CN205880665U - 一种轨道式巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轨道式巡检机器人，包括轨道和摄像装置，摄像装置上设有滚轮，还包括用于驱动滚轮沿轨道行走的驱动装置，所述轨道为开口向下的C型钢轨道，所述滚轮与C型钢轨道开口两侧的内壁面滚动配合。通过使用C型钢轨道，可以解决传统巡检机器人在开放式轨道上行走而产生的滚轮受到碰撞、受损及污染弄脏等问题。

Description

一种轨道式巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及一种轨道式巡检机器人。

背景技术

在各种生产场合如工矿企业、仓库、车间生产线、无人值守的机房，或者是日常生活中的大型教室、走廊都需要使用视频监控设备对场景进行实时监控，特别是在一些特殊场合，传统固定式视频监控设备已无法满足多元化的市场需求，随即可移动的视频监控机器人便应运而生。采用可移动的监控机器人可以代替人力对目标进行全方位、多角度的巡检，实现了无人化操作，减小了人员进出危险环境的安全风险，提高了监控巡检质量，降低了企业成本。

目前，可移动的视频监控机器人行走方式通常采用轮式或轨道式。轮式机器人的滚轮可以在工作面上自由行走，移动灵活，但在工作面上行走摩擦较大，还容易碰撞上障碍物，甚至会有划伤滚轮的风险。例如，申请日为2011.04.12，申请号为201110091997.2的中国专利就公开了一种变电站轨道式巡检机器人，该机器人骑跨在工字型轨道上。机身上于轨道两侧平行布置两排滚轮，每排滚轮上下分布，每对上下分布的滚轮分别与工字型的上下两板滚动配合，从而实现机器人在既定轨道上的行走。但机器人在该开放式轨道上行走容易受到外界环境的干扰，滚轮有可能会碰撞到障碍物，影响滚轮正常行走；在轨道表面上粘有杂物时，甚至会导致滚轮跑偏，直接影响巡检质量，使用效果较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种轨道式巡检机器人，用于解决传统巡检机器人在开放式轨道上行走时，不能正常行走或跑偏的问题。

为实现上述目的，本实用新型轨道式巡检机器人的技术方案是：包括轨道和摄像装置，摄像装置上设有滚轮，还包括用于驱动滚轮沿轨道行走的驱动装置，所述轨道为开口向下的C型钢轨道，所述滚轮与C型钢轨道开口两侧的内壁面滚动配合。

所述摄像装置包括箱体，所述驱动装置包括设于箱体内部的驱动电机以及用于将驱动电机的旋转运动传递给滚轮的传动结构，所述驱动电机位于C型钢轨道开口的正下方且驱动电机的转动轴线竖直设置。

所述箱体上端设有从C型钢轨道开口伸入到C型钢轨道内部的轮架，所述轮架包括两个关于驱动电机的竖直转动轴线对称分布的连接臂，所述滚轮设于轮架上。

所述轮架还包括转动装配在连接臂上的轮轴，所述滚轮安装在轮轴两侧，所述驱动电机输出轴向上伸出箱体，通过锥齿轮与轮轴传动连接。

所述C型钢轨道外侧或内侧设有沿C型钢轨道长度方向延伸的、供所述驱动电机取电的滑触线。

所述滑触线设于C型钢轨道右侧外壁面上。

所述箱体上设有摄像头，箱体内设有用于控制摄像头的无线视频传输模块，所述无线视频传输模块包括设于驱动电机两侧的带云台控制发射主机和带485云台控制接收机。

所述箱体内还设有用于远程通讯的六路无线遥控开关，所述六路无线遥控开关设于驱动电机下部。

所述摄像头为设于箱体正下方的红外热成像摄像头。

本实用新型的有益效果是：轨道式巡检机器人通过使用开口向下的C型钢轨道，将摄像装置悬挂于轨道上，即将摄像装置上的滚轮置于轨道内部，可以避免滚轮碰撞到障碍物而刮伤，或者是避免撞到障碍物后而引起振动，影响其工作性能，并且C型钢轨道开口向下可以最大程度上减少灰尘、油污等污染物进入轨道内，有利于保持C型钢轨道内部环境的清洁，保证运行稳定性。

