CN112783157A - 一种基于5g网络的工厂自动巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于5G网络的工厂自动巡检机器人，涉及机器人技术领域，解决了现有技术中巡检机器人功能单一的问题，其技术要点是：包括导轨单元和第一移动单元，所述第一移动单元上固定连接有监测组件，所述第一移动单元上还可拆卸的连接有第二移动单元，所述第二移动单元与导轨单元滑动连接，所述第二移动单元上固定连接有机械臂，所述机械臂上固定连接有夹紧爪、灭火模块和高清录像模块，第一移动单元内还设置有控制单元，所述控制单元控制第二移动单元从第一移动单元上脱离；本发明通过设置具有机械臂结构的第二移动单元和设置在机械臂上的卡住及灭火单元临时处理突发状况同时在处理突发状况时不影响巡检。

Description

一种基于5G网络的工厂自动巡检机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于5G网络的工厂自动巡检机器人。

背景技术

巡线机器人是以移动机器人作为载体，以可见光摄像机、红外热成像仪、其它检测仪器作为载荷***，以机器视觉—电磁场—GPS——GIS的多场信息融合作为机器人自主移动与自主巡检的导航***，以嵌入式计算机作为控制***的软硬件开发平台，具有障碍物检测识别与定位、自主作业规划、自主越障、对输电线路及其线路走廊自主巡检、巡检图像和数据的机器人本体自动存储与远程无线传输、地面远程无线监控与遥控、电能在线实时补给、后台巡检作业管理与分析诊断等功能。

专利号为“CN211857286U”的中国专利公开了一种工厂车间用轨道式巡检机器人，包括摄像座和巡检主机，所述摄像座安装在巡检主机的下端，所述巡检主机右端前侧外壁上设置有充电插口，所述巡检主机右端后侧外壁内部设置有数据导出接口，所述巡检主机平行上侧设置有驱动座，所述驱动座和巡检主机通过连接转轴固定连接，通过在该轨道式巡检机器人的轨道槽前后两端下侧的驱动座外壁上均增加有一个新型的移动维稳装置，当驱动座在移动轨道上移动时两个移动维稳装置能够使得驱动座在移动时能够更加稳定，并且也能够减小驱动座在轨道上移动时所产生的晃动幅度，从而使得整个轨道式巡检机器人在移动巡检时能够更加稳定，同时也能够增加摄像座在摄像时的清晰度和准确度。但是，该巡检机器人进能够检测工作，无法处理突发事件，存在着功能单一的问题，因此，我们提出了一种基于5G网络的工厂自动巡检机器人。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种基于5G网络的工厂自动巡检机器人，以解决现有技术中巡检机器人功能单一的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于5G网络的工厂自动巡检机器人，包括导轨单元和在导轨单元上滑动的第一移动单元，所述第一移动单元上固定连接有监测组件，所述监测组件上设置用于测量空气环境的传感器和用于采集图像的摄像头组，所述第一移动单元上还可拆卸的连接有第二移动单元，所述第二移动单元与导轨单元滑动连接，所述第二移动单元上固定连接有机械臂，所述机械臂远离第二移动单元的一端安装有转动头，所述转动头能够绕自身轴线转动，转动头上固定连接有夹紧爪、灭火模块和高清录像模块，第一移动单元内还设置有控制单元，所述控制单元控制第二移动单元从第一移动单元上脱离，且控制单元控制机械臂调节转动头的位置和控制转动头调节自身角度，所述第一移动单元和第二移动单元内均设置有5G芯片，所述第一移动单元和第二移动单元内的5G芯片互相连接，所述高清录像模块通过第二移动单元内的5G芯片与第一移动单元上的控制单元连接，所诉第一移动单元还通过5G网络连接到设在工厂内的服务器上。

作为本发明进一步的方案，所述导轨单元上设置有导轨，所述导轨上设置有导轨槽，所述第一移动单元包括外壳和转动连接在外壳内的驱动轮，所述外壳在导轨的两侧转动连接有滚轮，滚轮深入导轨槽内，所述驱动轮与导轨滚动连接，所述驱动轮连接有带动驱动轮转动的驱动电机，驱动电机固定连接在外壳内。

