本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種綜合管廊巡檢機(jī)器人行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

綜合管廊，就是城市地下管道綜合走廊，即在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通訊、燃?xì)?、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測系統(tǒng)，實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)和管理，是保障城市運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”。

目前綜合管廊的巡檢工作為人工巡檢，基于綜合管廊內(nèi)部的復(fù)雜環(huán)境，內(nèi)部會存在有毒氣體、氧氣含量低，人工巡檢難度大，不能實時對管廊進(jìn)行巡檢，發(fā)生火災(zāi)時不能及時發(fā)現(xiàn)和撲救，有毒氣體也會對人產(chǎn)生危害。

利用綜合管廊巡檢機(jī)器人可代替人工完成綜合管廊設(shè)備的所有巡檢作業(yè)。管廊巡檢機(jī)器人系統(tǒng)采用自主或遙控的方式，在無人值守的綜合管廊內(nèi)對所有設(shè)備進(jìn)行巡檢，可以根據(jù)操作人員在基站的操作或預(yù)先設(shè)定的任務(wù)，通過攜帶各種傳感器，完成綜合管廊內(nèi)設(shè)備的巡檢和環(huán)境監(jiān)測，真正起到減員增效的作用，同時可以避免由于有毒有害氣體對巡檢人員造成的危害。

綜合管廊巡檢機(jī)器人一般都是在固定的軌道上行走完成環(huán)境監(jiān)測。由于管廊內(nèi)地形復(fù)雜，機(jī)器人運行軌道存在轉(zhuǎn)彎、上下坡等情況，為了使巡檢機(jī)器人在各種情況下都能平穩(wěn)行走，需要有較好適應(yīng)能力的行走機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種綜合管廊巡檢機(jī)器人行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)，本機(jī)構(gòu)作為巡檢機(jī)器人的行走載體，以工字型型材為導(dǎo)軌，具有小半徑轉(zhuǎn)彎和爬坡能力，適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境的巡檢任務(wù)，兼容性強(qiáng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種綜合管廊巡檢機(jī)器人行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)，由前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）、左驅(qū)動機(jī)構(gòu)（5）、驅(qū)動力壓緊機(jī)構(gòu)（6）、驅(qū)動電機(jī)（7）、右驅(qū)動機(jī)構(gòu)（8）、后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）、導(dǎo)軌（12）、主支撐部件（13）、銷軸（14）、驅(qū)動輪（16）和壓臂（17）組成。

所述前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）包括：前上支撐輪（2）、后上支撐輪（24）、前下支撐輪（3）、垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）、橫向旋轉(zhuǎn)軸（10）、角接觸軸承（23）、圓錐滾子軸承（18）、十字連接架（15）、后下支撐輪（11）、導(dǎo)向輪（19）、旋轉(zhuǎn)支架（20）、導(dǎo)向架（21）和夾塊（22）。橫向旋轉(zhuǎn)軸（10）通過圓錐滾子軸承（18）與十字連接架（15）固定連接，十字連接架（15）可沿橫向旋轉(zhuǎn)軸（10）軸向旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)向輪（19）與前上支撐輪（2）、后上支撐輪（24）固定在導(dǎo)向架（21）上。前下支撐輪（3）與后下支撐輪（11）通過夾塊（22）固定在導(dǎo)向架（21）上；導(dǎo)向架（21）與旋轉(zhuǎn)支架（20）固定連接。旋轉(zhuǎn)支架（20）通過角接觸軸承（23）、垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）與十字連接架（15）固定連接。

后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）和前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）具有完全相同的組成結(jié)構(gòu)和連接方式。

驅(qū)動機(jī)構(gòu)整體依靠前上支撐輪（2）、后上支撐輪（24）、前下支撐輪（3）、圓錐滾子軸承（18）和后下支撐輪（11）與導(dǎo)軌（12）固定，由于有前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）和后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）兩組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所以前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）的垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）和后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）的垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）形成了固定的兩點，將主支撐部件（13）水平固定。前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）的垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）和后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）的垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）依靠兩組角接觸軸承（23）固定，可沿橫向旋轉(zhuǎn)軸（10）垂直方向旋轉(zhuǎn)。前上支撐輪（2）、后上支撐輪（24）、前下支撐輪（3）、后下支撐輪（11）和導(dǎo)向輪（19）既起到驅(qū)動機(jī)構(gòu)與導(dǎo)軌（12）的支撐作用，又在爬坡時起到導(dǎo)向作用。

