CN208914118U - 兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人，包括陆行模块、飞行模块和摄像头，摄像头安装在飞行模块上；所述飞行模块的底部设有磁固体；所述陆行模块的顶面设有用于置放所述飞行模块的凹槽，在所述凹槽的槽底设有电磁铁，电磁铁的磁极与所述磁固体相对设置，以在当需要将飞行模块固定在陆行模块上时吸固磁固体。有益效果是：将陆行模块作为运输车，飞行模块可以由陆行模块驼运，也可以通过机翼升空获取广视角，集成陆行机器人与飞行机器人的优点。

Description

兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具有涉及一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人。

背景技术

巡检机器人用于巡视检查目的，部分用于观察外部环境，减少人的来回走动，特别适用于大范围的巡检；部分用于发现如火情、水情、警情类特殊情况，及时提供决策信息。对于不同的应用环境，可选择陆地行走型机器人、飞行机器人，行走机器人不受负重限制，可运行较长时间，因而能够巡检较大的区域，但受地型的限制，其视角较小；飞行机器人受负重限制，能源携带受限，飞行距离短，其巡检区域较小，但是飞行机器人可用于巡检高空或峡谷处的情况，具有较广的视角。

公开于2016年11月23日的中国专利文献CN106155056A记载了一种自移动机器人行走方法与装置，自移动机器人装置包括行走结构、控制单元和包括碰 撞传感器的传感器***，还包括用于判断自移动机器人装置所处方位的方位定位***，所 述方位定位***为电子罗盘和码盘，所述电子罗盘设置于所述控制单元上且与所述控制单 元电连接，所述码盘设置于所述行走结构上。该自移动机器人即能够实现陆行模块的功能。

公告于2016年12月21日的中国专利文献CN103576690B记载了一种无人机遥控方法及设备、无人机，应用于具备GPS定位功能的无人机，所述无人机遥 控设备包括接收机单元和发送机单元，其中：所述接收机单元，用于接收无线遥控器发送的第一指令；所述发送机单元，用于将所述第一指令传输给所述无人机的飞行控制器，以使所述飞行控制 器按照所述第一指令的指示记录与无人机位于同一经纬度竖直方向上的兴趣点的物理坐标； 以及调整所述无人机的机头始终指向所述物理坐标；所述接收机单元，还用于接收所述无线遥控器发送的第二指令；所述发送机单元，还用于将所述第二指令传输给所述无人机的飞行控制器，以使所述飞行控 制器按照所述第二指令的指示调整所述无人机的机头与所述物理坐标之间的间距，所述间距 即为绕点飞行半径；所述接收机单元，还用于接收所述无线遥控器发送的第三指令；所述发送机单元，还用于将所述第三指令传输给所述无人机的飞行控制器，以使所述飞行控 制器按照所述第三指令的指示调整飞行速度，并控制所述无人机按照调整后的飞行速度和所 述绕点飞行半径绕着所述物理坐标作绕点飞行监控。该无人机即能够实现飞行模块的功能。

公开于2016年11月23日的中国专利文献CN205721014U记载了一种摄像模组及无人机，摄像模组应用于无人机上，以允许无人机搭载该摄像模组进行拍摄作业；所述摄像模组包括镜头，所述镜头为自动对焦镜头并能够沿光轴方向移动以进行对焦，所述摄像模组还包括邻近所述镜头设置的锁紧结构，所述锁紧结构能够相对于所述镜头移动，以抵持所述镜头使所述镜头处于锁定状态，从而防止所述摄像模组的振动而导致的所述镜头的对焦抖动。该无人机即复合有飞行模块及摄像头的功能。

实用新型内容

本实用新型的发明目的之一是提供一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人，用以解决现有的巡检机器人无法兼顾大巡检区域和广视角的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

设计一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人，包括陆行模块、飞行模块和摄像头，摄像头安装在飞行模块上；所述飞行模块的底部设有磁固体；所述陆行模块的顶面设有用于置放所述飞行模块的凹槽，在所述凹槽的槽底设有电磁铁，电磁铁的磁极与所述磁固体相对设置，以在当需要将飞行模块固定在陆行模块上时吸固磁固体。

