一种挂轨机器人的行走和定位装置的制作方法

1.本技术涉及挂轨机器人领域；具体涉及一种轨机器人行走和定位装置。


背景技术：

2.目前，数据机房和电力相关变电所、配电室、开关室等设备密集，巡检任务繁重，为了降低人力成本，提高工作效率，实现更全面、更高效、更智能的管理，需要巡检机器人进行设备巡检。目前，挂轨机器人的行走和定位方式有：行走部分包在专门定制铝型材轨道内腔里面，采用电机编码器计数进行定位，这种方式累计误差大，不适合重复精准定位或长距离精确定位。同时这种方式轨道截面大，占用空间大，也需要较大半径的拐弯。行走部分外挂在轨道外部，部分方案采用链条与链轮驱动，链轮与电机配合进行定位；链条方式由于链轮齿数以及与链轮直径等，均会导致电机单脉冲控制精度变差(电机的一个控制脉冲使机器人行走的距离越小精度越好)，从而影响整体控制精度。也有部分方案采用固定间隔按照霍尔磁钢片或射频卡的方式，行走部分读取霍尔信号组合实现站点位置定位，两个磁钢片之间通过电机编码器计数来获取移动距离定位。上述现有技术中还存在的问题为：对于某一位置精确定位依然存在不足，并且组装难度高，空间大。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本技术采用的技术方案为：
4.本技术实施例提供一种挂轨机器人的行走和定位装置，包括：底座、驱动部和从动部，所述驱动部和从动部间隔设置在所述底座上，并分别与机器人本体固定连接；所述驱动部包括驱动架体和安装在驱动架体上的驱动电机、两个驱动轮、两个第一驱动限位轮、两个第二驱动限位轮和两个第三驱动限位轮，所述驱动架体上形成有供机器人本体行走的轨道通过的通道，其中，所述两个驱动轮相对设置在所述驱动架体的上方两侧，分别与所述驱动电机连接，用于在所述驱动电机的驱动作用下沿所述轨道的上方滚动；两个第一驱动限位轮相对设置在所述驱动架体的前侧的左右两侧，两个第二驱动限位轮相对设置在所述驱动架体的中间的左右两侧，第一驱动限位轮和第二驱动限位轮分别用于在所述驱动电机的驱动作用下沿所述轨道的左右两侧滚动；两个第三驱动限位轮相对设置在所述驱动架体的后侧的底部两侧，在所述驱动电机的驱动作用下沿所述轨道的底部滚动；所述从动部包括从动架体和安装在所述从动架体上的两个从动轮、两个第一从动限位轮、两个第二从动限位轮和两个第三从动限位轮，所述从动架体上形成有供所述轨道通过的通道，其中，所述两个从动轮相对设置在所述从动架体的上方两侧，用于在所述驱动部的驱动下沿所述轨道的上方滚动；两个第一从动限位轮相对设置在所述从动架体的前侧的左右两侧，两个第二从动限位轮相对设置在所述从动架体的中间的左右两侧，第一从动限位轮和第二从动限位轮分别用于在所述驱动部的驱动下沿所述轨道的左右两侧滚动；两个第三从动限位轮相对设置在所述从动架体的前后侧的底部两侧，用于在所述驱动部的驱动下沿所述轨道的底部滚动；其中，所述第二驱动限位轮和所述第二从动限位轮通过滑块设置在对应的架体上，所述
滑块中设置有压簧，所述压簧的一端与所述滑块相抵接，另一端与对应的架体相抵接。本技术实施例至少具有以下技术效果：由于驱动部和从动部间隔设置，独立旋转，因此能够更好实现通过小拐弯半径例如90
°
的弯轨。此外，由于在驱动部和从动部的上下左右均设置有轮子，并且在中间设置了通过压簧即弹性固定的限位轮，因此，限位区域大，使得机器人本体行走稳定，更能确保过弯轨平稳不晃动。
附图说明
5.为了更清楚地说明本技术实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
6.图1为本技术实施例提供的一种挂轨机器人的行走和定位装置的结构示意图；
7.图2为本技术实施例的驱动部的立体示意图；
8.图3为本技术实施例的驱动部的剖视图；
9.图4为本技术实施例的从动部的立体示意图；
10.图5为本技术实施例的从动部的剖视图；
11.图6和图7为本技术实施例提供的滑触线的结构示意图；
12.图8和图9为本技术实施例提供的滑触线与轨道连接的示意图。
