条101固定，另一端与第一纵条121固定，第二竖条111一端与第一横条101固定，另一端与第二纵条122固定，第三竖条113一端与第一横条101固定，另一端与第三纵条123固定，第一竖条111、第二竖条112和第三竖条113等间距排列，第二横条102位于第二纵条122和第三纵条123之间，第三横条103位于第一纵条121和第三纵条123之间，第二纵条122穿过第三横条103，第一线性模组301底部与第三横条103固定。优选的，机架1沿第三横条103对称设置，机架1对称设置且升降机构3位于第三横条103上，有利于保持机器人运行的稳定性。优选的，机架1为型材框架结构。优选的，采用铝合金型材。采用铝合金型材，质轻，刚性好、性能可靠，热变形小，稳定性高，从而保证加工状态下以及负荷下的实际精度。

作为优选的方案，第一线性模组301和第二线性模组302均设有磁栅定位装置7，如图10所示，磁栅定位装置包括磁栅尺701和磁头702，直线导轨303具有凹槽3031，磁珊尺701沿凹槽3031内部铺设，磁头702与磁栅尺701接触，输送板3042带动磁头702沿磁栅尺701滑行。优选的，直线导轨303为型材。磁栅定位装置用于对第一线性模组301和第二线性模组302进行升降方向的精确定位。将磁栅尺701铺设于直线导轨303自带的凹槽3031内，磁栅尺701与凹槽3031适配，无需对直线导轨303额外加工。优选的，凹槽3031沿同步带对称设置，磁珊尺701位于其中的一个凹槽3031中。

作为优选的方案，如图11所示，磁栅定位装置包括弹簧703、第一连接板706、第一连杆704、第二连杆705和第二连接板707；第一连接板706与磁头702固定，第一连杆704分别与第一连接板706和第二连接板707铰接，第二连杆705分别与第一连接板706和第二连接板707铰接，第一连杆704、第二连杆705、第一连接板706、第二连接板707构成平行四边形机构；第一连杆704和第二连杆705之间设有弹簧703，第二连接板707连接有第三连接板708，输送板3042与第三连接板708固定。具体的，弹簧703一端与第一连杆704连接，另一端与第二连杆705连接。磁头702在弹簧703的预紧力作用下，能够牢固地与磁珊尺701接触，保证了机器人的升降定位要求。

作为优选的方案，如图1所示，驱动机构2包括电池204，电池204固定于机架1。电池204用于给驱动电机203以及线性模组供电，电池204还可作为配重块，线性模组搭载云台检测组件4，并且随着云台检测组件4的升降，会导致机器人重心不稳引起侧翻，在机架1上设置配重块，且配重块的位置较低，能使机器人保持平衡。具体的，电池204位于对称设置的两条第一横条101的中线位置上，第二纵条122、第三横条103以及对称的两个第二横条102支撑电池204，电池204位于机架1的中心位置，有利于机器人的稳定性。

作为优选的方案，所述机器人包括减震机构6，如图12所示，减震机构6包括减震器602、第一关节601、第二关节603、第三关节606、第一支架607、第二支架604和第三支架605，减震器602一端与机架1通过第一关节601铰接，减震器602另一端与第二支架604通过第二关节603铰接，第一支架607分别与第二支架604和第三支架605固定连接，第二支架604和第三支架605分别位于第一支架607两侧，第三支架605通过第三关节606铰接在机架上。具体的，第一关节601与第三竖条113固定，第三关节606与第三纵条123固定。具体的，如图8-9所示，驱动电机203与第一支架607固定，减震器602位于第一支架607上方，驱动电机203和驱动轮201均对称设置有两组，驱动机构2包括辅助轮202，辅助轮202与驱动轮201前后设置，辅助轮202对称设置有两组。优选的，两个驱动轮201以及两个辅助轮202均设有减震机构6。具体的，驱动轮201的减震机构中，第一关节601与第一竖条111固定，第三关节606与第一纵条121固定；辅助轮202的减震机构中，第一关节601与第三竖条113固定，第三关节606与第三纵条123固定。两个驱动轮201以及两个辅助轮202均具备减震能力，机器人运行中遇到沟坎、障碍物时能进行减震，确保4个车轮能够同时着地，提高了对复杂路况的适应能力，还能够有效减小由于路面不平对云台401、三维扫描仪5造成的损坏。

作为优选的方案，如图1所示，云台检测组件4包括云台401、可见光摄像机402和红外热像仪403，云台401通过连接件404与滑座3041固定，可见光摄像机402和红外热像仪403分别与云台401两端固定。

作为优选的方案，如图2所示，第二线性模组302顶部固定有三维扫描仪5。三维扫描仪5能够对室内设备的外形进行扫描，可用于对设备进行三维模型绘制。三维扫描仪5能够升降，提高了对设备的检测范围和检测视野。

