CN113580163A - 一种巡检机器人的底盘结构及巡检机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种巡检机器人的底盘结构及巡检机器人，巡检机器人的底盘结构包括底盘和固定安装在底盘上的驱动轮系，驱动轮系包括多组行走轮和与多组行走轮一一对应的驱动机构，行走轮对应安装在底盘的底端，驱动机构包括用于驱动行走轮旋转的驱动组件一和用于驱动行走轮直行的驱动组件二；驱动组件一通过支撑架固定安装在底盘的顶端端面上，驱动组件二通过齿轮机构连接固定组件，固定组件贯穿底盘与行走轮固定连接，驱动组件二与行走轮垂直设置。本发明采用四组行走轮，每组行走轮配备一组用于驱动行走轮旋转的驱动组件一和一组用于驱动行走轮直行的驱动组件二，能够轻松的完成转弯等动作，具有运行灵活，应用范围广的特点。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，尤其是涉及一种巡检机器人的底盘结构及巡检机器人。
背景技术
巡检机器人是一种基于可移动感知执行平台，搭载多种传感器，用于特定设备状态监测、操作及行业业务处理等定制服务的可编程多功能操作机，巡检机器人具备无轨化、可调配、智能化、集群化、耐高寒与高温的优势，可以自主活遥控的方式，在无人值守的环境中替代人工执行巡检任务，实现例行巡检、定点巡检、遥控巡检等功能，被广泛应用于化工、电力等特殊环境中；
目前，巡检机器人普遍存在运动笨拙、不灵活问题，当检测区域狭小时，巡检机器人不能快速的转弯和移动，导致巡检机器人对检测区域检测存在死角的问题，严重影响巡检任务的正常进行；同时，当检测区域存在一定的坡度时，由于现有的巡检机器人自身驱动力不足，导致上下坡困难，难以自主完成巡检任务；因此，亟需一种巡检机器人的底盘结构及巡检机器人。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种巡检机器人的底盘结构及巡检机器人，以解决巡检机器人运动不灵活和驱动力不足的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种巡检机器人的底盘结构，包括底盘和固定安装在底盘上的驱动轮系，驱动轮系包括多组行走轮和与多组行走轮一一对应的驱动机构，行走轮对应安装在底盘的底端，驱动机构包括用于驱动行走轮旋转的驱动组件一和用于驱动行走轮直行的驱动组件二；
驱动组件一通过支撑架固定安装在底盘的顶端端面上，驱动组件二通过齿轮机构连接固定组件，固定组件贯穿底盘与行走轮固定连接，驱动组件二与行走轮垂直设置。
进一步的，支撑架包括支撑安装板，支撑安装板的两端通过螺栓固定连接有支撑侧板，支撑侧板为L形结构，支撑侧板的底端通过螺栓固定设置在底盘上；
支撑安装板上设有用于串接连接线的穿线孔一；
支撑安装板的两侧还固定设置有齿轮护罩。
进一步的，驱动组件一包括驱动电机一、减速机一和绝对值编码器，驱动电机一的输出轴端固定连接减速机一的输入轴端，减速机一的输出轴端部贯穿支撑安装板固定连接有齿轮机构；
齿轮机构包括齿轮一，齿轮一固定设置在减速机一的输出轴端，齿轮一啮合连接有齿轮二，齿轮二通过固定组件固定设置在底盘上；
齿轮二还啮合连接有齿轮三，齿轮三与绝对值编码器的主轴固定连接，绝对值编码器通过螺栓固定设置在支撑安装板上。
进一步的，固定组件包括固定轴座，固定轴座通过螺栓固定安装在底盘的底端，固定轴座的顶端贯穿至底盘的上方与齿轮二固定连接，固定轴座的底端固定连接有支撑轴；
支撑轴的一端固定连接有连接块，连接块与支撑轴垂直设置，连接块的端部固定连接有轮毂支架；
轮毂支架与连接块垂直设置，轮毂支架靠近行走轮的一侧固定设置有固定法兰。
进一步的，固定轴座的中心位置设有贯穿的通孔一，支撑轴的中心位置设有与通孔一对应的通孔二，连接块上设有与通孔二对应的通孔三，轮毂支架远离行走轮的一侧设有条形槽口；
通孔一、通孔二、通孔三和条形槽口依次连通形成串接连接线的穿线孔二。