优选的，所述磁固体为软磁体；或者，所述磁固体为永磁铁，所述电磁铁能够逆转磁扬方向。

优选的，所述电磁铁固定在吸固座内，吸固座设有用于枢接在所述陆行模块上的枢接轴，在陆行模块上还安装有用于驱动所述吸固座转动的第一电机。

优选的，所述陆行模块还包括控制处理器和第一继电器，控制处理器与第一继电器的控制端电连接，第一继电器的负载端串接入所述电磁铁模块的正接电源线路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：将陆行模块作为运输车，飞行模块可以由陆行模块驼运，也可以通过机翼升空获取广视角，集成陆行机器人与飞行机器人的优点。

本实用新型的发明目的之二是使前述的兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人占用空间小，形状更紧凑。

进一步，所述飞行模块还包括壳体、翼架和飞行翼，翼架的一端铰支安装在壳体上，飞行翼枢装在翼架的另一端，壳体上设有用于容纳飞行翼的空间。

优选的，所述壳体上安装有步进电机，所述翼架安装在步进电机的输出轴上。

优选的，所述翼架上安装有第一轴承、第二轴承和用于驱动所述飞行翼转动的第二电机，第一轴承的内环、第二轴承的内环均与翼架固定连接；飞行翼包括与第一轴承的外环固定连接的第一翼片、与第二轴承的外环固定连接的第二翼片，在第一翼片上设有第二电机安装槽和弧形槽，在第二翼片上设有内齿槽和用于***弧形槽内的凸起，弧形槽的长度满足凸起能够在弧形槽内转动180°，弧形槽、内齿槽、第一轴承和第二轴承共轴设置，第二电机与第一轴承的内环固定连接，第二电机的输出轴上安装有用于与内齿槽配合的主动齿轮。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：翼架可收缩回壳体内，占用空间小，形状更紧凑。

附图说明

图1为本实用新型一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人的使用状态图之一。

图2为本实用新型一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人的使用状态图之二。

图3为本实用新型一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人的陆行模块与飞行模块的前视图。

图4为沿图3中A-A剖面线的剖视图。

图5为图3的立体图。

图6为本实用新型一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人的飞行翼的展开结构图。

图7为沿图6中C-C剖面线的剖视图。

图8为图7中E部放大图。

图9为沿图7中D-D剖面线的剖视图。

图10为本实用新型一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人的飞行翼的收起结构图。

图11为沿图10中B-B剖面线的剖视图。

图12为本实用新型一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人的控制处理器电路图。

图13为本实用新型一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人的电磁铁的电路图。

图14为本实用新型一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人的步进电机的电路图。

图中，1-陆行模块，11-壳体，111-凹槽，12-吸固转座，121-上壳体，1211-斜肋，1212-枢接轴，122-电机，123-电磁铁，124-主动齿轮，125-从动齿轮，21-壳体，211-壳体底部，2111-斜限位槽，212-翼架，213-垫高齿轮，214-主动齿轮，22-飞行翼，221-第二翼片，2211-内齿槽，2212-凸起，222-第一翼片，2221-弧形槽，23-磁固体，24-电机，241-电机输出轴，242-主动齿轮，25-轴承，2-飞行模块，3-摄像头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。

实施例1：一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人，参见图1-5和图12-13，包括陆行模块1、飞行模块2和摄像头3，摄像头3安装在飞行模块2上。

飞行模块2包括壳体21、飞行翼22和用于驱动飞行翼22的电机（未画），飞行翼22枢接在翼架212的一端，翼架212与壳体21固定连接。在壳体21内、壳体底部211中粘结固定有磁固体23。

陆行模块1包括壳体11、控制处理器（以STM8S105型单片机为例）、第一继电器KV1、走行轮（图1-2中为履带式走行轮）和电磁铁123，走行轮安装在壳体11的底盘上。在壳体11的顶面上设有用于置放飞行模块2的凹槽111，在凹槽111的槽底设有电磁铁123，电磁铁123的磁极与磁固体23的磁极相对设置，以在当需要将飞行模块2固定在陆行模块1上时吸固磁固体23。

