CN219543181U - 一种多维度操控灵活型巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及巡检机器人技术领域，尤其涉及一种多维度操控灵活型巡检机器人。包括机身、激光雷达、升降装置和机械臂，其中，升降装置包括支撑方管、第一伺服电机和伸缩方管，支撑方管竖直设置在机身上，伸缩方管下方滑动连接在支撑方管内部，第一伺服电机固定设置在支撑方管内部低端，用于驱动伸缩方管上下运动，机械臂固定设置在伸缩方管顶部，通过升降装置可将机械臂提升到一定基础高度，巡检高度范围较广，使用效果较好。

Description

一种多维度操控灵活型巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及巡检机器人技术领域，尤其涉及一种多维度操控灵活型巡检机器人。

背景技术

随着我国电网系统的不断发展与完善，变电站、电力线的覆盖范围越来越广，为了保障电力的正常供应，通常需要定期对变电站以及电力线路进行巡检，以及时发现电网系统中出现的故障或隐患。现有先进电力行业针对变电站室外设备及电力线路的巡检，采用巡检机器人代替人工进行巡检。

机器人平台为巡检机器人检测装置的载体，具有图像、温度、声音、气体采集功能、自主定位功能、自主避障功能。可实现对设备的运行状态，设备的温度、湿度采集，环境监测，声音采集、视觉识别。

现有先进巡检机器人，通过使用通过性较强的差速移动底盘，具备大范围场景下的自主导航能力，上层采用六自由度协作机械臂，在巡检过程中灵活性较强，可深入各个复杂角落采集数据。

巡检机器人的机械臂直接固定在机身顶部，为了保证机械臂的灵活性，机械臂的关节长度较短，机械臂整体树立起来时高度较低，而较高的位置无法进行巡检，使用效果较差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了一种多维度操控灵活型巡检机器人，包括机身、激光雷达、升降装置和机械臂，其中，升降装置包括支撑方管、第一伺服电机和伸缩方管，支撑方管竖直设置在机身上，伸缩方管下方滑动连接在支撑方管内部，第一伺服电机固定设置在支撑方管内部低端，用于驱动伸缩方管上下运动，机械臂固定设置在伸缩方管顶部，通过升降装置可将机械臂提升到一定基础高度，巡检高度范围较广，使用效果较好。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种多维度操控灵活型巡检机器人，其特征在于，包括:

机身，下方设置有驱动轮，用于驱动巡检机器人行走；

激光雷达，设置在机身顶部一侧，用于巡检机器人的导航；

升降装置，设置在机身上；

以及机械臂，设置在所述升降装置顶部；

其中，所述升降装置包括支撑方管、第一伺服电机和伸缩方管，所述支撑方管竖直设置在机身上，所述伸缩方管下方滑动连接在支撑方管内部，所述第一伺服电机固定设置在支撑方管内部底端，用于驱动伸缩方管上下运动。

进一步优化本技术方案，所述支撑方管固定设置在机身内部。

进一步优化本技术方案，所述支撑方管内部设置有第一丝杆，所述第一丝杆和第一伺服电机轴端通过联轴器连接，所述伸缩方管内部下方中部固定设置有第一丝套，所述第一丝套和第一丝杆配合。

进一步优化本技术方案，所述机械臂包括第一关节组和第二关节组，所述第一关节组底部设置在伸缩方管顶部，所述第二关节组设置在第一关节组上方，所述第一关节组和第二关节组之间设置有伸缩活节结构，所述第一关节组和第二关节组通过伸缩活节结构连接。

进一步优化本技术方案，所述伸缩活节结构包括主套管和伸缩套管，所述伸缩套管下方滑动连接在主套管上。

进一步优化本技术方案，所述主套管一侧下方垂直设置有连接管，连接管和第一关节组上方连接，所述伸缩套管顶部和第二关节组下方连接。

进一步优化本技术方案，所述主套管底部安装有第二伺服电机，用于驱动伸缩套管上下移动。

进一步优化本技术方案，所述主套管内部设置有第二丝杆，所述第二丝杆和第二伺服电机连接，所述伸缩套管内部下方设置有第二丝套，所述第二丝杆和第二丝套配合。

进一步优化本技术方案，所述主套管内部一侧设置有导向槽，所述伸缩套管一侧设置有导向块，所述导向块和导向槽相互配合。

进一步优化本技术方案，所述机械臂顶部设置有摄像头，该摄像头用于巡检时采集图像。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过升降装置可将机械臂提升到一定基础高度，巡检高度范围较广，使用效果较好。

2、支撑方管固定设置在机身内部，在伸缩方管收回时，机械臂的底部和机身上表面平齐，在此状态下的巡检机器人和现有带有机械臂的巡检机器人外观基本相同。

3、伸缩活节结构的设置，可将机械臂的中间活节进行调节加长，从而使得机械臂顶部的运动高度和活动范围增大，巡检范围较广。

4、改进后，巡检机器人的巡检高度范围提距离为：伸缩方管的伸长长度和伸缩套管的伸长长度之和。

5、第二伺服电机安装在主套管底部，并且第二伺服电机位于主套管外部，可通过外部线缆连接第二伺服电机，第二伺服电机安装和走线比较方便。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为一种多维度操控灵活型巡检机器人的立体结构示意图。