进一步地，由于驱动电机较重，将驱动电机设于C型钢轨道开口的正下方，使摄像装置的重心尽量位于C型钢轨道开口的竖直中心线上，有利于保持摄像装置运行时的稳定性；且驱动电机的转动轴线竖直设置，可以使设置在C型钢轨道开口正下方的驱动电机的旋转运动能够方便的传递给位于C型钢内的滚轮，简化传动结构。

更进一步地，驱动电机通过锥齿轮与轮轴传动连接，即将驱动电机的绕竖直轴线的旋转运动转变为轮轴的绕水平轴线的旋转运动，可以直接通过两个锥齿轮实现驱动电机和轮轴的传动连接，使传动结构更为简单。

更进一步地，在C型钢轨道右侧设有滑触线，供轨道式巡检机器人取电，简化了线路布置，同时实现不间断供电。

更进一步地，通过将无线视频传输模块和六路无线遥控开关对称设于驱动电机的两侧，使整个摄像装置的重心尽量保持在轨道开口的正下方，保证了摄像装置行走的稳定性；并且通过六路无线遥控开关进行远程通讯，保证了信号传输的稳定性，满足了对该轨道式巡检机器人的远程控制。

更进一步地，摄像头设于箱体下侧，且位于C型钢轨道开口正下方，即将摄像头置于轨道开口的正下方，有助于保持摄像装置的运行稳定性，不至于发生摇摆。

更进一步地，摄像头为红外热成像摄像头，通过与置于箱体内部的无线视频传输模块相互配合，能最大限度的满足对温度变化视频画面的采集需求，利用可视化红外无线热成像技术准确跟踪目标，能够发现微小异常情况，并且能够实现在既定轨道上的精确行走和定位控制。

附图说明

图1为本实用新型的轨道式巡检机器人具体实施例一的示意图。

其中，1-C型钢轨道；2-滚轮；3-滑触线；4-集电器；5-驱动电机；6-箱体；7-无线视频传输模块；71-无线图像接收模块；72-图像采集模块；73-图像处理单元；8-红外热成像摄像头；9-六路无线遥控开关；10-轴承；11-支撑臂；12-大锥齿轮；13-小锥齿轮；14-开关电源；15-控制***。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的轨道式巡检机器人的具体实施例一，如图1所示，轨道式巡检机器人包括轨道和倒挂在轨道上的摄像装置，还包括用于驱动摄像装置沿轨道行走的驱动装置。摄像装置包括箱体，箱体上部设有与轨道滚动配合的滚轮，下部设有摄像头，箱体内部设有用于驱动滚轮沿轨道行走的驱动电机，驱动电机通过传动结构来实现滚轮与轨道的滚动配合。

轨道采用开口向下的C型钢轨道1，C型钢轨道1开口两侧的水平内壁面分别与两个滚轮2滚动配合，使滚轮2处于C型钢轨道1的内部，采用这样的封闭式结构可以避免滚轮2碰撞到障碍物，避免滚轮碰伤划伤的危险，有助于保持轨道式巡检机器人的整体运行稳定性，同时杂物或灰尘也不会进入C型钢轨道内部，避免了杂物或灰尘粘结在轨道上。

两个滚轮2采用耐高温、耐磨的柔性材料制成，采用柔性材料可以减小滚轮2在C型钢轨道1内运行时由于轨道内壁不平整或杂物的存在而引起的振动，起到保护轨道式巡检机器人的作用；由于滚轮2在C型钢轨道1上滚动时会产生摩擦和生热，采用耐高温、耐磨材料可以保证滚轮2的工作性能，延长滚轮2的使用寿命。

