一种巡检机器人的制作方法

1.本发明涉及机器人设备领域，尤其涉及一种应用多场景复杂环境下的防爆巡检机器人。


背景技术：

2.设备巡视是库区安全生产，设备维护中的一项非常重要的工作。由于库区环境的复杂性和危险性,要求输油站人员定期对其进行巡视检查。
3.目前国内已有一些轮式巡检机器人的应用案例，但是功能较为单一，只能用于特定工作场景，当机器人发生故障时，无法快速完成对功能模块的换装，且维修成本高昂。因此提供一种多场景复杂环境下高度集成化各功能模块独立防爆与整体防爆相结合的巡检机器人。可快速更换功能模块、自主巡检、具有卓越越障性能、操作简便，便于维护的单一本体多功能化的防爆巡检机器人是非常有必要的。


技术实现要素：

4.本方案针对上文提出的问题和需求，提出一种巡检机器人，由于采取了如下技术特征而能够实现上述技术目的，并带来其他多项技术效果。
5.本发明提出一种巡检机器人，包括：
6.防爆底盘，所述防爆底盘上具有多个驱动轮；
7.防爆驱动模块，安装在防爆底盘上，且与所述驱动轮相连接，用于驱动每个所述驱动轮独立动作；
8.基础模块，可拆卸地安装在所述防爆底盘上，且与所述防爆驱动模块相耦接，用于为所述巡检机器人提供电能、导航和通讯的功能；
9.检测模块，可拆卸地安装在所述防爆底盘上，且与所述基础模块相耦接，用于检测工作环境中的气体浓度、温湿度。
10.另外，根据本发明的巡检机器人，还可以具有如下技术特征：
11.在本发明的一个示例中，所述防爆底盘包括：
12.本体部，为框架结构，所述检测模块安装在所述本体部上；
13.底壳部，连接于所述本体部的下端，所述基础模块安装在所述底壳部上。
14.在本发明的一个示例中，所述本体部包括：
15.至少两个在纵向方向间隔布置且在横向方向延伸的横向杆；
16.至少两个在横向方向间隔布置且在纵向方向延伸的纵向杆，且所述纵向杆与所述横向杆固定联接。
17.在本发明的一个示例中，还包括：防撞模块，其包括：
18.安全梁，可伸缩地连接在所述防爆底盘的前端和/或后端；
19.柔性元件，联接在所述安全梁与所述防爆底盘之间，用于减缓外部对于安全梁的冲击力。
20.在本发明的一个示例中，所述柔性元件包括：压缩弹簧、弹片和橡胶件三者中的一者。
21.在本发明的一个示例中，所述防爆驱动模块包括：
22.多个轮毂电机；
23.多个转向电机，与所述轮毂电机一一对应，且联接在所述防爆底盘于所述轮毂电机之间，用于驱动与之相应联接的轮毂电机的转向；
24.其中，所述转向电机沿着纵向方向布置。
25.在本发明的一个示例中，所述防爆驱动模块还包括：
26.驱动器，其与所述轮毂电机相耦接，用于控制所述轮毂电机正转、翻转和停止动作；其与所述转向电机相耦接，用于控制轮毂电机以所述轮毂电机与所述转向电机的连接处为中心轴，以所述轮毂电机与连接处之间的距离为半径进行转动。
27.在本发明的一个示例中，所述防爆驱动模块还包括：
28.阻尼悬架，其配置在所述轮毂电机与所述转向电机之间，用于缓冲巡检机器人与地面之间的冲击力。
29.在本发明的一个示例中，还包括：智能云台，
30.其联接在所述防爆底盘上，用于在标志点静态摄取仪表或阀门影像并抽取目标对象，对采用色彩指示的对象能够抽取对象并判断色彩记录、上传。
31.在本发明的一个示例中，还包括：升降平台，
32.其一端固定联接在防爆底盘上，其另一端与智行云台相联接，用于在高度方向上提升或降低所述智能云台的高度。
33.下文中将结合附图对实施本发明的最优实施例进行更加详尽的描述，以便能容易理解本发明的特征和优点。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。
35.图1为根据本发明实施例的巡检机器人结构立体图；
36.图2为根据本发明实施例的巡检机器人结构立体图(隐去顶壳部)；
37.图3为根据本发明实施例的巡检机器人结构俯视图(隐去顶壳部)；
38.附图标记：
39.巡检机器人 100；
40.防爆底盘 110；
41.本体部 111；
42.横向杆 1111；
43.纵向杆 1112；
44.底壳部 112；
45.顶壳部 113；
46.防爆驱动模块 120；
