CN211440003U - 巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种巡检机器人，它包括底盘、机架和机头；底盘包括骨架、上盖、侧板和舵轮总成；骨架为中部下沉的箱体，周缘为若干相互独立的轮槽，其上边缘设有支撑角，相邻两支撑角之间为插槽；上盖安装于支撑角上密闭骨架上部；侧板插入插槽内密闭骨架侧面；各舵轮总成分别安装于对应的轮槽内；机架包括支腿和安装座，支腿立于上盖上、顶端与安装座相连；机头设置于安装座的顶部。通过单独设置的多个舵轮总成驱动，驱动多样、转向灵活，爬坡、越障巡检能力强；另一方面，设有用于安装各类模块的骨架和用于安装各类传感器的安装座，机头用于搭载成像仪，提供了多个模块安装位置，能够搭载多种模块，以便可能采集多类信号，使得巡检全面。

Description

巡检机器人

技术领域

本实用新型属于机器人巡检技术领域，特别是涉及一种巡检机器人。

背景技术

近几年，巡检机器人广泛应用于工厂巡检以及危险地区的巡检。目前大部分巡检机器人，仅能搭载监控模块，难以搭载其它功能模块，对火灾、粉尘、温湿度等巡检不明显。而其监控模块需要通过机器人整体转向才能进行后方或者侧方向巡检，对于低矮物品或者障碍物巡检，需要一定的距离才能检测，存在视野盲区。另一方面，目前巡检机器人的行走系统为二驱，驱动单一，爬坡，越障巡检不强。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种四驱且具有多个模块安装位的巡检机器人。

本实用新型提供的这种巡检机器人，它包括底盘、机架和机头；底盘包括骨架、上盖、侧板和舵轮总成；骨架为中部下沉的箱体，周缘为若干相互独立的轮槽，其上边缘设有支撑角，相邻两支撑角之间为插槽；上盖安装于支撑角上密闭骨架上部；侧板插入插槽内密闭骨架侧面；各舵轮总成分别安装于对应的轮槽内；机架包括支腿和安装座，支腿立于上盖上、顶端与安装座相连；机头设置于安装座的顶部。

在一个具体实施方式中，所述骨架为矩型箱体，其中部为十字型下沉空腔，四角为舵机安装位，舵机安装位的顶面设有通孔，通孔四周设有安装孔；上盖的中部设有激光雷达安装架；支撑角包括外层板和支撑板，外层板为贴合于骨架转角的L型板，支撑板为直角三角形板，其直角顶点处为与外层板相贴合的圆弧，其上设有与直角边平行穿透斜边的卡槽，支撑板连接于外层板顶部；所述外层板的顶部设有凸缘，所述支撑板的外缘设有卡槽，支撑板与外层板卡合后焊接。

进一步的，所述骨架还包括内层板，内层板为整体件，包括两端的三角段和中部的连接段，各内层板分别立于骨架上与外层板平行布置，其中一内层板两端的三角段上设有铰链，铰链的另一端与所述上盖相连；各所述侧板均安装于内层板内。

在一个具体实施方式中，所述舵轮总成包括驱动轮模块和转向模块；驱动轮模块包括轮体、驱动电机和减震支架，驱动电机通过减震支架与驱动轮相连；转向模块包括转向电机、减速机构和转轴，转向电机的输出轴与减速机构的输入端相连，减速机构的输出端与转轴相连，转轴的另一端与减震支架相连；驱动电机驱动轮体转动；转向电机输出动力经减速机构减速后传递至转轴带动减震支架转向。

进一步的，所述减震支架包括下支架、上支架、减震器和铰接座；下支架为U型架，两侧板的中部设有通孔；上支架为倾斜向下设置的n型架，其顶端设有一圈连接孔，下端铰接于下支架外；一对减震器关于轮体厚度方向中心面对称设置、分设于上支架和下支架的两侧；所述下支架的两侧焊接有销轴，所述上支架的两侧焊接有销轴，销轴外设径向孔，减震器的两端分别套于销轴外通过穿过径向孔的开口销定位；铰接座的中心设有通孔，四周设有一圈连接孔，通孔内嵌耐磨套；铰接座通过穿过连接孔的螺栓与上支架相连，上支架套于下支架外通过穿过耐磨套的转轴螺栓与下支架相连；所述转轴螺栓包括外径依次递减的圆柱头、光杆段和螺纹段，圆柱头为内六角头，转轴螺栓以其光杆段套于耐磨套内，螺纹段与下支架螺纹连接。