左驅(qū)動機(jī)構(gòu)（5）和右驅(qū)動機(jī)構(gòu)（8）分別為獨立的電機(jī)和減速器驅(qū)動，保證機(jī)器人行走時提供足夠的動力，尤其是在水平轉(zhuǎn)彎時兩個驅(qū)動輪（16）會有速度差，兩個驅(qū)動輪（16）有各自獨立的電機(jī)、減速器，確保行走穩(wěn)定、可靠。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪（16）打滑時，另一側(cè)驅(qū)動輪（16）可提供驅(qū)動力。驅(qū)動力壓緊機(jī)構(gòu)（6）與主支撐部件（13）通過螺母連接可保證驅(qū)動輪（16）與工字型導(dǎo)軌（12）的接觸面積和壓緊力，以提供摩擦力。壓臂（17）一端由銷軸（14）固定在主支撐部件（13），可自由旋轉(zhuǎn)，另一端由驅(qū)動力壓緊機(jī)構(gòu)（6）壓緊。

前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）與后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）共同作用，通過垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）、圓錐滾子軸承（18）與主支撐部件（13）的固定連接，通過前上支撐輪（2）、后上支撐輪（24）可垂直方向、水平方向旋轉(zhuǎn)，來適應(yīng)水平轉(zhuǎn)彎和垂直方向爬坡。

前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）、后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）與主支撐部件（13）通過橫向旋轉(zhuǎn)軸（10）、圓錐滾子軸承（18）柔性連接，在機(jī)構(gòu)行走過程中適應(yīng)軌道轉(zhuǎn)彎處的不同轉(zhuǎn)彎半徑和爬坡時軌道的不同坡度變化。

本發(fā)明的有益效果是：驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動輪與導(dǎo)軌接觸，靠壓緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生摩擦力提供動力，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)彎和爬坡角度，保證行走順暢。本行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)最小轉(zhuǎn)彎半徑r900mm、爬坡角度30°、直線與上坡處半徑為r1000mm的自動轉(zhuǎn)彎和爬坡能力，適用于空間狹小、環(huán)境復(fù)雜的工作環(huán)境。

附圖說明

圖1是巡檢機(jī)器人行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)的立體示意圖；

圖2是巡檢機(jī)器人行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)的主視圖；

圖3是巡檢機(jī)器人行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)的俯視圖；

圖4是導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的立體示意圖;

圖5是巡檢機(jī)器人行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)彎示意圖；

圖6是巡檢機(jī)器人行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)爬坡示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1~圖6所示，一種綜合管廊巡檢機(jī)器人行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)，由前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）、左驅(qū)動機(jī)構(gòu)（5）、驅(qū)動力壓緊機(jī)構(gòu)（6）、驅(qū)動電機(jī)（7）、右驅(qū)動機(jī)構(gòu)（8）、后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）、導(dǎo)軌（12）、主支撐部件（13）、銷軸（14）、驅(qū)動輪（16）和壓臂（17）組成。

所述前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）包括：前上支撐輪（2）、后上支撐輪（24）、前下支撐輪（3）、垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）、橫向旋轉(zhuǎn)軸（10）、角接觸軸承（23）、圓錐滾子軸承（18）、十字連接架（15）、后下支撐輪（11）、導(dǎo)向輪（19）、旋轉(zhuǎn)支架（20）、導(dǎo)向架（21）和夾塊（22）。橫向旋轉(zhuǎn)軸（10）通過圓錐滾子軸承（18）與十字連接架（15）固定連接，十字連接架（15）可沿橫向旋轉(zhuǎn)軸（10）軸向旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)向輪（19）與前上支撐輪（2）、后上支撐輪（24）固定在導(dǎo)向架（21）上。前下支撐輪（3）與后下支撐輪（11）通過夾塊（22）固定在導(dǎo)向架（21）上；導(dǎo)向架（21）與旋轉(zhuǎn)支架（20）固定連接。旋轉(zhuǎn)支架（20）通過角接觸軸承（23）、垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）與十字連接架（15）固定連接。

所述后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）與前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）具有完全相同的組成結(jié)構(gòu)和連接方式。

驅(qū)動機(jī)構(gòu)整體依靠上前支撐輪（2）、后上支撐輪（24）、前下支撐輪（3）、圓錐滾子軸承（18）和后下支撐輪（11）與導(dǎo)軌（12）固定，由于有前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）和后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）兩組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所以前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）的垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）和后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）的垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）形成了固定的兩點，將主支撐部件（13）水平固定。前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）的垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）和后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）的垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）依靠兩組角接觸軸承（23）固定，可沿橫向旋轉(zhuǎn)軸（10）垂直方向旋轉(zhuǎn)。前上支撐輪（2）、后上支撐輪（24）、前下支撐輪（3）、后下支撐輪（11）和導(dǎo)向輪（19）既起到驅(qū)動機(jī)構(gòu)與導(dǎo)軌（12）的支撐作用，又在爬坡時起到導(dǎo)向作用。

