CN216372175U - 一种gis室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构，包括横移模块、升降模块和机械臂；横移模块包括基座、行走轮组、横移架和横移驱动装置，基座上端连接有行走轮组，横移架平行布置于基座的一侧，横移驱动装置固定于基座和横移架之间；升降模块包括升降杆和升降驱动装置，升降杆滑动连接于横移架上，升降驱动装置固定于横移架上；机械臂固定于升降杆的下端。使用时，需在GIS室内固定轨道两根纵向轨道及可沿两纵向轨道行走的横向轨道。基座上端的行走轮组件挂接于横向轨道上后。机器人的纵向和横向位置可在轨道上改变。横移架和横移驱动装置可延长机器人的横向行程，使机械臂能接近GIS室内的墙壁进行巡检。

Description

一种GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构

技术领域

本实用新型属于电力巡检机器人技术领域，特别是涉及一种GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构。

背景技术

GIS(Gas Insulated Substation)气体绝缘变电站中，大部分的电气设备都是被直接或间接密封在金属管道和套管所组成的管道树中，故受外界因素影响较小，具有较高的可靠性。但是巡检工作仍是十分重要，需要对其控制屏信号、密度继电器指示、SA(避雷器)泄露电流指示和动作次数、CB机构液压油位、断路器机构启动次数、外观以及是否有异常声响等进行定时巡检。而人工巡检过程中却存在着劳动强度大、时效性不足、专业要求高、巡检效率低等问题，在时间、空间上都有容易产生较大的工作盲区，难以满足全方位全时间巡检的需求。近年来，机器人技术以及人工智能技术已经得到了极大的发展，采用智能机器人技术对变电站室内设备进行巡检维护能有效解决维护人员的实际困难，并且结合大数据在云端对变电站室内设备的相关参数进行分析、预警，使维护工作变得更加高效、简便、科学。因而变电站巡检工作的远程化、无人化、智能化发展与应用已是大势所趋。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可灵活调整空间位置的GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构。

本实用新型提供的这种GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构，包括横移模块、升降模块和机械臂；横移模块包括基座、行走轮组、横移架和横移驱动装置，基座上端连接有行走轮组，横移架平行布置于基座的一侧，横移驱动装置固定于基座和横移架之间；升降模块包括升降杆和升降驱动装置，升降杆滑动连接于横移架上，升降驱动装置固定于横移架上；机械臂固定于升降杆的下端。

上述技术方案的一种实施方式中，所述基座包括矩形箱体，其长度方向两侧板的上端分别有伸出段，两侧伸出段对称连接有多组行走轮。

上述技术方案的一种实施方式中，所述横移架为矩形板架，平行布置于所述基座的长度方向外侧；所述横移驱动装置包括驱动电机、驱动齿轮、横向齿条、横向滑轨和横向滑块，横向滑轨有两根，上下平行固定于所述基座的长度方向侧板上，横向滑块连接于横向滑轨上，驱动电机垂直于固定于基座上，对应两横向滑轨之间的中心位置处，驱动齿轮连接于驱动电机的输出轴上，横向齿条平行于横向滑轨布置，固定于所述横移架的内侧板上，与驱动齿轮啮合，横向滑块与横移架的内侧板连接固定。

上述技术方案的一种实施方式中，所述横移架的内侧板内表面设置有带导向槽的导向块，所述升降杆的内侧设置有竖向滑轨，竖向滑轨从导向块的导向槽中穿过。

上述技术方案的一种实施方式中，所述升降驱动装置包括驱动电机、驱动齿轮和竖向齿条，竖向齿条固定于所述升降杆上对应所述竖向滑轨之间，驱动电机固定于所述横移架上，其输出轴连接的驱动齿轮与竖向齿条啮合。

上述技术方案的一种实施方式中，所述升降杆和横移架之间设置有防坠机构，防坠机构包括棘轮、防坠齿轮和双齿键，棘轮的轮轴穿过所述横移架的内侧板后连接防坠齿轮，防坠齿轮与所述竖向齿条啮合，双齿键固定于横移架内侧板上对应棘轮的一侧。

