CN216859748U - 一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人 - Google Patents

Abstract

一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，属于智能巡检设备领域。行走本体，挂在预定轨道上，包括框架、驱动机构、差速器机构、驱动轮；驱动机构通过差速器机构带动驱动轮，使驱动轮沿预定轨道行走；升降机构包括若干竹节单元嵌套形成可伸缩的升降套筒；检测机构，安装于升降机构下方，包括检测平台、摄像头；摄像头安装于所述检测平台下方，随行走本体实现沿预定轨道位移，随升降机构实现高度调节。本实用新型的升降机构采用竹节式结构，搭载在行走机构之下，可以实现巡检机器人空间的大伸缩比、大纵深的高稳定性升降；该轨道巡检机器人可以在现场任意预定空间位置进行巡检，节省材料，运转效率高。

Description

一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及一种巡检机器人，尤其涉及一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，属于智能巡检设备领域。

背景技术

目前，装备车间、发电厂、水泵房等工作现场主要是靠工作人员每天定时定点对环境进行检查以及排查安全隐患，同时记录相关的仪器仪表数据和设施工作运行状态。但是采用人工巡检方式存在着多种不足，比如疏忽大意、数据偏差、成本高等问题，因此采用自动巡检的方式。

而在现有的巡检机器人领域，采用齿轮齿条啮合的驱动方式安装繁琐，且需要的材料多，成本高。套筒式和剪叉式伸缩机构在运行过程中震动较大，升降不稳定，并且不能实现空间上大纵深大伸缩比的升降，观测误差较大，效率低下。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，以解决上述问题。

本实用新型采用下述技术方案：

一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，其特征在于，包括：

行走本体，挂在预定轨道上，包括框架、驱动机构、差速器机构、行走轮（包括驱动轮、从动轮）；所述驱动机构通过差速器机构带动驱动轮，使驱动轮、从动轮沿预定轨道行走；所述驱动轮、从动轮成对布置，并分别通过承重轴安装于所述框架，一对驱动轮对称置于预定轨道两侧，一对从动轮对称置于预定轨道两侧；

升降机构，包括由若干竹节单元嵌套形成可伸缩的升降套筒以及升降连接罩，竹节单元可优选8节；所述升降连接罩与升降套筒的第一节竹节单元相连，且所述升降连接罩的上部嵌入安装于所述行走本体的框架中；

检测机构，安装于升降机构下方，包括检测平台、摄像头；所述摄像头安装于所述检测平台下方，随行走本体实现沿预定轨道位移，随升降机构实现高度调节。

采用上述方案，通过驱动机构实现行走本体沿预定轨道位移，通过驱动升降机构，使升降套筒发生伸缩，如此设计，可以实现检测平台的多角度检测以及摄像头的多方位监控，无需人工巡检，可以实现远程调控。

进一步的，所述驱动机构采用行星直流减速电机，所述差速器机构包括差速器传动轴、四个圆锥小齿轮、一个圆锥大齿轮以及一个圆锥主动齿轮，四个圆锥小齿轮两两啮合连接。

所述行星直流减速电机通过圆锥主动齿轮啮合驱动圆锥大齿轮，相对布置的一对圆锥小齿轮分别通过差速器轴与所述圆锥大齿轮上的连接杆相连，相对布置的另一对圆锥小齿轮分别与对应的差速器传动轴相连，一对差速器传动轴分别通过立式轴承座安装于所述框架。

所述差速器传动轴上安装有同步带轮，所述驱动轮上的承重轴上同样安装有同步带轮，对应的两同步带轮之间通过同步带传动连接。

采用上述方案，行星直流减速电机工作，圆锥主动齿轮旋转，啮合传动圆锥大齿轮，继而带动与圆锥大齿轮相连的一对圆锥小齿轮绕着圆锥大齿轮中心旋转，继而啮合传动另一对圆锥小齿轮，由此带动与另一对圆锥小齿轮相连的差速器传动轴。如此，差速器传动轴通过同步带轮、同步带使驱动轮发生转动。

进一步的，所述升降机构还包括卷带盘、直流涡轮蜗杆减速电机以及尼龙带；所述直流涡轮蜗杆减速电机、卷带盘安装于所述框架，所述直流涡轮蜗杆减速电机驱动卷带盘；所述尼龙带的一端缠绕于所述卷带盘，另一端连接所述检测平台；所述升降套筒的第一节竹节单元通过螺钉固定于升降连接罩，所述升降连接罩通过分布其四个角上的螺钉与所述框架底部连接，并且带着整个升降套筒嵌入到所述框架内，最后一节竹节单元与所述检测平台通过螺钉相连。

采用上述方案，直流涡轮蜗杆减速电机驱动卷带盘正转，尼龙带逐渐剥离卷带盘，检测平台在自重下下移，带动升降套筒向下展开伸长；若卷带盘反转，尼龙带逐渐缠绕于卷带盘，带动检测平台上移，带动升降套筒向上收缩变短。

