一种履带式巡检机器人

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，具体涉及一种履带式巡检机器人。

技术背景

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

20世纪初履带底盘机构在坦克上的成功应用，随着科技的发展，履带式移动底盘出现了大量变型产品，可用于巡检勘探、救援排爆、特种拍摄、特种运输等特种机器人开发，为国内消防领域、警用领域、巡检领域等带来新的研究热点。

现有履式移动底盘的悬挂组件中，通常直接采用在接近轮和离去轮间斜向设置多个支臂或扭杆结构，支臂或扭杆的下端设置承重轮，上端设置单独的弹性元件以实现减震效果。例如申请号201910542914.3的专利公开的一种消防机器人的减震行走机构。采用上述现有悬挂组件的设计方案，当履带式底盘通过障碍物时，前端第一个支臂或扭杆会受到外界冲击发生较大形变，影响底盘稳定性，进而会直接影响底盘上安装设备的平稳运行和可靠工作；当履带式移动底盘越过高处障碍物向前倾覆的瞬间，车体会向前冲击，导致前端悬挂冲击力载荷过大，轻者损毁悬挂系统，重则损坏设备内部电气元件，导致设备失灵，甚至引发设备起火爆炸等事故。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种履带式巡检机器人，采用车体内部电器件集中性安装，履带式运动悬挂系统，使机器人可以在不同的路面环境都能获得较好的支撑使其可以正常的工作，适应多变的环境。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种履带式巡检机器人，包括：车体；驱动单元，安装在所述车体的内部，用于驱动所述车体移动；监测模块，安装在所述车体的顶部，用于获取车体周围的环境数据；运动悬挂系统，安装在所述车体的两侧；其中，所述车体内部还安装有电池模组和控制模块，所述电池模组通过所述控制模块为所述驱动单元和所述监测模块提供工作电压。

作为优选的，所述车体的顶部前、后两侧分别设置有电池仓口和维修口，所述电池仓口下方架设有电池限位架，所述电池限位架用于安装放置所述电池模组。

作为优选的，所述电池仓口上安装有电池仓盖；所述维修口上安装有维修口盖；所述电池仓盖、所述维修口盖与所述车体的结合面上均设置有密封条。

作为优选的，所述电池模组包括至少一个动力电池。

作为优选的，所述运动悬挂系统包括：履带；设置在所述履带内的悬挂固定架组件、驱动轮组件、张紧轮组件、摆臂组件和托带轮；其中，所述悬挂固定架组件设置在所述履带的中部，并通过车体连接轴安装在车体侧面；所述驱动轮组件安装在所述悬挂固定架的后方；所述张紧轮组件安装在所述悬挂固定架的前部；所述摆臂组件安装在所述悬挂固定架的下部；所述托带轮安装在所述悬挂固定架的上部。

作为优选的，所述摆臂组件通过铰接轴和减震器安装在所述悬挂固定架组件上。

作为优选的，所述摆臂组件包括：前摆臂组件和后摆臂组件，所述前、后摆臂组件包括承重轮、前、后摆臂和减震器；所述前摆臂组件安装在悬挂固定架下部最前方；所述后摆臂组件有多组，沿着所述悬挂固定架组件依次往后排列。

作为优选的，所述前摆臂包括两块平行设置的三角形板，两块所述三角形板之间通过第一螺栓固定连接，每块所述三角形板的其中一端通过所述铰接轴安装在所述悬挂固定架组件的第一铰接孔，另外两端通过第一承重轮轴安装有两对承重轮。

作为优选的，所述两对承重轮分别为直径不等的小承重轮和大承重轮。

作为优选的，所述后摆臂包括两块平行设置的条形板，两块条形板通过第二螺栓固定连接，每块所述条形板的其中一端通过铰接轴安装在悬挂固定架组件的第二铰接孔，每块所述条形板的另外一端通过第二承重轮轴安装一对大承重轮。

作为优选的，所述悬挂固定架组件包括：两块平行设置的长条板，两块所述长条板通过第三螺栓固定连接，便于安装所述张紧轮组件、所述摆臂组件和所述托带轮。

作为优选的，所述驱动轮组件包括：驱动基体；驱动辅助挡圈；圆柱滚子；滚子轴；无油衬套；驱动轴；驱动轮轴承座；其中，所述驱动辅助挡圈对称套设在驱动基体两侧并彼此同轴，沿所述驱动辅助挡圈的圆周等角度安装有若干根滚子轴，所述滚子轴贯穿所述驱动基体和所述驱动辅助挡圈内的圆孔；以及，所述圆柱滚子上设有内孔，所述内孔中安装有所述无油衬套，所述圆柱滚子通过无油衬套套设在滚子轴上；并且，所述驱动基体通过所述驱动轴一端的法兰相互固定，所述驱动轴通过轴承安装在所述驱动轮轴承座内，所述驱动轮组件通过驱动轮轴承座固定在车体侧面。

