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文档序号:36405358发布日期:2023-12-16 11:30阅读:16来源:国知局
一种轨道机器人巡检方法与流程

1.本发明属于机器人巡检技术领域,具体涉及一种轨道机器人巡检方法



背景技术:

2.矿产资源行业是一个高危行业,生产过程中的采







通等工序存在着诸多不稳定的因素,为保障生产的正常运转需要定期进行巡检,目前主要采用人工巡检和机器巡检两种方式,由于机器巡检的高效率

高质量

高安全性以及低成本,机器巡检正逐步替代人工巡检

3.在矿山

水泥工厂等工况中,环境中粉尘较多,容易在轨道积尘,现有技术通常在机器人上设置除尘装置进行清扫,现有除尘装置对于一般浮尘有比较好的效果,但是矿井

水泥工厂环境恶劣,粉尘和湿度大,空气中的水分与粉尘结合成泥土,现有除尘装置不仅不能处理,还有可能因为泥土在除尘装置处堆积导致装置卡死,严重影响了有影响机器人的运行和轨道的使用寿命,因此,如何保障轨道机器人在复杂恶劣工况下的可靠运行,以及提高机器人长距离巡检性能是亟需解决的技术问题



技术实现要素:

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种轨道机器人巡检方法,通过利用开口朝下的c型轨道作为轨道,利用其半封闭的结构特性形成防水空间,方便部署带电设施,c型轨道因为外型特点不容易在表面积灰,内部空间半封闭也大大减小积尘的影响,在长距离行进以及多尘或者多雨环境下有着良好的可靠性,便于推广使用

5.为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种轨道机器人巡检方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
6.步骤一

安装c型轨道并在c型轨道中安装滑触线:在环境中构筑物顶面上安装c型轨道,其中,c型轨道的开口朝下;并沿c型轨道长度方向在c型轨道内顶面中心位置铺设滑触线;
7.步骤二

构建轨道机器人,所述轨道机器人包括驱动总成

挂载子系统

清洁子系统和数据采集子系统;
8.所述驱动总成包括两个沿c型轨道长度方向对称布设的驱动子单元,所述驱动子单元包括设置在c型轨道下侧的驱动基座

安装在驱动基座下侧的伺服电机和两个相对安装在驱动基座上侧的承重支架,所述承重支架穿过c型轨道的开口伸入至c型轨道内,两个承重支架上部的前后两端均开设有承重轮安装孔,承重轴穿过两个承重支架上相对设置的承重轮安装孔将两个承重支架连接,承重轴的两端分别安装有沿c型轨道下侧内底面行走的承重轮,两个承重支架中部沿上下方向均开设有调节驱动轴轴套高度的轴套调节轨道,驱动轴轴套中空开设有供驱动轴穿过的驱动轴安装位,驱动轴的两端分别安装有沿c型轨道下侧外底面行走的驱动轮,两个承重支架之间设置有反力挡板,驱动轴调节螺丝的一端
穿过反力挡板与驱动轴轴套连接,驱动轴调节螺丝位于反力挡板上部的部分外侧套设有驱动轴调节弹簧,伺服电机通过传动机构与驱动轴连接;所述驱动基座靠近挂载板的一端两侧分别安装有导向轮内底座,驱动基座远离挂载板的一端安装有导向轮外底座,导向轮内底座上以及导向轮外底座的两端均安装有导向机构,所述导向机构包括与c型轨道外侧壁抵接的导向轮和用于安装导向轮的导向轮支架,c型轨道宽度方向上的一对导向轮支架通过拉簧连接;
9.所述挂载子系统包括用于连接两个驱动子单元的挂载板;
10.所述清洁子系统包括安装在导向轮外底座上且通过c型轨道的开口伸入至c型轨道内的清洁刷轴和两个安装在清洁刷轴上的刷柄,两个刷柄与清洁刷轴连接的一端通过扭簧连接,两个刷柄远离清洁刷轴的一端安装有与c型轨道内侧壁抵接的引导轮,刷柄下部设置有毛刷,两个刷柄呈v字型布置,两个刷柄的开口朝向远离挂载板的一侧;
11.所述数据采集子系统包括安装在挂载板上且用于固定控制箱的控制箱底座,控制箱内设置有电子线路板,电子线路板上集成有控制器