优选的，磁固体23为由软磁材料制作的软磁体，当电磁铁123通电时就能够吸固磁固体23，由于软磁体消磁快，当电磁铁23断电时，磁固体23能够很快消磁，这样，电磁铁123断电后，电磁铁123与磁固体23之间的磁吸力能够很快消失。电磁铁123选用兰达电磁铁公司生产的H5928型电磁铁，工作电压24VDC，功率2.1W，即最大电流为87.5mA。控制处理器的41引脚通过三极管Q301（选型S9012）与第一继电器KV1（选型德力西JGX-A）的控制端电连接，第一继电器KV1的负载端串接入电磁铁123的正接电源线路。电磁铁123的N极与磁固体23相对设置。

在其它实施例中，磁固体23可以选用永磁铁，电磁铁123能够逆转磁场方向。由于电磁铁123无电时表现为磁性材料，永磁铁23仍能够与电磁铁123相吸，根据需要（即飞行模块1的升力不足以抵消永磁铁23对电磁铁123的吸力时），这时电磁铁123最好采用一对通电时极性相反的电磁铁123，这样，当通电时作为吸固作用的一个电磁铁123未通电时，另一个（对应于通电时作为排斥作用的电磁铁123）能够提供对永磁铁23的排斥力。其作为吸固作用的一个电磁铁123与图13相同，作为排斥作用的另一个电磁铁123的电路参照图13设置，但A31端应另选单片机的GPIO引脚，如引脚42，且该电磁铁123的正负极接线方向与图13的相反。

优选的，参见图1-5，电磁铁123固定在吸固座121内，吸固座121设有用于枢接在陆行模块1的壳体11上的枢接轴1212，在陆行模块上还安装有用于驱动吸固座121转动的电机122，电机122的输出轴上安装有主动齿轮124，在枢接轴1212上粘结有从动齿轮125，主动齿轮124与从动齿轮125啮合连接。在吸固座123的上表面设有用于容纳壳体底部211的凹槽，凹槽的槽底和侧面之间设有斜肋1211，在壳体底部1211的斜面与底面连接沿上设有限位斜槽2111，当磁固体23与电磁铁123吸合时，壳体底部1211与凹槽贴合，限位斜槽1211卡接在斜肋1211上，这样当电机122驱动主动齿轮124转动时，主动齿轮124带动从动齿轮125转动，与从动齿轮125固定连接的枢接轴1212转动，这样，通过斜肋1211和限位斜槽1211的配合，吸固座121也能够带动飞行模块2转动，这样安装在飞行模块2上的摄像头也能够360°转动，这样，陆行模块1驼运飞行模块2时，摄像头就具有广视角。当飞行模块2升空时，飞行模块2会带给摄像头3更广的视角。

电源电压转换利用MC33063芯片，具体电路参见该芯片说明书中的升压参考电路和降压参考电路。

实施例2：一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人，参见图1-14，包括陆行模块1、飞行模块2和摄像头3，摄像头3安装在飞行模块2上，飞行模块2的磁固体23与陆行模块1的电磁铁123配合。作为实施例1的进一步改进，飞行模块2包括壳体21、翼架212和飞行翼22，翼架212的一端铰支安装在壳体21上，飞行翼3枢装在翼架22的另一端，壳体21上设有用于容纳飞行翼22的空间。

参见图6-11，翼架212包括垫高齿轮213、与垫高齿轮213上端固定连接的上板件、与垫高齿轮123下端固定连接的下板件，飞行翼3设置在上板件和下板件之间，并分别与上板件和下板件枢接连接，垫高齿轮213的高度与飞行翼3的高度相适配，以使飞行翼3能够设置在上板件和下板件之间。垫高齿轮213的齿轮轴与飞行模块2的垂线平行设置，并枢接在壳体21上。在壳体21内固定有步进电机驱动器U71和步进电机M71，步进电机M71的控制电路参见图14，在壳体21上还枢装有与垫高齿轮213啮合连接的主动齿轮214，主动齿轮214与步进电机M71的输出轴固定连接，这样，通过控制器就能够控制步进电机M71的输出轴转动一定的角度，步进电机的输出轴通过主动齿轮214带动垫高齿轮213转动，与垫高齿轮213固定连接的上板件和下板件均随之转动，这样，就能够实现飞行翼3收入壳体21内或者位于壳体21外，当飞行翼3位于壳体21外时，飞行模块2就能够通过飞行翼3的转动实现飞行功能。在其它实施例中，步进电机M71的输出轴还可以与垫高齿轮213固定连接。

