CN214686566U - 一种用于母线巡检机器人的运动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于母线巡检机器人的运动机构。本实用新型涉及电力设施或工业现场自动化和智能化的巡检技术领域，所述机构包括轨道、外壳支撑机构、导向轮、驱动轮、承重轮、压紧弹簧、驱动装置和测速轮；驱动装置包括电源管理单元、蓄电池、无线充电管理单元、核心控制器、电机驱动器和驱动电机。本实用新型体积小巧，可在狭小空间内活动，具备垂直爬升的能力，现场布局灵活，达到近距离巡检的能力。

Description

一种用于母线巡检机器人的运动机构

技术领域

本实用新型涉及电力设施或工业现场自动化和智能化的巡检技术领域，是一种用于母线巡检机器人的运动机构。

背景技术

在电力设施或工业现场自动化和智能化的巡检方案中，自主运动的机器人是用于现场巡检的先进方案，常见的运动方案有地面运动与轨道运动两种。本发明针对电力母线以及附属设备的巡检，电力母线通常安装在高处，因此使用轨道运动是较为理想的方案。

电力母线的现场环境通常有如下特点：

1母线及附属设施通常长度较长而宽度不大，因此检测设备要尽可能靠近被检测物体，限制了巡检设备的活动范围。

2母线的现场布局十分灵活，母线分支众多，安装位置以及走向灵活多变，可附墙安装，也可悬吊在空中，甚至存在垂直布置，给运动机构的设计提出了很大的挑战。

3母线周围空间较小，常被其他物体干扰，巡检设备的体积不能太大，同时能适应较小的转弯半径。

4由于巡检距离较长，因此轨道的结构需要尽可能简单，制造成本与安装成本不能过高。

工业现场母线检测的主要内容为各连接点的温升状况，以及插接箱的运行状态，传统的测温方案为各测温点就地安装传感器，由于母线接头非常多，接头间距从6米到0.35米不等，因此现场需要安装的装置数量非常可观，提高了系统的复杂度。插接箱的表面状态主要通过现场目视，作为母线的附属装置，安装位置同样十分灵活，甚至处在非常高的难以观察的位置，现场巡检十分不便。因此设计一款专用于母线巡检的机器人平台就显得十分必要，该平台可搭载丰富的传感器，并自主处理数据，将数据实时或集中发送至后台。

长期以来，母线巡检工作多采用人工方式进行，以及使用数量庞大的测温模块，传统的巡检方式有工作效率低、检测质量分散、手段单一等不足之处。虽然各类轨道机器人虽已广泛应用，但并不适合工业现场母线检测，因此，需要因地制宜设计该方案。

实用新型内容

本实用新型为了解决改变了传统转速传感器串联于轴上，受同轴度影响，本实用新型提供了一种用于母线巡检机器人的运动机构，本实用新型提供了以下技术方案：

一种用于母线巡检机器人的运动机构，所述机构包括轨道、外壳支撑机构、导向轮、驱动轮、承重轮、压紧弹簧、驱动装置和测速轮；

所述驱动轮和测速轮安装在外壳支撑机构的底部，所述驱动轮和测速轮轴心在同一水平线上，压紧弹簧支撑驱动轮，所述承重轮安装在轨道顶部，导向轮安装在轨道两侧；

驱动装置包括电源管理单元、蓄电池、无线充电管理单元、核心控制器、电机驱动器和驱动电机，所述核心控制器控制电机驱动器，所述电机驱动器控制驱动电机，所述驱动电机控制驱动轮，所述电源管理单元分别连接核心控制器和电机驱动器，所述核心控制器控制无线充电管理单元，所述无线充电管理单元控制蓄电池，所述蓄电池连接电源管理单元。

