CN113478458A - 一种多自由度轨道式变电站巡检机器人及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多自由度轨道式变电站巡检机器人及其使用方法，包括移动机构，用于为巡检机器人提供动力来源，实现巡检机器人沿着轨道自由移动；旋转机构，与升降机构连接并位于机器人主体内侧，用于实现升降机构的旋转；升降机构，位于所述旋转机构的下方；摆动机构，位于所述升降机构的下方，并由所述升降机构驱动进行上下移动，用于对摄像头进行上下摆动。本发明能够有效的应对矿下变电站恶劣环境问题，能够通过对巡检机器人摄像头的旋转升降以及摆动的调整，实现仪表盘的严格检测，提高其检测精度，进而提升巡检机器人的使用，降低了工作人员读仪表盘示数的劳动强度，提高了工作效率与读数的精度，并且保障了工作人员的人身安全。

Description

一种多自由度轨道式变电站巡检机器人及其使用方法

技术领域

本发明属于巡检机器人的技术领域，尤其涉及一种多自由度轨道式变电站巡检机器人及其使用方法。

背景技术

变电站巡检机器人作为一种仪表盘检测装置，实践已经证明其具有良好的检测性能，但在其巡检机器人的行走方式以及应对不同环境其检测性能还有待提高。

传统的矿下变电站巡检机器人一般为地面巡检机器人，其应对矿井的恶劣环境效果较差且当机器人工作时也会妨碍工作人员的正常工作，且传统巡检机器人无法进行多自由度调整，在检测仪表盘示数时，会严重影响其检测，无法完成准确读数。

发明内容

基于以上现有技术中的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种多自由度轨道式变电站巡检机器人及其使用方法，能够有效的应对矿下变电站恶劣环境问题，能够通过对巡检机器人摄像头的旋转升降以及摆动的调整，实现仪表盘的严格检测，提高其检测精度，进而提升巡检机器人的使用。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种多自由度轨道式变电站巡检机器人，包括移动机构，用于为巡检机器人提供动力来源，实现巡检机器人沿着轨道自由移动；旋转机构，与升降机构连接并位于机器人主体内侧，用于实现升降机构的旋转；升降机构，位于所述旋转机构的下方；摆动机构，位于所述升降机构的下方，并由所述升降机构驱动进行上下移动，用于对摄像头进行上下摆动。

优选的，所述移动机构包括设置在机器人主体内部的第一电机、与所述第一电机的输出轴连接并位于机器人主体外的车轮，所述车轮设置在轨道的内侧；由所述第一电机驱动带动车轮沿轨道移动实现巡检机器人的移动。

优选的，所述旋转机构包括固定在机器人主体内的第二电机、通过第一皮带与所述第二电机的输出轴转动连接的转轴，所述转轴的下端伸出机器人主体并与所述升降机构连接，通过第二电机和皮带带动转轴转动实现升降机构的旋转。

进一步的，所述升降机构包括两个在上下方向上相对设置的升降架底座、位于两个升降架底座之间的可伸缩的升降架、带动所述升降架进行拉长与压缩的液压缸；所述转轴的下端与位于上方的升降架底座固定连接。

优选的，所述摆动机构包括通过螺栓与位于下方的升降架底座连接的摄像头云台、设置在所述摄像头云台下方的第三电机、通过第二皮带与所述第三电机的输出轴转动连接的蜗杆、与所述蜗杆相啮合的涡轮；摄像头通过摄像头框架与所述涡轮固定连接，通过第三电机和第二皮带的带动蜗杆转动，并由蜗杆驱动涡轮转动实现摄像头的上下摆动。

本发明的多自由度轨道式变电站巡检机器人还包括：

温度传感器，设置在巡检机器人的上方，用于检测当时温度；

去雾装置，设置在巡检机器人的上方，用于去除巷道内的雾气，提升可见度。

本发明还提供了一种多自由度轨道式变电站巡检机器人的使用方法，具体包括以下步骤：

S1、第一电机启动，带动巡检机器人沿着轨道移动，温度传感器和去雾装置打开；

S2、当移动到仪表盘附近时，第二电机带动第一皮带旋转，升降架开始工作，直至摄像头对准被测表盘；

S3、第三电机启动，通过蜗轮、蜗杆转动，带动摄像头上下摆动，在定位传感器的作用下，对摄像头进行二次定位，然后开始检测示数；

S4、当检测示数完毕后，电机带动摄像头回到原始位置；

S5、重复以上过程进行仪表盘示数检测。

由上，本发明的多自由度轨道式变电站巡检机器人及其使用方法至少具有如下有益效果：

1、能够有效的应对矿下变电站恶劣环境问题，能够通过对巡检机器人摄像头的旋转升降以及摆动的调整，实现仪表盘的严格检测，提高其检测精度，进而提升巡检机器人的使用。

2、能够满足巡检机器人检测仪表盘示数时遇到的角度调整问题，有效实现仪表盘的检测与读数功能，降低了工作人员读仪表盘示数的劳动强度，提高了工作效率与读数的精度，并且保障了工作人员的人身安全。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本发明的多自由度轨道式变电站巡检机器人的立体结构示意图。

