專利名稱：小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人，涉及機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種可實(shí)現(xiàn)電纜隧(管)道巡檢的機(jī)器人。
背景技術(shù)：
為減少自然災(zāi)害對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)的影響，改善城市面貌，避免架空電纜與地面建筑物的干涉，同時(shí)考慮到電纜擴(kuò)容、維護(hù)的方便性，越來(lái)越多的電纜采用地下隧(管)道輸送方式。隨著時(shí)間的推移，電纜老化、腐蝕等現(xiàn)象難免發(fā)生，如果電纜長(zhǎng)期運(yùn)行在非健康狀態(tài)，難免會(huì)造成輸電故障。目前電纜隧(管)道主要采取人工巡檢作業(yè)方式，由于隧(管)道長(zhǎng)期處于封閉狀態(tài)，難免積聚一些有毒有害氣體，并且在高電壓的環(huán)境中作業(yè)，工作人員存在很大的安全隱患；而對(duì)于空間較小的無(wú)法實(shí)現(xiàn)人工巡檢的電纜隧(管)道，目前還沒(méi)有一種合適的巡檢方式。因此，有必要研制一種機(jī)器人實(shí)現(xiàn)電纜隧(管)道的自動(dòng)巡檢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提為電纜巡檢提供一種小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人。本機(jī)器人由兩個(gè)獨(dú)立的行走履帶機(jī)構(gòu)、基體、姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)、帶有云臺(tái)的攝像頭、 和傳感器組成；姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)裝在基體內(nèi)；帶有云臺(tái)的攝像頭裝在基體的上面；兩個(gè)獨(dú)立的行走履帶機(jī)構(gòu)分別位于基體的左右兩側(cè)，通過(guò)兩組軸分別與基體和姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)裝上的驅(qū)動(dòng)連桿旋轉(zhuǎn)連接；傳感器裝在基體上。本機(jī)器人由左行走履帶機(jī)構(gòu)、右行走履帶機(jī)構(gòu)、姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)、有云臺(tái)的紅外攝像頭、基體和多種傳感器組成。采用左、右獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的履帶方式，且兩組履帶所形成的姿態(tài)夾角可設(shè)定，通過(guò)姿態(tài)角的調(diào)整可以適應(yīng)電纜隧道的平整路面也可以適應(yīng)不同直徑管道的弧形路面，且通過(guò)左右履帶運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)、后退和各種轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)。攝像頭云臺(tái)具有俯仰和方位兩個(gè)自由度，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前方的全局觀測(cè)，且配置有照明光源可實(shí)現(xiàn)黑暗環(huán)境的觀測(cè)，并將俯仰、方位的驅(qū)動(dòng)、攝像頭、光源高度集成為一體。本發(fā)明的巡檢機(jī)器人具有較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)和越障能力，通過(guò)人孔進(jìn)入到電纜隧(管)道，同時(shí)將隧(管)道內(nèi)的圖像、 溫濕度、煙霧和有毒有害氣體濃度信息通過(guò)無(wú)線通訊方式傳輸?shù)降孛?。通過(guò)該機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了地下輸電線路的自動(dòng)巡檢，替代了人工巡檢作業(yè)，同時(shí)解決了空間較小的輸電隧(管)道無(wú)法進(jìn)行巡檢的問(wèn)題；該巡檢機(jī)器人能同時(shí)適應(yīng)隧道的平整路面和不同直徑的管道弧形路面；采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)的姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了兩側(cè)履帶相對(duì)基體同時(shí)向外或向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，確保了調(diào)整方向的一致性；攝像頭通過(guò)云臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人前方的全局觀測(cè)；采用無(wú)線通訊方式，自帶電源，避免了線纜纏繞問(wèn)題，提高了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)靈活性。