13.(附图标记说明)
14.1-底座；2-驱动部；3-从动部；4-连接固定轴；5-推力轴承；6-圆锥滚子轴；
15.7-轨道；8-滑块；9-压簧；10-条形码贴纸；11-滑触线；12-条形码扫描仪；
16.13-集电器；401-通孔；201-驱动架体；202-驱动电机；203-驱动轮；
17.204-第一驱动限位轮；205-第二驱动限位轮；206-第三驱动限位轮；
18.207-第一带轮；208-第二带轮；209-第三带轮；210-第一同步带；
19.211-带轮轴；212-第二同步带；301-从动架体；302-从动轮；
20.303-第一从动限位轮；304-第二从动限位轮；305-第三从动限位轮；
21.1101-中间固定部；1102-取电部；1103-螺钉；1104-t型螺母；
22.1105-螺钉固定孔；1106-限位突起；1107-取电线槽；1108-导电铜片；
23.1109-突起部。
具体实施方式
24.为使本技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
25.图1为本技术实施例提供的一种挂轨机器人的行走和定位装置的结构示意图；图2为本技术实施例的驱动部的立体示意图；图3为本技术实施例的驱动部的剖视图；图4为本技术实施例的从动部的立体示意图；图5为本技术实施例的从动部的剖视图；图6和图7为本技术实施例提供的滑触线的结构示意图；图8和图9为本技术实施例提供的滑触线与轨道连接的示意图。
26.如图1至图5所示，本实用新型实施例提供一种挂轨机器人的行走和定位装置，包
括：底座1、驱动部2和从动部3。
27.在本实用新型实施例中，底座1用于固定机器人本体(未图示)，并提供机器人本体与驱动部2和从动部3的连接位置。具体地，驱动部2和从动部3间隔设置在所述底座1的上方，并分别通过连接机构与机器人本体固定连接。在本实用新型实施例中，机器人本体可为现有的挂轨机器人。在一个示意性实施例中，如图3和图5所示，连接结构可包括连接固定轴4、推力轴承5和圆锥滚子轴承6，连接固定轴4一端与驱动部2或从动部3连接，另一端与机器人本体连接，推力轴承5和圆锥滚子轴6设置在连接固定轴4的外部，通过连接固定轴4、推力轴承5和圆锥滚子轴承6的配合，可以对机器人本体进行垂直方向的定位和受力。此外，连接固定轴4的中间形成有通孔401，用于布线。
28.进一步地，如图2和图3所示，所述驱动部2可包括驱动架体201和安装在驱动架体201上的驱动电机202、两个驱动轮203、两个第一驱动限位轮204、两个第二驱动限位轮205和两个第三驱动限位轮206。
29.其中，所述驱动架体201上形成有供机器人本体行走的轨道7通过的通道，驱动电机202可设置在驱动架体201的侧部例如图示方向的前侧，驱动电机的线缆可通过通孔401接入。所述两个驱动轮203相对设置在所述驱动架体201的上方两侧，分别与所述驱动电机202连接，用于在所述驱动电机202的驱动作用下沿所述轨道的上方滚动。具体地，所述驱动轮203可通过传动机构与所述驱动电机202连接，如图2和图3所示，所述传动机构可包括第一带轮207、第二带轮208和两个第三带轮209，所述第一带轮207与所述驱动电机202的驱动轴连接，并通过第一同步带210与所述第二带轮208连接，所述第二带轮208通过带轮轴211与设置在带轮轴两端的两个第三带轮209连接，所述两个第三带轮209分别通过第二同步带212与所述两个驱动轮203连接，这样，驱动电机驱动时，驱动力能够依次通过第一带轮207、第二带轮208和两个第三带轮209传递给两个驱动轮203，从而带动机器人本体沿轨道行走。其中，所述第二带轮的半径大于所述第一带轮的半径。由于第二带轮的半径大于第一带轮的半径，因此，在驱动电机驱动时，能够以预设传递比进行动力传递，预设传递比可基于机器人本体的空间约束情况进行确定，在一个示意性实施例中，预设传动比可为2:1。