47.基础模块 130；
48.检测模块 140；
49.智能云台 150；
50.升降平台 160；
51.防撞模块 170。
具体实施方式
52.为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同部件。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
54.根据本发明的一种巡检机器人100，如图1至图3所示，包括：
55.防爆底盘110，所述防爆底盘110上具有多个驱动轮；
56.防爆驱动模块120，安装在防爆底盘110上，且与所述驱动轮相连接，用于驱动每个所述驱动轮独立动作；
57.基础模块130，可拆卸地安装在所述防爆底盘110上，且与所述防爆驱动模块120相耦接，用于为所述巡检机器人100提供电能、导航和通讯的功能；
58.检测模块140，可拆卸地安装在所述防爆底盘110上，且与所述基础模块130相耦接，用于检测工作环境中的气体浓度、温湿度；
59.由基础模块130控制防爆驱动模块120驱动巡检机器人100执行相应的动作，在四轮四驱独立转向模式下通过四轮转速及转向的独立协同控制，实现巡检机器人100执行灵活的越障动作；同时由检测模块140对库区的气体浓度、温湿度进行实时检测，由于该机器人为模块化结构，可快速更换功能模块、自主巡检、具有卓越越障性能、操作简便，便于维护。
60.所述防爆轮式巡检机器人100防爆本体模块整体采用框架-蒙皮结构形式，机器人完全基于模块化设计理念，通过设置通用性机电一体化快换接口机器人防爆设计整体基于隔爆形式，采用关键部件单元防爆设计方案，配合部分本安防爆器件选用，同时部分隔爆结构将融合正压防爆方案；
61.基于越障及功能模块不同作业要求，对布局进行优化，对机器人整体结构进行分
层式设计，将机器人基本模块，如电池、防尘充电模块、导航定位、通讯模块等布置在车体最下部。通过通用机电一体化快换接口，将可快速更换、即插即用的功能模块，如气体传感器、温湿度传感器、激光雷达等布置在车体上部。
62.在本发明的一个示例中，所述防爆底盘110包括：
63.本体部111，为框架结构，所述检测模块140安装在所述本体部111上；
64.底壳部112，连接于所述本体部111的下端，所述基础模块130安装在所述底壳部112上；
65.通过将本体部111设计为框架结构可以大大降低防爆底盘110的重量，从而提高其运动的灵活性，而底壳部112连接在本体部111上，从而对于本体部111以及安装在本体部111内的部件起到保护的作用；当然还包括盖设在本体部111上的顶壳部113，从而全方位对本体部111及其相关部件起到保护的作用。
66.在本发明的一个示例中，所述本体部111包括：
67.至少两个在纵向方向间隔布置且在横向方向延伸的横向杆1111；
68.至少两个在横向方向间隔布置且在纵向方向延伸的纵向杆1112，且所述纵向杆1112与所述横向杆1111固定联接；
69.通过上述结构可以使得本体部111更加的轻量化，而且这种结构简单、加工方便；再者，这种框架结构可以将本体部111分设为多个功能区，每个功能区可以安装指定的部件，从而使得巡检机器人100内部结构布局更加清晰。
70.在本发明的一个示例中，还包括：防撞模块170，其包括：
71.安全梁，可伸缩地连接在所述防爆底盘110的前端和/或后端；
72.柔性元件，联接在所述安全梁与所述防爆底盘110之间，用于减缓外部对于安全梁的冲击力；
73.通过设置防撞模块170可以在巡检机器人100与外部相撞时，大大降低两者之间的冲击力，从而对巡检机器人100起到保护的作用。
74.在本发明的一个示例中，所述柔性元件包括：压缩弹簧、弹片和橡胶件三者中的一者。
75.在本发明的一个示例中，所述防爆驱动模块120包括：
76.多个轮毂电机；
77.多个转向电机，与所述轮毂电机一一对应，且联接在所述防爆底盘110于所述轮毂电机之间，用于驱动与之相应联接的轮毂电机的转向；
78.其中，所述转向电机沿着纵向方向布置；
