CN217345467U - 一种隧道内单轨道电缆巡检机器人结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧道内单轨道电缆巡检机器人结构，本巡检机器人使用单轨所用的双行驶轮，配合经过改良设计的单轨结构，即实现轨道的行驶和导向，又能作为铺设导线的载体，使用常规的电源导线和低压电力系统进行供电即可，巡检机器人本体上配置有与正负极电源线分别接触取电的正负极集电头，从而实现低成本的轨道布电结构，其稳定安全，成本和能耗都低，非常适合隧道长的项目，也可以缩减巡检机器人本体的重量和体积，也可以满足多个巡检机器人本体同轨道运行，从而整体缩减了在长隧道内架设轨道和巡检机器人本体的工程成本。

Description

一种隧道内单轨道电缆巡检机器人结构

技术领域

本实用新型涉及隧道内电缆检测监控设备技术领域，具体为一种隧道内单轨道电缆巡检机器人结构。

背景技术

传统人工检修效率低、成本高、劳动强度大、故障排查难度大、存在人身安全隐患、检修空间受限；现有机械巡检只是采集图像、定位故障点，后续检修还需要人工操作，整个检修过程没有完全实现自动化。而且现有隧道巡检机器人大都采用轮式和履带式结构在地面运动，活动范围受限。虽然目前具备了隧道内搭建轨道安装巡检机器人进行相关巡检工作了，机器人本体上设有机械臂，所述机械臂具有两个自由度，在机械臂末端的云台上设有用于修复电缆线路故障的执行机构，所述云台具有俯仰和侧摆两个自由度；所述控制装置和供电装置设置在机器人本体内部，所述控制装置包括主计算机、总线通讯扩展卡，各电机控制驱动器与各自电机的控制线相连，通过总线通讯扩展卡与主计算机进行通信连接；所述供电装置包括供电柜、供电电缆、拾电器和变压器；所述温度传感器、有害气体检测传感器、烟雾传感器、灭火弹、广角双视云台均设置在机器人本体上，各类传感器信号经过数据采集卡传送至主计算机，所述温度传感器、有害气体检测传感器、烟雾传感器、灭火弹均设置在机器人本体前端，所述灭火弹为多个干粉灭火弹，所述广角双视云台设置在机器人本体后端。

磁感应耦合是并联于距离小、距离长的强电流线路的主要方式。在强电流线路的故障状态和长期不平衡状态下，这种耦合产生的感应电压仍然是非常危险的。轻微的干扰会引起管道的交流腐蚀，严重的干扰会威胁到管道和操作人员的安全。如上所述，这是不可忽视的。虽然现在的机器人功能多能力强，但是目前的巡检机器人都需要双轨道搭设安装，且需要配置磁耦合设备进行供电，而当面对长隧道时，需要在单组轨道上放置数台机器人时，磁耦合感应的能耗、轨道的用材数量都是倍增的，成本价格也一直居高不下，而目前成本是行业内难以解决的一个痛点问题。

实用新型内容

为解决上述现有技术存在的不足和缺陷，发明人经过研发改进，现提供了一种低成本的巡检机器人本体安装的体系结构，其使用单轨结构，减少了一根辊道的耗材，且不使用磁耦合连接感应供电的方式，使用最传统的直接运动接触式的导电模式，其电压低、安全、能耗低，使用耗材成本低，很适用于长轨道的环境使用。具体的，本实用新型是这样实现的：

一种隧道内单轨道电缆巡检机器人结构，包括巡检机器人本体，安装在巡检机器人顶部的行驶轮，行驶轮安装在轨道并能沿轨道带动巡检机器人本体行驶，所述轨道为悬挂式单轨，所述单轨的截面形状为一侧面具有开口、底面具有带向下的开口的内槽，所述内槽表面贴附有绝缘垫，绝缘垫的顶面外露有正极电源线和负极电源线，正极电源线和负极电源线连接至电柜通有低压电，所述正极电源线和负极电源线之间设有绝缘隔断片；所述行驶轮至少包括两组，行驶轮安装在单轨的内部，行驶轮通过轮座板安装并连接至巡检机器人本体的顶面上，行驶轮通过传动机构连接至置于巡检机器人本体内的电机，所述巡检机器人本体顶部设有分别与单轨内槽里所述的正极电源线和负极电源线相接触式供电的正极集电头和负极集电头，正极集电头和负极集电头分别通过各自的导线连接进巡检机器人本体进行供电。

