一种用于挂轨巡检机器人的电磁式断电制动机构

技术领域

本发明主要涉及巡检机器人技术领域，具体地说是一种用于挂轨巡检机器人的电磁式断电制动机构。

背景技术

挂轨巡检机器人是用于替代人工巡检的机器人，沿固定轨道工作，通常搭载摄像头、烟雾报警、雷达、超声波等多种传感器，能收集环境数据，且轨道线路需要对人行通道做出避让，轨道高度通常设定为2米～3米。

巡检机器人的驱动力矩由电机提供，驱动力由驱动力矩转化，最终由车轮的摩擦力提供，车轮对轨道的压力由重力或压紧装置提供。对于存在坡度的轨道，若巡检机器人在高点处失控，重力势能会导致巡检机器人发生向下滑行后的失速隐患。因此，设计一种高可靠性、高制动力的制动机构对解决上述问题具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于挂轨巡检机器人的电磁式断电制动机构，当机器人失电或失速后，能对机器人提供快速、充足、持续的制动力，并在通电后实现复位。

一种用于挂轨巡检机器人的电磁式断电制动机构，包括电磁驱动组件、制动执行组件、导杆一、导杆二、垫板一、垫板二、压缩弹簧一和压缩弹簧二，所述电磁式断电制动机构布置于轨道与巡检机器人之间，安装板一和安装板二与巡检机器人固定连接，安装板一置于安装板二上方，所述制动执行组件布置在安装板一上方，制动执行组件的支架与安装板一固连，制动执行组件的塞打螺钉与所述电磁驱动组件的推杆一通过旋转副连接，所述导杆一和导杆二与安装板一固连，电磁驱动组件布置在安装板一下方，与导杆一和导杆二组成平移副，压缩弹簧一和压缩弹簧二穿过导杆一和导杆二，布置于电磁驱动组件的磁铁安装板和安装板二之间，垫板一和垫板二固定连接。

所述电磁驱动组件包括电磁铁一、电磁铁二、电磁铁安装板、推杆一、铜套一、铜套二，所述电磁铁一和电磁铁二对称布置于电磁铁安装板两侧，所述铜套一和铜套二与电磁铁安装板固连，铜套一和铜套二与导杆一和导杆二组成平移副，推杆一的一端与电磁铁安装板固连，另一端与塞打螺钉连接，电磁铁提供主动力，电磁驱动组件作为一个刚体沿铜套轴向移动，推杆一驱动制动执行组件。

所述制动执行组件包括套筒一、套筒二、推杆二、推杆三、制动块一、制动块二、支架一、支架二、支架三、支架四、连接轴一、连接轴二、塞打螺钉、铜套三和铜套四，所述支架一和支架二与连接轴一固连形成第一组固连支架，所述支架三和支架四与连接轴二固连形成第二组固连支架，该两组固连支架关于电磁驱动组件的推杆一中心对称，所述支架一、支架二、支架三、支架四与安装板一固连，套筒一和套筒二分别与连接轴一和连接轴二组成旋转副，推杆二和推杆三分别与套筒一和套筒二组成平移副，铜套五和铜套六分别与推杆二和推杆三固连，制动块一和制动块二分别与推杆二和推杆三固连，塞打螺钉依次穿过铜套三、电磁驱动组件的推杆一、铜套四后由螺母拧紧。

一种用于挂轨巡检机器人的电磁式断电制动机构，布置于巡检机器人和轨道之间，安装板一与推杆一配合的孔作为制动机构的中心，导杆一和导杆二沿中心对称布置，电磁驱动组件的铜套一和铜套二与导杆一和导杆二配合，组成平移副，制动执行组件的支架一、支架二与支架三、支架四分别对称布置，推杆一与塞打螺钉连接，推杆一的直线运动通过制动执行组件转化为制动块一和制动块二绕连接轴一和连接轴二的转动及沿套筒一和套筒二的直线运动的合成运动，制动执行组件的连杆机构增加制动块的工作行程，垫块一和垫块二与安装板二固连，弹簧一和弹簧二两端压紧安装板二和电磁铁安装板。

一种用于挂轨巡检机器人的电磁式断电制动机构，电磁驱动组件的初始位置为下工作位置，压缩弹簧一和压缩弹簧二受压；由通电到断电的过程中，电磁驱动组件和制动执行组件在弹簧弹力和磁力的共同作用下，克服自身重力向上移动，随着电磁铁与安装板一的距离减少，磁力迅速增大，最终电磁铁贴紧安装板一，磁力稳定为最大值，电磁驱动组件到达上工作位置，此时制动块一和制动块二在制动执行组件的作用下压紧轨道下表面；由断电到通电的过程中，电磁铁磁力为零，在上工作位置处，压缩弹簧一和压缩弹簧二的弹力之和远小于电磁驱动组件和制动执行组件的重力，故电磁驱动组件和制动执行组件向下移动，最终到达下工作位置。该发明能实现电磁式断电制动机构断电后快速提供稳定持续的制动力，而通电后自行复位并消除制动力的功能。

