CN211729157U - 适用于再生水厂的巡检导轨机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于再生水厂的巡检导轨机器人，包括轨道、系统车体、机械臂、变轨盘、行走机构、控制装置以及巡检机构；机械臂的一端安装在系统车体上，机械臂的另一端设置有巡检机构，变轨盘、控制装置安装在系统车体上；行走机构一端安装在系统车体上，行走机构的另一端安装在轨道上；控制装置分别与机械臂、变轨盘、行走机构电连接；巡检机构上设置有电子标签RFID读写器，有效、高速地掌握机器人终端的行驶情况，本实用新型有效解决了再生水厂人工巡检困难的问题，提高了巡检质量，通过采用机械臂，增加了机器人的可视范围，能够适用于多种复杂环境的巡检，应用范围广泛，实用性强。

Description

适用于再生水厂的巡检导轨机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体地，涉及一种适用于再生水厂的巡检导轨机器人。

背景技术

近年来再生水厂逐步在全国应用，有助于改善生态环境，实现水生态的良性循环，但同时其运行安全要求较高，需要工作人员及时巡检及时发现问题，排出故障，尤其是地下式再生水厂要求更为苛刻，且地下式再生水厂空间有限，不便于人工巡检。传统的地下水厂巡检工作主要由工作人员来完成，通过巡检来观察再生水处理系统各个环节的感官现象和指标，判断进出水水质是否变化、各构筑物运转是否正常、处理效果是否稳定以及再生水厂内是否存在安全隐患等。巡检内容主要有以下几类：

1、设备巡检：设备的运营状态与各工艺段的控制，目前仍处于粗略式的管理，仍以人工管理为主。设备的巡视主要对各个阶段的主要设备的运行工况、润滑工况、机械工况、电力和电控系统、自控系统进行日常巡检。再生水厂安全运行中值得关注的动力的运行设备，例如鼓风机、水泵、加药装置和电动阀门等。此类设备一旦出现故障会引起再生水系统的严重事故、设备损毁、人身伤亡，甚至火灾。目前这些设备是否正常运行主要靠人为巡检来实现。再生水厂一般根据工艺需要均会安装一系列的在线监测仪表，如：温度、压力、液位等，目前设备、仪表各类故障均不能实现预测性维护，只能人为识别、维修。再生水厂的水泵、风机、搅拌器等设备是否正常运转是通过工作人员巡检时针对设备的声音和振动，利用听、看、摸等简单手段做出判断，存在滞后性和偏差。

2、工艺巡检：工艺巡检主要对再生水厂的预处理段，生化处理段，深度处理段的各种反应和微生物状态进行巡视。目前巡检主要通过工艺段的颜色和气味、气泡与泡沫、水流流态等状态，结合巡检人员的经验进行判断和调整。颜色和气味：再生水厂各工艺单元的再生水或污泥的颜色和气味一般变化不大，如果出现异常，说明运行状况发生了变化，需要进行适当调整或提前采取一些应对措施，为发生突变做好应有的准备。气泡与泡沫：巡检人员往往根据曝气池内气泡与泡沫的均匀程度及数量、状态判断，活性污泥是否出现异常状况并需要根据工况进行调整。水流流态：对每个工艺单元自身的水流状态观察，如曝气池均匀度、沉淀效果等状态

3、安全巡检：再生水厂空间有限，尤其是地下式再生水厂相比地上水厂较为封闭，再生水处理过程中会产生一些有毒有害及易燃气体，因此巡检工作人员应特别注意除臭系统和通风系统处于安全运营状态。地下式再生水厂的生产运行中，会产生一些不安全因素，如各类设备的违规操作、工作人员跌落污水污泥池、高空坠落、溺水、有毒有害气体引起燃烧甚至爆炸造成灾害等的人身安全问题。

综上，当前再生水厂巡检存在诸多缺陷：

水厂巡检设备多，采集的数据量大，造成人工巡检劳动强度大且机械繁琐、运营成本高，同时，人工巡检效率低，受人员精神状态和个体差异，巡检质量差，另外工作现场有害气体易对工作人员身体造成伤害从而造成人员安全问题。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种适用于再生水厂的巡检导轨机器人。