上述方案中，每一节竹节单元在其上端和下端分别分布有卡紧扣，相邻竹节单元通过卡紧扣相互嵌套在一起，防止竹节单元在伸缩时脱落。

进一步的，所述行走本体还包括导向机构，所述导向机构包括导向轮，所述导向轮成对布置，一对导向轮对称安装于预定轨道两侧。所述导向机构还包括导向弹簧和导向轴，所述导向弹簧套设于导向轴外，所述导向轮安装于导向轴端部，所述导向轴与所述框架滑动配合。导向轮遇到外力时，由于导向轮的导向轴与框架滑动配合，可以克服弹簧力向内位移，起到避震与导向作用，当外力消失后，导向轮可在弹簧力作用下复位。

进一步的，所述框架在所述导向轮前方设有行程开关，以在设定位置启停。

本实用新型在使用时，上位机通过串口给STM32单片机发送指令，控制驱动机构工作，行星直流减速电机驱动差速器机构运转，并通过同步带、同步带轮将动力传递到承重轴上，驱使驱动轮在轨道上转动，从而使得行走本体沿轨道位移，过程中，导向轮用于整个机构沿弧形轨道的导向行走。当行走到达指定位置时，行走机构运动停止，直流涡轮蜗杆减速电机运转，升降机构下降，缠绕在卷带盘上的尼龙带带动最后一节竹节单元以预定速度下降，每到一个卡紧节点（卡紧扣）时，上下两节竹节单元相互卡紧，并且新的一节竹节单元开始伸出，直到到达指定位置。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的升降机构采用竹节式结构，搭载在行走机构之下，可以实现巡检机器人空间的大伸缩比、大纵深的高稳定性升降；行走本体采用驱动轮直接在预定轨道上转动，由差速器机构负责在两个输出轴（差速器传动轴）之间分配转矩，导向机构负责巡检机器人在弯道上能够及时回到平衡位置；该轨道巡检机器人可以在现场任意预定空间位置进行巡检，节省材料，运转效率高。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的行走本体示意图；

图3是图2中差速器机构的示意图；

图4是图2中机构驱动连接的示意图；

图5是本实用新型的升降机构示意图；

图6是图5中升降套筒的结构示意图；

图7是图5中竹节单元相互嵌套的原理图；

图8是本实用新型的检测机构示意图；

图中：1-行走本体；2-升降机构；3-检测机构；1-1同步带；1-2车轮安装板；1-3车轮导向安装板；1-4行程开关；1-5承重轴；1-6垂直角接件；1-7导向弹簧；1-8驱动轮；1-9升降连接板；1-10立柱；1-11导向轮；1-12直线轴承座；1-13导向轴；1-14差速器传动轴；1-15内端17×1.5圆锥齿轮（圆锥小齿轮）；1-16外大端34×2圆锥齿轮（圆锥大齿轮）；1-17差速器轴；1-18外小端17×2圆锥齿轮（圆锥主动齿轮）；1-19外框连接板；1-20立式轴承座；1-21同步带轮；1-22L型钢支撑件；1-23L型钢连接件；1-24行星电机安装板；1-25行星直流减速电机；2-1直流蜗轮蜗杆减速电机；2-2卷带盘；2-3升降连接罩；2-4升降辅轴；2-5卡紧扣；2-6竹节单元；2-7尼龙带；3-1检测平台上端；3-2检测平台下端；3-3摄像头。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本实用新型的保护范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。

本实用新型实施例公开了一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，该巡检机器人包括设有行走本体1、升降机构2、检测机构3（如图1所示）。具体的，请参考附图。

如图2所示，在行走本体1的框架中，车轮安装板1-2与车轮导向安装板1-3两两对称，并且分别通过垂直角接件1-6与外框连接板1-19的侧边上端连接，四个承重轴1-5穿过车轮安装板1-2与车轮导向安装板1-3，从而与驱动轮1-8、从动轮连接，并且两两对称，行程开关1-4安装于外框连接板1-19的两端（位于导向轮前方）。

四组导向机构安装在车轮导向安装板1-3上，并且也两两对称。导向机构中，两个导向弹簧1-7套在相应的两个导向轴1-13上，两个导向轴1-13前端分别与导向轮1-11的安装座通过螺母相连，两个导向轴的后端通过直线轴承座1-12与框架连接。

立柱1-10底部与外框连接板1-19相连接，上端安装于车轮安装板1-2和车轮导向安装板1-3之间。

差速器机构安装在行走本体1内部，其中四个内端17×1.5圆锥齿轮（圆锥小齿轮）1-15两两啮合在一起，一对圆锥小齿轮通过差速器轴1-17与外大端34×2圆锥齿轮（圆锥大齿轮）1-16上的连接杆相连接，另一对圆锥小齿轮与差速器传动轴1-14相连接，外小端17×2圆锥齿轮（圆锥主动齿轮）1-18与外大端34×2圆锥齿轮（圆锥大齿轮）1-16啮合在一起，并且圆锥主动齿轮与行星直流减速电机1-25的轴端相连接，行星电机安装板1-24上安装有行星直流减速电机1-25并且与外框连接板1-19相连接。

