CN215814279U - 一种测温巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种测温巡检机器人。包括履带车、多关节柔性机械臂和巡检终端，履带车的顶部设有安装槽，多关节柔性机械臂的一端安装于安装槽内，多关节柔性机械臂的另一端连接巡检终端，巡检终端上集成有红外温度传感器、热成像探测器和工业相机，机器人还包括微处理器和通讯模块，红外温度传感器、热成像探测器、工业相机和通讯模块均与微处理器电性连接，履带车和多关节柔性机械臂内均设有用于进行活动控制的驱动电机和电机控制器，驱动电机与电机控制器连接，电机控制器与微处理器电性连接。本实用新型可以替代人力在恶劣环境中完成对电解槽底的测温巡检任务，有效提高巡检效率。

Description

一种测温巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种测温巡检机器人。

背景技术

铝电解产业的核心是电解生产，电解生产的关键设备是电解槽，而电解槽的稳定运行显得尤为重要。铝电解生产中随着槽龄的增加，电解槽侧部及底部隔热保温体系进一步恶化，轻则引起单槽停槽，严重时漏炉事故发生引起系统性停产。为了保证电解槽正常平稳运行，目前采取人工监测的方式检测电解槽各部位的温度，并观察变形情况，进行记录、分析。

由于电解槽底部存在强磁场、强电流、高温、多粉尘和腐蚀性气体等不利因素，现场环境恶劣，空间压抑、随时有高温残渣溅落，对测温巡检工作带来很多不便。在当前人工测温巡检的模式下，很难及时发现电解槽出现问题前的征兆及已经出现的问题。

在大型预焙槽发展趋势下，人工巡检监测的不确定性及时效性已经无法满足生产的需要，因此，亟待一种无人巡检技术来替代现有的人工监测方式，及时、迅速地发现解决电解槽故障和隐患，提高设备完好率，降低设备事故率，便于科学地安排维修、检修及生产运行管理工作。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种测温巡检机器人，其应用时，可以替代人力在恶劣环境中完成对电解槽底的巡检，有效提高巡检效率。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种测温巡检机器人，包括履带车、多关节柔性机械臂和巡检终端，所述履带车的顶部设有安装槽，所述多关节柔性机械臂的一端安装于安装槽内，多关节柔性机械臂的另一端连接巡检终端，所述巡检终端上集成有红外温度传感器、热成像探测器和工业相机，所述机器人还包括微处理器和通讯模块，所述红外温度传感器、热成像探测器、工业相机和通讯模块均与微处理器电性连接，所述履带车和多关节柔性机械臂内均设有用于进行活动控制的驱动电机和电机控制器，驱动电机与电机控制器连接，所述电机控制器与微处理器电性连接。

基于上述技术内容，通过微处理器可以对履带车和多关节柔性机械臂内的相应电机控制器进行控制，进而通过电机控制器控制相应的驱动电机，以实现微处理器对履带车和多关节柔性机械臂的活动控制，通过红外温度传感器受控于微处理器对电解槽底相应的测温点进行红外温度测量，通过热成像探测器控于微处理器对电解槽底进行红外热成像探测，通过工业相机控于微处理器对电解槽底进行图像采集，微处理器对红外温度测量结果、热成像探测探测结果和图像采集结果进行处理分析，可以现场及时准确地发现电解槽底设备故障和隐患，然后将处理结果通过通讯模块发送至外部监控端，微处理器可通过通讯模块接收外部监控端的控制指令，然后根据控制指令进行履带车的行动控制和多关节柔性机械臂转动角度控制，或者根据处理结果自主进行履带车和多关节柔性机械臂的活动控制，以便于配合巡检终端进行电解槽底相应方位的巡检。其应用时，可以替代人力在恶劣环境中完成对电解槽底的巡检，有效提高巡检效率。

在一个可能的设计中，所述多关节柔性机械臂安装于安装槽内的一端设有法兰盘，在法兰盘上设有安装螺孔，所述多关节柔性机械臂通过法兰盘和安装螺孔固定于安装槽内。

基于上述技术内容，通过设置法兰盘和安装螺孔便于对多关节柔性机械臂进行安装和拆卸。

在一个可能的设计中，所述巡检终端的一端设有视觉凹槽，所述红外温度传感器、热成像探测器和工业相机均集成于视觉凹槽的槽底。

基于上述技术内容，通过设置视觉凹槽可以对集成于槽底红外温度传感器、热成像探测器和工业相机形成较好的安全防护，同时，红外温度传感器、热成像探测器和工业相机又可以通过视觉凹槽的槽口向外进行相应的信息采集。