进一步的，驱动组件二包括驱动电机二、减速机二，驱动电机二的输出轴端固定连接减速机二的输入轴端，减速机二的安装法兰通过螺栓与固定法兰固定连接，减速机二的输出法兰通过螺栓与行走轮的轮胎法兰固定连接，轮胎法兰通过螺栓固定设置在行走轮上；
轮胎法兰的外侧还固定设置有法兰盖。
进一步的，驱动电机二的外侧对应设置有电机防爆外壳，电机防爆外壳靠近行走轮的一端固定设置有电机壳法兰；
电机壳法兰通过螺栓与轮毂支架固定连接。
进一步的，驱动组件一和驱动组件二均一一对应连接有电机驱动器。
一种巡检机器人，包括如权利要求1至8任一所述的一种巡检机器人的底盘结构，底盘外侧固定安装有防爆壳体，防爆壳体的顶端固定安装有云台机构、激光雷达、声光报警器和天线；
防爆壳体的顶端还固定设置有固定支架，固定支架为U形结构，固定支架的底端通过螺栓固定设置在防爆壳体上，固定支架的两侧固定安装有气体探测器；
防爆壳体的前端固定安装有拾音器、无线充电接收板和两组光电传感器，两组光电传感器位于无线充电接收板的两侧；
防爆壳体的后端固定安装有防爆扬声器、防爆温湿度检测仪和用于启停巡检机器人的防爆按钮盒。
进一步的，防爆壳体的前后两端均固定安装有防爆磁导航传感器和若干联通节。
相对于现有技术，本发明所述的一种巡检机器人的底盘结构及巡检机器人具有以下有益效果：
(1)本发明所述的一种巡检机器人的底盘结构及巡检机器人采用四组行走轮，每组行走轮配备一组用于驱动行走轮旋转的驱动组件一和一组用于驱动行走轮直行的驱动组件二，能够轻松的完成转弯等动作，具有运行灵活，应用范围广的特点；
(2)本发明所述的一种巡检机器人的底盘结构及巡检机器人采用四组行走轮和与四组行走轮一一对应的驱动机构，动力强劲，可灵活的完成上下坡和越障动作，现场使用效果明显；
(3)本发明所述的一种巡检机器人的底盘结构及巡检机器人底盘结构结构紧凑，整车结构稳定可靠，运行安全稳定，可应用于各种特殊工况。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种巡检机器人第一角度结构示意图；
图2为本发明实施例所述的一种巡检机器人示第二角度结构示意图；
图3为本发明实施例所述的一种巡检机器人局部结构示意图；
图4为本发明实施例所述的驱动组件一、驱动组件二、支撑架和固定组件结构示意图；
图5为本发明实施例所述的驱动组件一、驱动组件二、支撑架和固定组件结构示意图局部结构示意图；
图6为本发明实施例所述的驱动组件一、驱动组件二、支撑架和固定组件平面剖视图；
图7为本发明实施例所述的固定组件局部结构示意图。
附图标记说明：
1-底盘；2-行走轮；201-轮胎法兰；202-法兰盖；3-驱动组件一；301-驱动电机一；302-减速机一；303-绝对值编码器；4-驱动组件二；401-驱动电机二；402-减速机二；4021-安装法兰；4022-输出法兰；403-电机防爆外壳；404-电机壳法兰；5-支撑架；501-支撑安装板；502-支撑侧板；503-齿轮护罩；504-穿线孔一；6-齿轮机构；601-齿轮一；602-齿轮二；603-齿轮三；7-固定组件；701-固定轴座；702-支撑轴；703-连接块；704-轮毂支架；705-固定法兰；706-穿线孔二；8-电机驱动器；9-防爆壳体；10-云台机构；11-激光雷达；12-声光报警器；13-天线；14-固定支架；15-气体探测器；16-拾音器；17-无线充电接收板；18-光电传感器；19-防爆扬声器；20-防爆温湿度检测仪；21-防爆按钮盒；22-防爆磁导航传感器；23-联通节。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图3所示，一种巡检机器人的底盘结构，包括底盘1和固定安装在底盘1上的驱动轮系，驱动轮系包括多组行走轮2和与多组行走轮2一一对应的驱动机构，行走轮2对应安装在底盘1的底端，驱动机构包括用于驱动行走轮2旋转的驱动组件一3和用于驱动行走轮2直行的驱动组件二4；