圖1是本小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人的前側(cè)示意圖2是本小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人的后側(cè)示意圖；圖3是本小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人左履帶結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人左履帶驅(qū)動(dòng)示意圖；圖5是本小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人左履帶張緊機(jī)構(gòu)示意圖；圖6是本小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)和攝像頭前側(cè)局部剖結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)和攝像頭側(cè)剖結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人工作示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1和圖2所示，本小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人由左行走履帶機(jī)構(gòu)4、右行走履帶機(jī)構(gòu)1、姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)3、帶有云臺(tái)的攝像頭2、傳感器5和基體3-1組成。傳感器組 5由一氧化碳傳感器、溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、二氧化硫傳感器、煙霧傳感器和甲烷傳感器等組成。從外觀上看，左行走履帶機(jī)構(gòu)由左外殼4-1、左內(nèi)殼4-5、左履帶4-3、左電池蓋4-2和左行走履帶驅(qū)動(dòng)罩4-4構(gòu)成；右行走履帶機(jī)構(gòu)由右外殼1-4、右內(nèi)殼1-2、右履帶 1-3和右行走履帶驅(qū)動(dòng)罩1-1構(gòu)成。如圖3、圖4和圖5所示，圖3是左行走履帶機(jī)構(gòu)去除左外殼4-1和左電池蓋4_2 的主視圖，圖4為剖開(kāi)左行走履帶機(jī)構(gòu)的左行走履帶驅(qū)動(dòng)罩4-4頂面的后視圖，圖5為左行走履帶張緊帶輪結(jié)構(gòu)示意圖；右行走履帶結(jié)構(gòu)與左行走履帶結(jié)構(gòu)互為鏡像；左外殼4-1和左內(nèi)殼4-5固定于左基體4-8上；左行走主驅(qū)動(dòng)帶輪4-13、主惰輪4-6、4-9通過(guò)軸和軸承兩側(cè)分別連接在左外殼4-1和左內(nèi)殼4-5上；張緊帶輪4-17通過(guò)軸4-32和軸承連接在張緊支架4-31和4-33上，張緊支架4-31和4_33在上滑塊4_30的驅(qū)動(dòng)下在左外殼4_1和左內(nèi)殼4-5上下滑動(dòng)，張緊滑塊4-34和4- 在張緊螺釘4-34的作用下拉近推動(dòng)上滑塊4_30 向上移動(dòng)張緊左履帶4-3，下滑塊4- 支撐在左外殼4-1和左內(nèi)殼4-5上；左履帶4-3在左行走主驅(qū)動(dòng)帶輪4-13、主惰輪4-6、4-9和張緊帶輪4-17上；減速器電機(jī)4_20通過(guò)軸、軸承與左電機(jī)固定座4-18連接；左電機(jī)固定座4-18固定于左內(nèi)殼4-5上；減速電機(jī)通過(guò)錐齒輪副4-15和4-16驅(qū)動(dòng)錐齒輪軸4-14 ；錐齒輪軸4_14通過(guò)軸承連接在左外殼4_1和左內(nèi)殼4-5上；帶輪4-21固定于錐齒輪軸4-14上，帶輪4- 固定于左行走主驅(qū)動(dòng)帶輪軸4_23 上，左行走主驅(qū)動(dòng)帶輪軸4-23與左行走主驅(qū)動(dòng)帶輪4-13連接；左驅(qū)動(dòng)同步帶4-22連于帶輪4-21和4-M上，并通過(guò)惰輪4-25張緊，惰輪4-25通過(guò)軸、軸承連接于固定板446上， 固定板2- 繞軸螺釘4-27旋轉(zhuǎn)并固定于左內(nèi)殼4-5上，電池4-19放置于左外殼4_1、左內(nèi)殼4-5和左基體4-8構(gòu)成的腔體內(nèi)。如圖6和圖7所示，左履帶連接架3-12固定在左內(nèi)殼4_5上并通過(guò)軸3_13與基體3-1旋轉(zhuǎn)連接，左驅(qū)動(dòng)連桿3-11通過(guò)軸3-10、軸3-9分別與左履帶連接架3_12和姿態(tài)驅(qū)動(dòng)曲柄3-7旋轉(zhuǎn)連接；右履帶連接架3-3固定在右內(nèi)殼1-2上并通過(guò)軸3-2與基體3_1旋轉(zhuǎn)連接，右驅(qū)動(dòng)連桿3-5通過(guò)軸3-4、軸3-6分別與右履帶連接架3-3和姿態(tài)驅(qū)動(dòng)曲柄3-7 旋轉(zhuǎn)連接；姿態(tài)驅(qū)動(dòng)曲柄3-7固定于驅(qū)動(dòng)軸3-8上，驅(qū)動(dòng)軸3-8通過(guò)軸承連接在基體3-1上并與剎車3-19轉(zhuǎn)子固連，剎車3-19固定于基體3-1上并與驅(qū)動(dòng)軸3-8連接，電機(jī)3_17輸出軸與驅(qū)動(dòng)軸3-8固連，電機(jī)3-17固定于基體3-1上；攝像頭2-13、光源2_15和鏡片2_16 