在一个可能的设计中，所述巡检终端还设有高清摄像头，所述高清摄像头集成于视觉凹槽的槽底，且所述高清摄像头与微处理器电性连接。

基于上述技术内容，通过高清摄像头可以实时采集电解槽底的环境图像，微处理器可对采集的环境图像进行分析处理，以便根据分析处理结果对履带车、多关节柔性机械臂和巡检终端内的器件进行相应的控制，微处理器可将采集的环境图像通过通讯模块接收外部监控端。

在一个可能的设计中，所述巡检终端还设有LED补光灯，所述LED补光灯集成于视觉凹槽的槽底，且所述LED补光灯与微处理器电性连接。

基于上述技术内容，通过LED补光灯可以进行拍摄补光，以便使相应的拍摄器件拍摄画面更清晰。

在一个可能的设计中，所述履带车的顶部设有配重块，所述安装槽设于配重块上，所述微处理器和通讯模块集成于配重块内。

基于上述技术内容，通过设置配重块可以增加履带车的重量，降低机器人的重心，防止多关节柔性机械臂活动时造成重心不稳，出现履带车行进不稳或者翻车的情况，且通过配重块可以对微处理器和通讯模块形成有效的防护。

在一个可能的设计中，所述履带车上设有定位模块，所述定位模块与微处理器电性连接。

基于上述技术内容，通过定位模块可以进行机器人的实时定位，便于掌握机器人的位置信息，微处理器可以根据定位模块的定位信息实时调整履带车行进方向。

在一个可能的设计中，所述履带车上设有激光测距传感器和激光雷达，所述激光测距传感器和激光雷达均与微处理器电性连接。

基于上述技术内容，通过激光测距传感器可以探测履带车与附近参照物之间的距离，便于对履带车的行进方向进行修正，通过激光雷达可以探测履带车附近是否有阻挡物，便于及时发现阻挡物，防止履带车与阻挡物发生碰撞。

在一个可能的设计中，所述履带车上设有惯性导航仪，所述惯性导航仪与微处理器电性连接。

基于上述技术内容，通过惯性导航仪可以实时测量履带车的位置变化、速度变化和姿态变化，以便于掌握履带车的行进参数。

在一个可能的设计中，所述履带车的前行端设有高速摄像机和照明指示灯，所述高速摄像机和照明指示灯均与微处理器电性连接。

基于上述技术内容，通过照明指示灯进行照明指示，通过高速摄像机可以实时拍摄履带车行进过程中的画面，便于及时发现巡检过程中的异常情况。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过微处理器可以对履带车和多关节柔性机械臂内的相应电机控制器进行控制，进而通过电机控制器控制相应的驱动电机，以实现微处理器对履带车和多关节柔性机械臂的活动控制，通过红外温度传感器受控于微处理器对电解槽底相应的测温点进行红外温度测量，通过热成像探测器控于微处理器对电解槽底进行红外热成像探测，通过工业相机控于微处理器对电解槽底进行图像采集，微处理器对红外温度测量结果、热成像探测探测结果和图像采集结果进行处理分析，可以现场及时准确地发现电解槽底设备故障和隐患，然后将处理结果通过通讯模块发送至外部监控端，微处理器可通过通讯模块接收外部监控端的控制指令，然后根据控制指令进行履带车的行动控制和多关节柔性机械臂转动角度控制，或者根据处理结果自主进行履带车和多关节柔性机械臂的活动控制，以便于配合巡检终端进行电解槽底相应方位的巡检。其应用时，可以替代人力在恶劣环境中完成对电解槽底的巡检，有效提高巡检效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为巡检机器人的第一视角结构示意图；

图2为巡检机器人的第二视角结构示意图；

图3为多关节柔性机械臂的连接结构示意图；

图4为巡检终端的结构示意图；

图5为本实用新型各器件的电连接示意图。

图中：1、履带车；2、多关节柔性机械臂；3、巡检终端；4、安装槽；5、红外温度传感器；6、热成像探测器；7、工业相机；8、法兰盘；9、安装螺孔；10、视觉凹槽；11、高清摄像头；12、LED补光灯；13、配重块；14、定位模块；15、激光测距传感器；16、激光雷达；17、惯性导航仪；18、高速摄像机；19、照明指示灯。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本实用新型的示例实施例的范围。

