CN110154055A - 一种巡检机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种巡检机器人，包括有行走装置，动力传动装置及控制***，行走装置包括有行走轮及行走轮支架，行走轮通过行走轮轴支承在行走轮支架上，所述的行走轮轴与万向节联轴器相连后与动力轴相连，所述的动力轴支撑在连接板上，还包括有行走轮摆动控制组件，在行走轮的下方设置有与行走轮配合使用的压紧轮，压紧轮支撑在压紧轮支架上，还包括有压紧轮摆动组件。本发明由于设置了行走轮摆动组件，因此使得机器在行走过程中可实现在一定范围内以万向联轴器的中心为圆心进行左右摆动，同时还设置了压紧轮摆动组件，使得压紧轮可同步实现一定范围的摆动，从而实现本巡检机器人行走装置自适应摆动过障。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人，特别是一种巡检机器人。
背景技术
现有的线上巡检机器人结构多样，功能和用途也各不同，目前本领域采用抱臂结构与挂臂结构为主，在线上行走依靠行走轮压在导线上，靠行走轮与导线之间的摩擦力行走，现有的机器人的行走机构，由于靠行走轮与导线的摩擦力行走，因此其行走轮均为刚性固定连接，无法灵活根据导线上的实际情景进行自适应的调整，因此使得巡检机器人的使用效率及效果受到大大的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种能够提高提高巡线机器人的适应能力，提高行走轮的灵活性的、可根据导线上的障碍物情况自助调整的巡检机器人。
一种巡检机器人，包括有行走装置，动力传动装置及控制***，其结构要点在于：所述的行走装置，包括有行走轮、行走轮支架、行走轮通过行走轮轴支承在行走轮支架上，所述的行走轮轴与万向节联轴器相连后与动力轴相连，所述的动力轴支撑在连接板上，还包括有行走轮摆动控制组件，所述的行走轮摆动组件包括有转动部与固定部，固定部固定于固定架上，转动部可运动的支承于固定部，转动部连接行走轮支架带动行走轮实现摆动，转动部还与限位块相连，限位块跟随转动部转动，在限位块的转动方向的前后两侧的位置处设置有限位弹簧用于限制限位块的转动角度，限位块及限位弹簧均设置于固定在连接板上的限位座内，在行走轮的下方设置有与行走轮配合使用的压紧轮，压紧轮支撑在压紧轮支架上，还包括有压紧轮摆动组件，所述的压紧轮摆动组件包括有固定部及转动部，所述的转动部套在固定部外周，在固定部的外周设置有一定位块，在转动部的内周设置有一限位块，固定部与转动部之间的限位块与定位块之间设置有限位弹簧，压紧轮支架连接于转动部跟随转动部运动，所述的固定部安装于固定架上，固定架安装于连接板上。
本发明的巡检机器人的控制***用于控制行走装置及动力传动装置动作， 所述的行走装置，将行走轮轴与万向联轴器相连后再与动力传动装置相连，可实现行走轮在发生一定角度摆动时仍能保持良好的传动，同时由于设置了行走轮摆动组件，因此使得行走轮在行走过程中可实现在一定范围内以万向联轴器的中心为圆心进行左右摆动，同时还设置了压紧轮摆动组件，使得压紧轮可同步实现一定范围的摆动，从而实现本巡检机器人行走装置自适应摆动过障。
所述的固定架为层状结构，上层用于安装行走轮摆动组件，下层用于安装压紧轮摆动组件，固定架与连接板相连。
采用这种结构，可实现模块化安装，安装方便。
所述的行走轮摆动组件的转动部为一摆动盘，摆动盘与轴承的外圈相连，轴承的内圈连接固定部。
所述的压紧轮摆动组件的转动部为一套筒，套筒与轴圈的外圈相连，轴承的内圈与固定部连接。
所述的行走轮，包括有空心的支撑轴心、位于支撑轴心外的摩擦轮、位于摩擦轮外的外侧轮，支承轴心、摩擦轮及外侧轮均由对称布置的左右两半构成，左右对称的摩擦轮及外侧轮两半之间形成一个用于容纳导线的弧形或V形凹槽，还包括有一导电环，所述的导电环的内圈嵌入到支撑轴心，导电环的外圈构成凹槽的槽底，还包括有两个的外侧支撑件，两外侧支撑件分别设置在行走轮的两端将支撑轴心、摩擦轮及外侧轮压在中间，外侧支撑件包括有水平部，在水平部的中部设置有定位凸起，在水平部与定位凸起的中部设置有通孔，所述的定位凸起直接抵在支撑轴心的端面，摩擦轮与外侧支撑件的水平部之间、外侧轮与外侧支撑件的水平部之间采用弹性连接。