本实用新型的工作原理和有益效果介绍：本巡检机器人使用单轨所用的双行驶轮，配合经过改良设计的单轨结构，即实现轨道的行驶和导向，又能作为铺设导线的载体，使用常规的电源导线和低压电力系统进行供电即可，巡检机器人本体上配置有与正负极电源线分别接触取电的正负极集电头，从而实现低成本的轨道布电结构，其稳定安全，成本和能耗都低，非常适合隧道长的项目，也可以缩减巡检机器人本体的重量和体积，也可以满足多个巡检机器人本体同轨道运行，从而整体缩减了在长隧道内架设轨道和巡检机器人本体的工程成本。

附图说明

图1为本实用新型一种隧道内单轨道电缆巡检机器人结构的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种隧道内单轨道电缆巡检机器人结构的传动和动力连接结构示意图；

图3为本实用新型一种隧道内单轨道电缆巡检机器人结构的立体结构示意图；

图4为本实用新型一种隧道内单轨道电缆巡检机器人结构的单轨的截面结构示意图；

图5为本实用新型一种隧道内单轨道电缆巡检机器人结构的接触导杆结构示意图；

图6为本实用新型一种隧道内单轨道电缆巡检机器人结构的取电结构示意图；

其中：1—巡检机器人本体、2—行驶轮、3—单轨、4—正极电源线、5—负极电源线、6—绝缘隔断片、7—绝缘垫、8—电机、9—正极集电头、10—负极集电头、11—导线、12—接触导杆、13—凸座、 14—拉力弹簧、15—转轴、16—轴承、17—同步皮带、18—传动轮、 19—第二同步皮带、20—第二行驶轮、21—辅助被动轮、22—挡灰皮垫。

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明了，下面结合具体实施方式并参照附图1-6，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

实施例1：一种隧道内单轨3道电缆巡检机器人结构，包括巡检机器人本体1，安装在巡检机器人顶部的行驶轮2，行驶轮2安装在轨道并能沿轨道带动巡检机器人本体1行驶，所述轨道为悬挂式单轨 3，所述单轨3的截面形状为一侧面具有开口、底面具有带向下的开口的内槽，所述内槽表面贴附有绝缘垫7，绝缘垫7的顶面外露有正极电源线4和负极电源线5，正极电源线4和负极电源线5连接至电柜通有低压电，所述正极电源线4和负极电源线5之间设有绝缘隔断片6；所述行驶轮2至少包括两组，行驶轮2安装在单轨3的内部，行驶轮2通过轮座板安装并连接至巡检机器人本体1的顶面上，行驶轮2通过传动机构连接至置于巡检机器人本体1内的电机8，所述巡检机器人本体1顶部设有分别与单轨3内槽里所述的正极电源线4和负极电源线5相接触式供电的正极集电头9和负极集电头10，正极集电头9和负极集电头10分别通过各自的导线11连接进巡检机器人本体1进行供电。连接至低压交流电电源的正负极导线11被绝缘垫 7包裹，仅露出一个底面，位于绝缘垫7、绝缘隔断片6形成的凹槽之内，正极集电头9和负极集电头10能在凹槽内与导线11接触取电，正极电源线4和负极电源线5和绝缘垫7都设置在单轨3底部的内槽里，而单轨3侧面的开口则作为行驶轮2容纳和行驶的轨道空间；巡检机器人本体1内置小型电机8，通过传动皮带与行驶轮2传动，使其沿轨道行驶；这样的结构使得巡检机器人本体1可以尽可能向轻便小巧，轨道耗材也少，使用安全可靠，能耗需求低，非常适合长距离隧道内的布置安装，例如隧道的左右两侧，顶部，各设置一组，成本控制非常显著。