作为本发明进一步的方案，所述驱动电机通过齿轮传动机构带动驱动轮转动，所述驱动电机的输出轴上固定连接有第一锥齿轮，所述驱动轮的转轴上固定连接有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合。

作为本发明进一步的方案，所述滚轮为球状，滚轮上设有滚轮轴，所述滚轮轴通过止推轴承安装在外壳上；所述导轨上的导轨槽设在导轨的两侧。

作为本发明进一步的方案，构成所述机械臂的手臂包括机械臂外壳、伸缩臂和伸缩电机，所述机械臂外壳为一端设有开口的筒状，所述伸缩臂在机械臂外壳内滑动连接，伸缩电机固定连接到机械臂外壳的底部，且伸缩电机上固定连接有丝杠，丝杠设在伸缩臂的轴线处，且丝杠与伸缩臂通过螺纹配合；所述伸缩臂远离伸缩电机的一端固定连接有安装板，所述安装板用于安装支耳或转动头。

作为本发明进一步的方案，所述机械臂外壳内六棱柱筒体，所述伸缩臂为六棱柱形状。

作为本发明进一步的方案，所述机械臂外壳内还固定连接有丝杠锁死模块，所述丝杠锁死模块包括齿轮、挡块和电磁铁，所述齿轮固定连接到丝杠上，所述挡块滑动连接到机械臂外壳内，所述电磁铁固定连接到挡块远离齿轮的一端，所述挡块上还套设有压缩弹簧，压缩弹簧将挡块压在齿轮的齿上，所述电磁铁和伸缩电机采用同一供电电路。

作为本发明进一步的方案，所述第一移动单元和第二移动单元通过电磁铁吸附单元连接，所述电磁铁吸附单元包括固定连接到第二移动单元上的第二电磁铁和固定连接到第一移动单元上的磁片。

综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明通过设置具有机械臂结构的第二移动单元和设置在机械臂上的卡住及灭火单元临时处理突发状况同时在处理突发状况时不影响巡检。

2、本发明能够处理火情，监控突发状况。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中I处的局部放大图。

图3为本发明中探测单元的结构示意图。

图4为图3中II处的局部放大图。

图5为本发明中伸缩臂的结构示意图。

图6为图5中III处的局部范大图。

图7为本发明中滚轮的结构示意图。

附图标记：1-导轨单元，11-导轨，2-第一移动单元，21-外壳，22-滚轮，23-驱动轮，24-驱动电机，3-第二移动单元，4-监测组件，41-伸缩杆，42-监测头，5-机械臂，51-机械臂外壳，52-伸缩臂，53-伸缩电机，54-丝杠，55-安装板，56-齿轮，57-挡块，58-电磁铁，59-压缩弹簧，6-夹紧爪，7-灭火模块，71-灭火器喷头，8-高清录像模块，9-转动头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

由图1和图2所示，一种基于5G网络的工厂自动巡检机器人，包括导轨单元1和在导轨单元1上滑动的第一移动单元2，所述第一移动单元2上固定连接有监测组件4，所述监测组件4上设置用于测量空气环境的传感器和用于采集图像的摄像头组，所述第一移动单元2上还可拆卸的连接有第二移动单元3，所述第二移动单元3与导轨单元1滑动连接，所述第二移动单元3上固定连接有机械臂5，所述机械臂5远离第二移动单元3的一端安装有转动头9，所述转动头9能够绕自身轴线转动，转动头9上固定连接有夹紧爪6、灭火模块7和高清录像模块8，第一移动单元2内还设置有控制单元，所述控制单元控制第二移动单元3从第一移动单元2上脱离，且控制单元控制机械臂5调节转动头9的位置和控制转动头9调节自身角度，所述第一移动单元2和第二移动单元3内均设置有5G芯片，所述第一移动单元2和第二移动单元3内的5G芯片互相连接，所述高清录像模块8通过第二移动单元3内的5G芯片与第一移动单元2上的控制单元连接，所诉第一移动单元2还通过5G网络连接到设在工厂内的服务器上；