驱动组件一3通过支撑架5固定安装在底盘1的顶端端面上，驱动组件二4通过齿轮机构6连接固定组件7，固定组件7贯穿底盘1与行走轮2固定连接，驱动组件二4与行走轮2垂直设置。
如图4和图5所示，支撑架5包括支撑安装板501，支撑安装板501的两端通过螺栓固定连接有支撑侧板502，支撑侧板502为L形结构，支撑侧板502的底端通过螺栓固定设置在底盘1上；
支撑安装板501上设有用于串接连接线的穿线孔一504；
支撑安装板501的两侧还固定设置有齿轮护罩503。
驱动组件一3包括驱动电机一301、减速机一302和绝对值编码器303，驱动电机一301的输出轴端固定连接减速机一302的输入轴端，减速机一302的输出轴端部贯穿支撑安装板501固定连接有齿轮机构6；
齿轮机构6包括齿轮一601，齿轮一601固定设置在减速机一302的输出轴端，齿轮一601啮合连接有齿轮二602，齿轮二602通过固定组件7固定设置在底盘1上；
齿轮二602还啮合连接有齿轮三603，齿轮三603与绝对值编码器303的主轴固定连接，绝对值编码器303通过螺栓固定设置在支撑安装板501上；通过设置齿轮机构(6)，齿轮一601固定安装在减速机302的输出轴端，齿轮二602通过固定组件7固定连接行走轮2，实现驱动组件一3驱动行走轮2的旋转，通过设置绝对值编码器303，绝对值编码器的主轴端固定安装齿轮三603，齿轮三603与齿轮二602相啮合，能够精确获取行走轮2的旋转数据，便于操作人员实时获取巡检机器人的精确位置，灵活操控巡检机器人。
固定组件7包括固定轴座701，固定轴座701通过螺栓固定安装在底盘1的底端，固定轴座701的顶端贯穿至底盘1的上方与齿轮二602固定连接，固定轴座701的底端固定连接有支撑轴702；
支撑轴702的一端固定连接有连接块703，连接块703与支撑轴702垂直设置，连接块703的端部固定连接有轮毂支架704；
轮毂支架704与连接块703垂直设置，轮毂支架704靠近行走轮2的一侧固定设置有固定法兰705。
如图7所示，固定轴座701的中心位置设有贯穿的通孔一，支撑轴702的中心位置设有与通孔一对应的通孔二，连接块703上设有与通孔二对应的通孔三，轮毂支架704远离行走轮2的一侧设有条形槽口；
通孔一、通孔二、通孔三和条形槽口依次连通形成串接连接线的穿线孔二706，通过设置穿线孔二706，驱动组件二的连接线可穿过穿线孔二706进行防爆壳体内与电机驱动器8连接。
如图6所示，驱动组件二4包括驱动电机二401、减速机二402，驱动电机二401的输出轴端固定连接减速机二402的输入轴端，减速机二402的安装法兰4021通过螺栓与固定法兰705固定连接，减速机二402的输出法兰4022通过螺栓与行走轮2的轮胎法兰201固定连接，轮胎法兰201通过螺栓固定设置在行走轮2上；
轮胎法兰201的外侧还固定设置有法兰盖202，通过设置法兰盖202，防止轮胎法兰201上固定设置的螺栓进水生锈，提高防水、防爆等级。
驱动电机二401的外侧对应设置有电机防爆外壳403，电机防爆外壳403靠近行走轮2的一端固定设置有电机壳法兰404，通过在驱动电机二401的外侧固定设置电机防爆外壳403，用于防护驱动电机二401和减速机二402，防止意外***对电机造成损伤；
电机壳法兰404通过螺栓与轮毂支架704固定连接。
驱动组件一3和驱动组件二4均一一对应连接有电机驱动器8，通过设置电机驱动器8，可实现对驱动组件一3和驱动组件二4的驱动。
如图1和图2所示，一种巡检机器人，包括如权利要求1至8任一所述的一种巡检机器人的底盘1结构，底盘1外侧固定安装有防爆壳体9，通过设置防爆壳体9，提高巡检机器人的防爆等级，防爆壳体9的顶端固定安装有云台机构10、激光雷达11、声光报警器12和天线13，本技术方案采用的云台机构10、激光雷达11、声光报警器12和天线13均为现有技术，本专利申请并不对其进行改进，具体不再作进一步赘述；
防爆壳体9的顶端还固定设置有固定支架14，固定支架14为U形结构，固定支架14的底端通过螺栓固定设置在防爆壳体9上，固定支架14的两侧固定安装有气体探测器15，通过设置固定支架14，实现将气体探测器15固定安装在防爆壳体9上；
