一种用于船舶LNG燃料间的智能监控机器人

技术领域

本发明涉及一种值班机器人，特别是一种用于船舶LNG燃料间的智能监控机器人，属于船舶安全监控领域。

背景技术

随着世界环保意识的加强，液氨，液氢、液态LNG等清洁燃料逐渐被航运界所重视，逐渐成为的绿色环保船用燃料。由于清洁燃料易挥发、闪点低、易燃、易爆的特性，船用清洁燃料在存储，输送、使用的过程中，可因管路静电积聚导致火灾、也管路设备裂缝造成清洁燃料泄露，发生火灾等事故。随着船舶大型化趋势，400m以上超大型集装箱船，通常采用居住区与机舱分离式的双岛设计，燃料舱和燃料设备间位于前部的居住处所，而主机位于尾部的机舱区域，由燃气供给管通过下甲板通道将清洁燃料送往尾部的机舱处所。清洁燃料所覆盖区域如燃料舱，燃气设备间，加注站，机舱等处所均为危险区域。为保证船舶安全运营，要求对清洁燃料可能泄露区域进行实时监控。由于危险区域分布广，区域分散，巡检难度极大。因此，安全起见，凡是清洁燃料所覆盖的危险区域，要实时监控，定期巡查，确保安全。

根据对常规船舶(常规石化燃料船舶)的现有值班监测技术调查，现有船舶的值班监测系统主要采用人工巡察值班或者温度或者烟雾探头监测的两种技术方案。人工巡检的技术方案检查的频率低、间隔长，无法做到实时监控，并且浪费大量的人力，而且部分区域不方便人员进出，存在巡查死角以及危险区域容易造成人员伤亡。而探头技术方案，由于单个探头覆盖区域小，覆盖整个船舶内的危险区域关键点就需要的探头数量大，投入成本太高，而且也无法做到完全覆盖所有区域，而且探头数量多，发生故障概率大，可靠性低，故障排查困难，缆线布置复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于船舶LNG燃料间的智能监控机器人，成本低、覆盖区域广、安全可靠。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于船舶LNG燃料间的智能监控机器人，其特征在于：包含导轨、机器人本体、行走导轮、行走驱动机构、传感器组件、摄像机和摄像平台，导轨固定在船舱监控区域的船体结构上，行走导轮设置在机器人本体上侧并且机器人本体通过行走导轮设置在导轨上，行走导轮与行走驱动机构连接由行走驱动机构驱动，摄像机通过摄像平台设置在机器人本体下侧并且在摄像平台的驱动下沿水平面和竖直面旋转，传感器组件设置在机器人本体上，传感器组件包含温度传感器、燃料气体传感器和距离传感器。

进一步地，所述温度传感器实时采集船舱监控区域温度信息，燃料气体传感器实时采集船舱监控区域燃料气体浓度信息，距离传感器实时采集机器人本体与监控目标物距离，温度传感器、燃料气体传感器和距离传感器通过无线通信模块将采集信息上传至船舶控制中心的智能管理平台，智能管理平台分析采集的信息并生成相应的报警内容。

进一步地，所述机器人本体包含第一本体和第二本体，第一本体的一端与第二本体的一端铰接，第一本体和第二本体的上端分别设置有一组行走导轮。

进一步地，所述行走导轮包含第一竖直导轮、第二竖直导轮、第一侧板和第二侧板，第一侧板竖直固定在第一本体或第二本体的一侧边沿，第二侧板竖直固定在第一本体或第二本体的另一侧边沿，第一竖直导轮沿竖直方向设置并且能够沿着导轨长度方向在导轨底面行走，第一竖直导轮通过转轴转动设置在第一侧板上，第二竖直导轮沿竖直方向设置并且能够沿着导轨长度方向在导轨底面行走，第二竖直导轮通过转轴转动设置在第二侧板上，第一本体的行走导轮与行走驱动机构连接。

进一步地，所述行走驱动机构包含行走驱动电机、第一同步轮、第二同步轮和第一同步带，行走驱动电机固定在第一本体的下侧，第一同步轮设置在行走驱动电机的输出轴上，第二同步轮设置在第一本体的行走导轮的第一竖直导轮转轴端部，第一同步带设置在第一同步轮和第二同步轮上。