编码器和无线通信模块,控制箱上安装有均与控制器连接的摄像头和传感器组件;
12.步骤三

安装与滑触线配合的滑触块,所述滑触块包括与滑触线滑动配合的碳刷,碳刷通过伸缩支架与用于防护导线的防护筒连接,防护筒安装在挂载板上,碳刷通过导线将电能引入用电设备,碳刷与伸缩支架之间设置有弹簧;
13.步骤四

安装轨道机器人,从c型轨道外端安装入轨道机器人,弹簧为伸缩支架提供动力将碳刷按压在滑触线上,承重轮行走在c型轨道开口两侧的轨道上,通过承重支架将整个驱动子单元挂载在c型轨道上,通过调节驱动轴调节螺丝调节驱动轮对c型轨道的压力,从而增加对c型轨道的摩擦力;
14.步骤五

启动轨道机器人进行机器巡检:摄像头采集环境中视频信息,传感器组件采集环境参数,编码器反馈机器在轨运行的速度

位移量以及推导机器的位置,摄像头

传感器组件和编码器均将采集的数据传输至控制器,控制器通过无线通信模块将巡检实时数据传输至主控室,实现自动化机器巡检

15.上述的一种轨道机器人巡检方法,其特征在于:所述伺服电机通过电机支座安装在驱动基座下侧

16.上述的一种轨道机器人巡检方法,其特征在于:所述传动机构包括与伺服电机传动连接的第一同步轮和与驱动轴传动连接的第二同步轮,第一同步轮和第二同步轮通过同步带连接,驱动基座上设置有用于安装张紧器的张紧轮支架,张紧器与张紧轮传动连接,张紧轮抵接在同步带外侧

17.上述的一种轨道机器人巡检方法,其特征在于:所述驱动基座上位于两个导向轮内底座之间的位置上开设有挂载板安装孔位,挂载板连接器穿过挂载板安装孔位将驱动基座与挂载板连接

18.上述的一种轨道机器人巡检方法,其特征在于:所述挂载板连接器为轴承链接式连接器

19.上述的一种轨道机器人巡检方法,其特征在于:所述驱动基座靠近挂载板的一端底部设置有限位板,限位板上设置有水平向的限位螺丝

20.上述的一种轨道机器人巡检方法,其特征在于:所述传感器组件包括温湿度传感


甲烷传感器

一氧化碳传感器

二氧化碳传感器

硫化氢传感器

风速传感器和定位传感器

21.本发明与现有技术相比具有以下优点:
22.1、
本发明利用开口朝下的c型轨道作为轨道,利用其半封闭的结构特性形成防水空间,方便部署带电设施,c型轨道因为外型特点不容易在表面积灰,内部空间半封闭也大大减小积尘的影响,配合防尘装置可以保障机器在粉尘或者雨水环境的可靠运行,通过在c型轨道内顶面铺设滑触线,通过滑触块和滑触线配合给用电设备供电,c型轨道有效保护供电效果,无需给设备更换电池进行维护,电量充足,不增加机器人体积和自重,长距离巡检无忧,使用效果佳,便于推广使用

23.2、
本发明运行时承重轮行走在c型轨开口两侧的轨道上,通过承重支架将整个驱动总成挂载在c型轨上,同时电机带动第一同步轮转动,第一同步轮通过同步皮带带动第二同步轮转动,张紧器为皮带提供适合的张紧力,保障同步皮带正常运转,第二同步轮带动驱动转动,驱动轴随后带动驱动轮转动;驱动调节装可以通过调节螺丝调节驱动轮对轨道的压力,从而增加对轨道的摩擦力;在通过轨道接头时,轨道因为焊接等原因表面可能会有凸起,在经过这部位时,驱动轮带动驱动轴被迫沿轴套调节轨道向下运动,同时压缩驱动调节弹簧,弹簧为驱动轮提供向上的反力,保障驱动轮紧贴轨有足够的摩擦力
,
同时在经过后保障驱动轮快速复位

24.3、
本发明导向系统保障机器人在直行或转弯时按照既线运行,避免在轨道偏磨等,导向作用是通过导向轮夹紧轨道实现的,拉簧带动导向轮支架向轨道方向转动,同时将轨道两侧的导向轮紧压在轨道上,保障驱动总成沿轨道中轴线运行,同样的在轨道侧壁有凸起或者障碍的情况下导向轮也能做出改变进行适应,在拉簧的作用下也能快速复位,便于推广使用