根据本实用新型提供的一种适用于再生水厂的巡检导轨机器人，包括轨道1、系统车体2、机械臂3、变轨盘、行走机构6、控制装置以及巡检机构5；

所述机械臂3的一端安装在系统车体2上，所述机械臂3的另一端设置有巡检机构5；

所述变轨盘、控制装置安装在系统车体2上；

所述行走机构6一端安装在系统车体2上，所述行走机构6的另一端安装在轨道1上；

所述控制装置分别与机械臂3、变轨盘、行走机构6电连接；

所述巡检机构5上设置有电子标签RFID读写器。

优选地，还包括蓄电池以及电池控制器；

所述蓄电池通过电池控制器分别与行走机构6、控制装置、巡检机构5电连接。

优选地，所述巡检机构5包括电动云台、摄像头、辅助照明射灯以及探测器总成；

所述电动云台、探测器总成安装在机械臂3上；

所述摄像头、辅助照明射灯安装在所述电动云台上；

所述摄像头、探测器总成分别与控制装置电连接。

优选地，所述探测器总成包括气体探测头、温度探测头以及湿度探测头；

所述气体探测头、温度探测头、湿度探测头分别与控制装置电连接。

优选地，还包括双向语音对讲机以及警报器；

所述双向语音对讲机、警报器都安装在系统车体2上；

所述双向语音对讲机、警报器分别与控制装置电连接；

所述双向语音对讲机、警报器分别通过电池控制器与蓄电池电连接。

优选地，还包括显示屏4以及视频装置；

所述显示屏4安装在系统车体2上；

所述视频装置安装在机械臂3上，所述视频装置包括可见光学系统、红外热成像光学系统以及数传控制系统；

所述显示屏4、视频装置分别与控制装置电连接。

优选地，所述行走机构6包括两组分别安装在系统车体2两侧的驱动轮组；

所述驱动轮组包括轮轴11、安装在所述轮轴11上的橡胶轮、与所述轮轴11驱动连接的伺服电机以及与所述伺服电机电连接的电机驱动器；

所述的电机驱动器安装在系统车体2内；

所述两组驱动轮组上的橡胶轮分别与导轨两侧的轨道1配合并能够在各自的轨道1内滚动；

所述电机驱动器与控制装置电连接。

优选地，还包括多台WIFI路由基站；

所述轨道1上每隔30-40m布置一台WIFI路由基站。

优选地，还包括充电站；

所述充电站安装在轨道1上。

根据本实用新型提供的一种适用于再生水厂的巡检导轨机器人，包括轨道1、系统车体2、机械臂3、变轨盘、行走机构6、控制装置以及巡检机构5；

所述机械臂3的一端安装在系统车体2上，所述机械臂3的另一端设置有巡检机构5；

所述变轨盘、控制装置安装在系统车体2上；

所述行走机构6一端安装在系统车体2上，所述行走机构6的另一端安装在轨道1上；

所述控制装置分别与机械臂3、变轨盘、行走机构6电连接；

所述巡检机构5上设置有电子标签RFID读写器；

还包括蓄电池以及电池控制器；

所述蓄电池通过电池控制器分别与行走机构6、控制装置、巡检机构5电连接；

所述巡检机构5包括电动云台、摄像头、辅助照明射灯以及探测器总成；

所述电动云台、探测器总成安装在机械臂3上；

所述摄像头、辅助照明射灯安装在所述电动云台上；

所述摄像头、探测器总成分别与控制装置电连接；

所述探测器总成包括气体探测头、温度探测头以及湿度探测头；

所述气体探测头、温度探测头、湿度探测头分别与控制装置电连接；

还包括双向语音对讲机以及警报器；

所述双向语音对讲机、警报器都安装在系统车体2上；

所述双向语音对讲机、警报器分别与控制装置电连接；

所述双向语音对讲机、警报器分别通过电池控制器与蓄电池电连接；

还包括显示屏4以及视频装置；

所述显示屏4安装在系统车体2上；

所述视频装置安装在机械臂3上，所述视频装置包括可见光学系统、红外热成像光学系统以及数传控制系统；

所述显示屏4、视频装置分别与控制装置电连接；

所述行走机构6包括两组分别安装在系统车体2两侧的驱动轮组；

所述驱动轮组包括轮轴11、安装在所述轮轴11上的橡胶轮、与所述轮轴11驱动连接的伺服电机以及与所述伺服电机电连接的电机驱动器；

所述的电机驱动器安装在系统车体2内；

所述两组驱动轮组上的橡胶轮分别与导轨两侧的轨道1配合并能够在各自的轨道1内滚动；

所述电机驱动器与控制装置电连接；

还包括多台WIFI路由基站；

所述轨道1上每隔30-40m布置一台WIFI路由基站；

还包括充电站；

所述充电站安装在轨道1上。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型能够进入一些人员无法安全有效地进行检查的地点，有效解决了再生水厂空间有限、人工巡检困难的问题，提高了巡检质量，保障人员安全；巡检机器人搭载可见光频段摄像设备，实现再生水厂无人巡检，提高了巡检质量，能够及时发现各种异常问题，早发现，早处理。