上述技术方案的一种实施方式中，所述机械臂为六自由度臂。

本实用新型使用时，需在GIS室内固定轨道两根纵向轨道及可沿两纵向轨道行走的横向轨道。将机器人本体结构基座上端的行走轮组件挂接于横向轨道上，且可沿横向轨道移动，改变机器人本体在纵向轨道之间的横向位置改变。通过横向轨道沿纵向轨道的移动改变机器人本体的纵向位置。然后通过横移模块的横移架和横移驱动装置实现升降模块在纵向轨道外侧横向位置改变，延长机器人的横向行程。机械臂安装于升降模块的下端，使机械臂能接近GIS室内的墙壁进行巡检。升降模块可上下升降实现机械臂的上下位置改变，使机械臂能对近墙壁或者墙壁上不同高度的仪表等进行巡检。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的轴侧结构示意图(示出了GIS室内布置的纵向和横向轨道)。

图2为图1去掉轨道模块后的轴侧放大结构示意图。

图3为图2去掉基座后的轴侧结构示意图。

图4为图3另一个方位的轴侧结构示意图。

图5为图3再一个方位的轴侧结构示意图。

图6为图5横移架只示出内侧板后的轴侧结构示意图。

图7为GIS变电站室内布局立示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“中心点”、“中心线”、“顶”、“底”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

结合图1至图6可以看出，本实施例公开的这种GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构，横移模块2、升降模块3、机械臂4。GIS室内需设置包括轨道模块1用于安装本机器人的本体结构。

轨道模块1包括纵向轨道11、横向轨道12和行走轮组件13，纵向轨道11和横向轨道12均采用工字钢制作，两根纵向轨道11沿GIS室的纵向平行布置，端部固定于墙壁上，横向轨道12的上侧端部对称连接有行走轮组件13，横向轨道12通过行走轮组件13挂接于纵向轨道11上，行走轮组件13包括U形架和其侧臂两侧对称连接的多组行走轮，两侧的行走轮分别以纵向轨道11的下翼板上表面作为行走面，使横向轨道12可在纵向轨道11之间往复移动。

横移模块2包括基座21、行走轮组22、横移架23和横移驱动装置。基座21上端通过行走轮组挂接于横向轨道12上，横移架23平行布置于基座21的一侧，横移驱动装置固定于基座21和横移架23之间。

基座21包括矩形箱体，其长度方向两侧板的上端分别有伸出段，两侧伸出段对称连接有多组行走轮组22，两侧的行走轮组分别以横向轨道12的下翼板作为行走面。

横移架23为矩形板架，平行布置于基座21的长度方向外侧。

横移驱动装置包括驱动电机24、驱动齿轮25、横向齿条26、横向滑轨27和横向滑块28。

横向滑轨27有两根，上下平行固定于基座21的长度方向侧板上，横向滑块28连接于横向滑轨27上，驱动电机24垂直于固定于基座21上对应两横向滑轨21之间的中心位置处，驱动齿轮25连接于驱动电机24的输出轴上，横向齿条26平行于横向滑轨27布置，固定于横移架23的内侧板上，与驱动齿轮25啮合，横向滑块28与横移架23的内侧板连接固定。

升降模块3包括升降杆31和升降驱动装置，升降杆31滑动连接于横移架23上，升降驱动装置固定于横移架23上。

横移架23的内侧板内表面设置有带导向槽的导向块29，升降杆31的内侧设置有竖向滑轨32，竖向滑轨32从导向块29的导向槽中穿过。

升降驱动装置包括驱动电机33、驱动齿轮34和竖向齿条35，竖向齿条35固定于升降杆31上对应两竖向滑轨32之间，驱动电机33固定于横移架23上，其输出轴连接的驱动齿轮34与竖向齿条35啮合。

升降杆31和横移架23之间设置有防坠机构，防坠机构包括棘轮36、防坠齿轮37和双齿键38，棘轮36的轮轴穿过横移架23的内侧板后连接防坠齿轮37，防坠齿轮37与竖向齿条35啮合，双齿键38固定于横移架23内侧板上对应棘轮的一侧。

防坠机构利用差速原理，在升降杆31正常升降时，棘轮36正常旋转，而在升降杆发生坠落时，双止键38使棘轮停止旋转，使防坠齿轮37停止旋转卡住升降杆31上的竖向齿条35防止升降杆坠落。

本机器人本体结构的工作原理如下：

横移模块3的设置目的为延长横向轨道的行程。由于GIS室内墙壁处有许多框架柱，故横向轨道的设置长度有限，无法直接延伸至墙壁，机器人本体难以整体运动到临墙巡检位置，通过增设横移模块增长横向轨道行程，从而实现对接近墙壁的部分仪表盘的巡检工作。