优选地，所述驱动装置还包括：金属探测装置、摄像头和信标检测装置，当金属探测装置无法检测到金属物体时，确定轨道中断；

所述信标检测装置由固定于轨道底部的薄磁铁与安装在装置上的霍尔传感器组成；

所述机构前部安装摄像头，利用图像检测障碍物。

优选地，所述轨道采用轨道选择工字型材，工字型材的上下两个平面称为翼板，通过支架将轨道固定在建筑结构上。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型体积小巧，可在狭小空间内活动，具备垂直爬升的能力，现场布局灵活，达到近距离巡检的能力。轨道设计和安装简单，在超长距离下可显著降低成本。可在灰尘较大的环境下工作，不影响运动机构。丰富的异常检测系统，提高工作安全性。搭配无线充电的电池供电系统，维护成本低。

附图说明

图1为用于母线巡检机器人的运动机构整体示意图图；

图2为运动机构截面示意图；

图3为驱动装置结构示意图；

图4为保护装置示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型进行了详细说明。

具体实施例一：

根据图1至图4所示，本实用新型提供一种用于母线巡检机器人的运动机构，一种用于母线巡检机器人的运动机构，所述机构包括轨道1、外壳支撑机构2、导向轮3、驱动轮4、承重轮5、压紧弹簧6、驱动装置和测速轮8；

所述驱动轮3和测速轮8安装在外壳支撑机构2的底部，所述驱动轮3和测速轮8轴心在同一水平线上，压紧弹簧6支撑驱动轮3，所述承重轮5安装在轨道1顶部，导向轮3安装在轨道1两侧；

驱动装置包括电源管理单元、蓄电池、无线充电管理单元、核心控制器、电机驱动器和驱动电机7，所述核心控制器控制电机驱动器，所述电机驱动器控制驱动电机7，所述驱动电机7控制驱动轮，所述电源管理单元分别连接核心控制器和电机驱动器，所述核心控制器控制无线充电管理单元，所述无线充电管理单元控制蓄电池，所述蓄电池连接电源管理单元。

优选地，所述驱动装置还包括：金属探测装置1-3、摄像头1-4和信标检测装置1-5，当金属探测装置1-3无法检测到金属物体时，确定轨道中断；

所述信标检测装置1-5由固定于轨道底部的薄磁铁与安装在装置上的霍尔传感器组成；

所述机构前部安装摄像头1-4，利用图像检测障碍物。

测速轮连接旋转编码器用于测速，导向轮安装于两侧，不承受较大的压力，仅用于导向。充电方案采用带自动定位的无线充电模块，无需人为干预，降低维护成本。电源管理模块用于将蓄电池的能量分配到各个单元，并由核心控制器管理。

堵转检测的原理：通过电机电流检测发现电流超过常规工作阈值，停机并向后台系统发送堵转故障信息。

打滑检测的原理：当胶轮老化或轨道磨损，或接触面被污染，会导致打滑现象发生，当出现驱动轮输出功率与测速轮采集的速度不匹配但电流不超标，则说明驱动轮或测速轮发生打滑现象，停机并向后台系统发送打滑故障信息。

断轨检测的原理，装置运行的前部安装金属探测器，当探测器无法检测到金属物体时，说明轨道中断，停机报断轨故障，避免装置从轨道脱落发生危险。

障碍检测的原理，装置前部安装摄像头智能检测模块，利用先进的图像识别算法检测障碍物以保证安全运行。

信标检测装置由固定于轨道底部的薄磁铁与安装在装置上的霍尔传感器组成，通常情况下用于定点停车标记，也可用于其他保护功能。

现有轨道机器人的一种轮轨结构为驱动轮和承重轮合二为一，安装在轨道行走面的顶部，由设备自身重量提供轮子的摩擦力，因此只能实现小角度的爬坡能力，本实用新型将驱动轮安装在轨道底部，由弹簧提供向上压力，虽结构稍有复杂但可提供较大且稳定的摩擦力，不受自身重量影响，以实现垂直爬升能力。