相配套的，所述驱动电机为轮毂电机，其中心轴两端设有螺纹，螺纹段的外端设有平面；驱动电机嵌于轮体内，中心轴穿过下支架上通孔后配合螺母锁紧；所述减速机构包括主减速器和副减速器，主减速器的输入端与转向电机相连，输出轴与副减速器的输入齿轮相连，副减速器的输出端与转轴相连；所述主减速器的输出轴两端均伸至主减速器外，顶端外设强磁钢套；所述转向电机下对应强磁钢套位置处设有角度传感器；所述副减速器的外壳包括上壳和下壳，上壳外缘设有一圈凹槽，下壳外缘设有相匹配的凸起，上壳和下壳通过凹槽与凸起的配合提高安装精度。

为了进一步提高减震效果，所述转轴为阶梯轴，转轴的顶端设有外凸的卡爪，副减速器的输出齿轮内设卡槽，转轴以其顶端与副减速器相连，卡爪伸至卡槽内并填塞减震胶垫，以其底部与所述减震支架通过穿过连接孔的螺栓相连。

在一个具体实施方式中，所述安装座包括底板、立柱、器件盒和顶板；底板为圆板，其中部设有通槽；器件盒为圆筒型盒体；顶板为矩型板；器件盒通过立柱连接于底板上，顶板设置于器件盒的顶面；安装座以其底部连接于所述上盖上、套于激光雷达安装架外；一对所述支腿对称布置于器件盒外。

为了提高视野范围，所述机头包括外壳和红外热成像仪，外壳包括固定座、铰接座和防护壳；铰接座为门型座，铰接座扣于固定座上、两侧均与固定座铰接；防护壳为圆筒型壳体，一对防护壳分别连接于铰接座的两侧；红外热成像仪安装于防护壳内。

本实用新型采用的底盘通过单独设置的多个舵轮总成驱动，驱动多样、转向灵活，爬坡、越障巡检能力强；另一方面，底盘中设有用于安装各类模块的骨架，机架上设有用于安装各类传感器的安装座，机头只用于搭载成像仪，提供了多个模块安装位置，能够搭载多种模块，以便可能采集多类信号，使得巡检全面。

附图说明

图1为本实用新型一个优选实施例的轴测示意图。

图2为图1的侧视示意图。

图3为本优选实施例中移动底盘的轴测示意图。

图4为本优选实施例中移动底盘的爆炸示意图。

图5为本优选实施例中骨架的轴测示意图。

图6为本优选实施例中舵轮总成的轴测放大示意图。

图7为本优选实施例中驱动轮模块的轴测放大示意图。

图8为图7中X-X的剖视示意图。

图9为图8中Y处的放大示意图。

图10为本优选实施例中转向模块的剖视示意图。

图11为图10中Z-Z的剖视示意图。

图示序号：

A—底盘，

1—骨架，11—十字型空腔，12—轮槽，13—通孔，14—安装孔，15—支撑角、151—外层板、152—支撑板，16—内层板，17—气压管，

2—上盖，21—雷达支座，

3—侧板，

4—舵轮总成，

41—驱动轮模块，411—轮体，412—驱动电机，

413—减震支架、4131—下支架、4132—上支架、4133—减震器、4134—销轴、4135—铰接座、4136—耐磨套、4137—转轴螺栓、4138—开口销，

42—转向模块，421—转向电机，

422—减速机构、4221—主减速器、4222—副减速器，

423—转轴、4231—卡爪，

424—强磁钢套，425—角度传感器，426—减震胶垫，

5—铰链；

B—机架，

B1—支腿，

B2—安装座、B21—底板、B22—立柱、B23—器件盒、B24—顶板；

C—机头，

C1—外壳、C11—固定座、C12—铰接座、C13—防护壳，

C2—红外热成像仪。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例公开的这种巡检机器人，它包括底盘A、机架 B和机头C。

