CN218055350U - 一种多运动模式巡检机器人底盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于智能机器人技术领域，具体涉及一种多运动模式巡检机器人底盘，包括底盘本体、安装于底盘本体上的信息处理系统以及与信息处理系统信号连接的巡检控制电路，其特征在于，所述底盘本体包括：高度可调节的升降支架模块，所述升降支架模块底部安装用于控制巡检机器人进行零半径转向以及平移的轮组模块，所述升降支架模块的顶部设置有上端连接台，其目的在于，能够实现巡检机器人原地零半径转向，横向以及斜向平移、以及高度升降等功能。

Description

一种多运动模式巡检机器人底盘

技术领域

本实用新型属于智能机器人技术领域，具体涉及一种多运动模式巡检机器人底盘。

背景技术

随着智能电网系统的发展，变电站、电力线的覆盖范围越来越广，在给人们的生活带来便利的同时也为设备的检修维护带来了新的问题。在日常的维护中，若是采用传统的人工巡检方式，不仅会耗费大量的人力，还会造成工作效率低下的情况，同时巡检的覆盖率，及时性以及准确性也无法得到保证。

针对人工巡检可能带来的种种问题，利用变电站巡检机器人来代替人工巡检逐渐成为一种趋势。但是目前主流变电站巡检机器人均存在行进时转向不便，转向半径大，机械连杆传动的机构复杂，巡检机器人的整体尺寸大等问题。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种多运动模式巡检机器人底盘以及移动方法，其目的在于，能够实现巡检机器人原地零半径转向，平移以及高度升降等功能。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种多运动模式巡检机器人底盘，包括底盘本体、安装于底盘本体上的信息处理系统以及与信息处理系统信号连接的巡检控制电路，所述底盘本体包括：高度可调节的升降支架模块，所述升降支架模块底部安装用于控制巡检机器人进行零半径转向以及平移的轮组模块，所述升降支架模块的顶部设置有上端连接台。

采用上述技术方案，通过设置有高度可调节的模块，可以实现任意调节巡检机器人的底盘高度；通过在巡检机器人底盘上设置轮组模块，可以实现巡检机器人除了常规的前进后退和转向模式，还可以实现360°原地转向、横向平移和斜向平移的运动模式；进而使其在复杂地形下实现灵活移动。

作为优选的，所述升降支架模块包括分别设置在上端连接台两端的两组支撑结构，所述支撑结构包括第一连接件以及第二连接件，所述第一连接件与第二连接件的上端转动连接，且在上端连接台上有设置用于调节第一连接件与第二连接件的夹角大小的升降驱动组件。通过升降驱动组件调节第一连接件与第二连接件的夹角大小，进而实现调节上端连接台以及底盘的整体高度。

进一步的，所述上端连接台包括用于连接两组支撑结构的连接架，所述升降驱动组件包括对称固设在连接架中的减速驱动电机，所述减速驱动电机的输出端连接有离合器，所述离合器的从动盘固定连接有横向啮合结构，横向啮合结构包括主动齿盘和从动齿盘，主动齿盘与离合器的从动盘通过连接杆固定连接，从动齿盘固定设置在第一连接件端部的一侧，所述第一连接件端部的另一侧固设有第一齿轮，所述第二连接件上固设有与第一齿轮啮合连接的第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮的远离离合器的另一侧还设置有连接盘，所述连接盘的中心点以及与中心点间距第一齿轮和第二齿轮半径和的位置处均开设有与第一齿轮以及第二齿轮的中间轴转动配合的通孔。当需要进行调整上下高度时，控制离合器的主动盘与从动盘传动连接，启动减速驱动电机，减速驱动电机的输出端的动力经由离合器、主动齿盘传递至第一连接件端部的主动齿盘上，主动齿盘在带动从动齿盘转动，进而实现调节第一连接件与第二连接件的相对夹角的大小。

作为优选的，所述轮组模块包括四个内置有轮毂电机的移动轮，所述第一连接件与第二连接件的下端部设置有用于控制移动轮前进方向的转向驱动组件。通过转向驱动组件可以实现分开控制每一个移动轮的状态，进而控制巡检车完成不同的运动模式。

进一步的，所述转向驱动组件包括与移动轮中心点固定连接的转动杆，以及与转动杆一端通过电机齿轮组连接的转向架，所述转向架远离转动杆的一端与第一连接件和第二连接件的底部通过减震器进行缓冲连接，所述电机齿轮组用于驱动转动杆绕自身端部转动。通过设置有减震器的结构，可以进一步增强巡检车的避震功能，使其适应于不同地形的环境。