30.两个第一驱动限位轮204相对设置在所述驱动架体201的前侧的左右两侧，两个第二驱动限位轮205相对设置在所述驱动架体201的中间的左右两侧，第一驱动限位轮204和第二驱动限位轮205分别用于在所述驱动电机202的驱动作用下沿所述轨道7的左右两侧滚动。第一驱动限位轮204和第二驱动限位轮205的高度一致，用于为机器人本体提供导向作用，可分别通过旋转轴转动设置在驱动架体上。在驱动电机的驱动作用下，引导机器人本体沿着轨道行走。其中，第二驱动限位轮205为弹性固定的自校位限位轮，用于自动校准位置，在机器人本体沿直轨行走时，能够确保驱动部沿着轨道平行行走，过弯轨时不断进行居中校准，防止卡住，更好实现机器人本体无晃动平稳通过。具体他，如图3所示，所述第二驱动限位轮可通过自校正结构固定在驱动架体201上，自校正结构可包括滑块8和设置在滑块中压簧9，所述压簧9的一端与所述滑块8相抵接，另一端与驱动架体201相抵接，能够确保第二驱动限位轮一直与轨道接触压紧，实现自动居中校准。
31.两个第三驱动限位轮206相对设置在所述驱动架体201的后侧的底部两侧，在所述驱动电机202的驱动作用下沿所述轨道7的底部滚动。第三驱动限位轮206可通过旋转轴转动设置在驱动架体上。在本实用新型实施例中，第三驱动限位轮由于与轨道的底部相接触，
能够防止快速行走或手动推动时机器人出现跳动。
32.进一步地，在本实用新型实施例中，从动部和驱动部的结构相类似，除了没有驱动电机外，具体地，如图4和图5所示，所述从动部3可包括从动架体301和安装在所述从动架体301上的两个从动轮302、两个第一从动限位轮303、两个第二从动限位轮304和两个第三从动限位轮305。所述从动架体上形成有供所述轨道通过的通道。
33.其中，所述两个从动轮302相对设置在所述从动架体301的上方两侧，用于在所述驱动部的驱动下沿所述轨道的上方滚动即随着驱动部的移动而移动。从动轮302可通过旋转轴转动设置在从动架体301上。
34.两个第一从动限位轮303相对设置在所述从动架体301的前侧的左右两侧，两个第二从动限位轮304相对设置在所述从动架体的中间的左右两侧，第一从动限位轮和第二从动限位轮分别用于在所述驱动部的驱动下沿所述轨道的左右两侧滚动。第一从动限位轮303和第二从动限位轮304的高度一致，用于为机器人本体提供导向作用，可分别通过旋转轴转动设置在从动架体上。在驱动电机的驱动作用下，随着驱动部一起移动，引导机器人本体沿着轨道行走。其中，第二从动限位轮304为弹性固定的自校位限位轮，用于自动校准位置，在机器人本体沿直轨行走时，能够确保驱动部沿着轨道平行行走，过弯轨时不断进行居中校准，防止卡住，更好实现机器人本体无晃动平稳通过。具体他，如图5所示，所述第二驱动限位轮可通过自校正结构固定在从动架体301上，自校正结构可包括滑块8和设置在滑块中压簧9，所述压簧9的一端与所述滑块8相抵接，另一端与从动架体相抵接，能够确保第二从动限位轮一直与轨道接触压紧，实现自动居中校准。
35.两个第三从动限位轮305相对设置在所述从动架体的前后侧的底部两侧，用于在所述驱动部的驱动下沿所述轨道的底部滚动。第三从动限位轮305可通过旋转轴转动设置在从动架体上。在本实用新型实施例中，第三从动限位轮由于与轨道的底部相接触，能够防止快速行走或手动推动时机器人出现跳动。
36.在本实用新型实施例中，两个驱动轮、两个第一驱动限位轮、两个第二驱动限位轮和两个第三驱动限位轮形成的空间，以及两个从动轮、两个第一从动限位轮、两个第二从动限位轮和两个第三从动限位轮形成的空间均能够包围住轨道，即能够在上下左右方向对机器人本体进行限位，并且在中间设置了通过压簧固定的限位轮，因此，限位区域大，使得机器人本体行走稳定，更能确保过弯轨平稳不晃动。此外，驱动部和从动部通过独立旋转轴旋转，能够更好实现通过小拐弯半径例如90
°
的弯轨。
37.进一步地，如图1所示，所述轨道7的左侧设置有条形码贴纸10，所述轨道7的右侧设置有滑触线11。本实用新型实施例的装置还包括：设置在机器人本体上的条形码扫描仪12，以及设置在所述从动部3上的集电器13，集电器13的电缆可通过通孔401接入，可通过电刷在滑触线11上进行取电，以为机器人提供电力。