25.4、
本发明摄像头采集环境中视频信息,传感器组件采集环境参数,编码器反馈机器在轨运行的速度

位移量以及推导机器的位置,摄像头

传感器组件和编码器均将采集的数据传输至控制器,控制器通过无线通信模块将巡检实时数据传输至主控室,实现自动化机器巡检

26.下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述

附图说明
27.图1为本发明驱动子单元在的c型轨道上的安装位置示意图

28.图2为本发明滑触线在c型轨道上的安装位置示意图

29.图3为本发明滑触块的结构示意图

30.图4为本发明清洁子系统和导向机构在c型轨道上的安装位置示意图

31.图5为本发明机器人的使用状态示意图

32.图6为图5去掉传动机构的结构示意图

33.图7为图5的右视图

34.图8为本发明驱动总成和导向机构的安装位置示意图

35.图9为本发明承重支架的结构示意图

36.图
10
为本发明清洁子系统的结构俯视图

37.图
11
为本发明的方法流程框图

38.附图标记说明
:
39.1—c
型轨道;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2—
滑触线;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3—
碳刷;
40.4—
伸缩支架;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5—
弹簧;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6—
导线;
41.7—
防护筒;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
8—
驱动基座;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
9—
伺服电机;
42.10—
电机支座;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11—
第一同步轮;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12—
第二同步轮;
43.13—
同步带;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
14—
张紧轮;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
15—
驱动轴;
44.16—
驱动轮;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
17—
承重轮;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18—
导向轮内底座;
45.19—
导向轮支架;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20—
导向轮;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
21—
张紧器;
46.22—
张紧轮支架;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
23—
导向轮外底座;
ꢀꢀꢀꢀꢀ
24—
清洁刷轴;
47.25—
扭簧;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
26—
刷柄;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
27—
引导轮;
48.28—
毛刷;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
29—
拉簧;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30—
挂载板安装孔位;
49.31—
承重支架;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
32—
承重轮安装孔;
ꢀꢀꢀꢀꢀ
33—
轴套调节轨道;
50.34—
驱动轴轴套;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
35—
驱动轴安装位;
ꢀꢀꢀꢀꢀ
36—
反力挡板;
51.37—
驱动轴调节螺丝; 38—
驱动轴调节弹簧; 39—
挂载板;
52.40—
挂载板连接器;
ꢀꢀꢀꢀꢀ
41—
限位板;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
42—
限位螺丝;
53.43—
控制箱底座;
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
44—
控制箱

具体实施方式
54.如图1至图
11
所示,本发明的一种轨道机器人巡检方法,包括以下步骤:
55.步骤一

安装c型轨道并在c型轨道中安装滑触线:在环境中构筑物顶面上安装c型轨道1,其中,c型轨道1的开口朝下;并沿c型轨道1长度方向在c型轨道1内顶面中心位置铺设滑触线2;
56.步骤二

构建轨道机器人,所述轨道机器人包括驱动总成

挂载子系统

清洁子系统和数据采集子系统;
57.所述驱动总成包括两个沿c型轨道1长度方向对称布设的驱动子单元,所述驱动子单元包括设置在c型轨道1下侧的驱动基座
8、
安装在驱动基座8下侧的伺服电机9和两个相对安装在驱动基座8上侧的承重支架
31
,所述承重支架
31
穿过c型轨道1的开口伸入至c型轨道1内,两个承重支架
31
上部的前后两端均开设有承重轮安装孔
32
,承重轴穿过两个承重支架
31
上相对设置的承重轮安装孔
32
将两个承重支架
31
连接,承重轴的两端分别安装有沿c型轨道1下侧内底面行走的承重轮
17
,两个承重支架
31
中部沿上下方向均开设有调节驱动轴轴套
34
高度的轴套调节轨道
33
,驱动轴轴套
34
中空开设有供驱动轴
15
穿过的驱动轴安装位
35
,驱动轴
15
的两端分别安装有沿c型轨道1下侧外底面行走的驱动轮
16
,两个承重支架
31
之间设置有反力挡板
36
,驱动轴调节螺丝
37
的一端穿过反力挡板
36
与驱动轴轴套
34
连接,驱动轴调节螺丝
37
位于反力挡板
36
上部的部分外侧套设有驱动轴调节弹簧
38
,伺服电机9通过传动机构与驱动轴
15
连接;所述驱动基座8靠近挂载板
39
的一端两侧分别安装有导向轮内底座
18
,驱动基座8远离挂载板
39
的一端安装有导向轮外底座
23
,导向轮内底座
18
上以及导向轮外底座
23
的两端均安装有导向机构,所述导向机构包括与c型轨道1外侧壁抵接的导向轮
20
和用于安装导向轮
20
的导向轮支架
19
,c型轨道1宽度方向上的一对导向轮支架
19
通过拉簧
29
连接;
58.需要说明的是,张紧器安装张紧器支架上,张紧轮位于张紧器的前端,被压在同步皮带上,张紧器内部安装有扭簧可以为前端的张紧轮提供压在同步皮带上的扭矩;驱动轴套两端分别安装在承重板的调节轨道中,驱动轴安装于驱动轴轴套内,可以在轴套内转动和随着轴套上下运动;驱动轮安装在驱动轴上,位于驱动轴套的两侧;驱动调节装置由调节螺丝