进一步的，所述电机齿轮组包括与第三齿轮、第四齿轮以及转向电机，第三齿轮与第四齿轮啮合连接，转向架的端部开设有用于安装第三齿轮、第四齿轮的凹槽，所述转动杆的端部固定设置有与凹槽侧壁转动连接的转轴，第三齿轮固定设置在转轴上，转向电机固定设置在转向架上，转向电机的输出轴与凹槽侧壁转动连接，第四齿轮固定设置在转向电机的输出轴上。当需要进行调整不同的运动模式时，通过启动转向电机，转向电机的输出端的动力经由第四齿轮以及第三齿轮传递至转动杆，带动转动杆绕第三齿轮的中心转动，进而实现调节四个转动轮的相对位置。

作为优选的，所述移动轮上还设置有电磁制动器。用于控制巡检小车刹停。

一种多运动模式巡检机器人底盘的移动方法，包括如下：

零半径转向模式：在转向电机的带动下，通过第三齿轮、第四齿轮的动力传递，将转动杆调到与四个电机中心连线组成的长方形的对角线重合位置，然后将转向电机锁死，以同等速率驱动路轮毂电机，实现零半径转向；

横向平移模式：在转向电机的带动下，通过第三齿轮、第四齿轮的动力传递，将转动杆调到与四个电机中心连线组成的长方形的短边平行或者垂直位置，然后将转向电机锁死。以同等速率驱动路轮毂电机，实现了横向平移；

斜向平移模式：在转向电机的带动下，通过第三齿轮、第四齿轮的动力传递，将转动杆与四个电机中心连线组成的长方形的短边的夹角调至相同，然后将转向电机锁死。以同等速率驱动路轮毂电机，实现了斜向平移。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

采用全向全驱的底盘结构，通过设置有高度可调节的模块，可以实现任意调节巡检机器人的底盘高度；通过在巡检机器人底盘上设置轮组模块，可以实现巡检机器人除了常规的前进后退和转向模式，还可以实现360°原地转向、横向平移和斜向平移三种不同运动模式，进而使得机器人的转向更为灵活便捷，所需空间更小，能够在小范围高效的进行各种运动，提高巡检效率。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型中一种多运动模式巡检机器人底盘的整体结构示意图；

图2是本实用新型中转向驱动组件的结构示意图；

图3是本实用新型中升降驱动组件的部分结构示意图；

图4是本实用新型中升降驱动组件的部分结构示意图；

图5是本实用新型中巡检机器人底盘三种运动模式示意图。

附图标记

升降支架模块-1；轮组模块-2；上端连接台-3；第一连接件-4；第二连接件-5；升降驱动组件-6；移动轮-7；转向驱动组件-8；

减速驱动电机-601；离合器-602；主动齿盘-603；从动齿盘-604；第一齿轮-605；第二齿轮-606；连接盘-607；

转动杆-801；所述转向架-802；减震器-803；第三齿轮-804；第四齿轮-805；转向电机-806；凹槽-807；电磁制动器-808。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域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实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合图1～图5对本实用新型作详细说明。

一种多运动模式巡检机器人底盘，请参阅图1，其包括底盘本体、安装于底盘本体上的信息处理系统以及与信息处理系统信号连接的巡检控制电路，所述底盘本体包括：高度可调节的升降支架模块1，所述升降支架模块1底部安装用于控制巡检机器人进行零半径转向以及平移的轮组模块2，所述升降支架模块1的顶部设置有上端连接台3。

具体的，所述上端连接台3包括用于连接两组支撑结构的空心结构的连接架，所述信息处理系统以及与信息处理系统信号连接的巡检控制电路均安装在连接架中，所述连接架中还安装有摄像头、高度传感器、红外线温度传感器以及测距传感器等等，用于使巡检机器人完成对周边环境探测的功能。本领域技术人员能够知晓，上述传感器的设置均为现有技术，故本实用新型中对其具体的安装关系，实现原理不做赘述。

作为一种具体示例，所述升降支架模块1包括分别设置在上端连接台3两端的两组支撑结构，所述支撑结构包括第一连接件4以及第二连接件5，所述第一连接件4与第二连接件5的上端转动连接，且在上端连接台3上有设置用于调节第一连接件4与第二连接件5的夹角大小的升降驱动组件6。通过升降驱动组件6调节第一连接件4与第二连接件5的夹角大小，进而实现调节上端连接台3以及底盘的整体高度。