横移模块3的横移工作原理为：基座连接的行走轮组在横向轨道上行走至接近纵向回到后停止工作。横移驱动装置的驱动电机工作，使驱动齿轮驱动横向齿条移动，横移架随横向齿条移动的同时通过横向滑轨导向，以保证横移架延长行程段的稳定横移。

升降模块3固定于横移模块2上，其升降杆31通过升降驱动装置实现升降，升降杆升降时通过横移架23上的导向块29导向，以保证其稳定升降。

升降杆31的纵向位置改变通过横向轨道12在纵向轨道11上的行走实现，横向位置改变通过基座21上端的行走轮组沿横向轨道的行走及横移驱动装置实现，其竖向位置改变通过升降驱动装置实现，使升降杆的空间位置能灵活改变，以适应巡检要求。

机械臂4固定于升降杆31的下端。其末端可搭载执行工具，如包括高清摄像头42、除尘装置43和传感器总成44。

机械臂41为六自由度臂，可灵活调整位姿，使其搭载的执行工具能满足使用功能。

机械臂41固定于升降杆的下端，通过轨道模块、横移模块及升降模块将机器人移动到指定巡检点位。

如图7所示，GIS室内墙壁处有许多框架柱，故横向轨道的设置长度有限，无法直接延申至墙壁，机器人难以整体运动到临墙巡检位置，通过增设横移模块置延长横向行程，从而实现对接近墙壁的部分仪表盘的巡检工作。

可通过轨道模块、升降模块、机械臂变换及横移模块覆盖尽可能多的设备仪表，提高巡检效率。

本机器人的巡检步骤如下：

步骤1：巡检机器人接受后台任务或远程指令，开始巡检任务。

步骤2：巡检机器人运行到指定巡检点位

a：巡检点位在横向轨道行程内，机器人直接运行至对应监测点位。

b：巡检点位超出横向轨道行程，机器人运动到横向轨道末端后利用横移模块延长纵向轨道外的横向行程，抵达靠近墙壁的相关仪表的监测点位。

步骤3：巡检机器人按照巡检流程抵达巡检点位后，通过升降杆调整机械臂的高度位置，机械臂调整姿态，便于其末端搭载的执行工具进行相应工作。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构，其特征在于：它包括横移模块、升降模块和机械臂；横移模块包括基座、行走轮组、横移架和横移驱动装置，基座上端连接有行走轮组，横移架平行布置于基座的一侧，横移驱动装置固定于基座和横移架之间；升降模块包括升降杆和升降驱动装置，升降杆滑动连接于横移架上，升降驱动装置固定于横移架上；机械臂固定于升降杆的下端。

2.如权利要求1所述的GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构，其特征在于：所述基座包括矩形箱体，其长度方向两侧板的上端分别有伸出段，两侧伸出段对称连接有多组行走轮。

3.如权利要求2所述的GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构，其特征在于：所述横移架为矩形板架，平行布置于所述基座的长度方向外侧；所述横移驱动装置包括驱动电机、驱动齿轮、横向齿条、横向滑轨和横向滑块，横向滑轨有两根，上下平行固定于所述基座的长度方向侧板上，横向滑块连接于横向滑轨上，驱动电机垂直于固定于基座上，对应两横向滑轨之间的中心位置处，驱动齿轮连接于驱动电机的输出轴上，横向齿条平行于横向滑轨布置，固定于所述横移架的内侧板上，与驱动齿轮啮合，横向滑块与横移架的内侧板连接固定。

4.如权利要求3所述的GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构，其特征在于：所述横移架的内侧板内表面设置有带导向槽的导向块，所述升降杆的内侧设置有竖向滑轨，竖向滑轨从导向块的导向槽中穿过。

5.如权利要求4所述的GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构，其特征在于：所述升降驱动装置包括驱动电机、驱动齿轮和竖向齿条，竖向齿条固定于所述升降杆上对应所述竖向滑轨之间，驱动电机固定于所述横移架上，其输出轴连接的驱动齿轮与竖向齿条啮合。

6.如权利要求5所述的GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构，其特征在于：所述升降杆和横移架之间设置有防坠机构，防坠机构包括棘轮、防坠齿轮和双齿键，棘轮的轮轴穿过所述横移架的内侧板后连接防坠齿轮，防坠齿轮与所述竖向齿条啮合，双齿键固定于横移架内侧板上对应棘轮的一侧。

7.如权利要求5所述的GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人的本体结构，其特征在于：所述机械臂为六自由度臂。

Images