左驅(qū)動機(jī)構(gòu)（5）和右驅(qū)動機(jī)構(gòu)（8）分別為獨立的電機(jī)和減速器驅(qū)動，保證機(jī)器人行走時提供足夠的動力，尤其是在水平轉(zhuǎn)彎時兩個驅(qū)動輪（16）會有速度差，兩個驅(qū)動輪（16）有各自獨立的電機(jī)、減速器，確保行走穩(wěn)定、可靠。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪（16）打滑時，另一側(cè)驅(qū)動輪（16）可提供驅(qū)動力。驅(qū)動力壓緊機(jī)構(gòu)（6）可保證驅(qū)動輪（16）與工字型導(dǎo)軌（12）的接觸面積和壓緊力，以提供摩擦力。壓臂（17）一端由銷軸（14）固定在主支撐部件（13），可自由旋轉(zhuǎn)，另一端由驅(qū)動力壓緊機(jī)構(gòu)（6）壓緊。

前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）與后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）共同作用，通過垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）、圓錐滾子軸承（18）與主支撐部件（13）固定連接，通過前上支撐輪（2）、后上支撐輪（24）與可垂直方向、水平方向旋轉(zhuǎn)，來適應(yīng)水平轉(zhuǎn)彎和垂直方向爬坡。

前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）、后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）與主支撐部件（13）通過橫向旋轉(zhuǎn)軸（10）、圓錐滾子軸承（18）柔性連接，在機(jī)構(gòu)行走過程中適應(yīng)軌道直線段平順行走、轉(zhuǎn)彎處的不同轉(zhuǎn)彎半徑和爬坡時軌道的不同坡度變化。確保機(jī)構(gòu)在軌道上行走時自行適應(yīng)軌道的直線、轉(zhuǎn)彎的變化。

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)合成了導(dǎo)向功能、支撐功能。在機(jī)器人行走過程中提供支撐力和導(dǎo)向力，確保機(jī)器人行走過程穩(wěn)定、可靠。在垂直爬坡和水平轉(zhuǎn)彎時，巡檢機(jī)器人行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)可沿十字連接架（15）垂直方向和水平方向自由旋轉(zhuǎn)來適應(yīng)工字型導(dǎo)軌（12）的變化。在直線段、非直線段全部穩(wěn)定、可靠的行走。

驅(qū)動力壓緊機(jī)構(gòu)（6）使用彈簧壓緊形式，可在確保足夠壓緊力的同時根據(jù)導(dǎo)軌的變化而隨動變化，避免了剛性接觸對左驅(qū)動機(jī)構(gòu)（5）和右驅(qū)動機(jī)構(gòu)（8）產(chǎn)生損壞。確保機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌（12）上平穩(wěn)行走。

本發(fā)明的工作過程是：

正常平軌運行時：驅(qū)動機(jī)構(gòu)整體依靠前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）和后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）的前上支撐輪（2）和后下支撐輪（11）與導(dǎo)軌（12）固定，因前后每組支撐有上支撐輪（2）和后下支撐輪（11），這就將前后兩個垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）形成了固定的兩點，將主支撐部件（13）水平固定。垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）依靠兩組角接觸軸承（23）固定，可沿垂直方向旋轉(zhuǎn)。前上支撐輪（2）和后下支撐輪（11）既起到驅(qū)動機(jī)構(gòu)與導(dǎo)軌（12）的支撐作用，又在爬坡時起到導(dǎo)向作用。

彎道行駛時：如圖5所示，前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）、后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）與主支撐部件（13）通過橫向旋轉(zhuǎn)軸（10）、圓錐滾子軸承（18）連接，在機(jī)構(gòu)行走過程中適應(yīng)工字型導(dǎo)軌（12）轉(zhuǎn)彎處的不同轉(zhuǎn)彎半徑和爬坡時軌道的不同坡度變化。

遇到上下坡時：如圖6所示，后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（9）與前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（1）結(jié)構(gòu)相同并共同作用，通過垂直旋轉(zhuǎn)軸（4）、圓錐滾子軸承（18）與主支撐部件（13）固定連接，通過前上支撐輪（2）、后上支撐輪（24）和導(dǎo)向輪（19）共同作用，將驅(qū)動機(jī)構(gòu)整體限制在工字型導(dǎo)軌（12）上，并沿導(dǎo)軌可垂直方向、水平方向旋轉(zhuǎn)，來適應(yīng)水平轉(zhuǎn)彎和垂直方向爬坡。