图2为本发明的多自由度轨道式变电站巡检机器人的主视图。

图3为本发明的多自由度轨道式变电站巡检机器人的俯视图。

图4为本发明的摆动机构的等轴侧图。

图5为本发明的摆动机构的主视图。

图中：1-盖板，2-第一电机，3-轨道，4-车轮，5-第二电机，6-第一皮带，7-机器人主体，8-键，9-转轴，10-升降架底座，11-液压缸，12-升降架，13-摄像头云台，14-螺栓，15-第三电机，16-第二皮带，17-肋板，18-摄像头框架，19-摄像头，20-定位传感器，21-蜗杆，22-涡轮，23-温度传感器，24-去雾装置。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图5所示，本发明提供了一种多自由度轨道式变电站巡检机器人，包括移动机构、旋转机构、升降机构以及摆动机构，其中：移动机构为巡检机器人提供动力来源，实现巡检机器人沿着轨道3自由移动；旋转机构位于机器人主体内侧并与升降机构连接，实现升降机构的旋转；升降机构位于旋转机构的下方，主要由升降架和液压缸组成；摆动机构主要由涡轮、蜗杆、电机和皮带构成，位于升降机构的下方，并由升降机构驱动进行上下移动，通过摆动机构对摄像头进行上下小幅度二次摆动，有效提升了巡检机器人检测精度和检测效率。

本发明的移动机构包括设置在机器人主体7内部的第一电机5、与第一电机5的输出轴连接并位于机器人主体7外的车轮4，车轮4设置在轨道3的内侧；由第一电机5驱动带动车轮4沿轨道3移动实现巡检机器人的移动。轨道3设置在机器人主体外侧，用于为机器人提供运动轨迹。第一电机5用于为移动机构提供动力。机器人主体7设置在左右两个轨道3的中间，与升降机构相连接，为机器人搭建工作环境。

本发明的旋转机构包括固定在机器人主体7内的第二电机2、通过第一皮带6与第二电机2的输出轴转动连接的转轴9，转轴9的下端伸出机器人主体并与升降机构连接，通过第二电机2和皮带带动转轴9转动实现升降机构的旋转。

其中，机器人主体7内的盖板1设置在第二电机2的上方，用于支撑第二电机2，增强电机驱动的稳定性。第二电机2设置在机器人主体内侧，用于为旋转机构提供动力。转轴9设置在升降机构的上方，与机器人主体7相连接，用于使升降机构来回转动。第一皮带6设置在第二电机2的输出轴和转轴9之间，用于传递动力。键8设置在轴的内部，用于增强旋转机构中第一皮带6的传动效率。

本发明的升降机构包括两个在上下方向上相对设置的升降架底座、位于两个升降架底座之间的可伸缩的升降架12、带动升降架进行拉长与压缩的液压缸11；转轴9的下端与位于上方的升降架底座10固定连接。

升降架底座10设置在转轴9的下方，与其相连接，是升降机构的平台，增加其稳定性。液压缸11设置在升降机构的中间，与升降架12相连接，用于控制其升降，起到限位的作用。升降架12通过其相互的同轴心约束，用于传递升降动力。

本发明的摆动机构包括通过螺栓14与位于下方的升降架底座连接的摄像头云台13、设置在所述摄像头云台13下方的第三电机15、通过第二皮带16与所述第三电机15的输出轴转动连接的蜗杆21、与所述蜗杆21相啮合的涡轮22；摄像头19通过摄像头框架18与所述涡轮22固定连接，通过第三电机15和第二皮带16的带动蜗杆21转动，并由蜗杆21驱动涡轮22转动实现摄像头19的上下摆动。

摄像头云台13设置在升降机构的下方，用于为摄像头的工作提供环境。螺栓14设置在摄像头云台13的上方，将云台和升降架底座连接在一起，用于稳固平台，提高其工作的稳定性。

第三电机15设置在摄像头云台13的下方，用于为摆动机构提供动力来源。第二皮带16设置在第三电机15的输出轴和蜗杆21之间，用于传递动力。

另外，肋板17设置在摄像头云台13的下方，用于连接云台和摄像头框架18，摄像头框架18设置在肋板17的下方，用于为摄像头19的摆动提供工作环境。摄像头19位于摄像头框架18内部，用于检测仪表盘示数。