如图3、图4所示，移动底盘包括骨架1、上盖2、侧板3和舵轮总成4。

如图5所示，骨架1为下沉式矩型箱体，其中部为一个下沉的十字型空腔 11，其四角为用于安装舵轮总成4的轮槽12，并且在骨架1实体上设有用于舵轮总成中转向模块穿过的通孔13，通孔四周开设有用于完成舵轮总成锁紧的安装孔14，其四角上边缘设有支撑角15用于安装上部模块。而支撑角15则包括外层板151和支撑板152，外层板151为贴合于骨架转角的L型板，支撑板为直角三角形板，其直角顶点处为与外层板相贴合的圆弧，其上设有与直角边平行穿透斜边的卡槽，支撑板连接于外层板的顶部。外层板的顶部设有凸缘，所述支撑板的外缘设有卡槽，两者之间通过槽与凸缘配合的卡榫结构定位，在焊接时实现了高精度的定位。同时在骨架1的四周设置有与外层板平行的内层板16，内层板为整体件，包括两端的三角段和中部的连接段，各内层板分别立于骨架上与外层板平行布置，其中一内层板两端的三角段上设有铰链5，铰链的另一端与上盖2相连，使得上盖与骨架之间形成铰接，便于需要时打开上盖进行检修，并在上盖2的中部设有雷达支座21用于安装激光雷达。在骨架1外设有气压管 17，配合气压传感器设置，当发生碰撞时气压管内气压变化，气压传感器将信号反馈，判定是否发生碰撞，以便实现避障。而各侧板3设置为匹配于内层板的倒梯形板，侧板通过螺栓与内层板相连，封闭骨架四周。

如图3、图4所示，舵轮总成4通过拧入安装孔内的螺栓紧固于骨架的轮槽内。

如图6所示，舵轮总成4包括驱动轮模块41、转向模块42和连接板43；连接板上对应安装孔位置处设有通孔，舵轮总成置于轮槽内，转向模块卡入骨架中，通过穿过通孔拧入安装孔的螺栓与骨架相连。驱动轮模块通过穿过连接板43的六颗螺钉固定在转向模块的输出轴下，转向模块输出轴的转动直接带动轮驱动轮模块左右偏转；舵轮总成通过连接板

如图7、图8所示，驱动轮模块41包括轮体411、驱动电机412和减震支架413。轮体411为外圈轮胎。驱动电机412为与外圈轮胎相匹配的轮毂电机，驱动电机嵌于轮体内，通过其本身的中心轴与减震支架413相连，驱动电机的中心轴两端端部外设有螺纹，并在螺纹段外端铣有一对平面以便连接时夹持扳手。

减震支架413包括下支架4131、上支架4132和减震器4133。下支架4131 为U型架，其两侧板的根部焊接有销轴4134、中部设有通孔、端部设有螺纹孔。上支架为n型架，其顶端设有一圈连接孔、底端两侧连接有铰接座414。如图9 所示，铰接座4135为圆筒型座体，其中心嵌有耐磨套4136，实体上设有一圈关于轴向中心呈环形阵列布置的连接孔，铰接座通过穿过连接孔的螺栓与上支架相连。下支架水平布置，中心轴两端分别穿过下支架两侧的通孔配合相应的螺母锁紧完成下支架的安装；然后将上支架向下倾斜设置套于下支架外通过穿过铰接座4135的转轴螺栓4137铰接，上支架与下支架之间设有铜垫片，铜垫片与铰接座和耐磨套接触限位，使上支架与下支架之间存在间隙，不会直接磨损。转轴螺栓4137包括外径依次递减的圆柱头、光杆段和螺纹段，圆柱头为内六角头，转轴螺栓以其光杆段套于耐磨套内，螺纹段与下支架螺纹连接。上支架与下支架安装完成后，将减震器4133的两端分别套于销轴4134外通过穿过径向孔的开口销4138定位。转向模块42安装于上支架的顶部，通过穿过连接孔的螺栓连接。

驱动轮模块41装配完成后，减震器与上支架、下支架呈三角形，上支架与下支架铰接，设计有耐磨灵活的转轴结构，可以自由转动，在遇到障碍时减震器压缩，下支架和轮毂电机可以绕转轴位置向上旋转，减少震动，并且能承受较大冲击。对于铰接点，由于铰接座内安装有耐磨套，耐磨套与铰接座为过盈配合。转轴螺栓一端为螺纹段，中间段为精密加工的圆柱，一端为内六角的圆柱头，螺纹段和中间段有一个台阶。转轴螺栓圆柱段安装在铜套孔内，螺纹段穿过铜垫片固定在驱动电机下支架上。转轴螺栓和铜套为间隙配合，可以自由转动，铜垫片与铰接座和铜套接触限位，使上电机支座和下电机支座之间存在间隙，不会直接磨损。