防爆壳体9的前端固定安装有拾音器16、无线充电接收板17和两组光电传感器18，两组光电传感器18位于无线充电接收板17的两侧；
防爆壳体9的后端固定安装有防爆扬声器19、防爆温湿度检测仪20和用于启停巡检机器人的防爆按钮盒21；本专利申请采用的气体探测器15、拾音器16、无线充电接收板17、光电传感器18、防爆扬声器19、防爆温湿度检测仪20、防爆按钮盒21和防爆磁导航传感器22均为现有技术，本专利申请并不对其进行改进，具体不再作进一步赘述。
防爆壳体9的前后两端均固定安装有防爆磁导航传感器22和若干联通节23。
与现有技术相比存在的区别在于，巡检机器人包括两组工控机，每组工控机具有不同的功能划分，两组工控机包括工控机一和工控机二，工控机一通过交换机连接云台机构10，获取云台摄像机、可见光相机和热成像的视频，并通过工控机一获取的数据进行检测和分析处理，气体探测器15、拾音器16、防爆温湿度检测仪20、防爆扬声器19和光电传感器18通过串口连接工控机一，工控机一和工控机二网络连接交换机，交换机通过无线网络模块连接天线，用于将巡检机器人获取的信号转为无线信号传输给远后端，工控机一负责调度和给工控机二下发移动指令，工控机一通过通信总线连接工控机二实现两者的数据传输，工控机二通过网络连接激光雷达11，通过激光雷达11实现机器人的自主移动、精确到点和避、绕障等动作，电池为工控机一和工控机二供电，电池通过无线充电控制模块连接无线充电接收板17，无线充电控制模块监测电池电量，低于设定阈值时，工控机二控制巡检机器人到无线充电桩进行充电，电池通过电控模块连接防爆按钮盒21，防爆按钮盒21内设置有启停按钮，用于一键启停巡检机器人，电控模块还连接有手动充电口，通过电源线对电池充电；工控机二连接光电传感器18和防爆磁导航传感器22，用于对巡检机器人的定位导航和避障；工控机一和工控机二均与电机驱动器8连接，用于驱动驱动组件一和驱动组件二，进而控制巡检机器人的移动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种巡检机器人的底盘结构，包括底盘(1)和固定安装在底盘(1)上的驱动轮系，驱动轮系包括多组行走轮(2)和与多组行走轮(2)一一对应的驱动机构，其特征在于：行走轮(2)对应安装在底盘(1)的底端，驱动机构包括用于驱动行走轮(2)旋转的驱动组件一(3)和用于驱动行走轮(2)直行的驱动组件二(4)；
驱动组件一(3)通过支撑架(5)固定安装在底盘(1)的顶端端面上，驱动组件二(4)通过齿轮机构(6)连接固定组件(7)，固定组件(7)贯穿底盘(1)与行走轮(2)固定连接，驱动组件二(4)与行走轮(2)垂直设置。
2.根据权利要求1所述的一种巡检机器人的底盘结构，其特征在于：支撑架(5)包括支撑安装板(501)，支撑安装板(501)的两端通过螺栓固定连接有支撑侧板(502)，支撑侧板(502)为L形结构，支撑侧板(502)的底端通过螺栓固定设置在底盘(1)上；
支撑安装板(501)上设有用于串接连接线的穿线孔一(504)；
支撑安装板(501)的两侧还固定设置有齿轮护罩(503)。
3.根据权利要求1所述的一种巡检机器人的底盘结构，其特征在于：驱动组件一(3)包括驱动电机一(301)、减速机一(302)和绝对值编码器(303)，驱动电机一(301)的输出轴端固定连接减速机一(302)的输入轴端，减速机一(302)的输出轴端部贯穿支撑安装板(501)固定连接有齿轮机构(6)；
齿轮机构(6)包括齿轮一(601)，齿轮一(601)固定设置在减速机一(302)的输出轴端，齿轮一(601)啮合连接有齿轮二(602)，齿轮二(602)通过固定组件(7)固定设置在底盘(1)上；
齿轮二(602)还啮合连接有齿轮三(603)，齿轮三(603)与绝对值编码器(303)的主轴固定连接，绝对值编码器(303)通过螺栓固定设置在支撑安装板(501)上。
