CN219705195U - 一种远程三维监测的巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种远程三维监测的巡检机器人，包括机器人本体，其中：所述机器人本体前端设有结构检测雷达；所述机器人本体顶端中心位置设有导航雷达；所述机器人本体顶端后侧位置设有视觉模块；所述机器人本体外侧环设有若干超声波传感器；本实用新型通过搭载多种传感器设备，能够完成隧道烟道层的日常巡检工作，实现隧道烟道层的无人化、自动化巡检，相比于人工巡检具有效率高、成本低、安全性高等优点，能够对隧道烟道层进行自动化巡检，取代了人工巡检作业，提高了隧道烟道层巡检作业的安全性，减少了隧道烟道层巡检作业的安全隐患。

Description

一种远程三维监测的巡检机器人

技术领域

本实用新型属于移动机器人技术领域，具体涉及一种远程三维监测的巡检机器人。

背景技术

隧道是一种埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道建设完成后，随着时间的推移，隧道受外部环境、地质条件、设计、施工、管理及周边建筑施工等多种方面的影响，会出现裂缝、渗漏、掉块等病害现象，严重威胁到隧道的正常、安全使用带来巨大的安全隐患。

目前隧道的巡检工作主要以人工巡检为主，但这样的巡检工作需要消耗较大的人力物力。

通常隧道会分为三层：烟道层、行车层以及逃生层等。

其中行车层的空间较大，逃生层其次，最小空间的是烟道层。

排烟道里面的巡检内容主要包括检查管片错层、渗漏水、管片混凝土结构、排烟风阀机构情况，廊道里面主要检查口型构件、车道板、管片等混凝土结构情况，检查设备有消火栓、雨淋阀管道及阀门，风机控制柜，电缆等。

行车层和逃生层的人工巡检相对比较容易，人在该空间内能够伸展开。而烟道层的高度仅为1.5m左右，人在其中进行巡检任务时，需要长期处于弯腰状态，这会给巡检人员带来较大的劳累性，同时对于出现异常情况时，巡检人员无法快速逃离现场。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种远程三维监测的巡检机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种远程三维监测的巡检机器人，包括机器人本体，其中：

所述机器人本体前端设有结构检测雷达；

所述机器人本体顶端中心位置设有导航雷达；

所述机器人本体顶端后侧位置设有视觉模块；

所述机器人本体外侧环设有若干超声波传感器；

所述机器人本体底部设有底盘，且所述底盘两侧通过安装板对应设有驱动模块；

所述机器人本体内部设有控制模块，且所述控制模块能够控制驱动模块的行进速度。

优选的，所述结构检测雷达以垂直的方式固设在机器人本体前端。

优选的，所述机器人本体包括上盖及下盖，且所述上盖及下盖外侧设有若干螺孔。

优选的，所述驱动模块包括设于机器人本体内部的驱动电机，且所述驱动电机输出轴上设有减速机；所述减速机输出轴通过联轴器与驱动轮的输入轴传动连接。

优选的，所述减速机通过U形框与安装板固定连接，且所述驱动轮的输入轴与安装板之间设有轴承。

优选的，所述驱动电机上设有编码器。

优选的，所述控制模块包括工控机及电机驱动器，且所述电机驱动器与驱动模块相互对应设置。

优选的，所述底盘前端固设有前电机保护盖，且所述底盘后端固设有后电机保护盖；所述底盘中部固设有扣装锂电池的电池固定支架。

优选的，所述视觉模块包括与机器人本体连接的安装底座，且所述安装底座顶部固设有二维云台；所述二维云台顶部两侧设有可见光视觉传感器及热成像传感器，且所述可见光视觉传感器及热成像传感器可通过二维云台相对于安装底座进行角度调节。

优选的，所述可见光视觉传感器上设有LED照明单元及光线检测传感器。

本实用新型的技术效果和优点，该远程三维监测的巡检机器人：

1、通过搭载多种传感器设备，能够完成隧道烟道层的日常巡检工作，实现隧道烟道层的无人化、自动化巡检，相比于人工巡检具有效率高、成本低、安全性高等优点，能够对隧道烟道层进行自动化巡检，取代了人工巡检作业，提高了隧道烟道层巡检作业的安全性，减少了隧道烟道层巡检作业的安全隐患；

2、可以避免人工巡检的长期处于弯腰状态，防止给巡检人员带来较大的劳累性，可以防止对巡检人员的身体影响，能够提高隧道烟道层巡检的效率，能够减少人员投入，有效降低成本；

