一种移动底盘机构及包含其的巡检机器人的制作方法

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种移动底盘机构及包含其的巡检机器人。

背景技术：

巡检机器人实际作业环境多变，其性能评判的一个重要指标为作业范围。实际工况中，机器人需要将机械臂升至较高处作业，普通巡检机器人在底盘直径1m以内、重量150kg以内，除仅举升摄像头的观察型巡检机器人以外，市场上还没有能够很好地作业高度至2m以上的巡检机器人。现有技术中的巡检机器人无法做到作业高度为2m以上的主要限制因素为作业时的巡检机器人自身的抗倾覆能力、升降结构的平稳程度以及系统刚性。

当巡检机器人作业至2m以上时，现有解决方案为巡检机器人底盘直径做大，一般1.5m以上，以提升平稳度，但底盘过大限制机器人的通过能力，反过来限制了机器人的适用工况。对于过道窄、作业高度高的工况环境，例如铁路信号机房，过道0.8m宽，最高按钮位2.2m，最低0.2m；该工况下存在大量自动巡检和作业需求，但现有产品中暂未有能够解决该需求的巡检机器人。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种用于巡检机器人的移动底盘机构，包括：

底盘单元；

电池储存单元，设置于所述底盘单元上方，用于存储电池；

硬件模组固定单元，设置于所述电池储存单元上方，用于固定安装硬件模组。

优选地，所述底盘单元包括：

底盘板、万向轮、万向轮连接件和驱动轮组；

所述底盘板上对称设置有两组安装端，每一组安装端分别包括两个固定位点，每一所述固定位点分别固定安装有万向轮连接件，每一个所述万向轮连接件分别固定连接有万向轮，所述底盘板上设置一组驱动轮组，一组所述驱动轮组包括两个轮毂电机，且所述驱动轮组位于两组安装端之间。

优选地，所述底盘板上的轮毂电机安装处设置有高度调整槽。

优选地，所述电池储存单元包括：

电池底板；

两组支撑固定件，间隔设置在所述电池底板上；

两个滑轨，分别连接在每组所述支撑固定件上，且两个滑轨设置于两组所述支撑固定件的相靠近侧；

电池固定架，分别连接在两个所述滑轨相靠近的一侧，用于放置电池。

本发明还提供一种巡检机器人，包括如权利要求1-4所述的移动底盘机构和执行组件；

移动底盘机构，用于承载巡检机器人本体移动；

执行组件，设置于所述移动底盘机构上方；

其中，所述执行组件包括：

支架，固定安装在底盘板上；

滑动模组，竖直设置，并安装在所述支架上；

机械臂，通过机械臂固定件滑动连接在所述滑动模组上；

无线ap，固定安装在所述滑动模组上。

优选地，所述支架包括支架底板、支架立板和支架侧板；

所述支架底板与所述支架立板呈一定夹角连接，且所述支架侧板的一侧与所述支架立板的一侧面连接，所述支架侧板的一端与所述支架底板连接。

优选地，所述支架底板与所述底盘板固定连接，所述支架立板垂直连接在所述支架底板上，所述支架侧板垂直连接在所述支架底板上且与所述支架立板连接。

优选地，所述支架侧板上还设置有避障器。

优选地，所述支架侧板上还设置有无线充电器。

优选地，所述滑动模组顶部安装有云台相机。

本发明的一种移动底盘机构及包含其的巡检机器人，通过给巡检机器人设置三层式结构的移动底盘机构达到了为硬件设备如电池驱动器等的布置留出充足空间、将控制器和主控板等昂贵设备与电池这一危险源物理隔绝以保障安全、层式结构有利于将重物放置底层实现重心的降低的目的；同时在底盘单元设置的三排对轮结构，可以达到原地转弯的效果，便于巡检机器人的移动，以及方向的转动，进而提高巡检机器人的作业范围。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例的移动底盘机构结构示意图；