具体的，所述第一连接件4以及第二连接件5均采用空心的铝合金钢架结构，可以进一步减轻底盘的整备质量，在铝合金钢架结构的中空部位可以用以安装24v锂电池，解决电机的供电问题。

作为一种具体示例，请参阅图3、图4，所述升降驱动组件6包括对称固设在连接架中的减速驱动电机601，所述减速驱动电机601的输出端连接有离合器602，所述离合器602的从动盘固定连接有横向啮合结构，横向啮合结构包括主动齿盘603和从动齿盘604，主动齿盘603与离合器602的从动盘通过连接杆固定连接，从动齿盘604固定设置在第一连接件4端部的一侧，所述第一连接件4端部的另一侧固设有第一齿轮605，所述第二连接件5上固设有与第一齿轮605啮合连接的第二齿轮606，所述第一齿轮605和第二齿轮606的远离离合器602的另一侧还设置有连接盘607，所述连接盘607的中心点以及与中心点间距第一齿轮605和第二齿轮606半径和的位置处均开设有与第一齿轮605以及第二齿轮606的中间轴转动配合的通孔。当需要进行调整上下高度时，控制离合器602的主动盘与从动盘传动连接，启动减速驱动电机601，减速驱动电机601的输出端的动力经由离合器602、主动齿盘603传递至第一连接件4端部的主动齿盘603上，主动齿盘603在带动从动齿盘604转动，进而实现调节第一连接件4与第二连接件5的相对夹角的大小。

作为一种具体示例，所述轮组模块2包括四个内置有轮毂电机的移动轮7，所述第一连接件4与第二连接件5的下端部设置有用于控制移动轮7前进方向的转向驱动组件8。通过转向驱动组件8可以实现分开控制每一个移动轮7的状态，进而控制巡检车完成不同的运动模式。

作为一种具体示例，所述转向驱动组件8包括与移动轮7中心点固定连接的转动杆801，以及与转动杆801一端通过电机齿轮组连接的转向架802，所述转向架802远离转动杆801的一端与第一连接件4和第二连接件5的底部通过减震器803进行缓冲连接，具体的，所述减震器803的顶部与第一连接件4和第二连接件5的底部通过连接螺栓组固定连接，所述减震器803的底部与转向架802一端设置的减震器连接件通过螺栓副固定连接。所述电机齿轮组用于驱动转动杆801绕自身端部转动。通过设置有减震器803的结构，可以进一步增强巡检车的避震功能，使其适应于不同地形的环境。

作为一种具体示例，请参阅图2，所述电机齿轮组包括与第三齿轮804、第四齿轮805以及转向电机806，第三齿轮804与第四齿轮805啮合连接，转向架802的端部开设有用于安装第三齿轮804、第四齿轮805的凹槽807，所述转动杆801的端部固定设置有与凹槽807侧壁转动连接的转轴，第三齿轮804固定设置在转轴上，转向电机806固定设置在转向架802上，转向电机806的输出轴与凹槽807侧壁转动连接，第四齿轮805固定设置在转向电机806的输出轴上。当需要进行调整不同的运动模式时，通过启动转向电机806，转向电机806的输出端的动力经由第四齿轮805以及第三齿轮804传递至转动杆801，带动转动杆801绕第三齿轮804的中心转动，进而实现调节四个转动轮的相对位置。

作为一种具体示例，所述移动轮7上还设置有电磁制动器808。用于控制巡检小车刹停。

一种多运动模式巡检机器人底盘的移动方法，请参阅图5，包括如下：

零半径转向模式：在转向电机806的带动下，通过第三齿轮804、第四齿轮805的动力传递，将转动杆801调到与四个电机中心连线组成的长方形的对角线重合位置，然后将转向电机806锁死，以同等速率驱动路轮毂电机，实现零半径转向；

横向平移模式：在转向电机806的带动下，通过第三齿轮804、第四齿轮805的动力传递，将转动杆801调到与四个电机中心连线组成的长方形的短边平行或者垂直位置，然后将转向电机806锁死。以同等速率驱动路轮毂电机，实现了横向平移；

斜向平移模式：在转向电机806的带动下，通过第三齿轮804、第四齿轮805的动力传递，将转动杆801与四个电机中心连线组成的长方形的短边的夹角调至相同，然后将转向电机806锁死。以同等速率驱动路轮毂电机，实现了斜向平移。