在进行巡检时，第一移动单元2和第二移动单元3固定连接，且第一移动单元2带动第二移动单元3沿导轨单元1滑动，第一移动单元2在滑动的过程中监测组件4进行巡检，监测组件4在巡检过程中将拍摄的图像发送到服务器上，并将传感器组检测的数据发送到服务器上，当巡检区域发生突发状况时，例如火情，监测组件4上的传感器组能够检测空气中火灾释放的有害气体，所述摄像头组能够观察火灾位置，此时，服务器组报警，第二移动单元3从第一移动单元2上脱离，同时，监测组件4在第一移动单元2的带动下继续巡检，工作人员通过控制机械臂5将夹紧爪6移动的火灾位置，并控制灭火模块7进行灭火，达到及时处理火情的目的，当火灾发生在电气柜内时，工作人员通过控制夹紧爪6打开电气柜，所述高清录像模块8用于辅助工作人员控制机械臂5，由于本发明采用5G网络，5G网络具有低延迟，高速传播的特点，使得工作人员能够精准的控制夹紧爪6的位置；

如图3和图4所示，所述导轨单元1上设置有导轨11，所述导轨11上设置有导轨槽，所述第一移动单元2包括外壳21和转动连接在外壳21内的驱动轮23，所述外壳21在导轨11的两侧转动连接有滚轮22，滚轮22深入导轨槽内，所述驱动轮23与导轨11滚动连接，所述驱动轮23连接有带动驱动轮23转动的驱动电机24，驱动电机24固定连接在外壳21内；

在一些示例中，所述驱动电机24通过齿轮传动机构带动驱动轮23转动，所述驱动电机24的输出轴上固定连接有第一锥齿轮，所述驱动轮23的转轴上固定连接有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，当驱动电机24转动时，驱动电机24带动第一锥齿轮转动，第一锥齿轮带动第二锥齿轮转动，第二锥齿轮带动驱动轮23转动，从而使得驱动轮23在导轨11上滚动，驱动轮23在导轨11上滚动时，驱动轮23带动第一移动单元2在导轨单元1上移动；

优选的，为了减小滚轮22与导轨单元1之间的摩擦力，同时使得第一移动单元2对导轨单元1限位，如图7所示，所述滚轮22为球状，滚轮22上设有滚轮轴，所述滚轮轴通过止推轴承安装在外壳21上；所述导轨11上的导轨槽设在导轨11的两侧；

所述第二移动单元3的结构与第一移动单元2的结构相同；

所述监测组件4包括伸缩杆41和监测头42，所述伸缩杆41通过螺钉固定连接到第一移动单元2上；

优选的，所述伸缩杆41远离第一移动单元2的一端还设置有减速电机，所述减速电机的输出轴固定连接监测头42；

在一些示例中，所述伸缩杆41为电动伸缩杆；

所述机械臂5为现有技术中三段式机械臂，机械臂5能够转动；

优选的，机械臂5还能够伸缩，如图5和图6所示，所述构成机械臂5的手臂包括机械臂外壳51、伸缩臂52和伸缩电机53，所述机械臂外壳51为一端设有开口的筒状，所述伸缩臂52在机械臂外壳51内滑动连接，伸缩电机53固定连接到机械臂外壳51的底部，且伸缩电机53上固定连接有丝杠54，丝杠54设在伸缩臂52的轴线处，且丝杠54与伸缩臂52通过螺纹配合，当伸缩电机53通电转动时，伸缩电机53带动丝杠54转动，丝杠54带动伸缩臂52沿其轴滑动；所述伸缩臂52远离伸缩电机53的一端固定连接有安装板55，所述安装板55用于安装支耳或转动头9；

优选的，所述机械臂外壳51内六棱柱筒体，所述伸缩臂52为六棱柱形状，从而使得机械臂外壳51能够起到对伸缩臂52限位的作用；

作为本发明一种优选的方式，为了便于安装伸缩电机53，所述机械臂外壳51封闭的一端可拆卸，且机械臂外壳51内设置有隔板，所述伸缩电机53固定连接到隔板上，所述丝杠54通过轴承连接到隔板上；