进一步地，所述第一侧板和第二侧板上端分别设置有一组水平导轮机构，两侧水平导轮机构对称设置在导轨两侧。

进一步地，所述水平导轮机构包含水平导轮、导轮支架、第一滑竿、第一滑块、第一弹簧、第二滑竿、第二滑块、第二弹簧和安装块，水平导轮沿水平方向设置并且设置在导轨侧面，水平导轮转动设置在导轮支架上，第一滑竿和第二滑竿平行设置并且第一滑竿的一端和第二滑竿的一端分别固定在导轮支架一侧的两端，第一滑块固定在第一滑竿另一端，第二滑块固定在第二滑竿的另一端，安装块固定在第一侧板或第二侧板的上侧并且安装块上开有与第一滑块匹配的第一盲孔以及与第二滑块匹配的第二盲孔，第一滑块滑动设置在第一盲孔内，第二滑块滑动设置在第二盲孔内，第一弹簧套设在第一滑竿上并且第一弹簧位于安装块和导轮支架之间，第二弹簧套设在第二滑竿上并且第二弹簧位于安装块和导轮支架之间。

进一步地，所述摄像平台包含水平转盘、水平转盘驱动机构、竖直支架和竖直支架驱动机构，水平转盘转动设置在第二本体的下侧并且水平转盘与水平转盘驱动机构连接由水平转盘驱动机构驱动沿水平面旋转，竖直支架沿竖直方向设置并且竖直支架的上端固定在水平转盘的下侧，摄像机两侧通过转动轴转动设置在竖直支架下端并且摄像机两侧转动轴与竖直支架驱动机构连接由竖直支架驱动机构驱动沿竖直面旋转。

进一步地，所述水平转盘驱动机构包含第三同步轮、第四同步轮、第二同步带和水平驱动电机，第三同步轮固定在水平转盘外侧，第四同步轮设置在水平驱动电机的输出轴上，第二同步带设置在第三同步轮和第四同步轮上，水平驱动电机固定在第二本体上。

进一步地，所述竖直支架驱动机构包含第五同步轮、第六同步轮、第三同步带和竖直驱动电机，第五同步轮固定在摄像机侧面转动轴端部，第六同步轮设置在竖直驱动电机的输出轴上，第三同步带设置在第五同步轮和第六同步轮上，竖直驱动电机固定在转盘内。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明的用于船舶LNG燃料间的智能监控机器人采用轨道机器人对危险区域进行自动巡检，布置方便且整体的成本较低，机器人和轨道占用空间小，可以在狭小区域进行布置，从而便于实现对危险区域的全方位覆盖；通过自动行走的机器人实现高效的自动巡检，检查效率高，间隔短，并且完全替代人工进行巡检，安全性高。

附图说明

图1是本发明的一种用于船舶LNG燃料间的智能监控机器人的示意图。

图2是本发明的一种用于船舶LNG燃料间的智能监控机器人的侧视图。

图3是本发明的机器人本体的俯视图。

图4是本发明的水平导轮机构的示意图。

图5是本发明的摄像平台的示意图。

具体实施方式

为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明公开了一种用于船舶LNG燃料间的智能监控机器人，包含导轨1、机器人本体2、行走导轮3、行走驱动机构4、传感器组件、摄像机5和摄像平台6，导轨1固定在船舱监控区域的船体结构上，行走导轮3设置在机器人本体2上侧并且机器人本体2通过行走导轮3设置在导轨1上，行走导轮3与行走驱动机构4连接由行走驱动机构4驱动，摄像机5通过摄像平台6设置在机器人本体2下侧并且在摄像平台6的驱动下沿水平面和竖直面旋转。机器人本体2在行走驱动机构4的驱动下沿着导轨1在集装箱船的内部危险区域内进行巡检，同时可以通过摄像平台6来调节摄像机5的角度，实现全方位的图像采集。传感器组件设置在机器人本体上，传感器组件包含温度传感器、燃料气体传感器和距离传感器。

温度传感器实时采集船舱监控区域温度信息，燃料气体传感器实时采集船舱监控区域燃料气体浓度信息，距离传感器实时采集机器人本体与监控目标物距离，温度传感器、燃料气体传感器和距离传感器通过无线通信模块将采集信息上传至船舶控制中心的智能管理平台，智能管理平台分析采集的信息并生成相应的报警内容。智能管理平台内设置有图像识别系统，对摄像头采集的图像进行实时的识别判断，当图像识别系统识别到监测空间前后图像对比异常，或者传感器监测到温度或气体成分有异常时，便发出警报，控制中心根据警报位置，控制可伸缩旋转机械臂对警报周围设备、管路等进行360度扫描、分析，确定报警原因后，便于维修人员快速维修。

导轨1采用工字型导轨。如图3所示，机器人本体2包含第一本体7和第二本体8，第一本体7的一端与第二本体8的一端铰接，第一本体7和第二本体8的上端分别设置有一组行走导轮3。这样当轨道在不同的船舱之间转弯时，采用铰接式的第一本体7和第二本体8的设置，从而方便机器人本体2在导轨1上进行转向，确保机器人行走的流畅。