滚轮2设于轮架上，轮架还包括连接两个滚轮2的轮轴，轮轴上还设有两个分别靠近两边两个滚轮2的轴承10，两个轴承10关于C型钢开口长度方向延伸的中心线对称布置，轮架还包括分别套设在两个轴承10上的两个支撑臂11，支撑臂11下部连接于箱体6，即依靠两个支撑臂11将箱体6悬挂在轮轴上，实现箱体6与滚轮2的连接。

箱体6采用具有较高机械强度的高分子材料碳纤维而制成，该材料抗拉强度高，密度小，重量轻，使得该箱体在轨道式巡检机器人运动过程中不仅起到支撑作用，还降低了巡检机器人的重量以及起到减震作用。

箱体6内部设有驱动电机5，驱动电机5置于C型钢开口的正下方，且其输出轴竖直设置，这样驱动电机能够通过锥齿轮直接与轮轴传动连接，简化传动结构；而且也能够使得箱体的重心在左右方向和前后方向均位于轮架的正下方，使得C型钢内安装在轮架上的两个滚轮受力均匀，保证了在箱体移动时的稳定性。

驱动电机5的输出轴末端设有一个小锥齿轮13，此小锥齿轮13与连接在轮轴上的大锥齿轮12啮合，通过启动驱动电机5，输出轴旋转带动小锥齿轮13转动，通过小锥齿轮13与大锥齿轮12的啮合传动驱动滚轮2沿轨道滚动，从而带动箱体沿C型钢轨道1运行。

C型钢轨道1右侧设有连接外接电源的滑触线3，滑触线3连接有集电器4，集电器4在滑触线3上滑动并取电，集电器4还导线连接有设于箱体内部的开关电源14，即集电器4集电后通过开关电源14给整个***供电，实现驱动结构无外露牵引，避免了使用错综复杂的线缆。

箱体下部悬挂设有红外热成像摄像头8，箱体内部设有无线视频传输模块7，红外热成像摄像头8和无线视频传输模块7组成摄像装置，无线视频传输模块7能够实现远距离传输，并且具有良好的微波抗干扰能力。

无线视频传输模块7包括带云台控制发射主机和带485云台控制接收机，带485云台控制接收机包括无线图像接收模块71、图像采集模块72，图像处理单元73。

红外热成像摄像头8连接着箱体内部的无线视频传输模块7，通过无线视频传输模块7中云台控制发射主机的控制能够使摄像头对准任何角度并采集图像，红外热成像摄像头8将拍摄的红外热成像信号通过无线网络传输给带485云台控制接收机内的无线图像接收模块，然后经图像采集模块采集所述红外热成像信号并输入给图像处理单元，并与预先采集的标志物基准图像进行自适应匹配，根据匹配结果，微调机器人的运动方向与位移，再进行特征像素自适应校正，直至采集的标志物图像与基准图像完全吻合，从而实现对预定位置的精确定位，实现轨道式巡检机器人在C型钢轨道1上的行走完成对设备的巡检。

箱体内还设有控制***15和六路无线遥控开关9；控制***15用于对整个轨道式巡检机器人进行控制；六路无线遥控开关9具有高保密性，存储量大，性能稳定、功耗低的特点，且使用方便，通过无线遥控器与箱体内置的六路控制器相互配合，能够实现六路无线遥控开关9对机器人进行远程通讯。

无线视频传输模块7设于箱体内驱动电机5的一侧，控制***15和六路无线遥控开关9设于驱动电机5的另一侧，将不同的模块分别设于较重的驱动电机5的两侧，有利于将重量均衡设置，尽量使轨道式巡检机器人的重心位于C型钢开口的正下方，使得运行平稳，摆动幅度较小。

作为本实用新型轨道式巡检机器人的具体实施例二，与实施例一的不同之处在于无线视频传输模块传输方式采用射频光纤传输，此时需要在箱体内配备与之相配合的调制解调器、功率推动级和天线。

作为本实用新型轨道式巡检机器人的具体实施例三，与实施例一的不同之处在于不使用遥控器，通过在箱体内设置通讯模块与WIFI进行网络连接，从而形成远程信号通道，实现网上远程控制。