调节弹簧

反力挡板组成,反力挡板安装在两块承重之间之间,位于轴套调节轨道的正上方,调节螺丝先后穿过调节弹簧和反力挡板上的孔洞,通过螺纹与驱动轴轴套连接;承重单元由承重轮

承重支架

以及驱动总成基座构成,承重轮通过轴安装在承重支架的两侧,承重支架通过螺丝安装在驱动总成的基板上;导向轮安通过转轴安装在导向轮支架上,导向轮支架呈f型,通过底部螺丝和导向轮底座上的转盘连接,可以在导向轮底座上灵活转动

导向轮底座因为形状和功能不同分为导向轮外底座和导向轮内底座

导向轮底座布置于动力总成基座前后左右四个角上的部位,通过螺栓固定;拉簧将轨道两侧的导向轮支架连接起来

59.所述挂载子系统包括用于连接两个驱动子单元的挂载板
39

60.所述清洁子系统包括安装在导向轮外底座
23
上且通过c型轨道1的开口伸入至c型轨道1内的清洁刷轴
24
和两个安装在清洁刷轴
24
上的刷柄
26
,两个刷柄
26
与清洁刷轴
24
连接的一端通过扭簧
25
连接,两个刷柄
26
远离清洁刷轴
24
的一端安装有与c型轨道1内侧壁抵接的引导轮
27
,刷柄
26
下部设置有毛刷
28
,两个刷柄
26
呈v字型布置,两个刷柄
26
的开口朝向远离挂载板
39
的一侧;
61.需要说明的是,在导向轮外底座中部布置有清洁装置,清洁装置成v字型布置在轨道的内部对开口区域的轨道进行清洁,主要由引导轮

刷柄

毛刷

清洁刷轴以及扭簧构成,清洁装置两个刷柄呈v字形布置,其固定端安装在清洁刷轴上,扭簧套在清洁刷轴上安装在两个刷柄之间,为两个刷柄提供向外的张力,刷柄的自由端上部安装有引导轮,其轮廓突出刷柄外边缘紧贴轨道内壁

刷柄的自由端下部安装有毛刷,毛刷下部紧贴轨道内部下表面;清洁装置位于机器的最前段,运行过程中,毛刷清扫轨道表面的积尘,保障承重轮组在理想条件下运行,从而减少检修频率以节约成本,清洁装置在前端呈v字型布置,好处是两边的灰尘可以在这种斜向布置的刷毛运动中向中间开口位置聚集,从而顺利从轨道内部排出,清洁刷的位置要超出机器一定距离,保障清扫的灰尘不掉落在行走机构内部,清洁装置的清洁刷可以绕中间的轴转动,行进中清洁刷的端部引导轮轮紧贴导轨内壁运行,在转弯等情况下,会给刷柄一定的力,使毛刷绕轴发生转动,以适应轨道的变化,在通过这些部位后可以在扭簧的作用下恢复

62.所述数据采集子系统包括安装在挂载板
39
上且用于固定控制箱
44
的控制箱底座
43
,控制箱
44
内设置有电子线路板,电子线路板上集成有控制器

编码器和无线通信模块,控制箱
44
上安装有均与控制器连接的摄像头和传感器组件;
63.步骤三

安装与滑触线配合的滑触块,所述滑触块包括与滑触线2滑动配合的碳刷3,碳刷3通过伸缩支架4与用于防护导线的防护筒7连接,防护筒7安装在挂载板
39
上,碳刷3通过导线6将电能引入用电设备,碳刷3与伸缩支架4之间设置有弹簧5;
64.需要说明的是,受电机构采用滑触块进行受电,滑触块有由碳刷和伸缩支架和导线组成,碳刷固定在伸缩支架的顶部,弹簧为支架提供动力将碳刷按压在滑触线上,碳刷的
底部与导线连接,将得到的电能送入机器