在一些示例中，所述机械臂外壳51封闭的一端通过螺钉固定连接到机械臂外壳51上；

所述机械臂外壳51封闭的一端还固定连接有支耳，所述构成机械臂5的手臂通过伺服电机连接，使得机械臂5能够弯曲；

优选的，为了防止伸缩臂52晃动，所述机械臂外壳51内还固定连接有丝杠锁死模块，所述丝杠锁死模块用于防止伸缩电机53转动；

如图6所示，所述丝杠锁死模块包括齿轮56、挡块57和电磁铁58，所述齿轮56固定连接到丝杠54上，所述挡块57滑动连接到机械臂外壳51内，所述电磁铁58固定连接到挡块57远离齿轮56的一端，所述挡块57上还套设有压缩弹簧59，压缩弹簧59将挡块57压在齿轮56的齿上，所述电磁铁58和伸缩电机53采用同一供电电路，当伸缩电机53通电时，电磁铁58同时通电，电磁铁58吸附挡块57，使得挡块57从齿轮56脱离，从而解锁丝杠54，当伸缩臂52断电时，电磁铁58同时断电，压缩弹簧59压迫挡块57***齿轮56的齿上，挡块57将齿轮56锁死，防止齿轮56转动；

所述转动头9为减速电机，当转动头9转动时，转动头9能够带动灭火模块7转动；

所述夹紧爪6为卡爪气缸；

所述灭火模块7在夹紧爪6的中间设置有灭火器喷头71，所述高清录像模块8固定连接到转动头9上；

所述第一移动单元2和第二移动单元3通过电磁铁吸附单元连接，所述第二移动单元3上固定连接有第二电磁铁，所述第一移动单元2在第二电磁铁对应的位置设置有磁片。

实施例2

由图1和图2所示，一种基于5G网络的工厂自动巡检机器人，包括导轨单元1和在导轨单元1上滑动的第一移动单元2，所述第一移动单元2上固定连接有监测组件4，所述监测组件4上设置用于测量空气环境的传感器和用于采集图像的摄像头组，所述第一移动单元2上还可拆卸的连接有第二移动单元3，所述第二移动单元3与导轨单元1滑动连接，所述第二移动单元3上固定连接有机械臂5，所述机械臂5远离第二移动单元3的一端安装有转动头9，所述转动头9能够绕自身轴线转动，转动头9上固定连接有夹紧爪6、灭火模块7和高清录像模块8，第一移动单元2内还设置有控制单元，所述控制单元控制第二移动单元3从第一移动单元2上脱离，且控制单元控制机械臂5调节转动头9的位置和控制转动头9调节自身角度，所述第一移动单元2和第二移动单元3内均设置有5G芯片，所述第一移动单元2和第二移动单元3内的5G芯片互相连接，所述高清录像模块8通过第二移动单元3内的5G芯片与第一移动单元2上的控制单元连接，所诉第一移动单元2还通过5G网络连接到设在工厂内的服务器上；

作为本发明的另一个实施例，所述导轨单元1上设置有至少两组导轨11，每组导轨11上滑动连接有一组第二移动单元3，多组第二移动单元3能够处理多出的突发事件；

本实施例中的其他结构与实施例1相同。

综上所述，本发明的工作原理是：

在进行巡检时，第一移动单元2和第二移动单元3固定连接，且第一移动单元2带动第二移动单元3沿导轨单元1滑动，第一移动单元2在滑动的过程中监测组件4进行巡检，监测组件4在巡检过程中将拍摄的图像发送到服务器上，并将传感器组检测的数据发送到服务器上，当巡检区域发生突发状况时，例如火情，监测组件4上的传感器组能够检测空气中火灾释放的有害气体，所述摄像头组能够观察火灾位置，此时，服务器组报警，第二移动单元3从第一移动单元2上脱离，同时，监测组件4在第一移动单元2的带动下继续巡检，工作人员通过控制机械臂5将夹紧爪6移动的火灾位置，并控制灭火模块7进行灭火，达到及时处理火情的目的，当火灾发生在电气柜内时，工作人员通过控制夹紧爪6打开电气柜，所述高清录像模块8用于辅助工作人员控制机械臂5，由于本发明采用5G网络，5G网络具有低延迟，高速传播的特点，使得工作人员能够精准的控制夹紧爪6的位置。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于5G网络的工厂自动巡检机器人，包括导轨单元（1）和在导轨单元（1）上滑动的第一移动单元（2），所述第一移动单元（2）上固定连接有监测组件（4），所述监测组件（4）上设置用于测量空气环境的传感器和用于采集图像的摄像头组，其特征在于，所述第一移动单元（2）上还可拆卸的连接有第二移动单元（3），所述第二移动单元（3）与导轨单元（1）滑动连接，所述第二移动单元（3）上固定连接有机械臂（5），所述机械臂（5）远离第二移动单元（3）的一端安装有转动头（9），所述转动头（9）能够绕自身轴线转动，转动头（9）上固定连接有夹紧爪（6）、灭火模块（7）和高清录像模块（8），第一移动单元（2）内还设置有控制单元，所述控制单元控制第二移动单元（3）从第一移动单元（2）上脱离，且控制单元控制机械臂（5）调节转动头（9）的位置和控制转动头（9）调节自身角度，所述第一移动单元（2）和第二移动单元（3）内均设置有5G芯片，所述第一移动单元（2）和第二移动单元（3）内的5G芯片互相连接，所述高清录像模块（8）通过第二移动单元（3）内的5G芯片与第一移动单元（2）上的控制单元连接，所诉第一移动单元（2）还通过5G网络连接到设在工厂内的服务器上。