图2为升降装置和机械臂连接状态示意图。

图3为升降装置内安装结构局部剖视图。

图4为机械臂伸缩活节结构示意图。

图5为伸缩活节结构内安装结构局部剖视图。

图6为导向槽和导向块配合部位安装结构局部放大图。

图中：

1、机身；101、驱动轮；

2、激光雷达；

3、升降装置；301、支撑方管；302、第一伺服电机；303、伸缩方管；304、第一丝杆；305、第一丝套；

4、机械臂；401、第一关节组；402、第二关节组；403、伸缩活节结构；

40301、主套管；40302、伸缩套管；40303、连接管；40304、第二伺服电机；40305、第二丝杆；40306、第二丝套；40307、导向槽；40308、导向块；

5、摄像头。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“背”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，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。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“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，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

在本申请提供的一些优选实施例中，结合图1-6所示，一种多维度操控灵活型巡检机器人其特征在于，包括：

机身1，下方设置有驱动轮101，用于驱动巡检机器人行走；

激光雷达2，设置在机身1顶部一侧，用于巡检机器人的导航；

升降装置3，设置在机身1上；可通过升降装置3对机械臂4的初始高度进行调节；

以及机械臂4，设置在所述升降装置3顶部；

其中，所述升降装置3包括支撑方管301、第一伺服电机302和伸缩方管303，所述支撑方管301竖直设置在机身1上，所述伸缩方管303下方滑动连接在支撑方管301内部，所述第一伺服电机302固定设置在支撑方管301内部低端，用于驱动伸缩方管303上下运动。

由于用于巡检时图像采集的摄像头通常设置在机械臂的顶端，因此本方案通过伸缩方管303伸出带动机械臂4提高，从而实现摄像头5的升高过程，从而解决现有巡检机器人(带有机械臂4)的巡检范围低的问题。

进一步优化方案，所述支撑方管301固定设置在机身1内部，支撑方管301的上表面和机身1的上表面平齐，从而使得当伸缩方管303收回时，机械臂4底部的底座和机身1上表面平齐，相当于机械臂4直接坐在机身1顶部，在伸缩方管303收回状态下和现有巡检机器人(带有机械臂4)的外观基本相同，对空间占用较小。

值得说明的是，通过升降装置3对摄像头5提升时，所述支撑方管301内部设置有第一丝杆304，所述第一丝杆304和第一伺服电机302轴端通过联轴器连接，所述伸缩方管303内部下方中部固定设置有第一丝套305，所述第一丝套305和第一丝杆304配合，启动第一伺服电机302，第一伺服电机302转动从而通过联轴器带动第一丝杆304一起转动，第一丝杆304转动时会推动丝套向上运动，丝套向上运动时会带动伸缩方管303沿着支撑方管301向上滑动，从而通过伸缩方管303带动机械臂4向上运动，最后通过机械臂4带动顶部的摄像头5向上抬起；通过升降装置3降低摄像头5时，第一伺服电机302反向转动，从而带动伸缩方管303收回，最后会通过机械臂4带动摄像头5下降；通过升降装置3可实现摄像头5的升降功能(请参阅图1-图3所示)。

进一步优化方案，所述机械臂4包括第一关节组401和第二关节组402，所述第一关节组401底部设置在伸缩方管303顶部，所述第二关节组402设置在第一关节组401上方，所述第一关节组401和第二关节组402之间设置有伸缩活节结构403，所述第一关节组401和第二关节组402通过伸缩活节结构403连接。

机械臂4内部的伸缩活节结构403，可对其中的活节的长度进行调节，从而可实现调接机械臂4的最大提升高度，从而实现了摄像头5的高度巡检范围调节过程。

值得说明的是，所述伸缩活节结构403组包括主套管40301和伸缩套管40302，所述伸缩套管40302下方滑动连接在主套管40301上，通过伸缩套管40302伸出和收回来实现伸缩活节结构403长度调节的过程。

所述主套管40301底部安装有第二伺服电机40304，用于驱动伸缩套管40302上下移动；所述主套管40301内部设置有第二丝杆40305，所述第二丝杆40305和第二伺服电机40304连接，所述伸缩套管40302内部下方设置有第二丝套40306，所述第二丝杆40305和第二丝套40306配合。

当第二伺服电机40304转动时会带动第二丝杆40305转动，第二丝杆40305转动会推动第二丝套40306向上运动，最后会通过第二丝套40306带动伸缩套管40302沿着主套管40301向上滑动，从而使得伸缩活节结构403加长，机械臂4的活节加长，机械臂4的高度活动范围增大，最终实现了摄像头5的巡检高度范围增大；同理当第二伺服电机40304反向转动时，伸缩套管40302沿着主套管40301收回，摄像头5的巡检高度范围变小(请参阅图1、图4和图5)。