优选的，翼架212上安装有第一轴承251、第二轴承252和用于驱动飞行翼22转动的第二电机24，第一轴承251的内环、第二轴承252的内环均与翼架22固定连接，具体的下板件的上表面设有用于与第一轴承251的内环紧配合的固定柱，该固定柱同时与第二电机24焊接固定，上板件的下表面设有用于与第二轴承252的内环紧配合的固定柱；飞行翼22包括与第一轴承251的外环固定连接的第一翼片222、与第二轴承252的外环固定连接的第二翼片221，在第一翼片222上设有第二电机安装槽和弧形槽2221，在第二翼片221上设有内齿槽2211和用于***弧形槽2221内的凸起2212，内齿槽2211即槽内壁设有内齿轮，凸起2212可以是圆柱体，也可以是图9所示的弧形腰柱。弧形槽2221的长度满足凸起2212能够在弧形槽内转动180°，弧形槽2221、内齿槽2211、第一轴承251和第二轴承252共轴设置，第二电机24的输出轴上安装有用于与内齿槽2211配合的主动齿轮242。第二电机24的输出轴可以与内齿槽2211共轴，也可以偏轴设置。使用时，第二电机24的输出轴通过主动齿轮242带动第二翼片221转动，第二翼片221通过凸起2212带动第一翼片222转动，这样就能够实现第二翼片221和第一翼片222的叠合收起和180°伸展，这样当第二翼片221和第一翼片222的叠合收起并收拢于壳体21内时，兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人的形状更紧凑。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (7)

1.一种兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人，包括陆行模块、飞行模块和摄像头，摄像头安装在飞行模块上；其特征在于，所述飞行模块的底部设有磁固体；所述陆行模块的顶面设有用于置放所述飞行模块的凹槽，在所述凹槽的槽底设有电磁铁，电磁铁的磁极与所述磁固体相对设置，以在当需要将飞行模块固定在陆行模块上时吸固磁固体。

2.如权利要求1所述的兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人，其特征在于，所述磁固体为软磁体；或者，所述磁固体为永磁铁，所述电磁铁能够逆转磁场方向。

3.如权利要求1所述的兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人，其特征在于，所述电磁铁固定在吸固座内，吸固座设有用于枢接在所述陆行模块上的枢接轴，在陆行模块上还安装有用于驱动所述吸固座转动的第一电机。

4.如权利要求1所述的兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人，其特征在于，所述陆行模块还包括控制处理器和第一继电器，控制处理器与第一继电器的控制端电连接，第一继电器的负载端串接入所述电磁铁模块的正接电源线路。

5.如权利要求1所述的兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人，其特征在于，所述飞行模块还包括壳体、翼架和飞行翼，翼架的一端铰支安装在壳体上，飞行翼枢装在翼架的另一端，壳体上设有用于容纳飞行翼的空间。

6.如权利要求5所述的兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人，其特征在于，所述壳体上安装有步进电机，所述翼架安装在步进电机的输出轴上。

7.如权利要求5所述的兼具大巡检区域和广视角的巡检机器人，其特征在于，所述翼架上安装有第一轴承、第二轴承和用于驱动所述飞行翼转动的第二电机，第一轴承的内环、第二轴承的内环均与翼架固定连接；飞行翼包括与第一轴承的外环固定连接的第一翼片、与第二轴承的外环固定连接的第二翼片，在第一翼片上设有第二电机安装槽和弧形槽，在第二翼片上设有内齿槽和用于***弧形槽内的凸起，弧形槽的长度满足凸起能够在弧形槽内转动180°，弧形槽、内齿槽、第一轴承和第二轴承共轴设置，第二电机与第一轴承的内环固定连接，第二电机的输出轴上安装有用于与内齿槽配合的主动齿轮。