2.根据权利要求1所述的基于5G网络的工厂自动巡检机器人，其特征在于，所述导轨单元（1）上设置有导轨（11），所述导轨（11）上设置有导轨槽，所述第一移动单元（2）包括外壳（21）和转动连接在外壳（21）内的驱动轮（23），所述外壳（21）在导轨（11）的两侧转动连接有滚轮（22），滚轮（22）深入导轨槽内，所述驱动轮（23）与导轨（11）滚动连接，所述驱动轮（23）连接有带动驱动轮（23）转动的驱动电机（24），驱动电机（24）固定连接在外壳（21）内。

3.根据权利要求2所述的基于5G网络的工厂自动巡检机器人，其特征在于，所述驱动电机（24）通过齿轮传动机构带动驱动轮（23）转动，所述驱动电机（24）的输出轴上固定连接有第一锥齿轮，所述驱动轮（23）的转轴上固定连接有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合。

4.根据权利要求2所述的基于5G网络的工厂自动巡检机器人，其特征在于，所述滚轮（22）为球状，滚轮（22）上设有滚轮轴，所述滚轮轴通过止推轴承安装在外壳（21）上；所述导轨（11）上的导轨槽设在导轨（11）的两侧。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于5G网络的工厂自动巡检机器人，其特征在于，构成所述机械臂（5）的手臂包括机械臂外壳（51）、伸缩臂（52）和伸缩电机（53），所述机械臂外壳（51）为一端设有开口的筒状，所述伸缩臂（52）在机械臂外壳（51）内滑动连接，伸缩电机（53）固定连接到机械臂外壳（51）的底部，且伸缩电机（53）上固定连接有丝杠（54），丝杠（54）设在伸缩臂（52）的轴线处，且丝杠（54）与伸缩臂（52）通过螺纹配合；所述伸缩臂（52）远离伸缩电机（53）的一端固定连接有安装板（55）。

6.根据权利要求5所述的基于5G网络的工厂自动巡检机器人，其特征在于，所述机械臂外壳（51）内六棱柱筒体，所述伸缩臂（52）为六棱柱形状。

7.根据权利要求5所述的基于5G网络的工厂自动巡检机器人，其特征在于，所述机械臂外壳（51）内还固定连接有丝杠锁死模块，所述丝杠锁死模块包括齿轮（56）、挡块（57）和电磁铁（58），所述齿轮（56）固定连接到丝杠（54）上，所述挡块（57）滑动连接到机械臂外壳（51）内，所述电磁铁（58）固定连接到挡块（57）远离齿轮（56）的一端，所述挡块（57）上还套设有压缩弹簧（59），压缩弹簧（59）将挡块（57）压在齿轮（56）的齿上，所述电磁铁（58）和伸缩电机（53）采用同一供电电路。

8.根据权利要求1所述的基于5G网络的工厂自动巡检机器人，其特征在于，所述第一移动单元（2）和第二移动单元（3）通过电磁铁吸附单元连接，所述电磁铁吸附单元包括固定连接到第二移动单元（3）上的第二电磁铁和固定连接到第一移动单元（22）上的磁片。

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