值得说明的是，所述主套管40301内部一侧设置有导向槽40307，所述伸缩套管40302一侧设置有导向块40308，所述导向块40308和导向槽40307相互配合，当伸缩套管40302沿着主套管40301移动时，导向块40308沿着导向槽40307滑动，导向块40308和导向槽40307配合起到伸缩套管40302在主套管40301上定向移动的作用，防止伸缩套管40302和主套管40301之间发生转动。

整个机械臂4的设计，只需在原有的基础上，将机械臂4上对应的伸缩活节结构403卸掉，然后更换伸缩活节结构403即可；所述主套管40301一侧下方垂直设置有连接管40303，连接管40303和第一关节组401上方连接，所述伸缩套管40302顶部和第二关节组402下方连接，其中主套管40301一侧的连接管40303和第一关节组401上方对应的接口连接，伸缩管套管和第二关节组402下方对应的接口连接。

其中第二伺服电机40304安装在主套管40301底部，并且第二伺服电机40304位于主套管40301外部，可通过外部线缆连接第二伺服电机40304，第二伺服电机40304安装和走线比较方便；主套管40301底部跟三通结构相似，一侧通过连接管40303和第一关节组401连接，底部和第二伺服电机40304连接，上方为套筒结构。

在现有技术中，巡检机器人的摄像头5的活动范围高度等于机械臂4的活动范围高度。

改进后可通过升降装置3增大机械臂4的初始高度，实现摄像头5的巡检范围高度。改进后可通过伸缩活节结构403增大机械臂4活节的长度，实现摄像头5的巡检范围高度。摄像头5的巡检高度范围增加值＝伸缩方管303的最大伸出长度+伸缩套管40302的最大伸出长度。

综上所述，通过升降装置3可将机械臂4提升到一定基础高度；伸缩活节结构403的设置，可将机械臂4的中间活节进行调节加长，从而使得机械臂4顶部的运动高度和活动范围增大；通过升降装置3和伸缩活节结构403可增大摄像头5的最大巡检高度，巡检范围交广。

支撑方管301固定设置在机身1内部，在伸缩方管303收回时，机械臂4的底部和机身1上表面平齐，同时当伸缩套管40302收回时，巡检机器人和现有带有机械臂4的巡检机器人外观基本相同。

本实用新型的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，并且本实用新型主要用来保护机械装置，所以本实用新型不再详细解释控制方式和电路连接。

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 (10)

1.一种多维度操控灵活型巡检机器人，其特征在于，包括:

机身，下方设置有驱动轮，用于驱动巡检机器人行走；

激光雷达，设置在机身顶部一侧，用于巡检机器人的导航；

升降装置，设置在机身上；

以及机械臂，设置在所述升降装置顶部；

其中，所述升降装置包括支撑方管、第一伺服电机和伸缩方管，所述支撑方管竖直设置在机身上，所述伸缩方管下方滑动连接在支撑方管内部，所述第一伺服电机固定设置在支撑方管内部底端，用于驱动伸缩方管上下运动。

2.根据权利要求1所述的多维度操控灵活型巡检机器人，其特征在于，所述支撑方管固定设置在机身内部。

3.根据权利要求2所述的多维度操控灵活型巡检机器人，其特征在于，所述支撑方管内部设置有第一丝杆，所述第一丝杆和第一伺服电机轴端通过联轴器连接，所述伸缩方管内部下方中部固定设置有第一丝套，所述第一丝套和第一丝杆配合。

4.根据权利要求1所述的多维度操控灵活型巡检机器人，其特征在于，所述机械臂包括第一关节组和第二关节组，所述第一关节组底部设置在伸缩方管顶部，所述第二关节组设置在第一关节组上方，所述第一关节组和第二关节组之间设置有伸缩活节结构，所述第一关节组和第二关节组通过伸缩活节结构连接。

5.根据权利要求4所述的多维度操控灵活型巡检机器人，其特征在于，所述伸缩活节结构包括主套管和伸缩套管，所述伸缩套管下方滑动连接在主套管上。

6.根据权利要求5所述的多维度操控灵活型巡检机器人，其特征在于，所述主套管一侧下方垂直设置有连接管，连接管和第一关节组上方连接，所述伸缩套管顶部和第二关节组下方连接。

7.根据权利要求6所述的多维度操控灵活型巡检机器人，其特征在于，所述主套管底部安装有第二伺服电机，用于驱动伸缩套管上下移动。

8.根据权利要求7所述的多维度操控灵活型巡检机器人，其特征在于，所述主套管内部设置有第二丝杆，所述第二丝杆和第二伺服电机连接，所述伸缩套管内部下方设置有第二丝套，所述第二丝杆和第二丝套配合。

9.根据权利要求5所述的多维度操控灵活型巡检机器人，其特征在于，所述主套管内部一侧设置有导向槽，所述伸缩套管一侧设置有导向块，所述导向块和导向槽相互配合。

10.根据权利要求1-9任一项所述的多维度操控灵活型巡检机器人，其特征在于，所述机械臂顶部设置有摄像头。