一种移动式巡检机器人的控制方法，包括以下步骤：

（1）第二线性模组沿着第一线性模组降至最低位置，云台检测组件沿着第二线性模组降至最低位置；

（2）机器人移动至所要检测的区域，停止移动；

（3）第二线性模组沿着第一线性模组升至最高位置，云台检测组件沿着第二线性模组上升，到达所要检测设备的高度。

移动机器人可安装各种检测装置，例如云台检测组件4、三维扫描仪5，除此之外，还可安装多气体检测仪13，现对一种多气体检测仪5进行具体说明。

一种多气体检测仪，可将所述检测仪安装在待测环境中，实时监测环境中的各种气体，监测结果通过有线或者无线进行数据传输 ，解决了工作人员现场进行测试并读数的情况，尤其某些特殊场合，不方便人员出入，可以极大地减少工作人员的劳动量，且降低安全隐患。

如图13所示，一种多气体检测仪，包括检测装置12和供电及通信接口12-7，检测装置12包括至少两个的气体传感器12-5，接口板12-4，数据交互接口12-6和主控板12-2，气体传感器12-5均具有探测头，至少两个的探测头均安装于同一个数据处理模块上，数据处理模块的输出端与接口板12-4的输入端连接，接口板12-4的输出端与数据交互接口12-6的输入端连接，数据交互接口12-6的输出端与主控板12-2的输入端连接，供电及通信接口12-7与主控板12-2的输出端连接。

其中，如图13所示，气体传感器12-5具有探测头，气体传感器检测到气体，获取数据信息，数据处理模块对数据信息进行处理输出数字信号，数字信号通过数据交互接口12-6传输至主控板12-2，检测装置12通过供电及通信接口12-7外接9-36v直流电源信号，主控板12-2的输出端与供电及通信接口12-7的输入端连接，外部设备可通过供电及通信接口12-7获取气体传感器的数据信息，也可对检测装置进行系统配置。

作为优选的方案，至少两个的气体传感器均安装于接口板12-4。优选的，如图14所示，气体传感器12-5具有四个。优选的，接口板12-4为正方形，每两个气体传感器12-5一排，共设置成两排。将四个气体传感器12-5设置成两排，能够使气体传感器12-5的放置面积紧凑利用。需要说明的是，气体传感器12-5的设置个数不限，每一个气体传感器12-5检测一种气体，检测气体可以是CH4、CO、O2、H2S、NH3、NO2、HCl、H2、PH3、SO2、O3、Cl2等。

如图13所示，接口板12-4通过第一双头螺柱12-3与主控板12-2固定。采用双头螺柱将接口板12-4与主控板12-2连接，方便相互之间的安装或拆卸。

如图13所示，主控板12-2为正方形，主控板12-2的形状和尺寸均与接口板12-4相同。优选的，接口板12-4的四角边缘设有第一螺纹孔，主控板12-2的四角边缘设有第二螺纹孔，第一螺纹孔和第二螺纹孔位置对应。第一螺纹孔为盲孔，第二螺纹孔为通孔。第一双头螺柱12-1两端均具有螺纹，第一双头螺柱12-1一端通过第一螺纹孔与接口板12-4连接，另一端通过第二螺纹孔与主控板12-2连接。

作为优选的方案，如图13所示，接口板12-4与主控板12-2上下平行设置，接口板12-4与主控板12-2之间具有放置空间12-8，数据交互接口12-6一端与接口板12-4连接，另一端与主控板12-2连接。气体传感器12-5位于接口板12-4上方，接口板12-4与主控板12-2上下平行设置，形成塔式结构设计，能够高效利用检测仪空间。优选的，数据交互接口12-6靠近接口板12-4边缘设置。靠近接口板12-4边缘设置方便接线。优选的，供电及通信接口12-7位于放置空间12-8内部，且固定于主控板12-2上方。

作为优选的方案，如图15和图16所示，所述气体检测仪包括底座11，底座11具有空腔11-1，检测装置12位于空腔11-1中。将检测装置11设置于底座11空腔11-1中，有利于保护检测装置12受破坏。

作为优选的方案，如图16所示，底座11设有走线孔11-2和出气孔11-3，走线孔11-2和出气孔11-3分别与空腔11-1连通，其中，空腔具有气体交换口11-4，气体交换口11-4设有第一隔爆滤网，出气孔11-3设有第二隔爆滤网。通过隔爆滤网将气体检测仪与外界环境隔绝，使气体检测仪在正常工作时所产生的热量和在故障态时形成的电火花及高温，均限制在仪器壳体之内，以防止把周围的易燃易爆气体引燃，以起到隔爆的作用。