如图2所示，行走导轮3包含第一竖直导轮9、第二竖直导轮10、第一侧板11和第二侧板12，第一侧板11竖直固定在第一本体7或第二本体8的一侧边沿，第二侧板12竖直固定在第一本体7或第二本体8的另一侧边沿，第一竖直导轮9沿竖直方向设置并且能够沿着导轨1长度方向在导轨1底面行走，第一竖直导轮9通过转轴转动设置在第一侧板11上，第二竖直导轮10沿竖直方向设置并且能够沿着导轨1长度方向在导轨1底面行走，第二竖直导轮10通过转轴转动设置在第二侧板12上，第一本体7的行走导轮与行走驱动机构4连接。

行走驱动机构4包含行走驱动电机13、第一同步轮14、第二同步轮15和第一同步带16，行走驱动电机13固定在第一本体7的下侧，第一同步轮14设置在行走驱动电机13的输出轴上，第二同步轮15设置在第一本体7的行走导轮的第一竖直导轮9转轴端部，第一同步带16设置在第一同步轮14和第二同步轮15上。在行走驱动电机13的驱动下，第一同步轮14旋转，通过第一同步带16的传动，带动第二同步轮15转动，从而带动第一本体7的行走导轮的第一竖直导轮9进行转动，从而带动整个机器人沿着导轨1行走。

第一侧板11和第二侧板12上端分别设置有一组水平导轮机构，两侧水平导轮机构对称设置在导轨1两侧。如图4所示，水平导轮机构包含水平导轮17、导轮支架18、第一滑竿19、第一滑块20、第一弹簧21、第二滑竿22、第二滑块23、第二弹簧24和安装块25，水平导轮17沿水平方向设置并且设置在导轨1侧面，水平导轮17转动设置在导轮支架18上，第一滑竿19和第二滑竿22平行设置并且第一滑竿19的一端和第二滑竿22的一端分别固定在导轮支架18一侧的两端，第一滑块20固定在第一滑竿19另一端，第二滑块23固定在第二滑竿22的另一端，安装块25固定在第一侧板11或第二侧板12的上侧并且安装块上开有与第一滑块20匹配的第一盲孔26以及与第二滑块23匹配的第二盲孔27，第一滑块20滑动设置在第一盲孔26内，第二滑块23滑动设置在第二盲孔27内，第一弹簧21套设在第一滑竿19上并且第一弹簧21位于安装块25和导轮支架18之间，第二弹簧24套设在第二滑竿22上并且第二弹簧24位于安装块25和导轮支架18之间。安装块25通过螺栓可拆卸固定在侧板的上端，安装完成后，在弹簧的弹力作用下，将水平导轮17压紧在导轨1的侧面，从而形成对机器人的水平稳定，保证机器人行走以及转弯时的稳定性。

如图5所示，摄像平台6包含水平转盘28、水平转盘驱动机构、竖直支架29和竖直支架驱动机构，水平转盘28转动设置在第二本体8的下侧并且水平转盘28与水平转盘驱动机构连接由水平转盘驱动机构驱动沿水平面旋转，竖直支架29沿竖直方向设置并且竖直支架29的上端固定在水平转盘28的下侧，摄像机5两侧通过转动轴转动设置在竖直支架29下端并且摄像机5两侧转动轴与竖直支架驱动机构连接由竖直支架驱动机构驱动沿竖直面旋转。水平转盘驱动机构包含第三同步轮30、第四同步轮31、第二同步带32和水平驱动电机33，第三同步轮30固定在水平转盘28外侧，第四同步轮31设置在水平驱动电机33的输出轴上，第二同步带32设置在第三同步轮30和第四同步轮31上，水平驱动电机33固定在第二本体8上。竖直支架驱动机构包含第五同步轮34、第六同步轮35、第三同步带36和竖直驱动电机，第五同步轮34固定在摄像机5侧面转动轴端部，第六同步轮35设置在竖直驱动电机的输出轴上，第三同步带36设置在第五同步轮34和第六同步轮35上，竖直驱动电机固定在转盘内。

本发明的用于船舶LNG燃料间的智能监控机器人采用轨道机器人对危险区域进行自动巡检，布置方便且整体的成本较低，机器人和轨道占用空间小，可以在狭小区域进行布置，从而便于实现对危险区域的全方位覆盖；通过自动行走的机器人实现高效的自动巡检，检查效率高，间隔短，并且完全替代人工进行巡检，安全性高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。