工作原理以及使用时：

步骤1：接收指令

巡检机器人信息处理系统中的控制模块通过无线装置接收来自远程上位机的指令，解析指令内容，获取移动指令，同时获得目标位置在内置导航系统中的坐标；

步骤2：数据解算

将目的地位置信息与当前位置信息进行比较，利用轨迹跟踪算法，计算出需要移动的线速度和角速度以及需要的运动模式；

步骤3：输出控制

将线速度信息和角速度信息通过UDP的方式传递给运动控制模块，运动控制模块将速度转换成四个转向电机806的转速并下发到驱动器，进而控制机器人移动；

步骤4：判断位置

按照设定的周期重复采集姿态信息和位置信息，并且重复步骤2～步骤3，直到巡检机器人运动到目的地为止。

本实用新型与现有技术相比，采用不同的全向全驱的底盘结构，通过设置有高度可调节的模块，可以实现任意调节巡检机器人的底盘高度；通过在巡检机器人底盘上设置轮组模块2，可以实现巡检机器人除了常规的前进后退和转向模式，还可以实现360°原地转向、横向平移和斜向平移三种不同运动模式，进而使得机器人的转向更为灵活便捷，所需空间更小，能够在小范围高效的进行各种运动，提高巡检效率

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种多运动模式巡检机器人底盘，包括底盘本体、安装于底盘本体上的信息处理系统以及与信息处理系统信号连接的巡检控制电路，其特征在于，所述底盘本体包括：高度可调节的升降支架模块(1)，所述升降支架模块(1)底部安装用于控制巡检机器人进行零半径转向以及平移的轮组模块(2)，所述升降支架模块(1)的顶部设置有上端连接台(3)；所述升降支架模块(1)包括分别设置在上端连接台(3)两端的两组支撑结构，所述支撑结构包括第一连接件(4)以及第二连接件(5)，所述第一连接件(4)与第二连接件(5)的上端转动连接，且在上端连接台(3)上有设置用于调节第一连接件(4)与第二连接件(5)的夹角大小的升降驱动组件(6)；所述上端连接台(3)包括用于连接两组支撑结构的连接架。

2.根据权利要求1所述的一种多运动模式巡检机器人底盘，其特征在于，所述轮组模块(2)包括四个内置有轮毂电机的移动轮(7)，所述第一连接件(4)与第二连接件(5)的下端部设置有用于控制移动轮(7)前进方向的转向驱动组件(8)。

3.根据权利要求1所述的一种多运动模式巡检机器人底盘，其特征在于，所述升降驱动组件(6)包括对称固设在连接架中的减速驱动电机(601)，所述减速驱动电机(601)的输出端连接有离合器(602)，所述离合器(602)的从动盘固定连接有横向啮合结构，横向啮合结构包括主动齿盘(603)和从动齿盘(604)，主动齿盘(603)与离合器(602)的从动盘通过连接杆固定连接，从动齿盘(604)固定设置在第一连接件(4)端部的一侧，所述第一连接件(4)端部的另一侧固设有第一齿轮(605)，所述第二连接件(5)上固设有与第一齿轮(605)啮合连接的第二齿轮(606)，所述第一齿轮(605)和第二齿轮(606)的远离离合器(602)的另一侧还设置有连接盘(607)，所述连接盘(607)的中心点以及与中心点间距第一齿轮(605)和第二齿轮(606)半径和的位置处均开设有与第一齿轮(605)以及第二齿轮(606)的中间轴转动配合的通孔。

4.根据权利要求2所述的一种多运动模式巡检机器人底盘，其特征在于，所述转向驱动组件(8)包括与移动轮(7)中心点固定连接的转动杆(801)，以及与转动杆(801)一端通过电机齿轮组连接的转向架(802)，所述转向架(802)远离转动杆(801)的一端与第一连接件(4)和第二连接件(5)的底部通过减震器(803)进行缓冲连接，所述电机齿轮组用于驱动转动杆(801)绕自身端部转动。

5.根据权利要求4所述的一种多运动模式巡检机器人底盘，其特征在于，所述电机齿轮组包括与第三齿轮(804)、第四齿轮(805)以及转向电机(806)，第三齿轮(804)与第四齿轮(805)啮合连接，转向架(802)的端部开设有用于安装第三齿轮(804)、第四齿轮(805)的凹槽(807)，所述转动杆(801)的端部固定设置有与凹槽(807)侧壁转动连接的转轴，第三齿轮(804)固定设置在转轴上，转向电机(806)固定设置在转向架(802)上，转向电机(806)的输出轴与凹槽(807)侧壁转动连接，第四齿轮(805)固定设置在转向电机(806)的输出轴上。

6.根据权利要求2所述的一种多运动模式巡检机器人底盘，其特征在于，所述移动轮(7)上还设置有电磁制动器(808)。

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