具体的，如图16所示，走线孔11-2和出气孔11-3开于底座11侧壁，走线孔11-2和出气孔11-3位于底座11的相对两侧。

作为一个具体的实施方式，如图15和图17所示，第一隔爆滤网设置于安装座8上，安装座8包括连接部8-1和安装部8-2，连接部8-1设有螺纹，第一隔爆滤网位于安装部8-2。安装座8通过出气孔11-3安装于底座11上。安装座11通过螺纹与底座11配合连接，方便安装或卸下第一隔爆滤网。此处啮合螺纹数≥5，螺纹啮合长度≥8mm。

作为一个具体的实施方式，如图18所示，第二隔爆滤网设置于盖体9，盖体9包括盖体连接部9-1和盖体安装部9-2，盖体连接部9-1设有螺纹，第二隔爆滤网位于盖体安装部9-2。盖体9通过螺纹与底座的气体交换口配合连接，盖体9不仅防止异物掉落进空腔中破坏检测装置12，而且能方便安装或卸下第二隔爆滤网。此处啮合螺纹数≥5，螺纹啮合长度≥8mm。

作为一个具体的实施方式，如图15和图19所示，走线端子设置于端子安装座10上，端子安装座10包括端子连接部10-1和端子安装部10-2，端子连接部10-1设有螺纹，走线端子位于端子安装部10-2上。端子安装座10通过走线孔11-2安装于底座11上。通过走线端子的端子安装部10-2进行走线，再采用胶封，具有防爆功能。

作为一个具体的实施方式，如图16所示，空腔11-1底部设有凸柱11-5，凸柱11-5开有安装孔11-51，安装孔11-51为螺纹孔，主控板12-2通过第二双头螺柱12-3与凸柱11-5固定。检测装置12与底座11形成多合一隔爆气体检测仪，将多合一隔爆气体检测仪安装于测试环境中，无需采用手持方式。优选的，凸柱11-5沿圆周阵列排列，凸柱11-5与第一螺纹孔一一对应。

气体检测仪13安装于机器上的位置不限，本实施例中，气体检测仪13与云台401顶端固定，不仅能随着云台401升降，还可以转动，参见图2。

当然，可以理解的是，多气体检测仪13除了安装于移动机器人上外，还可安装于煤矿、石油、化工等场所，监测结果传输至后台。

在缺少本文中所具体公开的任何元件、限制的情况下，可以实现本文所示和所述的发明。所采用的术语和表达法被用作说明的术语而非限制，并且不希望在这些术语和表达法的使用中排除所示和所述的特征或其部分的任何等同物，而且应该认识到各种改型在本发明的范围内都是可行的。因此应该理解，尽管通过各种实施例和可选的特征具体公开了本发明，但是本文所述的概念的修改和变型可以被本领域普通技术人员所采用，并且认为这些修改和变型落入所附权利要求书限定的本发明的范围之内。

本文中所述或记载的文章、专利、专利申请以及所有其他文献和以电子方式可得的信息的内容在某种程度上全文包括在此以作参考，就如同每个单独的出版物被具体和单独指出以作参考一样。申请人保留把来自任何这种文章、专利、专利申请或其他文献的任何及所有材料和信息结合入本申请中的权利。

Claims (6)

1.具有磁栅定位装置的移动式巡检机器人，其特征在于，包括直线导轨和磁栅定位装置，磁栅定位装置包括磁栅尺和磁头，直线导轨具有凹槽，磁珊尺沿凹槽内部铺设，磁头与磁栅尺接触。

2.如权利要求1所述的具有磁栅定位装置的移动式巡检机器人，其特征在于，磁栅定位装置包括弹簧、第一连接板、第一连杆、第二连杆和第二连接板；第一连接板与磁头固定，第一连杆分别与第一连接板和第二连接板铰接，第二连杆分别与第一连接板和第二连接板铰接，第一连杆、第二连杆、第一连接板和第二连接板构成平行四边形机构；第一连杆和第二连杆之间设有弹簧，第二连接板连接有第三连接板。

3.如权利要求2所述的具有磁栅定位装置的移动式巡检机器人，其特征在于，包括第一线性模组和第二线性模组，第一线性模组安装于机架，第二线性模组沿第一线性模组上下移动，第一线性模组和第二线性模组均包括电机、减速器、直线导轨、同步带和滑行组件，同步带沿直线导轨铺设，滑行组件与同步带固定，第一线性模组的滑行组件与第二线性模组的直线导轨固定。

4.如权利要求3所述的具有磁栅定位装置的移动式巡检机器人，其特征在于，直线导轨为型材。

5.如权利要求4所述的具有磁栅定位装置的移动式巡检机器人，其特征在于，滑行组件包括滑座和输送板，输送板通过滑座与同步带固定，输送板与第三连接板固定。

6.如权利要求5所述的具有磁栅定位装置的移动式巡检机器人，其特征在于，凹槽沿同步带对称设置，磁珊尺位于其中一个凹槽中。