优选地，正极集电头9和负极集电头10呈金属的滚珠或滚轮状或半球状，并分别设置在一根绝缘的接触导杆12的端头，所述接触导杆12倾斜地以杠杆结构安装凸座13上，另一端则安装有拉力弹簧 14的上端、拉力弹簧14的下端安装在巡检机器人本体1顶面上，拉力弹簧14持续提供向下的拉力，使接触导杆12的端头保持向上的压力，使正极集电头9和负极集电头10与正极电源线4和负极电源线 5触碰接触实现接电，导线11穿过接触导杆12内部与正极集电头9 和负极集电头10连接。以凸座13为铰接点，接触导杆12在低端被拉力弹簧14拉住，使接触导杆12的另一端向上抬起，顶触在开槽内与正极电源线4和负极电源线5接触取电，这样的结构使得在行驶过程中的颠簸振动，也不会造成触电断开。在另一种实施方式中，可以设置成机器人本体内安装内置蓄电池的结构，通过可控传动件连接接触导杆12，在需要充电时或者在充电工位时才升起与电极接触，平时则不接触。这里说的可控传动件为螺杆升降机构来替代拉力弹簧 14，当需要取电时，螺杆升降机构下降，带动接触导杆12另一端升起与导线11接触取电，充电完成后，螺杆升降机构升起，接触导杆 12的另一端下降脱离与导线11接触。

优选地，所述传动机构包括行驶轮2的转轴15、用于安装转轴 15的轴承16、同步皮带17，所述轴承16固定安装在巡检机器人本体1顶部，所述转轴15穿过轴承16后与传动轮18连接，所述传动轮18与同步皮带17相连接安装，同步皮带17连接至电机8的输出轴，电机8的输出轴同时连接第二同步皮带19，第二同步皮带19连接第二行驶轮20的转轴15。即，一个电机8驱动两个行驶轮2，一前一后，既能稳定提供动力驱动机器人行驶，又能保持机器人的悬挂稳定性；优选地，巡检机器人本体1的顶部还安装设置有辅助被动轮 21，所述辅助被动轮21以水平转动的方式内置在单轨3的内槽内，且为绝缘材料制成，所述辅助被动轮21位于行驶轮2的下方。辅助被动轮21在单轨3底面的内槽里受限制，能够防止机器人在行驶过程中可能产生的摇摆，进一步提高机器人的行驶稳定性。所述巡检机器人本体1还包括：内置安装的变压器，变压器与所述正极集电头9 和负极集电头10的导线11连接，转换电压后输出给巡检机器人内部的元器件用电。单轨3的开口部分，还设置有带缝隙的挡灰皮垫22，行驶轮2的转轴15从缝隙穿出。巡检机器人本体1还包括：均设置在机器人本体的前端的温度传感器、有害气体检测传感器、烟雾传感器、灭火弹；所述灭火弹为多个干粉灭火弹，广角双视云台设置在机器人本体后端，所述广角双视云台采用可见光与热成像双视云台，可以自由旋转，巡检机器人通过广角双视云台搭载可见光高清相机与红外热成像仪，进行可见光监控与红外热成像视频监控，各类传感器信号经过数据采集卡存储或通过无线信号传输设备传送至主计算机。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种隧道内单轨道电缆巡检机器人结构，包括巡检机器人本体(1)，安装在巡检机器人顶部的行驶轮(2)，行驶轮(2)安装在轨道并能沿轨道带动巡检机器人本体(1)行驶，其特征在于，所述轨道为悬挂式单轨(3)，所述单轨(3)的截面形状为一侧面具有开口、底面具有带向下的开口的内槽，所述内槽表面贴附有绝缘垫(7)，绝缘垫(7)的顶面外露有正极电源线(4)和负极电源线(5)，正极电源线(4)和负极电源线(5)连接至电柜通有低压电，所述正极电源线(4)和负极电源线(5)之间设有绝缘隔断片(6)；所述行驶轮(2)至少包括两组，行驶轮(2)安装在单轨(3)的内部，行驶轮(2)通过轮座板安装并连接至巡检机器人本体(1)的顶面上，行驶轮(2)通过传动机构连接至置于巡检机器人本体(1)内的电机(8)，所述巡检机器人本体(1)顶部设有分别与单轨(3)内槽里所述的正极电源线(4)和负极电源线(5)相接触式供电的正极集电头(9)和负极集电头(10)，正极集电头(9)和负极集电头(10)分别通过各自的导线(11)连接进巡检机器人本体(1)进行供电。