65.步骤四

安装轨道机器人,从c型轨道1外端安装入轨道机器人,弹簧5为伸缩支架4提供动力将碳刷3按压在滑触线2上,承重轮
17
行走在c型轨道1开口两侧的轨道上,通过承重支架
31
将整个驱动子单元挂载在c型轨道1上,通过调节驱动轴调节螺丝
37
调节驱动轮
16
对c型轨道1的压力,从而增加对c型轨道1的摩擦力;
66.步骤五

启动轨道机器人进行机器巡检:摄像头采集环境中视频信息,传感器组件采集环境参数,编码器反馈机器在轨运行的速度

位移量以及推导机器的位置,摄像头

传感器组件和编码器均将采集的数据传输至控制器,控制器通过无线通信模块将巡检实时数据传输至主控室,实现自动化机器巡检

67.本实施例中,所述伺服电机9通过电机支座
10
安装在驱动基座8下侧

68.本实施例中,所述传动机构包括与伺服电机9传动连接的第一同步轮
11
和与驱动轴
15
传动连接的第二同步轮
12
,第一同步轮
11
和第二同步轮
12
通过同步带
13
连接,驱动基座8上设置有用于安装张紧器
21
的张紧轮支架
22
,张紧器
21
与张紧轮
14
传动连接,张紧轮
14
抵接在同步带
13
外侧

69.本实施例中,所述驱动基座8上位于两个导向轮内底座
18
之间的位置上开设有挂载板安装孔位
30
,挂载板连接器
40
穿过挂载板安装孔位
30
将驱动基座8与挂载板
39
连接

70.需要说明的是,运行时承重轮行走在c型轨开口两侧的轨道上,通过承重支架将整个驱动总成挂载在c型轨上;同时电机带动第一同步轮转动,第一同步轮通过同步皮带带动第二同步轮转动,张紧器为皮带提供适合的张紧力,保障同步皮带正常运转,第二同步轮带动驱动转动,驱动轴随后带动驱动轮转动;驱动调节装可以通过调节螺丝调节驱动轮对轨道的压力,从而增加对轨道的摩擦力;在通过轨道接头时,轨道因为焊接等原因表面可能会有凸起,在经过这部位时,驱动轮带动驱动轴被迫沿轴套调节轨道向下运动,同时压缩驱动调节弹簧,弹簧为驱动轮提供向上的反力,保障驱动轮紧贴轨有足够的摩擦力;同时在经过后保障驱动轮快速复位;导向系统保障机器人在直行或转弯时按照既线运行,避免在轨道偏磨等,导向作用是通过导向轮夹紧轨道实现的,拉簧带动导向轮支架向轨道方向转动,同时将轨道两侧的导向轮紧压在轨道上,保障驱动总成沿轨道中轴线运行,同样的在轨道侧壁有凸起或者障碍的情况下导向轮也能做出改变进行适应,在拉簧的作用下也能快速复位

71.本实施例中,所述挂载板连接器
40
为轴承链接式连接器

72.本实施例中,所述驱动基座8靠近挂载板
39
的一端底部设置有限位板
41
,限位板
41
上设置有水平向的限位螺丝
42。
73.本实施例中,所述传感器组件包括温湿度传感器

甲烷传感器

一氧化碳传感器

二氧化碳传感器

硫化氢传感器

风速传感器和定位传感器

74.需要说明的是,配备有两套驱动子单元,在轨道上呈前后分布,通过挂载板连接器前后分别连接在两套驱动子单元的基座上,挂载板可以通过连接器相对驱动子单元的基座进行转动,限位装置布置在驱动子单元的基座的下部,位于挂载板端面的延伸线上,左右对称布置;主要对挂载板转动幅度进行限制,可以通过装置上的限位螺丝进行调节;机器在进入弯道后,由于各部位进入弯道存在先后,先进入的相对还未进入的部位会发生转动,即两部分轴线发生相对转动,导致轴线不在一条直线;这在小转弯半径时尤其明显,通过转载板
连接器将装置整体分为三部分,每部分都可以相对前一部分进行相对转动,保证了对小半径转弯轨道的适应

75.以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改

变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内

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