作为优选的，所述履带内侧设置有导向齿，该履带导向齿与驱动轮上设置的圆柱滚子相咬合。

作为优选的，所述驱动单元包括：伺服电机；减速机；驱动单元安装座；其中，所述伺服电机与所述减速机连接，所述驱动单元安装座与所述减速机连接，所述减速机的输出轴与所述驱动轮组件传动连接。

作为优选的，所述的监测模块包括：电动云台；激光传感器；云台安装板；激光传感器安装座；以及，安装在所述电动云台上至少一个的摄像头；其中，所述激光传感器安装座中心安装所述激光传感器，所述激光传感器的顶部与所述云台安装板密封固定连接，所述电动云台安装在所述云台安装板上，所述电动云台、所述激光传感器和所述摄像头均与所述控制模块通信连接，并通过所述控制模块与所述电池模组电性连接。

作为优选的，所述车体的前部外侧还安装有光电距离传感器，超声波雷达传感器；以及，所述车体的后部外侧安装有充电铜排、触边传感器，所述车体的后部斜面处安装有各电气接口，所述车体的顶部后方还安装有急停开关、报警灯和用于收发信号的天线。

作为优选的，所述光电距离传感器、超声波雷达传感器、触边传感器、电气接口、急停开关、报警灯和天线均与安装在所述车体内的控制模块通信连接，并通过控制模块与所述电池模组电性连接，所述充电铜排与电池模组电性连接。

作为优选的，所述车体的外部还安装有能够拆卸的外壳。

本发明所述的一种履带式巡检机器人，具有以下的有点：

1）、采用驱动单元、电池模组和控制模块都安装固定在车体内部，集中性强，并且电池仓盖和维修口盖可拆卸，方便电池的更换和内部器件的维修，此外电池仓盖和维修口盖与车体结合面上均设置有密封条，可有效防止水侵入车体内部。

2）、采用履带式的运动悬挂系统，结构简单可靠，通过性强，适用范围广，使机器人可以在不同的路面环境都能获得较好的支撑使其可以正常的工作。

3）、通过监测模块、触边传感器、超声波传感器、报警灯和天线实现了监控、导航、防撞、声光报警和远程通讯等功能。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种履带式巡检机器人的结构示意图；

图2为本发明一种履带式巡检机器人的结构爆炸图；

图3为本发明中运动悬挂系统的分解结构示意图；

图4为本发明中安装有外壳的一种履带式巡检机器人结构示意图；

图中，1、车体，2、驱动单元，3、监测模块，4、运动悬挂系统，5、电池模组，6、控制模块，7、电池仓口，8、维修口，9、电池限位架，10、电池仓盖，11、维修口盖，401、履带，402、悬挂固定架组件，403、驱动轮组件，404、张紧轮组件，405、摆臂组件，406、托带轮，407、车体连接轴，405-1、前摆臂组件，405-2、后摆臂组件，408、铰接轴，409、减震器，410、前摆臂，411、小承重轮，412、大承重轮，413、后摆臂，403-1、驱动基体，403-2、驱动辅助挡圈，403-3、圆柱滚子，403-4、滚子轴，403-5、无油衬套，403-6、驱动轴，403-7、驱动轮轴承座，401-1、导向齿，2-1、伺服电机，2-2、减速机，2-3、驱动单元安装座，2-4、联轴器，3-1、电动云台，3-2、激光传感器，3-3、云台安装板，3-4、激光传感器安装座，12、光电距离传感器，13、超声波雷达传感器，14、充电铜排，15、触边传感器，16、电气接口，17、急停开关，18、报警灯，19、天线，20、外壳。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

参阅图1和图2，一种履带式巡检机器人，包括车体1、安装在车体内部的驱动单元2、安装在车体顶部的监测模块3、安装在车体两侧的运动悬挂系统4，所述车体内部还安装有电池模组5、控制模块6，所述电池模组5通过控制模块6为驱动单元2和监测模块3提供工作电压。

进一步的，结合图1和图2，所述车体1的顶部前、后侧分别设置有电池仓口7和维修口88，所述电池仓口7下方架设有电池限位架9，所述电池限位架9用于安放固定动力电池。

进一步的，所述电池仓口7上安装有电池仓盖10，所述维修口8上安装有维修口盖11，所述电池仓盖10、维修口盖11与所述车体1结合面上均设置有密封条，可以有效防止水侵入车体1内部。