2.根据权利要求1所述的隧道内单轨道电缆巡检机器人结构，其特征在于，所述正极集电头(9)和负极集电头(10)呈金属的滚珠或滚轮状，并分别设置在一根绝缘的接触导杆(12)的端头，所述接触导杆(12)倾斜地以杠杆结构安装凸座(13)上，另一端则安装有拉力弹簧(14)的上端、拉力弹簧(14)的下端安装在巡检机器人本体(1)顶面上，拉力弹簧(14)持续提供向下的拉力，使接触导杆(12)的端头保持向上的压力，使正极集电头(9)和负极集电头(10)与正极电源线(4)和负极电源线(5)触碰接触实现接电，导线(11)穿过接触导杆(12)内部与正极集电头(9)和负极集电头(10)连接。

3.根据权利要求1所述的隧道内单轨道电缆巡检机器人结构，其特征在于，所述传动机构包括行驶轮(2)的转轴(15)、用于安装转轴(15)的轴承(16)、同步皮带(17)，所述轴承(16)固定安装在巡检机器人本体(1)顶部，所述转轴(15)穿过轴承(16)后与传动轮(18)连接，所述传动轮(18)与同步皮带(17)相连接安装，同步皮带(17)连接至电机(8)的输出轴，电机(8)的输出轴同时连接第二同步皮带(19)，第二同步皮带(19)连接第二行驶轮(20)的转轴(15)。

4.根据权利要求1所述的隧道内单轨道电缆巡检机器人结构，其特征在于，巡检机器人本体(1)的顶部还安装设置有辅助被动轮(21)，所述辅助被动轮(21)以水平转动的方式内置在单轨(3)的内槽内，且为绝缘材料制成，所述辅助被动轮(21)位于行驶轮(2)的下方。

5.根据权利要求1所述的隧道内单轨道电缆巡检机器人结构，其特征在于，所述单轨(3)沿电缆铺设方向的隧道壁安装设置，可设置在顶部、侧部。

6.根据权利要求1所述的隧道内单轨道电缆巡检机器人结构，其特征在于，所述巡检机器人本体(1)还包括：内置安装的变压器，变压器与所述正极集电头(9)和负极集电头(10)的导线(11)连接，转换电压后输出给巡检机器人内部的元器件用电。

7.根据权利要求1所述的隧道内单轨道电缆巡检机器人结构，其特征在于，所述单轨(3)的开口部分，还设置有带缝隙的挡灰皮垫(22)，行驶轮(2)的转轴(15)从缝隙穿出。

8.根据权利要求1所述的隧道内单轨道电缆巡检机器人结构，其特征在于，所述巡检机器人本体(1)还包括：均设置在机器人本体的前端的温度传感器、有害气体检测传感器、烟雾传感器、灭火弹；所述灭火弹为多个干粉灭火弹，广角双视云台设置在机器人本体后端，所述广角双视云台采用可见光与热成像双视云台，可以自由旋转，巡检机器人通过广角双视云台搭载可见光高清相机与红外热成像仪，进行可见光监控与红外热成像视频监控，各类传感器信号经过数据采集卡存储或通过无线信号传输设备传送至主计算机。

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