应当理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

应当理解，在本实用新型的描述中，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

应当理解，当将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，当将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，不存在中间单元。应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”，“相邻”对“直接相邻”等等)。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意在限制本实用新型的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”、和/或“包含了”当在本文中使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如，取决于所涉及的功能/动作，实际上可以实质上并发地执行，或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1：

本实施例提供了一种测温巡检机器人，如图1至图5所示，包括履带车1、多关节柔性机械臂2和巡检终端3，所述履带车1的顶部设有安装槽4，所述多关节柔性机械臂2的一端安装于安装槽4内，多关节柔性机械臂2的另一端连接巡检终端3，所述巡检终端3上集成有红外温度传感器5、热成像探测器6和工业相机7，所述机器人还包括微处理器和通讯模块，所述红外温度传感器5、热成像探测器6、工业相机7和通讯模块均与微处理器电性连接，所述履带车1和多关节柔性机械臂2内均设有用于进行活动控制的驱动电机和电机控制器，驱动电机与电机控制器连接，所述电机控制器与微处理器电性连接。

具体实施时，履带车1可采用克里斯蒂悬挂设计，减震性能优良，适合复杂路面的平稳行驶，爬坡越障能力优越，模块化设计，方便更换组件，履带车1的行进通过相应的驱动电机控制。多关节柔性机械臂2的每个关节处均设置驱动电机来进行相应段机械臂的转动驱动。通过微处理器对履带车1和多关节柔性机械臂2内的相应电机控制器进行控制，进而通过电机控制器控制相应的驱动电机，以实现微处理器对履带车1和多关节柔性机械臂2的活动控制。微处理器通过通讯模块与外部监控端建立信号对接，红外温度传感器5受控于微处理器对电解槽底相应的测温点进行红外温度测量，热成像探测器6控于微处理器对电解槽底进行红外热成像探测，工业相机7控于微处理器对电解槽底进行图像采集，微处理器对红外温度测量结果、热成像探测探测结果和图像采集结果进行处理分析，可以现场及时准确地发现电解槽底设备故障和隐患，然后将处理结果通过通讯模块发送至外部监控端，微处理器可通过通讯模块接收外部监控端的控制指令，然后根据控制指令进行履带车1的行动控制和多关节柔性机械臂2转动角度控制，或者根据处理结果自主进行履带车1和多关节柔性机械臂2的活动控制，以便于配合巡检终端进行电解槽底相应方位的巡检。通讯模块可选用4G或5G无线通信模块，以实现快速实时的信息交互。

实施例2：

作为对上述实施例的优化，所述多关节柔性机械臂2安装于安装槽4内的一端设有法兰盘8，在法兰盘8上设有安装螺孔9，所述多关节柔性机械臂2通过法兰盘8和安装螺孔9固定于安装槽4内。通过设置法兰盘8和安装螺孔9便于对多关节柔性机械臂2进行安装和拆卸。

所述巡检终端3的一端设有视觉凹槽10，在视觉凹槽10的槽底集成红外温度传感器5、热成像探测器6、工业相机7、高清摄像头11和LED补光灯12。具体实施时，通过设置视觉凹槽10可以对集成于槽底红外温度传感器、热成像探测器、工业相机、高清摄像头11和LED补光灯12形成较好的安全防护，同时，红外温度传感器、热成像探测器、工业相机、高清摄像头11又可以通过视觉凹槽的槽口向外进行相应的信息采集，通过高清摄像头11可以实时采集电解槽底的环境图像，微处理器可对采集的环境图像进行分析处理，以便根据分析处理结果对履带车1、多关节柔性机械臂2和巡检终端3内的器件进行相应的控制，微处理器可将采集的环境图像通过通讯模块接收外部监控端，通过LED补光灯12可以进行拍摄补光，以便使相应的拍摄器件拍摄画面更清晰。

实施例3：

作为对上述实施例的优化，所述履带车1的顶部设有配重块13，所述安装槽4设于配重块13上，所述微处理器和通讯模块集成于配重块13内。通过设置配重块13可以增加履带车1的重量，降低机器人的重心，防止多关节柔性机械臂2活动时造成重心不稳，出现履带车1行进不稳或者翻车的情况，且通过配重块13可以对微处理器和通讯模块形成有效的防护。