本发明的巡检机器人的行走轮，采用将轴心、摩擦轮、外侧轮层层套叠的模式进行设计，并将轴心、摩擦轮及外侧轮设计成左右对称排列的在接触面处形成弧形的凹槽的模式，使得装置可采用从行走轮两端进行定位，并采用弹性定位，改变了以往的行走轮各部件为刚性连接所带来的缺点，采用柔性设计，增加了随动性。
所述的弹性连接为采用螺钉及套在螺钉外的弹簧进行弹性连接。
在支撑轴心与摩擦轮之间还设置有轴心衬套。
设置轴心衬套的目的是为了支撑摩擦轮在衬套轴心方向滑动。
所述的轴心衬套为工字型结构的轴心衬套。
工字型的轴心衬套可对套在其外周的摩擦轮其到定位作用。
所述的摩擦轮为工字型结构的摩擦轮。
工字型结构的摩擦轮可实现对套在其外周的外侧轮起到定位作用。
所述的导电环为导电金属。
所述的摩擦轮与导线接触的面为仿形面。
所述的仿形面，指的是左右对称的摩擦轮及外侧轮两半之间形成一个用于容纳导线的弧形或V形凹槽。好处是与导线的接触面积由点接触变为线接触，增大了接触面积，从而增大摩擦力。
在支撑轴心与空心支撑轴心之间设计有储存润滑油的储油槽。
设储油槽可提高润滑性。
所述动力传动装置包括步进电机、同步带轮、同步带、惰轮。
所述的控制***包括有控制电路，所述的控制电路包括有主板自动加热电路，所述的主板自动加热电路外接主板电源，主板自动加热电路包括有加热模块的开关、低温保护控制模块、加热模块及主板通断电模块 ，低温保护控制模块感应主板的温度，所述的主板电源通过加热模块的开关连接到低温保护控制模块，所述的加热模块对主板加热，低温保护控制模块输出端连接加热模块，低温保护控制模块同时还发送触发信号控制主板通断电模块实现主板的通断电。
所述的巡检机器人主板主动加热电路，当低温保护控制模块感应到主板处于低温状态时，低温保护控制模块控制加热模块通电加热，低温保护控制模块还同时发生信号给主板通断电模块使主板不通电，当温度升高后、低温保护控制模块控制加热模块断电停止加热，同时发生信号给主板通电。
所述的加热模块为加热电阻。
综上所述的，本发明相比现有技术如下优点：
本发明的巡检机器人的行走装置，将行走轮轴与万向联轴器相连后再与动力传动装置相连，可实现行走轮在发生一定角度摆动时仍能保持良好的传动，同时由于设置了行走轮摆动组件，因此使得行走轮在行走过程中可实现在一定范围内以万向联轴器的中心为圆心进行左右摆动，同时还设置了压紧轮摆动组件，使得压紧轮可同步实现一定范围的摆动，从而实现本巡检机器人行走装置自适应摆动过障。同时本发明的行走轮，由于本发明行走轮采用柔性设计，增加随动性，在行走轮通过障碍物时，外部行走轮片会随障碍物宽度张开一定的位移量，从而降低了行走轮随障碍物抬升的高度，降低了颠簸程度。另外，内部摩擦部分采用仿形设计，增大了摩擦部分与导线的接触面积，从而增大摩擦力。所述的主板自动加热电路，在低温环境时，对主板进行加热，从而使其在合适的温度开机启动，避免低温对板子启动造成伤害。
附图说明
图1是本发明的巡检机器人的行走装置示意图。
图2是本发明的行走轮摆动控制组件示意图。
图3是本发明的压紧轮摆动组件示意图。
图4是本发明的行走轮摆动控制组件的传动示意图。
图5是本发明的压紧轮摆动组件的传动示意图。
图6是本发明的行走轮结构示意图。
图7是本发明的主板自动加热电路图。
图8是本发明巡检机器人的示意图。
标号说明1行走轮11支撑轴心111储油槽12摩擦轮13外侧轮15凹槽16导电环17外侧支撑件171水平部172定位凸起18弹性连接19轴心衬套2行走轮支架21动力传动装置3行走轮轴4万向节联轴器5动力轴6连接板7行走轮摆动控制组件71行走轮固定部72行走轮转动部73限位块74限位弹簧75限位座8压紧轮81压紧轮摆动组件811压紧轮固定部812压紧轮转动部813定位块814压紧轮限位块9压紧轮支架10固定架。
具体实施方式
实施例1
下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。以下实例将有助于本领域的技术人员进一步理解板发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