如图10、图11所示，转向模块42包括转向电机421、减速机构422和转轴423。减速机构422包括主减速器4221和副减速器4222。主减速器4221的输入端与转向电机相连，输出轴与副减速器的输入齿轮相连，副减速器的输出端与转轴相连。主减速器的输出轴两端均伸至主减速器外，顶端外设强磁钢套 424并在转向电机下对应位置处设有角度传感器425，以便控制转向角度。副减速器4222的外壳包括上壳和下壳，上壳外缘设有一圈凹槽，下壳外缘设有相匹配的凸起，上壳和下壳通过凹槽与凸起的配合提高安装精度。转轴423为阶梯轴，转轴的顶端设有外凸的四个卡爪4231，副减速器的输出齿轮内设四个卡槽，转轴以其顶端与副减速器相连，卡爪伸至卡槽内并填塞八只减震胶垫426，可以承受正反转两个方向冲击，防止撞击时导致齿轮损坏。转轴以其底部与减震支架通过穿过连接孔的螺栓相连。

主减速器的输出轴下端与副减速器的输入齿轮采用D型孔轴配合安装。输出端，转轴与输出齿轮之间沿轴向依次设有小深沟球轴承，推力球轴承，大深沟球轴承，三个轴承安装在副减速器上壳和下壳组成的腔体内。转轴为一个阶梯轴，推力球轴承安装在齿圈上方，主要承受轴向力，大深沟球轴承，和小深沟球轴承安装在输出轴两端，承受径向力，使输出轴始终保持竖着。

相较于现有舵轮而言，这种舵轮总成将驱动电机采用轮毂电机，与轮体集成为一体，结构简单可靠，防护性好，无齿轮传动，在冲击和紧急加减速环境下不会出现齿轮损坏。转向模块采用支撑结构，转向电机和角度传感器一体式布置，体积较小，控制简单。转轴与减速机构之间的支撑采用组合轴承设计，承载力强，横向尺寸小，间隙小，虚位角度小。布置有减震器，相比于其它无减震舵轮或带减震的底盘而言，在整个舵轮外部增加减震系统，具有体积小，结构简单，簧下质量小的优点，并在转轴与输出齿轮之间设置有减震胶垫，能够起到缓冲的作用，用于吸收地面障碍撞击带来的冲击，使舵轮能适应各种路面。四个舵轮总成分别单独安装于骨架下，各自单独驱动，驱动多样、转向灵活，爬坡、越障巡检能力强。

如图1、图2所示，机架B包括支腿B1和安装座B2。安装座B2包括底板 B21、立柱B22、器件盒B23和顶板B24。其中，底板B21为圆板，其圆心位置处设有矩型槽口，槽口的口径大于雷达支座21的外径。立柱B22为圆柱体，四根立柱均布于底板上，顶端与器件盒B23的底面相连。器件盒B23为圆筒型盒体，包括下部的大径段和上部的小径段，其内设有空腔用于安装烟雾、温湿度等各类传感器，一对支腿B1对称布置于大径段外，底端固接于骨架的一对支撑角上。顶板B24为矩型板，其四角设有圆孔，底板固接于器件盒的顶部通过穿过圆孔的紧固件与机头C装配。

如图1、图2所示，机头C包括外壳C1和红外热成像仪C2。外壳C1包括固定座C11、铰接座C12和一对防护壳C13。固定座C11为长方体座，其底端设有与顶板B24对应设置的工字型连接座，工字型连接座的底端对应顶板上圆孔位置处设有对应的通孔，固定座置于顶板B24上通过穿过圆孔、通孔的螺栓配合螺母锁紧。铰接座C12为门型座，其开口宽度匹配于固定座的宽度，两侧板为铰接耳，安装时将铰接座扣于固定座上，通过两侧的铰接耳与固定座铰接，从而使得铰接座能够绕铰接轴转动。防护壳C13为圆筒型外壳，一对防护壳分别安装于铰接座两铰接耳外，关于固定座对称布置。红外热成像仪C2嵌于防护壳C13内，能够随铰接座一起上下摆动。

综上所述，本实用新型一方面通过单独设置的多个舵轮总成驱动，具有驱动多样、转向灵活，爬坡、越障巡检能力强的优点；另一方面，底盘中设有用于安装各类模块的骨架，机架上设有用于安装各类传感器的安装座，机头只用于搭载成像仪，提供了多个模块安装位置，搭载多种不同信号检测模块，以便可能采集多类信号，使得巡检全面。

Claims (9)

1.一种巡检机器人，其特征在于：它包括底盘、机架和机头；

底盘包括骨架、上盖、侧板和舵轮总成；骨架为中部下沉的箱体，周缘为若干相互独立的轮槽，其上边缘设有支撑角，相邻两支撑角之间为插槽；上盖安装于支撑角上密闭骨架上部；侧板插入插槽内密闭骨架侧面；各舵轮总成分别安装于对应的轮槽内；