4.根据权利要求3所述的一种巡检机器人的底盘结构，其特征在于：固定组件(7)包括固定轴座(701)，固定轴座(701)通过螺栓固定安装在底盘(1)的底端，固定轴座(701)的顶端贯穿至底盘(1)的上方与齿轮二(602)固定连接，固定轴座(701)的底端固定连接有支撑轴(702)；
支撑轴(702)的一端固定连接有连接块(703)，连接块(703)与支撑轴(702)垂直设置，连接块(703)的端部固定连接有轮毂支架(704)；
轮毂支架(704)与连接块(703)垂直设置，轮毂支架(704)靠近行走轮(2)的一侧固定设置有固定法兰(705)。
5.根据权利要求4所述的一种巡检机器人的底盘结构，其特征在于：固定轴座(701)的中心位置设有贯穿的通孔一，支撑轴(702)的中心位置设有与通孔一对应的通孔二，连接块(703)上设有与通孔二对应的通孔三，轮毂支架(704)远离行走轮(2)的一侧设有条形槽口；
通孔一、通孔二、通孔三和条形槽口依次连通形成串接连接线的穿线孔二(706)。
6.根据权利要求4所述的一种巡检机器人的底盘结构，其特征在于：驱动组件二(4)包括驱动电机二(401)、减速机二(402)，驱动电机二(401)的输出轴端固定连接减速机二(402)的输入轴端，减速机二(402)的安装法兰(4021)通过螺栓与固定法兰(705)固定连接，减速机二(402)的输出法兰(4022)通过螺栓与行走轮(2)的轮胎法兰(201)固定连接，轮胎法兰(201)通过螺栓固定设置在行走轮(2)上；
轮胎法兰(201)的外侧还固定设置有法兰盖(202)。
7.根据权利要求6所述的一种巡检机器人的底盘结构，其特征在于：驱动电机二(401)的外侧对应设置有电机防爆外壳(403)，电机防爆外壳(403)靠近行走轮(2)的一端固定设置有电机壳法兰(404)；
电机壳法兰(404)通过螺栓与轮毂支架(704)固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种巡检机器人的底盘结构，其特征在于：驱动组件一(3)和驱动组件二(4)均一一对应连接有电机驱动器(8)。
9.一种巡检机器人，其特征在于：包括如权利要求1至8任一所述的一种巡检机器人的底盘结构，底盘(1)外侧固定安装有防爆壳体(9)，防爆壳体(9)的顶端固定安装有云台机构(10)、激光雷达(11)、声光报警器(12)和天线(13)；
防爆壳体(9)的顶端还固定设置有固定支架(14)，固定支架(14)为U形结构，固定支架(14)的底端通过螺栓固定设置在防爆壳体(9)上，固定支架(14)的两侧固定安装有气体探测器(15)；
防爆壳体(9)的前端固定安装有拾音器(16)、无线充电接收板(17)和两组光电传感器(18)，两组光电传感器(18)位于无线充电接收板(17)的两侧；
防爆壳体(9)的后端固定安装有防爆扬声器(19)、防爆温湿度检测仪(20)和用于启停巡检机器人的防爆按钮盒(21)。
10.根据权利要求9所述的一种巡检机器人，其特征在于：防爆壳体(9)的前后两端均固定安装有防爆磁导航传感器(22)和若干联通节(23)。
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|---|---|---|---|---|
| CN115031090A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-09-09 | 中北大学 | 一种直轮驱动式管道巡检机器人 |
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2021
- 2021-08-16 CN CN202110935962.6A patent/CN113580163A/zh active Pending
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