实施例4：

作为对上述实施例的优化，所述履带车1上设有定位模块14，所述定位模块14与微处理器电性连接。定位模块14可选用UWB定位模块，以实现抗干扰能力强、穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低的超带宽定位，保证巡检机器人按正确路线进行巡检。具体实施时，可通过对电解槽底进行3D建模，对巡检机器人路径进行自主规划，设置四个UWB定位基站，分别安装于电解槽底角落的四个混凝土立柱上，每隔25米安装一组定位基站，通过四个定位基站对UWB定位模块的定位结果来计算巡检机器人在平面上相应位置，实现自主路径规划。

所述履带车1上设有激光测距传感器15和激光雷达16，所述激光测距传感器15和激光雷达16均与微处理器电性连接，通过通过激光测距传感器15可以探测履带车1与附近参照物之间的距离，便于对履带车1的行进方向进行修正，通过激光雷达16可以探测履带车1附近是否有阻挡物，便于及时发现阻挡物，防止履带车1与阻挡物发生碰撞。激光测距传感器15和激光雷达16的参数型号可根据所巡检的电解槽底实际环境进行选择，以满足相应的测量范围和精度。

所述履带车1上设有惯性导航仪17，所述惯性导航仪17与微处理器电性连接。通过惯性导航仪17可以实时测量履带车的位置变化、速度变化和姿态变化，以便于掌握履带车1的行进参数。

所述履带车1的前行端设有高速摄像机18和照明指示灯19，所述高速摄像机18和照明指示灯19均与微处理器电性连接。通过照明指示灯19进行照明指示，通过高速摄像机18可以实时拍摄履带车1行进过程中的画面，便于及时发现巡检过程中的异常情况。

在履带车1内设置电池模块，通过电池模块为各耗电器件提供工作电源，以维持巡检机器人的稳定运行，电池模块可选用大容量的可充电锂电池，以便于在电量耗尽后进行充电，不用更换电池，大容量的可充电锂电池可以保证巡检机器人的长时间运行。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种测温巡检机器人，其特征在于：包括履带车(1)、多关节柔性机械臂(2)和巡检终端(3)，所述履带车(1)的顶部设有安装槽(4)，所述多关节柔性机械臂(2)的一端安装于安装槽(4)内，多关节柔性机械臂(2)的另一端连接巡检终端(3)，所述巡检终端(3)上集成有红外温度传感器(5)、热成像探测器(6)和工业相机(7)，所述机器人还包括微处理器和通讯模块，所述红外温度传感器(5)、热成像探测器(6)、工业相机(7)和通讯模块均与微处理器电性连接，所述履带车(1)和多关节柔性机械臂(2)内均设有用于进行活动控制的驱动电机和电机控制器，驱动电机与电机控制器连接，所述电机控制器与微处理器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种测温巡检机器人，其特征在于：所述多关节柔性机械臂(2)安装于安装槽(4)内的一端设有法兰盘(8)，在法兰盘(8)上设有安装螺孔(9)，所述多关节柔性机械臂(2)通过法兰盘(8)和安装螺孔(9)固定于安装槽(4)内。

3.根据权利要求1所述的一种测温巡检机器人，其特征在于：所述巡检终端(3)的一端设有视觉凹槽(10)，所述红外温度传感器(5)、热成像探测器(6)和工业相机(7)均集成于视觉凹槽(10)的槽底。

4.根据权利要求3所述的一种测温巡检机器人，其特征在于：所述巡检终端(3)还设有高清摄像头(11)，所述高清摄像头(11)集成于视觉凹槽(10)的槽底，且所述高清摄像头(11)与微处理器电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种测温巡检机器人，其特征在于：所述巡检终端(3)还设有LED补光灯(12)，所述LED补光灯(12)集成于视觉凹槽(10)的槽底，且所述LED补光灯(12)与微处理器电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种测温巡检机器人，其特征在于：所述履带车(1)的顶部设有配重块(13)，所述安装槽(4)设于配重块(13)上，所述微处理器和通讯模块集成于配重块(13)内。

7.根据权利要求1所述的一种测温巡检机器人，其特征在于：所述履带车(1)上设有定位模块(14)，所述定位模块(14)与微处理器电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种测温巡检机器人，其特征在于：所述履带车(1)上设有激光测距传感器(15)和激光雷达(16)，所述激光测距传感器(15)和激光雷达(16)均与微处理器电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种测温巡检机器人，其特征在于：所述履带车(1)上设有惯性导航仪(17)，所述惯性导航仪(17)与微处理器电性连接。

10.根据权利要求1所述的一种测温巡检机器人，其特征在于：所述履带车(1)的前行端设有高速摄像机(18)和照明指示灯(19)，所述高速摄像机(18)和照明指示灯(19)均与微处理器电性连接。

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