3、基于模块化设计，易于集成和维护，使结构紧凑，具有轻量的结构，易于搬运到各种应用场合进行使用。

附图说明

图1为本实用新型巡检机器人整体结构图；

图2为本实用新型巡检机器人的俯视图；

图3为本实用新型巡检机器人内部的机械结构图；

图4为本实用新型巡检机器人内部的控制系统结构图；

图5为本实用新型巡检机器人的驱动系统结构图；

图6为本实用新型巡检机器人的驱动机构图；

图7为本实用新型巡检机器人的视觉模块示意图。

图中：

1、机器人本体；2、结构检测雷达；3、导航雷达；4、视觉模块；5、超声波传感器；6、底盘；7、安装板；8、驱动模块；9、控制模块；

11、上盖；12、下盖；13、螺孔；

41、安装底座；42、二维云台；43、可见光视觉传感器；44、热成像传感器；45、LED照明单元；46、光线检测传感器；

61、前电机保护盖；62、后电机保护盖；63、电池固定支架；

81、驱动电机；82、减速机；83、联轴器；84、驱动轮；85、U形框；86、编码器；

91、工控机；92、电机驱动器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图1-7，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了如图1-图7中所示的一种远程三维监测的巡检机器人，包括机器人本体1，其中：

所述机器人本体1前端设有结构检测雷达2，结构检测雷达2主要用于检测烟道层的顶面、侧面、地面的三维结构图。

所述机器人本体1顶端中心位置设有导航雷达3，导航雷达3主要用于检测前面和侧面的障碍物，基于导航雷达3的数据，巡检机器人能够在烟道层中任意移动，并且能够自定位自身的位置。

所述机器人本体1顶端后侧位置设有视觉模块4，视觉模块4主要用于检测烟道层中是否存在漏水、明火以及设备短路而造成发热等问题。

所述机器人本体1外侧环设有若干超声波传感器5，这些超声波传感器5能够检测巡检机器人周围的障碍物，从而保证巡检机器人能够稳定的移动。

所述机器人本体1底部设有底盘6，且所述底盘6两侧通过安装板对应设有驱动模块8，驱动模块8整体通过安装板固定安装在底盘6的侧面。

所述机器人本体1内部设有控制模块9，且所述控制模块9能够控制驱动模块8的行进速度。

具体的，所述结构检测雷达2以垂直的方式固设在机器人本体1前端，方便对烟道层的顶面、侧面、地面进行检测。

具体的，所述机器人本体1包括上盖11及下盖12，且所述上盖11及下盖12外侧设有若干螺孔13。

在本实用新型中，机器人本体1分为上盖11和下盖12两个部分，上盖11和下盖12之间通过螺丝固定连接，可以将螺丝穿过螺孔13使上盖11和下盖12固定。

参见图2所示，在本实用新型中，在机器人本体1的上盖11外侧环设有16个超声波传感器5，这些超声波传感器5能够检测巡检机器人周围的障碍物，从而保证巡检机器人能够稳定的移动。

参见图3所示，具体的，所述底盘6前端固设有前电机保护盖61，且所述底盘6后端固设有后电机保护盖62，前电机保护盖61及后电机保护盖62能够对驱动模块8进行保护。

所述底盘6中部固设有扣装锂电池的电池固定支架63，通过固定支架的设置能够对锂电池进行固定，在本实用新型中，在电源管理方面，巡检机器人配置了锂电池，巡检机器人利用锂电池进行供电，这样巡检机器人无需使用外部电源线进行接线，方便巡检机器人的配置，能够增加巡检机器人的使用范围。

参见图4所示，具体的，所述控制模块9包括工控机91及电机驱动器92，工控机91电机驱动器92之间是通过CAN总线进行通信。

参见图5所示，本实用新型的巡检机器人为四驱结构，巡检机器人共包含左前轮驱动模块8、左后轮驱动模块8、右前轮驱动模块8、右后轮驱动模块8。

由于所述电机驱动器92与驱动模块8相互对应设置，因此，驱动模块8共包含左前轮驱动器、左后轮驱动器、右前轮驱动器、右后轮驱动器。

其中：左前轮驱动模块8由左前电机驱动器92驱动控制，左后轮驱动模块8由左后电机驱动器92驱动控制，右前轮驱动模块8由右前电机驱动器92驱动控制，右后轮驱动模块8由右后电机驱动器92驱动控制。

工控机91通过电机驱动器92控制驱动模块8的行进速度，进而通过协同控制驱动模块8，实现巡检机器人的前进、后退以及左右转运动。

参加图6所示，本实用新型的巡检机器人为四驱结构，巡检机器人共包含左前轮驱动模块8、左后轮驱动模块8、右前轮驱动模块8、右后轮驱动模块8具有相同的机械结构，因此，以左前轮驱动模块8为例。

具体的，所述驱动模块8包括设于机器人本体1内部的驱动电机81，且所述驱动电机81输出轴上设有减速机82；所述减速机82输出轴通过联轴器83与驱动轮84的输入轴传动连接，通过驱动电机81控制驱动轮84进行转动，可以配合控制巡检机器人行进。

具体的，所述减速机82通过U形框85与安装板固定连接，且所述驱动轮84的输入轴与安装板之间设有轴承，通过轴承的设置，可以减小驱动轮84旋转过程中的摩擦力，使驱动轮84转动更加平稳。