79.也就是说，由轮毂电机驱动巡检机器人100前进或后退，而由转向电机可以实现各个轮毂电机的转向，在不同工况下能够模拟数字节能可在行进过程中能灵活精确转向，以精准跟随预设的巡检路径，同时机器人具备零转弯半径，能够在特殊情况下实现360
°
原地转向。
80.在本发明的一个示例中，所述防爆驱动模块120还包括：
81.驱动器，其与所述轮毂电机相耦接，用于控制所述轮毂电机正转、翻转和停止动作；其与所述转向电机相耦接，用于控制轮毂电机以所述轮毂电机与所述转向电机的连接处为中心轴，以所述轮毂电机与连接处之间的距离为半径进行转动；
82.简言之，驱动器为轮毂电机的控制中心，控制所述轮毂电机正转、翻转和停止动作。
83.在本发明的一个示例中，所述防爆驱动模块120还包括：
84.阻尼悬架，其配置在所述轮毂电机与所述转向电机之间，用于缓冲巡检机器人100与地面之间的冲击力；
85.阻尼悬架，配合可调胎压轮胎的局部变形及关键部件处设置减震元件的吸震作用，以被动过滤不平整路面激励；优选地，在巡检机器人100内还安装主动减震机构，所述主动减震机构则指在机器人震动敏感部件处设置主动减震装置，如在摄像云台处内置三维陀螺仪，通过实时检测云台各方震动量，动态主动调节摄像云台三自由度转角，同时结合图像去抖算法，确保采集图像平稳。
86.在本发明的一个示例中，还包括：智能云台150，
87.其联接在所述防爆底盘110上，用于在标志点静态摄取仪表或阀门影像并抽取目标对象，对采用色彩指示的对象能够抽取对象并判断色彩记录、上传；
88.所述智能云台150搭载的红外热成像探测仪和可见光、星光级高清摄像机能够在标志点静态摄取仪表或阀门影像并抽取目标对象，对采用色彩指示的对象如信号灯等能够抽取对象并判断色彩记录、上传，摄像头可同时作为后台干预遥控时的视觉辅助。
89.在本发明的一个示例中，还包括：升降平台160，
90.其一端固定联接在防爆底盘110上，其另一端与智行云台相联接，用于在高度方向上提升或降低所述智能云台150的高度；
91.该升降平台160为三级串联式升降平台160带动智能云台150升降且安装在防爆底盘110上，所述升降杆的驱动装置推杆电机安装在防爆本体模块内部，形成一个满足防爆要求的防爆机构；驱动装置与三级串联式升降平台160的升降杆相连，驱动升降杆进行伸缩动作。全方位智能云台150安装在三级串联式升降平台160的顶端且满足防爆要求，其随着三级串联式升降平台160的升降杆的进行升降。平台两端各有一个行程限位开关推杆电机运行到底或到顶后，会自动断电，保护电机不会空转烧机。
92.所述防爆充电模块，为满足电池充放电及储运状态下的安全要求，电池采用单独防爆设计。锂电池组电源管理系统(bms)采用集中式管理bms，主要由主控单元(cmu)和若干个监控单元(bmu)组成。bmu检测和均衡管理电池模块的电压和温度，并将数据传给cmu。cmu检测锂电池组的总电压、总电流及绝缘度，负责与机器人控制系统及充电机通信，对电池组充放电进行保护。机器人充电接口利用超大型异形锥面公头，增大与充电桩接触面积，便于充电，机器人本体采用柔性防尘结构保护充电接口。
93.所述多传感器融合系统，用于采集工作现场风速风向实时数据。隔爆型四合一气体探测器采用外挂的方式固定安装于机器人前部，能够避免介质流场紊流影响并及时对行进中机器人周围的油气、硫化氢、可燃性气体等有害气体准确检测。环境信息采集模块与数据采集模块连接，经工控机处理后，通过通讯模块传送到远程控制端。搭配有人rtu可提供云组态平台，可根据现场情况自行配置组态界面，手机随时查看数据及报警。
94.所述安全防护模块，巡检机器人100前后端安装有安全梁，内部包含阵列超声传感器实现避障检测，固定式摄像机补偿云台摄像机场盲区同时形成双目视觉。设置柔性元件实现缓冲、急停及被动安全防护。通过与超声波传感器配合共同完成前方障碍物的检测工
作，巡检机器人100通过对激光雷达等避障采集到的信息进行处理，可自动判断当前巡检机器人100与设备之间的距离是否大于安全距离，否则机器人会发出警报并自主避障，实现机器人的主动安全防护。
95.上文中参照优选的实施例详细描述了本发明所提出的巡检机器人100的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。