行走本体1框架内部还安装有L型钢支撑件1-22，其两端通过L型钢连接件1-23分别与立柱1-10和外框连接板1-19的侧面相连接；立式轴承座1-20安装在L型钢支撑件1-22上面，并与差速器传动轴1-14相连接。同步带1-1和同步带轮1-21位于车轮安装板1-2与车轮导向安装板1-3的中间，每一边各一条同步带1-1和两个同步带轮1-21，上方的两个同步带轮安装在两根承重轴1-5上，下方的两个同步带轮安装在两根差速器传动轴1-14上，一根差速器传动轴通过同侧的一根同步带、上下布置的两个同步带轮驱使对应位置的承重轴。

升降机构2中，升降连接板1-9的两端分别与立柱1-10连接，左右各一个，升降连接罩2-3罩在第一节竹节单元2-6外，并与外框连接板1-19连接，并随之嵌入到升降本体1中。如图7所示，每一节竹节单元2-6的上端外壁分布有6个卡紧扣、下端内壁分别有6个卡紧扣；伸长移动时，上一节竹节单元下端内壁的卡紧扣与下一节竹节单元上端外壁的卡紧扣接触相互卡紧，防止脱落；收缩移动时，由于最后一节竹节单元连接检测平台，也可防止竹节单元脱落。卷带盘2-2位于升降安装板1-9的中间和所有竹节单元的上方，其左端与直流蜗轮蜗杆减速电机2-1相连接且该电机安装在一侧的升降连接板1-9上，另一端通过升降辅轴2-4与另一侧的升降连接板相连接。

检测机构3中，尼龙带穿过检测平台上端3-1端面上折弯的带孔，并向上延伸缠绕在卷带盘2-2上，检测平台下端3-2与检测平台上端3-1连接，其下再连接有摄像头3-3。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并不用于限制本实用新型。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种改变和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，其特征在于，包括：

行走本体，挂在预定轨道上，包括框架、驱动机构、差速器机构、行走轮；所述驱动机构通过差速器机构带动行走轮，使行走轮沿预定轨道行走；

升降机构，包括若干竹节单元嵌套形成的可伸缩的升降套筒以及升降连接罩，所述升降连接罩与升降套筒的第一节竹节单元相连，且升降连接罩的上部嵌入安装于所述行走本体的框架中；

检测机构，安装于升降机构下方，包括检测平台、摄像头；所述摄像头安装于所述检测平台下方，随行走本体实现沿预定轨道位移，随升降机构实现高度调节。

2.根据权利要求1所述的一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，其特征在于，所述行走轮包括成对布置的驱动轮以及成对布置的从动轮，所述驱动轮、从动轮分别通过承重轴安装于所述框架；一对驱动轮对称置于预定轨道两侧，一对从动轮对称置于预定轨道两侧。

3.根据权利要求2所述的一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，其特征在于，所述驱动机构采用行星直流减速电机，所述差速器机构包括差速器传动轴、四个圆锥小齿轮、一个圆锥大齿轮以及一个圆锥主动齿轮，四个圆锥小齿轮两两啮合连接；

所述行星直流减速电机通过圆锥主动齿轮啮合驱动圆锥大齿轮，相对布置的一对圆锥小齿轮分别通过差速器轴与所述圆锥大齿轮上的连接杆相连，相对布置的另一对圆锥小齿轮分别与对应的差速器传动轴相连，一对差速器传动轴分别通过立式轴承座安装于所述框架。

4.根据权利要求3所述的一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，其特征在于，所述差速器传动轴上安装有同步带轮，所述驱动轮的承重轴上同样安装有同步带轮，对应的两同步带轮之间通过同步带传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，其特征在于，所述升降机构还包括卷带盘、直流涡轮蜗杆减速电机以及尼龙带；所述直流涡轮蜗杆减速电机、卷带盘安装于所述框架，所述直流涡轮蜗杆减速电机驱动卷带盘；

所述尼龙带的一端缠绕于所述卷带盘，另一端连接所述检测平台；所述升降套筒的第一节竹节单元固定于所述框架，最后一节竹节单元与所述检测平台通过螺钉相连。

6.根据权利要求5所述的一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，其特征在于，每一节竹节单元通过均匀分布于其上端的卡紧扣和下端的卡紧扣与相邻竹节单元相互嵌套在一起。

7.根据权利要求1所述的一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，其特征在于，所述行走本体还包括导向机构，所述导向机构包括导向轮，所述导向轮成对布置并对称置于预定轨道两侧。

8.根据权利要求7所述的一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，其特征在于，所述导向机构还包括导向弹簧和导向轴，所述导向弹簧套设于导向轴外，所述导向轮安装于导向轴端部，所述导向轴与所述框架滑动配合。

9.根据权利要求8所述的一种物联网远程调控的悬挂式巡检机器人，其特征在于，所述框架在所述导向轮前方设有行程开关。

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