2、由于再生水厂环境相对恶劣、管理运行标准更加严苛，尤其是地下式再生水厂空间较为封闭，轨道式巡检机器人采用机械臂，行走、运动、伸缩灵活，增加了机器人的可视范围，根据需要进行延展，同时机器臂3搭载高清摄像头和红外热成像仪；因此利用机械臂能够让相机清楚的读取地下水厂仪器仪表上的数据，能够适用于多种复杂环境的巡检，实用性强。

3、巡检机构5上设置有电子标签RFID读写器，有效避免机器人路线偏离，能够及时纠正路线。

4、降低人力成本，避免了人员因巡检中造成的安全事故。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的结构示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型提供了一种适用于再生水厂的巡检导轨机器人，如图1所示，包括轨道1、系统车体2、机械臂3、变轨盘、行走机构6、控制装置以及巡检机构5；所述机械臂3的一端安装在系统车体2上，所述机械臂3的另一端设置有巡检机构5，其中，机器臂3动作精度区间为1m；所述变轨盘、控制装置安装在系统车体2上；所述行走机构6一端安装在系统车体2上，所述行走机构6的另一端安装在轨道1上；所述控制装置分别与机械臂3、变轨盘、行走机构6电连接；所述巡检机构5上设置有电子标签RFID读写器，针对电子标签进行读写，为了避免巡检机器人行驶路线偏离预设行驶路线，偏差纠正过程能够有效、高速地掌握机器人终端的行驶情况，采用超高频RFID抗金属标签；本实用新型有效减少了人力劳动，同时机器人能够进入一些人员无法安全有效地进行检查的地点，保障人员安全；巡检机器人系统搭载进行仪表读数、行为动作识别等加载边缘计算的可见光频段摄像设备，实现再生水厂的全面自动化无人巡检；当识别到设备出现跑冒滴漏等异常现象，及时反馈信息给监控中心，系统派发维护工单，工作人员按维修流程处理异常；当识别到有人员出现危险情况，及时反馈信息给监控中心、厂长及安防人员，由安防人员进行处理，使该巡检机器人进行高效的巡检作业，提高了作业效率。

应当指出的是，本实用新型不仅适用于地上式再生水厂，而且能够应用于多种巡检的场合，例如化工生产过程中巡检，再例如医药生产过程中的巡检等，尤其适用于地下式再生水厂，地下式再生水厂作业空间相对封闭，环境更加恶劣，人工作业不仅存在安全隐患，而且作业效率低，长时间作业会影响人员的身体健康，通过本实用新型利用机器人代替人工巡检，既提高了巡检质量和效率，又解决了现有技术中对操作人员诸多不利因素。

具体地，如图1所示，还包括蓄电池以及电池控制器；所述蓄电池通过电池控制器分别与行走机构6、控制装置、巡检机构5电连接，蓄电池通过电池控制器分别为行走机构6、控制装置、巡检机构5供电。

具体地，如图1所示，所述探测器总成包括气体探测头、温度探测头以及湿度探测头；所述气体探测头、温度探测头、湿度探测头分别与控制装置电连接；还包括双向语音对讲机以及警报器；所述双向语音对讲机、警报器分别与控制装置电连接；所述双向语音对讲机、警报器分别通过电池控制器与蓄电池电连接，蓄电池给双向语音对讲机、警报器、气体探测头、温度探测头、湿度探测头供电，其中，所述的控制装置与安装于远程客户端上的监控系统通信连接，工作人员能够实时通过监控系统控制机器人的动作，并及时接受反馈的巡检信息。

具体地，如图1所示，所述的巡检导轨机器人上还设置有显示屏4以及视频装置；所述显示屏4安装在系统车体2上，工作人员可以在现场直接读取显示屏4上显示的巡检信息，例如检测到的温度参数、湿度参数等；所述显示屏4、视频装置分别与控制装置电连接。所述巡检机构5包括电动云台、摄像头、辅助照明射灯以及探测器总成；所述电动云台、探测器总成安装在机械臂3上；所述摄像头、辅助照明射灯安装在所述电动云台上，电动云台能够根据巡检的需要移动以满足摄像头、辅助照明射灯的需要；所述摄像头、探测器总成分别与控制装置电连接，视频装置包括可见光学系统、红外热成像光学系统以及数传控制系统，巡检导轨机器人还配备工业级工控交换机，它的的工作温度为-45-85℃，防护等级高。在一个优选例中，机器臂3搭载高清摄像头和红外热成像仪，同时，机械臂3上还配置有工业级、可变焦的可见光光学系统，分辨率达到1920×1080像素，在光线不足的环境中正常使用，对特殊附属物进行观察，巡检机器人通过图像识别导航可自动运行，实现提前预判，集约化管理，增强了巡检过程中对各种环境的适应性，提高了巡检质量。