作为本实用新型轨道式巡检机器人的具体实施例四，与实施例一的不同之处在于传动结构采用涡轮蜗杆传动，同样能够将驱动电机的绕竖直轴线转动的旋转运动转变为轮轴的绕水平轴线的旋转运动。

作为本实用新型轨道式巡检机器人的具体实施例五，与实施例一的不同之处在于驱动电机可以不与轮轴直接传动，而在C型钢开口一侧的水平下壁面上设置沿C型钢长度方向延伸的齿条，箱体内的驱动电机水平设置，其输出端上安装与齿条啮合的齿轮，此时，通过齿轮齿条的啮合驱动摄像装置沿C型钢轨道移动。

作为本实用新型轨道式巡检机器人的具体实施例六，与实施例一的不同之处在于驱动电机水平放置，其输出端安装有直齿轮，通过与安装于轮轴上的直齿轮相互啮合，带动轮轴转动，实现滚轮沿C型钢轨道行走，在其他实施例中，传动结构还可以是带传动或者是链传动。

作为本实用新型轨道式巡检机器人的具体实施例七，与实施例一的不同之处在于将滑触线设于C型钢轨道开口相对面的内壁面上，将滑触线设在轨道内部，可以有效避免滑触线受损受潮，保护其工作性能，在其他实施方式中，滑触线还可以设置在C型钢轨道内部与滚轮轮端面相对的侧面的内壁上。

作为本实用新型轨道式巡检机器人的具体实施例八，与实施例一的不同之处在于摄像头设于箱体侧壁上。

作为本实用新型轨道式巡检机器人的具体实施例九，与实施例一的不同之处在于摄像头是其他类型的摄像头。

Claims (10)

1.一种轨道式巡检机器人，包括轨道和摄像装置，摄像装置上设有滚轮，还包括用于驱动滚轮沿轨道行走的驱动装置，其特征在于：所述轨道为开口向下的C型钢轨道，所述滚轮与C型钢轨道开口两侧的内壁面滚动配合。

2.根据权利要求1所述的轨道式巡检机器人，其特征在于：所述摄像装置包括箱体，所述驱动装置包括设于箱体内部的驱动电机以及用于将驱动电机的旋转运动传递给滚轮的传动结构，所述驱动电机位于C型钢轨道开口的正下方且驱动电机的转动轴线竖直设置。

3.根据权利要求2所述的轨道式巡检机器人，其特征在于：所述箱体上端设有从C型钢轨道开口伸入到C型钢轨道内部的轮架，所述轮架包括两个关于驱动电机的竖直转动轴线对称分布的连接臂，所述滚轮设于轮架上。

4.根据权利要求3所述的轨道式巡检机器人，其特征在于：所述轮架还包括转动装配在连接臂上的轮轴，所述滚轮安装在轮轴两侧，所述驱动电机输出轴向上伸出箱体，通过锥齿轮与轮轴传动连接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的轨道式巡检机器人，其特征在于：所述C型钢轨道外侧或内侧设有沿C型钢轨道长度方向延伸的、供所述驱动装置取电的滑触线。

6.根据权利要求5所述的轨道式巡检机器人，其特征在于：所述滑触线设于C型钢轨道右侧外壁面上。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的轨道式巡检机器人，其特征在于：所述摄像装置还包括设于箱体上的摄像头，箱体内设有用于控制摄像头的无线视频传输模块用于远程通讯的六路无线遥控开关，所述无线视频传输模块和六路无线遥控开关对称设于驱动电机的两侧。

8.根据权利要求7所述的轨道式巡检机器人，其特征在于：所述无线视频传输模块包括带云台控制发射主机和带485云台控制接收机。

9.根据权利要求8所述的轨道式巡检机器人，其特征在于：所述摄像头设于箱体下侧，位于C型钢轨道开口正下方。

10.根据权利要求9所述的轨道式巡检机器人，其特征在于：所述摄像头为红外热成像摄像头。