附图说明

图1为本发明的整体外观图；

图2为本发明的电磁驱动组件的结构示意图；

图3为本发明的制动执行组件的结构示意图；

图4为本发明的上工作位置的整体示意图；

图5为本发明的下工作位置的整体示意图。

附图中的标号说明如下：

制动块二(1)、推杆三(2)、套筒一(3)、支架一(4)、连接轴一(5)、支架二(6)、安装板一(7)、电磁铁一(8)、铜套一(9)、安装板二(10)、垫板一(11)、压缩弹簧一(12)、导杆一(13)、压缩弹簧二(14)、导杆二(15)、垫板二(16)、电磁铁安装板(17)、铜套二(18)、电磁铁二(19)、支架四(20)、连接轴二(21)、套筒二(22)、支架三(23)、推杆二(24)、制动块一(25)、铜套一(26)、推杆一(27)、铜套二(28)、铜套四(29)、塞打螺钉(30)、铜套三(31)。

具体实施方案

下面结合附图1～5对本发明做进一步说明：

图1是本发明的整体外观图，安装板一(7)和安装板二(10)上下布置，并与巡检机器人固连，导杆一(13)和导杆二(15)通过螺纹与安装板一(7)固连，电磁驱动组件的铜套一(9)和铜套二(18)与导杆一(13)和导杆二(15)组成平移副，电磁驱动组件整体可沿导杆一(13)和导杆二(15)移动，制动执行组件的支架一(4)、支架二(6)、支架三(23)、支架四(20)固连在安装板一(7)上方，压缩弹簧一(12)和压缩弹簧二(14)穿过导杆一(13)和导杆二(15)，两端分别压紧电磁铁安装板(17)和安装板二(10)，垫板一(11)和垫板二(16)固连于安装板二(10)。

图2是本发明的电磁驱动组件的结构示意图，电磁铁一(8)、电磁铁二(19)、铜套一(26)、铜套二(28)、推杆一(27)与电磁铁安装板(17)固连，并对称布置。

图3是本发明的制动执行组件的结构示意图，支架一(4)和支架二(6)与安装板一(7)和连接轴一(5)固连，套筒一(3)与连接轴一(5)组成旋转副，推杆二(24)与套筒一(3)组成平移副，制动块一(25)与推杆二(24)固连，铜套三(31)与推杆二(24)固连；按照对称布置的设计原则，支架三(23)、支架四(20)、连接轴二(21)、套筒二(22)、推杆三(2)、制动块二(1)和铜套四(29)与前述同类零件的连接方式一致；塞打螺钉(30)依次穿过铜套三(31)内孔、电磁驱动组件的推杆一(27)和铜套四(29)内孔，推杆二(24)和推杆三(2)与塞打螺钉间存在旋转自由度。

图4是本发明的上工作位置的整体示意图，电磁铁断电图中电磁式断电制动机构位于上工作位置，电磁铁一(8)和电磁铁二(19)贴紧安装板一(7)，制动块一(25)和制动块二(1)在制动执行组件连杆机构的作用下，处于最高位置，并压紧轨道下表面。

图5是本发明的下工作位置的整体示意图，电磁铁断电图中电磁式断电制动机构位于下工作位置，电磁铁安装板(17)落在垫板一(11)和垫板二(16)上，制动块一(25)和制动块二(1)在制动执行组件连杆机构的作用下，处于最低位置。

本发明所述的一种用于挂轨巡检机器人的电磁式断电制动机构，电磁驱动组件整体存在一个沿导杆一(13)和导杆二(15)的平移自由度，制动执行组件的塞打螺钉(30)与电磁制动组件的推杆一(27)存在一个旋转自由度，制动块一(25)和制动块二(1)的运动为套筒一(3)和套筒二(22)的转动，与推杆二(24)和推杆三(2)沿套筒一(3)和套筒二(22)的直线运动的合成运动，推杆一(27)为制动执行组件的主动件，推杆一(27)的位置与制动块一(25)和制动块二(1)存在一一对应关系，当推杆一(27)位于最高点，即上工作位置时，制动块一(25)和制动块二(1)也位于最高点，同时上端面与轨道下表面近似水平，当推杆一(27)位于最低点，即下工作位置时，制动块一(25)和制动块二(1)也位于最低点。

本发明所述的一种用于挂轨巡检机器人的电磁式断电制动机构，机构由通断电状态控制工作位置，通电时，制动装置不提供制动力，此时电磁驱动组件和制动执行组件在重力作用下，始终位于下工作位置，垫板一(11)和垫板二(16)承载电磁驱动组件和制动执行组件，由通电状态转换到断电状态时，制动机构初始位于下工作位置，电磁铁一(8)和电磁铁二(19)存在指向安装板一(7)的磁力，电磁驱动组件和制动执行组件在磁力和弹簧弹力的共同作用下，克服重力向上移动，磁力随距离缩小而增大，运动过程为加速运动，电磁驱动组件和制动执行组件由下工作位置运动到上工作位置，推杆一(27)推动制动执行组件的连杆机构，使制动块一(25)和制动块二(1)位于最高点，压紧轨道下表面，实现断电后，制动机构提供制动力的功能。由断电状态转换到通电状态时，制动机构初始位于上工作位置，电磁铁一(8)和电磁铁二(19)失去磁力，电磁驱动组件和制动执行组件在重力的作用下从上工作位置下降至下工作位置，制动块一(25)和制动块二(1)从轨道表面脱离，此时，制动机构消除制动力。