具体地，如图1所示，所述行走机构6包括两组分别安装在系统车体2两侧的驱动轮组；所述驱动轮组包括轮轴11、安装在所述轮轴11上的橡胶轮、与所述轮轴11驱动连接的伺服电机以及与所述伺服电机电连接的电机驱动器；所述轮轴11动作精度区间为5cm，所述的电机驱动器安装在系统车体2内；所述两组驱动轮组上的橡胶轮分别与导轨两侧的轨道1配合并能够在各自的轨道1内滚动；所述电机驱动器与控制装置电连接，在控制装置的控制下电机驱动器能够驱使电机带动轮轴11滚动从而使行走机构6按照设定的巡检路线运动。

进一步地，本实用新型采用两组分别自带伺服电机的驱动轮组安装在系统车体2左右两侧，用于与导轨两侧的轨道配合，可分别对两侧的伺服电机转速进行调节，实现左右转弯，而且仅采用一对橡胶轮方便在行驶的过程中转小弯，转弯更灵活，满足轨道1在空间有限的场所进行布置。

具体地，如图1所示，还包括多台WIFI路由基站；所述轨道1上每隔30-40m布置一台WIFI路由基站，使数据在轨道1范围内通过光纤传输。

具体地，如图1所示，还包括充电站；所述充电站安装在轨道1上；所述的充电站，既可完成机器人的充电检修更换装备，同时也是数据交换站，及时下载任务，上传数据，有效支持巡检机器人实现巡检数据传输与安全的监测、预警预报、应急处理。

具体地，还包括集成传感器；集成传感器安装在系统车体2上，所述集成传感器包括可燃气体传感器、有害气体传感器、烟雾传感器、光照度传感器以及温湿度传感器；所述可燃气体传感器、有害气体传感器、烟雾传感器、光照度传感器、温湿度传感器分别与控制装置电连接。

本实用新型搭载用于安防、巡检、仪表读数、行为动作识别等加载边缘计算的图像采集设备，搭载用于管道跑冒滴漏检测的图像采集设备，搭载用于环境要素及有毒有害气体分析的检测设备，结合设备运行现场视频分析技术，形成针对各工艺段局部特征问题分析的预警系统与巡检自动巡检方案，实现地下再生水厂的全面自动化无人巡检。

通过在再生水厂操作层架设导轨，实现对厂区安防、设备运营状态、环境安全等方面的自动巡检，地下再生水厂的导轨巡检机器人，采用轨道移动方式，搭载高清摄像机，代替人工巡查；配套可见光光学系统，在光线不足的环境中正常监测；集成可燃气体、有害气体、烟雾、光照度、温湿度等传感器，监控再生水厂环境，确保工作人员安全；定点设置机器人服务坞站，实现自动充电，定时巡航，采用导轨机器人实现对厂区安防、设备运营状态、环境安全等的自动巡检，有效减少人工巡检，降低安全风险，使再生水厂设备故障率显著降低，大修维护费用降低，同时降低了生产成本。提升公司的营运管理水平，提高服务质量，全面提升再生水厂精细化管理水平，增强了管理人员对整个再生水厂的掌控能力，减少了盲目管理、片面管理的几率。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种适用于再生水厂的巡检导轨机器人，其特征在于，包括轨道(1)、系统车体(2)、机械臂(3)、变轨盘、行走机构(6)、控制装置以及巡检机构(5)；