进一步的，所述运动悬挂系统4包括履带401及设置在履带内的悬挂固定架组件402、驱动轮组件403、张紧轮组件404、摆臂组件405、托带轮406，所述悬挂固定架组件402设置在履带401中部，并通过车体连接轴407安装在车体1侧面，所述驱动轮组件403安装在悬挂固定架组件402后方，所述张紧轮组件404安装在悬挂固定架402前部，所述摆臂组件405安装在悬挂固定架402下部，所述托带轮406安装在悬挂固定架402上部。

具体的，参阅图3，所述摆臂组件405包括前摆臂组件405-1和后摆臂组件405-2，所述前摆臂组件405-1安装在悬挂固定架组件402下部最前方，所述摆臂组件405通过铰接轴408和减震器409安装在悬挂固定架组件402上，所述前、后摆臂组件包括承重轮、前、后摆臂和减震器409，所述前摆臂410包括两块平行设置的三角形板，两块三角形板通过螺栓固定连接，其中一端通过铰接轴408安装在悬挂固定架组件第一铰接孔，另外两端通过承重轮轴安装有两对直径不等的承重轮，分别为小承重轮411和大承重轮412，所述后摆臂413包括两块平行设置的条形板，两块条形板通过螺栓固定连接，其中一端通过铰接轴408安装在悬挂固定架组件402第二铰接孔，另外一端通过承重轮轴安装一对大承重轮412。

本发明实例中，所述后摆臂组件405-2有多组，沿着悬挂固定架组件402依次往后排列。

进一步的，所述驱动轮组件403由驱动基体403-1、驱动辅助挡圈403-2、圆柱滚子403-3、滚子轴403-4、无油衬套403-5、驱动轴403-6、驱动轮轴承座403-7，所述驱动辅助挡圈403-2对称套设在驱动基体403-1两侧并彼此同轴，沿它们圆周等角度安装有若干根滚子轴403-4，所述滚子轴403-4贯穿驱动基体403-1和驱动辅助挡圈403-2内的圆孔，所述圆柱滚子403-3内孔安装有无油衬套403-5，所述圆柱滚子403-3通过无油称套403-5套设在滚子轴403-4上，所述驱动基体403-1通过驱动轴403-6一端的法兰相互固定，所述驱动轴403-6通过轴承安装在驱动轮轴承座403-7内，所述驱动轮组件403通过驱动轮轴承座403-7固定在车体侧面。

本发明实例中，所述履带401内侧设置有导向齿401-1，该履带导向齿401-1与驱动轮组件403上设置的圆柱滚子403-3相咬合，传递驱动单元2输出的动力。

进一步的，所述驱动单元2包括伺服电机2-1、减速机2-2、驱动单元安装座2-3，所述伺服电机2-1与减速机2-2连接，所述驱动单元安装座2-3与减速机2-2连接，减速机2-2的输出轴与驱动轴403-6通过联轴器2-4连接，传递电机动力。

进一步的，所述的监测模块3包括电动云台3-1、激光传感器3-2、云台安装板3-3、激光传感器安装座3-4，以及安装在所述电动云台上至少一个的摄像头，所述激光传感器安装座3-4中心安装一激光传感器3-2，激光传感器3-2顶部与云台安装板3-3密封固定连接，所述电动云台3-1安装在云台安装板3-3上，所述电动云台3-1、激光传感器3-2和摄像头均与安装在所述车体内的控制模块6通信连接，并通过控制模块6与所述电池模组5电性连接。

更进一步的，所述车体1的前部外侧还安装有光电距离传感器12，超声波雷达传感器13；所述车体1的后部外侧安装有充电铜排14、触边传感器15，所述车体1的后部斜面处安装有各电气接口16，所述车体1的顶部后方还安装有急停开关17、报警灯18和用于收发信号的天线19，所述光电距离传感器12、超声波雷达传感器13、触边传感器15、电气接口16、急停开关17、报警灯18和天线19均与安装在所述车体1内的控制模块6通信连接，并通过控制模块6与所述电池模组5电性连接，所述充电铜排14与电池模组5电性连接。

本发明实例中，所述车体1的外部还安装有能够拆卸的外壳20，可以加强对车体1的保护，避免车体1直接暴晒、淋雨，提高整机使用寿命，并使整机外观更有美感。

本发明一种履带式巡检机器人的工作原理：通过两组驱动单元2及配对运动悬挂系统4实现机器人的移动，并结合激光传感器3-2、超声波雷达传感器13、光电距离传感器12、触边传感器15实现导航、防撞等功能，电动云台3-1和摄像头实现调节监控，控制模块6配合天线19实现远程通信。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。