机架包括支腿和安装座，支腿立于上盖上、顶端与安装座相连；

机头设置于安装座的顶部。

2.如权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于：所述骨架为矩型箱体，其中部为十字型下沉空腔，四角为舵机安装位，舵机安装位的顶面设有通孔，通孔四周设有安装孔；上盖的中部设有激光雷达安装架；支撑角包括外层板和支撑板，外层板为贴合于骨架转角的L型板，支撑板为直角三角形板，其直角顶点处为与外层板相贴合的圆弧，其上设有与直角边平行穿透斜边的卡槽，支撑板连接于外层板顶部；所述外层板的顶部设有凸缘，所述支撑板的外缘设有卡槽，支撑板与外层板卡合后焊接。

3.如权利要求2所述的巡检机器人，其特征在于：所述骨架还包括内层板，内层板为整体件，包括两端的三角段和中部的连接段，各内层板分别立于骨架上与外层板平行布置，其中一内层板两端的三角段上设有铰链，铰链的另一端与所述上盖相连；各所述侧板均安装于内层板内。

4.如权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于：所述舵轮总成包括驱动轮模块和转向模块；驱动轮模块包括轮体、驱动电机和减震支架，驱动电机通过减震支架与驱动轮相连；转向模块包括转向电机、减速机构和转轴，转向电机的输出轴与减速机构的输入端相连，减速机构的输出端与转轴相连，转轴的另一端与减震支架相连；驱动电机驱动轮体转动；转向电机输出动力经减速机构减速后传递至转轴带动减震支架转向。

5.如权利要求4所述的巡检机器人，其特征在于：所述减震支架包括下支架、上支架、减震器和铰接座；下支架为U型架，两侧板的中部设有通孔；上支架为倾斜向下设置的n型架，其顶端设有一圈连接孔，下端铰接于下支架外；一对减震器关于轮体厚度方向中心面对称设置、分设于上支架和下支架的两侧；所述下支架的两侧焊接有销轴，所述上支架的两侧焊接有销轴，销轴外设径向孔，减震器的两端分别套于销轴外通过穿过径向孔的开口销定位；铰接座的中心设有通孔，四周设有一圈连接孔，通孔内嵌耐磨套；铰接座通过穿过连接孔的螺栓与上支架相连，上支架套于下支架外通过穿过耐磨套的转轴螺栓与下支架相连；所述转轴螺栓包括外径依次递减的圆柱头、光杆段和螺纹段，圆柱头为内六角头，转轴螺栓以其光杆段套于耐磨套内，螺纹段与下支架螺纹连接。

6.如权利要求5所述的巡检机器人，其特征在于：所述驱动电机为轮毂电机，其中心轴两端设有螺纹，螺纹段的外端设有平面；驱动电机嵌于轮体内，中心轴穿过下支架上通孔后配合螺母锁紧；所述减速机构包括主减速器和副减速器，主减速器的输入端与转向电机相连，输出轴与副减速器的输入齿轮相连，副减速器的输出端与转轴相连；所述主减速器的输出轴两端均伸至主减速器外，顶端外设强磁钢套；所述转向电机下对应强磁钢套位置处设有角度传感器；所述副减速器的外壳包括上壳和下壳，上壳外缘设有一圈凹槽，下壳外缘设有相匹配的凸起，上壳和下壳通过凹槽与凸起的配合提高安装精度。

7.如权利要求6所述的巡检机器人，其特征在于：所述转轴为阶梯轴，转轴的顶端设有外凸的卡爪，副减速器的输出齿轮内设卡槽，转轴以其顶端与副减速器相连，卡爪伸至卡槽内并填塞减震胶垫，以其底部与所述减震支架通过穿过连接孔的螺栓相连。

8.如权利要求2所述的巡检机器人，其特征在于：所述安装座包括底板、立柱、器件盒和顶板；底板为圆板，其中部设有通槽；器件盒为圆筒型盒体；顶板为矩型板；器件盒通过立柱连接于底板上，顶板设置于器件盒的顶面；安装座以其底部连接于所述上盖上、套于激光雷达安装架外；一对所述支腿对称布置于器件盒外。

9.如权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于：所述机头包括外壳和红外热成像仪，外壳包括固定座、铰接座和防护壳；铰接座为门型座，铰接座扣于固定座上、两侧均与固定座铰接；防护壳为圆筒型壳体，一对防护壳分别连接于铰接座的两侧；红外热成像仪安装于防护壳内。

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