图2示出了本发明实施例的底盘单元结构示意图；

图3示出了本发明实施例的电池储存单元结构示意图；

图4示出了本发明实施例的巡检机器人结构示意图；

图5示出了本发明实施例的巡检机器人的执行组件结构示意图；

图6示出了本发明实施例的巡检机器人的支架结构示意图；

图7示出了本发明实施例的巡检机器人的工作状态示意图。

图中：1-移动底盘机构；11-底盘单元；111-底盘板；112-万向轮；113-万向轮连接件；114-轮毂电机；115-轮毂电机固定环；116-高度调整槽；12-电池储存单元；121-电池；122-电池底板；123-支撑固定件；124-滑轨；125-电池固定架；13-硬件模组固定单元；131-硬件模组；2-执行组件；21-支架；22-滑动模组；23-机械臂；24-机械臂固定件；25-无线ap；26-避障器；27-无线充电器；28-云台相机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

请参照图1，图1示出了本发明实施例的移动底盘机构结构示意图，如图1所示，本发明公开的一种用于巡检机器人的移动底盘机构，所述移动底盘机构为三层式结构。具体包括：底盘单元11，设置于底层；电池储存单元12，设置于所述底盘单元11上方，用于存储电池121；硬件模组固定单元13，设置于所述电池储存单元12上方，用于固定安装硬件模组131。其中，所述硬件模组131包括驱动器和/或控制器。

通过本发明设计的三层式移动底盘结构以解决：为硬件设备如电池驱动器等的布置留出充足空间、将控制器和主控板等昂贵设备与电池这一危险源物理隔绝保障安全、层式结构有利于将重物放置底层实现重心的降低。

具体的，底盘单元11的具体结构请参照图2，图2示出了本发明实施例的底盘单元机构结构示意图，如图2所示，所述底盘单元11包括底盘板111、万向轮112、万向轮连接件113和驱动轮组；示例性的，所述底盘单元11的尺寸大小为：以俯视底盘单元11的角度观察，以所述底盘单元11俯视图中心为圆点，40cm为半径，底盘板111的尺寸不超出该范围均可。所述底盘板111上对称设置有两组安装端，每一组安装端分别包括两个固定位点，每一所述固定位点分别固定安装有万向轮连接件113，每一个所述万向轮连接件113分别固定连接有万向轮112，两组所述安装端之间设置有一组驱动轮组，所述驱动轮组包括两个轮毂电机114。

通过本实施例确定的底盘单元11，万向轮112和驱动轮组共同组成前中后三排对轮结构，即6个移动轮其中包含2个驱动轮的形式，可以达到原地转弯的效果，进而提高巡检机器人的作业范围。

优选地，每一组所述固定位点关于所述底盘板111对称设置，示例性的，所述固定位点关于所述底盘板111左右对称设置。

优选地，两个所述轮毂电机114关于所述底盘板111对称设置，示例性的，两个所述轮毂电机114关于所述底盘板111左右对称设置，本设计中的对称方式包括但不限于左右对称，还可以根据实际需要进行中心对称设置或者轴线对称设置等。

更进一步的，所述轮毂电机114通过轮毂电机固定环115固定安装在所述底盘板111上，在进行轮毂电机114的安装与拆卸的过程中，只需要针对轮毂电机固定环115进行安装与拆卸，便能够达到快速安装与拆轮毂电机114的目的，以提高安装与维修保护的效率。

优选地，所述底盘板111上的轮毂电机114安装处设置有高度调整槽116。

在采用本实施例中的三排对轮结构的驱动方式下，即驱动轮在中间，前后为被动轮的驱动方式，常常会存在安装轮胎不稳定、万向轮112长时间运行被磨损等情形下驱动轮组被架空的情况，导致巡检机器人无法运动。而通过在底盘板111上的轮毂电机114安装处设置有高度调整槽116，实现了对轮毂电机114的轮胎触地程度进行调节，使其在发生加工或安装误差、轮胎磨损等情况后，能够重新调节轮毂电机114的轮胎和地表的接触程度，进而保证有效驱动，使巡检机器人能够正常工作。