卡裝在攝像頭殼體2-14內(nèi)；攝像頭基座2-17固定在基體3-1上，攝像頭殼體2-14經(jīng)支承軸2-2和驅(qū)動(dòng)軸2-6通過(guò)軸承與支架2-1旋轉(zhuǎn)連接，驅(qū)動(dòng)帶輪2-7固定于驅(qū)動(dòng)軸2_6上，帶輪2-9連接在電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸2-10上，電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸2-10通過(guò)軸承與電機(jī)座2-4旋轉(zhuǎn)連接，俯仰電機(jī)2-5輸出軸與驅(qū)動(dòng)軸2-10固連并固定于電機(jī)座2-4上，俯仰驅(qū)動(dòng)同步帶2-8連于驅(qū)動(dòng)帶輪2-7和帶輪2-9上；方位軸2-18固定于支架2-1上并通過(guò)軸承與攝像頭基座2_17旋轉(zhuǎn)連接，方位電機(jī)2-20輸出軸與方位軸2-18固連并固定于方位電機(jī)座2-19上，方位電機(jī)座2-19固定于攝像頭基座2-17上；俯仰罩2-3、2-11和2_12均固定于支架2_1上；方位罩 2-21固定于方位電機(jī)座2-19上；姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)殼體3-15固定于基體3_1上，傳感器5、無(wú)線天線3-16、控制板3-14均固定于姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)殼體3-15上。 如圖7所示，為本小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人的工作示意圖，操作者通過(guò)無(wú)線控制器采用無(wú)線通訊方式控制機(jī)器人在隧道內(nèi)執(zhí)行巡檢作業(yè)，機(jī)器人將隧道內(nèi)的信息通過(guò)無(wú)線通訊傳輸?shù)降孛鏌o(wú)線控制器顯示提供給操作者。
權(quán)利要求
1.一種小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人，是由兩個(gè)獨(dú)立的行走履帶機(jī)構(gòu)、基體、姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)、帶有云臺(tái)的攝像頭、和傳感器組成；其特征在于姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)裝在基體內(nèi)；帶有云臺(tái)的攝像頭裝在基體的上面；兩個(gè)獨(dú)立的行走履帶機(jī)構(gòu)分別位于基體的左右兩側(cè)，通過(guò)兩組軸分別與基體和姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)裝上的驅(qū)動(dòng)連桿旋轉(zhuǎn)連接；傳感器裝在基體上；通過(guò)姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)可以調(diào)整兩個(gè)履帶機(jī)構(gòu)間的夾角以適應(yīng)隧道或不同直徑管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人，其特征在于左行走履帶機(jī)構(gòu)的外部由左外殼G-1)、左內(nèi)殼G-5)、左履帶0-3)、左電池蓋(4- 和左行走履帶驅(qū)動(dòng)罩(4-4)構(gòu)成；右行走履帶機(jī)構(gòu)的外部由右外殼(1-4)、右內(nèi)殼(1-2)、右履帶(1-3)和右行走履帶驅(qū)動(dòng)罩(1-1)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人，其特征在于右行走履帶結(jié)構(gòu)與左行走履帶結(jié)構(gòu)互為鏡像；左外殼(4-1)和左內(nèi)殼(4-5)固定于左基體(4-8)上；左行走主驅(qū)動(dòng)帶輪(4-13)、主惰輪0-6)“4-9)通過(guò)軸和軸承兩側(cè)分別連接在左外殼(4-1)和左內(nèi)殼(4- 上；張緊帶輪G-17)通過(guò)軸0-3 和軸承連接在張緊支架G-31)和G-33) 上，張緊支架G-31)和在上滑塊G-30)的驅(qū)動(dòng)下在左外殼G-1)和左內(nèi)殼(4-5) 上下滑動(dòng)，張緊滑塊G-34)和G-29)在張緊螺釘G-34)的作用下拉近推動(dòng)上滑塊G-30) 向上移動(dòng)張緊左履帶G-3)，下滑塊G-28)支撐在左外殼(4-1)和左內(nèi)殼(4- 上；左履帶 (4-3)在左行走主驅(qū)動(dòng)帶輪(4-13)、主惰輪0-6)^4-9)和張緊帶輪0-17)上；減速器電機(jī)G-20)通過(guò)軸、軸承與左電機(jī)固定座G-18)連接；左電機(jī)固定座G-18)固定于左內(nèi)殼 (4-5)上；減速電機(jī)通過(guò)錐齒輪副G-15)和G-16)驅(qū)動(dòng)錐齒輪軸G-14)；錐齒輪軸G-14) 通過(guò)軸承連接在左外殼(4-1)和左內(nèi)殼(4- 上；帶輪G-21)固定于錐齒輪軸G-14)上， 帶輪G-24)固定于左行走主驅(qū)動(dòng)帶輪軸上，左行走主驅(qū)動(dòng)帶輪軸與左行走主驅(qū)動(dòng)帶輪連接；左驅(qū)動(dòng)同步帶0-2 連于帶輪G-21)和G-24)上，并通過(guò)惰輪 (4-25)張緊，惰輪0-2 通過(guò)軸、軸承連接于固定板G-26)上，固定板0-26)繞軸螺釘 (4-27)旋轉(zhuǎn)并固定于左內(nèi)殼(4-5)上，電池(4-19)放置于左外殼(4_1)、左內(nèi)殼(4-5)和左基體(4- 構(gòu)成的腔體內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人，其特征在于左履帶連接架 (3-12)固定在左內(nèi)殼(4-5)上并通過(guò)軸(3-13)與基體(3_1)旋轉(zhuǎn)連接，左驅(qū)動(dòng)連桿(3_11) 通過(guò)軸(3-10)、軸(3-9)分別與左履帶連接架(3-1 和姿態(tài)驅(qū)動(dòng)曲柄(3-7)旋轉(zhuǎn)連接；右履帶連接架(3- 固定在右內(nèi)殼(1- 上并通過(guò)軸(3- 與基體(3-1)旋轉(zhuǎn)連接，右驅(qū)動(dòng)連桿(3- 通過(guò)軸(3-4)、軸(3-6)分別與右履帶連接架(3- 和姿態(tài)驅(qū)動(dòng)曲柄(3-7)旋轉(zhuǎn)連接；姿態(tài)驅(qū)動(dòng)曲柄(3-7)固定于驅(qū)動(dòng)軸(3-8)上，驅(qū)動(dòng)軸(3-8)通過(guò)軸承連接在基體(3-1) 上并與剎車(3-19)轉(zhuǎn)子固連，剎車(3-19)固定于基體(3-1)上并與驅(qū)動(dòng)軸(3-8)連接，電機(jī)(3-17)輸出軸與驅(qū)動(dòng)軸(3-8)固連，電機(jī)(3-17)固定于基體(3_1)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人，其特征在于攝像頭 (2-13)、光源(2-15)和鏡片(2-16)卡裝在攝像頭殼體(2-14)內(nèi)；攝像頭基座(2-17)固定在基體(3-1)上，攝像頭殼體0-14)經(jīng)支承軸(2- 和驅(qū)動(dòng)軸(2-6)通過(guò)軸承與支架(2-1) 旋轉(zhuǎn)連接，驅(qū)動(dòng)帶輪0-7)固定于驅(qū)動(dòng)軸(2-6)上，帶輪(2-9)連接在電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸O-10) 上，電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸O-10)通過(guò)軸承與電機(jī)座(2-4)旋轉(zhuǎn)連接，俯仰電機(jī)(2- 輸出軸與驅(qū)動(dòng)軸O-10)固連并固定于電機(jī)座(2-4)上，俯仰驅(qū)動(dòng)同步帶(2-8)連于驅(qū)動(dòng)帶輪(2-7)和帶輪(2-9)上；方位軸0-18)固定于支架0-1)上并通過(guò)軸承與攝像頭基座0-17)旋轉(zhuǎn)連接，方位電機(jī)O-20)輸出軸與方位軸0-18)固連并固定于方位電機(jī)座0-19)上，方位電機(jī)座0-19)固定于攝像頭基座0-17)上；俯仰罩0-3)、0-11)和0-12)均固定于支架上；方位罩0-21)固定于方位電機(jī)座0-19)上；姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)殼體(3-15)固定于基體(3-1)上，傳感器(5)、無(wú)線天線(3-16)、控制板(3-14)均固定于姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)殼體 (3-15)上。
全文摘要
一種小型履帶式電纜隧道巡檢機(jī)器人，涉及一種可實(shí)現(xiàn)電纜隧(管)道巡檢的機(jī)器人。本機(jī)器人由兩個(gè)獨(dú)立的行走履帶機(jī)構(gòu)、基體、姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)、帶有云臺(tái)的攝像頭、和傳感器組成；姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)裝在基體內(nèi)；帶有云臺(tái)的攝像頭裝在基體的上面；兩個(gè)獨(dú)立的行走履帶機(jī)構(gòu)分別位于基體的左右兩側(cè)，通過(guò)兩組軸分別與基體和姿態(tài)設(shè)定機(jī)構(gòu)裝上的驅(qū)動(dòng)連桿旋轉(zhuǎn)連接；傳感器裝在基體上。采用左、右獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的履帶方式，且兩組履帶所形成的姿態(tài)夾角可設(shè)定，通過(guò)姿態(tài)角的調(diào)整可以適應(yīng)電纜隧道的平整路面也可以適應(yīng)不同直徑管道的弧形路面，且通過(guò)左右履帶運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)、后退和各種轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)。通過(guò)該機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了地下輸電線路的自動(dòng)巡檢。
文檔編號(hào)H02G9/08GK102354925SQ20111028093
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者唐術(shù)鋒, 王彪, 郭曉紅, 陳世慧 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院