所述机械臂(3)的一端安装在系统车体(2)上，所述机械臂(3)的另一端设置有巡检机构(5)；

所述变轨盘、控制装置安装在系统车体(2)上；

所述行走机构(6)一端安装在系统车体(2)上，所述行走机构(6)的另一端安装在轨道(1)上；

所述控制装置分别与机械臂(3)、变轨盘、行走机构(6)电连接；

所述巡检机构(5)上设置有电子标签RFID读写器。

2.根据权利要求1所述的适用于再生水厂的巡检导轨机器人，其特征在于，还包括蓄电池以及电池控制器；

所述蓄电池通过电池控制器分别与行走机构(6)、控制装置、巡检机构(5)电连接。

3.根据权利要求1所述的适用于再生水厂的巡检导轨机器人，其特征在于，所述巡检机构(5)包括电动云台、摄像头、辅助照明射灯以及探测器总成；

所述电动云台、探测器总成安装在机械臂(3)上；

所述摄像头、辅助照明射灯安装在所述电动云台上；

所述摄像头、探测器总成分别与控制装置电连接。

4.根据权利要求3所述的适用于再生水厂的巡检导轨机器人，其特征在于，所述探测器总成包括气体探测头、温度探测头以及湿度探测头；

所述气体探测头、温度探测头、湿度探测头分别与控制装置电连接。

5.根据权利要求2所述的适用于再生水厂的巡检导轨机器人，其特征在于，还包括双向语音对讲机以及警报器；

所述双向语音对讲机、警报器都安装在系统车体(2)上；

所述双向语音对讲机、警报器分别与控制装置电连接；

所述双向语音对讲机、警报器分别通过电池控制器与蓄电池电连接。

6.根据权利要求1所述的适用于再生水厂的巡检导轨机器人，其特征在于，还包括显示屏(4)以及视频装置；

所述显示屏(4)安装在系统车体(2)上；

所述视频装置安装在机械臂(3)上，所述视频装置包括可见光学系统、红外热成像光学系统以及数传控制系统；

所述显示屏(4)、视频装置分别与控制装置电连接。

7.根据权利要求1所述的适用于再生水厂的巡检导轨机器人，其特征在于，所述行走机构(6)包括两组分别安装在系统车体(2)两侧的驱动轮组；

所述驱动轮组包括轮轴(11)、安装在所述轮轴(11)上的橡胶轮、与所述轮轴(11)驱动连接的伺服电机以及与所述伺服电机电连接的电机驱动器；

所述的电机驱动器安装在系统车体(2)内；

所述两组驱动轮组上的橡胶轮分别与导轨两侧的轨道(1)配合并能够在各自的轨道(1)内滚动；

所述电机驱动器与控制装置电连接。

8.根据权利要求7所述的适用于再生水厂的巡检导轨机器人，其特征在于，还包括多个WIFI路由基站；

所述轨道(1)上每隔30-40m布置一个WIFI路由基站。

9.根据权利要求1所述的适用于再生水厂的巡检导轨机器人，其特征在于，还包括充电站；

所述充电站安装在轨道(1)上。

10.一种适用于再生水厂的巡检导轨机器人，其特征在于，包括轨道(1)、系统车体(2)、机械臂(3)、变轨盘、行走机构(6)、控制装置以及巡检机构(5)；

所述机械臂(3)的一端安装在系统车体(2)上，所述机械臂(3)的另一端设置有巡检机构(5)；

所述变轨盘、控制装置安装在系统车体(2)上；

所述行走机构(6)一端安装在系统车体(2)上，所述行走机构(6)的另一端安装在轨道(1)上；

所述控制装置分别与机械臂(3)、变轨盘、行走机构(6)电连接；

所述巡检机构(5)上设置有电子标签RFID读写器；

还包括蓄电池以及电池控制器；

所述蓄电池通过电池控制器分别与行走机构(6)、控制装置、巡检机构(5)电连接；

所述巡检机构(5)包括电动云台、摄像头、辅助照明射灯以及探测器总成；

所述电动云台、探测器总成安装在机械臂(3)上；

所述摄像头、辅助照明射灯安装在所述电动云台上；

所述摄像头、探测器总成分别与控制装置电连接；

所述探测器总成包括气体探测头、温度探测头以及湿度探测头；

所述气体探测头、温度探测头、湿度探测头分别与控制装置电连接；

还包括双向语音对讲机以及警报器；

所述双向语音对讲机、警报器都安装在系统车体(2)上；

所述双向语音对讲机、警报器分别与控制装置电连接；

所述双向语音对讲机、警报器分别通过电池控制器与蓄电池电连接；

还包括显示屏(4)以及视频装置；

所述显示屏(4)安装在系统车体(2)上；

所述视频装置安装在机械臂(3)上，所述视频装置包括可见光学系统、红外热成像光学系统以及数传控制系统；

所述显示屏(4)、视频装置分别与控制装置电连接；

所述行走机构(6)包括两组分别安装在系统车体(2)两侧的驱动轮组；

所述驱动轮组包括轮轴(11)、安装在所述轮轴(11)上的橡胶轮、与所述轮轴(11)驱动连接的伺服电机以及与所述伺服电机电连接的电机驱动器；

所述的电机驱动器安装在系统车体(2)内；

所述两组驱动轮组上的橡胶轮分别与导轨两侧的轨道(1)配合并能够在各自的轨道(1)内滚动；

所述电机驱动器与控制装置电连接；

还包括多个WIFI路由基站；

所述轨道(1)上每隔30-40m布置一个WIFI路由基站；

还包括充电站；

所述充电站安装在轨道(1)上。

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