另一种轮轨结构为驱动轮水平放置，通过弹簧压紧在工字型材垂直的腹板上，不受垂直方向的力。因此需要额外的承重轮。其次水平驱动轮的轴受上下翼板的遮挡影响，传动机构设计也较为复杂。不利于减小装置体积。对于检测母线的狭窄现场而言，灵活性受到限制。

另一种轮轨结构为齿轮与齿条驱动(或链轮与链条驱动)，齿条(或链条)附加于轨道上，齿轮(或链轮)用作驱动轮安装于装置上进行驱动，该类装置的优点是装置与轨道的啮合程度非常好，很难出现打滑问题，也很容易实现爬升功能。但对于检测距离较长的母线，附加齿条(或链条)的轨道成本较高且安装精度也有较高要求，本实用新型使用普通的型材即可实现，容错性好，对安装精度要求不高。

驱动轮安装在轨道底部，可以避免灰尘积累，由于工业现场灰尘较大，受热气流影响容易飘向空间顶部，而厂房顶部是安装电力母线的常见位置，灰尘积累会影响轨道摩擦力，导致打滑现象，而且现场清理十分困难，将驱动轮通过轨道底部进行驱动，可避免灰尘影响，也可通过安装毛刷实现自动清理灰尘。

现有的一种供电方案为滑轨供电，需要沿行走轨道额外布设一条供电轨道。优点是工作距离长，输送功率大，不受自身电量限制，不存在电池寿命问题。但缺点是轨道安装复杂，占用空间大。不适用于母线巡检。本实用新型使用电池供电即可完成任务，充电方案为自动定位无线充电，以避免充电触点故障。

传统的障碍检测比较单一，采用超声波或红外反射方案。缺点是检测范围不足，只能对特定的几个方向进行检测，无法全面覆盖。遇见反射效果较差的障碍物，也会导致检测能力不足。本实用新型使用摄像头配套图像识别算法识别障碍物，检测范围大，识别能力强，目前相关方案已十分成熟，不会大幅增加成本。

所述轨道采用轨道选择工字型材，工字型材的上下两个平面称为翼板，通过支架将轨道固定在建筑结构上。使用工字型材降低了生产成本与现场占用空间，仅局部弯轨道需特殊处理。本设计方案里，型材上层翼板用于吊装固定，可通过支架固定在建筑结构上，下层翼板和腹板用于行走导向。爬升轨道底部需粘贴一层摩擦力较大的材料。

以上所述仅是一种用于母线巡检机器人的运动机构的优选实施方式，一种用于母线巡检机器人的运动机构的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。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原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于母线巡检机器人的运动机构，其特征是：所述机构包括轨道、外壳支撑机构、导向轮、驱动轮、承重轮、压紧弹簧、驱动装置和测速轮；

所述驱动轮和测速轮安装在外壳支撑机构的底部，所述驱动轮和测速轮轴心在同一水平线上，压紧弹簧支撑驱动轮，所述承重轮安装在轨道顶部，导向轮安装在轨道两侧；

驱动装置包括电源管理单元、蓄电池、无线充电管理单元、核心控制器、电机驱动器和驱动电机，所述核心控制器控制电机驱动器，所述电机驱动器控制驱动电机，所述驱动电机控制驱动轮，所述电源管理单元分别连接核心控制器和电机驱动器，所述核心控制器控制无线充电管理单元，所述无线充电管理单元控制蓄电池，所述蓄电池连接电源管理单元。

2.根据权利要求1所述的一种用于母线巡检机器人的运动机构，其特征是：所述驱动装置还包括：金属探测装置、摄像头和信标检测装置；

所述信标检测装置由固定于轨道底部的薄磁铁与安装在装置上的霍尔传感器组成；

所述机构前部安装摄像头，利用图像检测障碍物。

3.根据权利要求1所述的一种用于母线巡检机器人的运动机构，其特征是：所述轨道采用工字型材，工字型材的上下两个平面称为翼板，通过支架将轨道固定在建筑结构上。

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