一种巡检机器人，包括有行走装置，动力传动装置21，控制***及巡查装置，控制***用于控制行走装置、动力传动装置及巡查装置动作，所述的行走装置，包括有行走轮1、行走轮支架2、行走轮通过行走轮轴支承在行走轮支架上，所述的行走轮轴3与万向节联轴器4相连后与动力轴5相连，所述的动力轴支撑在连接板6上，还包括有行走轮摆动控制组件7，所述的行走轮摆动组件包括有转动部71与固定部72，固定部固定于固定架10上，转动部可运动的支承于固定部，转动部连接行走轮支架带动行走轮实现摆动，转动部还与限位块73相连，限位块跟随转动部转动，在限位块的转动方向的前后两侧的位置处设置有限位弹簧74用于限制限位块的转动角度，限位块及限位弹簧均设置于固定在连接板上的限位座75内，在行走轮的下方设置有与行走轮配合使用的压紧轮8，压紧轮支撑在压紧轮支架9上，还包括有压紧轮摆动组件，所述的压紧轮摆动组件81包括有固定部811及转动部812，所述的转动部套在固定部外周，在固定部的外周设置有一定位块813，在转动部的内周设置有一限位块814，固定部与转动部之间的限位块与定位块之间设置有限位弹簧，压紧轮支架连接于转动部跟随转动部运动，所述的固定部安装于固定架上，固定架安装于连接板上。所述的固定架为层状结构，上层用于安装行走轮摆动组件，下层用于安装压紧轮摆动组件，固定架固定在连接板上。所述的行走轮摆动组件的转动部为一摆动盘，摆动盘与轴承的外圈相连，轴承的内圈连接固定部。所述的压紧轮摆动组件的转动部为一套筒，套筒与轴圈的外圈相连，轴承的内圈与固定部连接。
所述的行走轮，包括有空心的支撑轴心11、位于支撑轴心外的摩擦轮12、位于摩擦轮外的外侧轮13，支承轴心、摩擦轮及外侧轮均由对称布置的左右两半构成，左右对称的摩擦轮及外侧轮两半之间形成一个用于容纳导线的弧形或V形凹槽15，还包括有一导电环16，所述的导电环的内圈嵌入到支撑轴心，导电环的外圈构成凹槽的槽底，还包括有两个的外侧支撑件17，两外侧支撑件分别设置在行走轮的两端将支撑轴心、摩擦轮及外侧轮压在中间，外侧支撑件包括有水平部171，在水平部的中部设置有定位凸起172，在水平部与定位凸起的中部设置有通孔，所述的定位凸起直接抵在支撑轴心的端面，摩擦轮与外侧支撑件的水平部之间、外侧轮与外侧支撑件的水平部之间采用弹性连接18。所述的弹性连接为采用螺钉及套在螺钉外的弹簧进行弹性连接。在支撑轴心与摩擦轮之间还设置有轴心衬套19。所述的轴心衬套为工字型结构的轴心衬套。所述的摩擦轮为工字型结构的摩擦轮。所述的导电环为铜。所述的摩擦轮与导线接触的面为仿形面。在支撑轴心与空心支撑轴心之间设计有储润滑油的储油槽111。
所述的控制***包括有控制电路，所述的控制电路包括有主板自动加热电路，所述的主板自动加热电路外接主板电源，主板自动加热电路包括有加热模块的开关、低温保护控制模块、加热模块及主板通断电模块 ，低温保护控制模块感应主板的温度，所述的主板电源通过加热模块的开关连接到低温保护控制模块，所述的加热模块对主板加热，低温保护控制模块输出端连接加热模块，低温保护控制模块同时还发送触发信号控制主板通断电模块实现主板的通断电。
所述的加热模块的开关包括有三极管Q10和MOS管Q6，所述的加热模块为加热电阻，所述的主板通断电模块包括有三极管Q11和MOS管Q5。
如图1，三极管Q10基极上拉高电平，其集电极和发射极导通，使P沟道的MOS管Q6栅极拉低，其源极和漏极导通。低温时，J7所接的温控加热模块的开关闭合，电源DCIN-12V连接到J8外接的加热电阻上，电阻对主板进行加热，此时Q11的集电极和发射极断开，Q5的栅极上拉高电平，其源极和漏极断开，主板DC-12V未通电。当加热使主板温度升高后，温控加热模块的开关断开，加热电阻断电不加热，Q5的栅极下拉，其源极和漏极导通，DC-12V通电。主板通电后，控制引脚CTR-POWER-R拉高，使Q11基极拉低，其集电极和发射极导通，使Q5的栅极一直拉低，防止温控加热模块的开关误触发使主板断电。
所述动力传动装置包括步进电机、同步带轮、同步带、惰轮。
本发明提供的巡检机器人的行走装置工作时，包括如下步骤：
步骤1：本巡检机器人上线后，当检测到防振锤时，所述动力传输部分进行减速；
步骤2：当巡检机器人减速后，当要通过防振锤时，行走轮直接从防振锤上方压过，在通过防振锤的同时，所述的压紧轮部分会因与防振锤的接触被动摆开；
步骤3：当巡检机器人通过防振锤时，所述的压紧轮摆动部分会因与防振锤失去接触，由所述的压紧轮摆动部分内部的左右摆动内部调整机构调整归位，之后进行正常速度行驶；
步骤4：本巡检机器人上线后，当检测到过桥金具（跨越铁塔所搭建的金具）时，所述动力传输部分进行减速；