定位传感器20设置在摄像头19的下方，用于检测摄像头19与被检测仪表盘是否对正，提高机器人的检测精度。

蜗杆21设置在摆动机构的外侧，用于与涡轮22相啮合。涡轮22设置在摄像头框架18的外侧，用于摆动摄像头19。

温度传感器23设置在巡检机器人的上方，用于检测当时温度，提高其安全性能。去雾装置24设置在巡检机器人的上方，用于去除巷道内的雾气，提升可见度，增强检测精度。

本发明还提供了一种多自由度轨道式变电站巡检机器人的使用方法，具体包括以下步骤：

步骤一：第一电机5启动，带动巡检机器人沿着轨道3移动，温度传感器23和去雾装置24打开；

步骤二：当移动到仪表盘附近时，第二电机2带动第一皮带6旋转，升降架12开始工作，直至摄像头19对准被测表盘；

步骤三：第三电机15启动，通过蜗轮22、蜗杆21转动，带动摄像头19上下摆动，在定位传感器20的作用下，对摄像头进行二次定位，然后开始检测示数；

步骤四：当检测示数完毕后，电机带动摄像头19回到原始位置；

步骤五：重复以上过程进行仪表盘示数检测；

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多自由度轨道式变电站巡检机器人，其特征在于，包括：

移动机构，用于为巡检机器人提供动力来源，实现巡检机器人沿着轨道(3)自由移动；

旋转机构，与升降机构连接并位于机器人主体内侧，用于实现升降机构的旋转；

升降机构，位于所述旋转机构的下方；

摆动机构，位于所述升降机构的下方，并由所述升降机构驱动进行上下移动，用于对摄像头进行上下摆动。

2.如权利要求1所述的多自由度轨道式变电站巡检机器人，其特征在于，所述移动机构包括设置在机器人主体(7)内部的第一电机(5)、与所述第一电机(5)的输出轴连接并位于机器人主体(7)外的车轮(4)，所述车轮(4)设置在轨道(3)的内侧；由所述第一电机(5)驱动带动车轮(4)沿轨道(3)移动实现巡检机器人的移动。

3.如权利要求1所述的多自由度轨道式变电站巡检机器人，其特征在于，所述旋转机构包括固定在机器人主体(7)内的第二电机(2)、通过第一皮带(6)与所述第二电机(2)的输出轴转动连接的转轴(9)，所述转轴(9)的下端伸出机器人主体并与所述升降机构连接，通过第二电机(2)和皮带带动转轴(9)转动实现升降机构的旋转。

4.如权利要求3所述的多自由度轨道式变电站巡检机器人，其特征在于，所述升降机构包括两个在上下方向上相对设置的升降架底座、位于两个升降架底座之间的可伸缩的升降架(12)、带动所述升降架(12)进行拉长与压缩的液压缸(11)；

所述转轴(9)的下端与位于上方的升降架底座(10)固定连接。

5.如权利要求1所述的多自由度轨道式变电站巡检机器人，其特征在于，所述摆动机构包括通过螺栓(14)与位于下方的升降架底座连接的摄像头云台(13)、设置在所述摄像头云台(13)下方的第三电机(15)、通过第二皮带(16)与所述第三电机(15)的输出轴转动连接的蜗杆(21)、与所述蜗杆(21)相啮合的涡轮(22)；

摄像头(19)通过摄像头框架(18)与所述涡轮(22)固定连接，通过第三电机(15)和第二皮带(16)的带动蜗杆(21)转动，并由蜗杆(21)驱动涡轮(22)转动实现摄像头(19)的上下摆动。

6.如权利要求1所述的多自由度轨道式变电站巡检机器人，其特征在于，还包括：

温度传感器(23)，设置在巡检机器人的上方，用于检测当时温度；

去雾装置(24)，设置在巡检机器人的上方，用于去除巷道内的雾气，提升可见度。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的多自由度轨道式变电站巡检机器人的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、第一电机(5)启动，带动巡检机器人沿着轨道(3)移动，温度传感器(23)和去雾装置(24)打开；

S2、当移动到仪表盘附近时，第二电机(2)带动第一皮带(6)旋转，升降架(12)开始工作，直至摄像头(19)对准被测表盘；

S3、第三电机(15)启动，通过蜗轮(22)、蜗杆(21)转动，带动摄像头(19)上下摆动，在定位传感器(20)的作用下，对摄像头进行二次定位，然后开始检测示数；

S4、当检测示数完毕后，电机带动摄像头(19)回到原始位置；

S5、重复以上过程进行仪表盘示数检测。

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