38.在本实用新型实施例中，条形码贴纸10的材质可采用防水防刮花的韧性材质。条形码贴纸和条形码扫描仪设置在机器人本体同一侧，扫描仪扫描定位重复精度可为1mm以内。在一个示意性实施例中，机器人本体可采用电机霍尔信号进行位置控制，因此，在此基础上增加条形码扫描仪定位，能够确保巡检过程中的重复精度。
39.进一步地，在本实用新型实施例中，所述轨道7可采用国标铝型材制成，这样，轨道无需进行定制和大量囤货，在施工当地均可以直接采购，不需要远距离运输，能够节约轨道
制造成本。轨道7的侧部形成有t型槽。
40.进一步地，在本实用新型实施例中，滑触线11可通过t型螺母与所述轨道的t型槽固定连接。在一个示意性实施例中，如图6至图9所示，本实用新型实施例提供的滑触线11可包括绝缘外壳，所述绝缘外壳包括中间固定部1101和平行设置在两侧的取电部1102。其中，所述中间固定部1101通过紧固结构与所述t型槽固定连接，如图9所示，所述紧固结构包括螺钉1103和t型螺母1104，所述中间固定部1101上形成有供所述螺钉1104穿过的螺钉固定孔1105，如图6所示，螺纹固定孔1105沿绝缘外壳的长度方向按照预设间距间隔设置。优选地，螺钉可为体积小的沉头螺钉，对应的，螺钉固定孔1105为沉头孔。这样，在固定滑触线后，沉头螺钉会嵌入到绝缘外壳的内部，不会突出在外面，不会与其它部件发生干涉。
41.在本技术实施例中，t型螺母为铝型材专用的t型螺母，被设置为能够塞入t型槽内且能固定在t型槽内的结构，即t型螺母需要选择相对轨道铝型材小一型号的t型螺母，例如本技术实施例中采用的轨道是国标4080铝型材，则t型螺母采用3030的t型螺母，这样t型螺母才能从t型槽的外部塞进轨道。在将滑触线安装到轨道上时，先采用沉头螺钉穿过固定孔后与t型螺母进行预固定，如图6所示。再将滑触线上已经预固定的t型螺母塞进轨道槽里，压住滑触线贴紧轨道，再固定螺钉，由于t形螺母在槽里可以进行旋转，在固定过程中会旋转到卡紧位置，即可固定紧滑触线。
42.本实用新型实施例中，由于通过t型螺母与轨道自带的t型槽固定连接来实现滑触线与轨道的固定连接，因此，可以直接在轨道上进行方便快捷组装，组装过程无需对滑触线和轨道进行钻孔等现场加工，不会产生灰尘或铁屑等，确保环境洁净。
43.进一步地，如图7和图8所示，所述中间固定部1101上形成有向外突出的两个限位突起1106，所述两个限位突起用于插入t型槽并卡接在t型槽内。在组装滑触线时，将两个限位突起卡进轨道的t型槽，用于滑触线上下定位，能够方便滑触线的安装。
44.进一步地，两个取电部为对称设置的结构，取电部用于供挂轨机器人的集电器13进行取电，如图7所示。每个取电部1102包括取电线槽1107和导电铜片1108，所述导电铜片1108预先埋设在所述取电线槽内。两条平行设置的铜片构成电路的两极。所述取电部上向外突出形成有两个突起部1109，所述两个突起部1109之间形成所述取电线槽1107，所述导电铜片1108的宽度大于所述取电线槽1107的宽度。
45.本实用新型实施例中，由于在滑触线生产加工时铜片两端均埋入绝缘外壳，能够确保固定稳定，也可以随意随着轨道进行直线好拐弯布设。此外，每个铜片两端均有突起部，形成取电线槽，机器人集电器的碳刷可以在取电线槽内顺畅滑动取电，可以持续进行供电，同时也可以用于安全性较高的plc载波通讯。
46.进一步地，在本技术实施例中，所述绝缘外壳由柔性材质制成。同时电极采用薄型铜片，因此，滑触线可以进行卷绕，方便运输。
47.虽然已经通过示例对本技术的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本技术的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本技术的范围和精神。本技术开的范围由所附权利要求来限定。