具体的，所述驱动电机81上设有编码器86，在巡检机器人运动时，巡检机器人通过编码器86传输回驱动电机81的转速，通过对传输回驱动电机81的转速进行控制，可以从而达到良好的稳定性

参见图7所示，为实现巡检机器人能够检测烟道层中是否存在漏水、明火、电路短路等问题，在机器人本体1顶端后侧位置安装视觉模块4。

具体的，所述视觉模块4包括与机器人本体1连接的安装底座41，且所述安装底座41顶部固设有二维云台42，二维云台42通过安装底座41固定安装在机器人本体1的上盖11顶端。

所述二维云台42顶部两侧设有可见光视觉传感器43及热成像传感器44。

其中：可见光视觉传感器43能够对周围环境进行图像采集；热成像传感器44能够检测电气设备中是否存在异常高温或明火等问题。

所述可见光视觉传感器43及热成像传感器44可通过二维云台42相对于安装底座41进行角度调节，二维云台42固定在安装底座41上，能够对可见光视觉传感器43及热成像传感器44进行角度调节，远程控制可见光视觉传感器43与热成像传感器44的朝向。

具体的，所述可见光视觉传感器43上设有LED照明单元45及光线检测传感器46，LED照明单元45和光线检测传感器46固定安装在可见光视觉传感器43的上侧。

其中：光线检测传感器46用于检测环境光的亮度，当环境较暗时，LED照明单元45自动打开，从而保证可见光视觉传感器43的图像采集效果。

工作原理：

该远程三维监测的巡检机器人，基于以上机构，该巡检机器人能够通过无线方式进行远程控制，具备前进、后退、左转、右转等机动功能，搭载了导航雷达3实现了巡检机器人的自主运动。

同时也搭载了结构检测雷达2、可见光视觉传感器43、热成像传感器44等多种传感器，使得巡检机器人能够检测烟道层结构问题、漏水问题以及电路异常问题等。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种远程三维监测的巡检机器人，包括机器人本体(1)，其特征在于：

所述机器人本体(1)前端设有结构检测雷达(2)；

所述机器人本体(1)顶端中心位置设有导航雷达(3)；

所述机器人本体(1)顶端后侧位置设有视觉模块(4)；

所述机器人本体(1)外侧环设有若干超声波传感器(5)；

所述机器人本体(1)底部设有底盘(6)，且所述底盘(6)两侧通过安装板(7)对应设有驱动模块(8)；

所述机器人本体(1)内部设有控制模块(9)，且所述控制模块(9)能够控制驱动模块(8)的行进速度。

2.根据权利要求1所述的一种远程三维监测的巡检机器人，其特征在于：所述结构检测雷达(2)以垂直的方式固设在机器人本体(1)前端。

3.根据权利要求1所述的一种远程三维监测的巡检机器人，其特征在于：所述机器人本体(1)包括上盖(11)及下盖(12)，且所述上盖(11)及下盖(12)外侧设有若干螺孔(13)。

4.根据权利要求1所述的一种远程三维监测的巡检机器人，其特征在于：所述驱动模块(8)包括设于机器人本体(1)内部的驱动电机(81)，且所述驱动电机(81)输出轴上设有减速机(82)；

所述减速机(82)输出轴通过联轴器(83)与驱动轮(84)的输入轴传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种远程三维监测的巡检机器人，其特征在于：所述减速机(82)通过U形框(85)与安装板(7)固定连接，且所述驱动轮(84)的输入轴与安装板(7)之间设有轴承。

6.根据权利要求4所述的一种远程三维监测的巡检机器人，其特征在于：所述驱动电机(81)上设有编码器(86)。

7.根据权利要求1所述的一种远程三维监测的巡检机器人，其特征在于：所述控制模块(9)包括工控机(91)及电机驱动器(92)，且所述电机驱动器(92)与驱动模块(8)相互对应设置。

8.根据权利要求1所述的一种远程三维监测的巡检机器人，其特征在于：所述底盘(6)前端固设有前电机保护盖(61)，且所述底盘(6)后端固设有后电机保护盖(62)；

所述底盘(6)中部固设有扣装锂电池的电池固定支架(63)。

9.根据权利要求1所述的一种远程三维监测的巡检机器人，其特征在于：所述视觉模块(4)包括与机器人本体(1)连接的安装底座(41)，且所述安装底座(41)顶部固设有二维云台(42)；

所述二维云台(42)顶部两侧设有可见光视觉传感器(43)及热成像传感器(44)，且所述可见光视觉传感器(43)及热成像传感器(44)可通过二维云台(42)相对于安装底座(41)进行角度调节。

10.根据权利要求9所述的一种远程三维监测的巡检机器人，其特征在于：所述可见光视觉传感器(43)上设有LED照明单元(45)及光线检测传感器(46)。