步骤5：当巡检机器人减速后，当要通过过桥金具时，行走轮直接从过桥金具上方压过，在压上过桥金具的同时，所述的行走轮部分会因与过桥金具的接触被动的摆开一定的角度，所述的压紧轮部分也会因与过桥金具的接触被动的摆开；
步骤6：当巡检机器人通过过桥金具时，所述的压紧轮摆动部分会因与过桥金具失去接触，所述的行走轮部分会因行走轮摆动机构被动的摆动回位，所述的压紧轮摆动部分也会因与过桥金具失去接触，因压紧轮部分的左右摆动内部调整机构被动的摆动回位，之后进行正常速度行驶；
本实施例未述部分与现有技术相同。
Claims (10)
1.一种巡检机器人，包括有行走装置，动力传动装置及控制***，其特征在于：所述的行走装置，包括有行走轮、行走轮支架、行走轮通过行走轮轴支承在行走轮支架上，所述的行走轮轴与万向节联轴器相连后与动力轴相连，所述的动力轴支撑在连接板上，还包括有行走轮摆动控制组件，所述的行走轮摆动组件包括有转动部与固定部，固定部固定于固定架上，转动部可运动的支承于固定部，转动部连接行走轮支架带动行走轮实现摆动，转动部还与限位块相连，限位块跟随转动部转动，在限位块的转动方向的前后两侧的位置处设置有限位弹簧用于限制限位块的转动角度，限位块及限位弹簧均设置于固定在连接板上的限位座内，在行走轮的下方设置有与行走轮配合使用的压紧轮，压紧轮支撑在压紧轮支架上，还包括有压紧轮摆动组件，所述的压紧轮摆动组件包括有固定部及转动部，所述的转动部套在固定部外周，在固定部的外周设置有一定位块，在转动部的内周设置有一限位块，固定部与转动部之间的限位块与定位块之间设置有限位弹簧，压紧轮支架连接于转动部跟随转动部运动，所述的固定部安装于固定架上，固定架安装于连接板上。
2.根据权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于：所述的行走轮摆动组件的转动部为一摆动盘，摆动盘与轴承的外圈相连，轴承的内圈连接固定部。
3.根据权利要求2所述的巡检机器人，其特征在于：所述的压紧轮摆动组件的转动部为一套筒，套筒与轴圈的外圈相连，轴承的内圈与固定部连接。
4.根据权利要求1至3任何一项所述的巡检机器人，其特征在于：所述的行走轮，包括有空心的支撑轴心、位于支撑轴心外的摩擦轮、位于摩擦轮外的外侧轮，支承轴心、摩擦轮及外侧轮均由对称布置的左右两半构成，左右对称的摩擦轮及外侧轮两半之间形成一个用于容纳导线的弧形或V形凹槽，还包括有一导电环，所述的导电环的内圈嵌入到支撑轴心，导电环的外圈构成凹槽的槽底，还包括有两个的外侧支撑件，两外侧支撑件分别设置在行走轮的两端将支撑轴心、摩擦轮及外侧轮压在中间，外侧支撑件包括有水平部，在水平部的中部设置有定位凸起，在水平部与定位凸起的中部设置有通孔，所述的定位凸起直接抵在支撑轴心的端面，摩擦轮与外侧支撑件的水平部之间、外侧轮与外侧支撑件的水平部之间采用弹性连接。
5.根据权利要求4所述的巡检机器人，其特征在于：所述的弹性连接为采用螺钉及套在螺钉外的弹簧进行弹性连接。
6.根据权利要求5所述的巡检机器人，其特征在于：在支撑轴心与摩擦轮之间还设置有轴心衬套。
7.根据权利要求6所述的巡检机器人，其特征在于：所述的轴心衬套及摩擦轮为工字型结构的轴心衬套。
8.根据权利要求7所述的巡检机器人，其特征在于：所述的摩擦轮与导线接触的面为仿形面。
9.根据权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于：在支撑轴心与空心支撑轴心之间设计有储存润滑油的储油槽。
10.根据权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于：所述的控制***包括有控制电路，所述的控制电路包括有主板自动加热电路，所述的主板自动加热电路外接主板电源，主板自动加热电路包括有加热模块的开关、低温保护控制模块、加热模块及主板通断电模块 ，低温保护控制模块感应主板的温度，所述的主板电源通过加热模块的开关连接到低温保护控制模块，所述的加热模块对主板加热，低温保护控制模块输出端连接加热模块，低温保护控制模块同时还发送触发信号控制主板通断电模块实现主板的通断电。
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