示例性的，所述电池储存单元12的具体结构请参照图3，图3示出了本发明实施例的电池储存单元结构示意图，如图3所示，所述电池储存单元12包括：

电池底板122，两组支撑固定件123，两个滑轨124和电池固定架125。

具体的，两组所述支撑固定件123间隔设置在所述电池底板122上，并且所述支撑固定件123通过螺栓与所述电池底板122固定连接，所述支撑固定件123另一端通过螺栓与所述硬件模组固定单元13固定连接；两个所述滑轨124分别通过螺栓固定连接在每组所述支撑固定件123上，且两个滑轨124设置于两组所述支撑固定件123的相靠近侧，且所述支撑固定件123与所述滑轨124通过螺栓固定连接；两个所述滑轨124相靠近的一侧分别固定连接一个电池固定架125，两个所述电池固定架125共同组成一个用于放置电池121的支撑架。上述连接方式包括但不限于通过螺栓固定连接。现有技术中，巡检机器人的工作要求续航时间比较严格，因此巡检机器人所配备的电池121本身较重，同时电池121又作为重点维修保养的存在需频繁更换，本实施例中通过设置滑轨124，实现抽拉结构有利于快速便捷地将电池121从巡检机器人本体上抽出，进行维修保养，进一步提高了工作的效率。

本发明还提供了包括上述的移动底盘机构1的巡检机器人，所述巡检机器人的具体结构请参照图4，图4示出了本发明实施例的巡检机器人结构示意图，如图4所示，所述巡检机器人还包括执行组件2。移动底盘机构1，用于支撑承载巡检机器人本体移动；执行组件2，设置于所述移动底盘机构1上方。

示例性的，所述执行组件2的具体结构请参照图5，图5示出了本发明实施例的执行组件结构示意图，如图5所示，所述执行组件2包括：支架21、滑动模组22，机械臂23和无线ap25。

ap，accesspoint，无线访问节点、会话点或存取桥接器)是一个包含很广的名称，它不仅包含单纯性无线接入点(无线ap)，也同样是无线路由器(含无线网关、无线网桥)等类设备的统称。

无线ap又称无线接入点，是一个无线网络的接入点，俗称“热点”。主要有路由交换接入一体设备和纯接入点设备，一体设备执行接入和路由工作，纯接入设备只负责无线客户端的接入，纯接入设备通常作为无线网络扩展使用，与其他ap或者主ap连接，以扩大无线覆盖范围，而一体设备一般是无线网络的核心。

具体的，所述支架21，固定安装在所述底盘板111上；所述滑动模组22，竖直设置，并安装在所述支架21上；所述机械臂23，通过机械臂固定件24滑动连接在所述滑动模组22上；所述无线ap25，固定安装在所述滑动模组22上。所述无线ap25因为需要接受指令信号，设置在较高处较为便利，因此选择将所述无线ap25设置在所述滑动模组22上。

更进一步地，所述支架21的具体结构请参照图6，图6示出了本发明实施例的支架结构示意图，如图6所示，所述支架21包括支架底板211、支架立板212和支架侧板213。所述支架底板211与所述支架立板212呈一定夹角连接，且所述支架侧板213的一侧与所述支架立板212的一端连接，所述支架侧板213的一端与所述支架底板211连接。示例性的，所述支架底板211与所述底盘板111固定连接，所述支架立板212垂直连接在所述支架底板211上，所述支架侧板213垂直连接在所述支架底板211上且与所述支架立板212连接。所述支架底板211、所述支架立板212、所述支架侧板213、所述底盘板111之间的连接关系包括但不限于螺栓固定连接。

更进一步地，所述支架侧板213上还设置有避障器26。

避障器26用于巡检机器人倒退时检测后方有无障碍物，因此面向后方设置，即远离所述机械臂23安装的方向设置，因为同时还要距离地面一定高度以使扫描范围更大，因此将避障器26设置在支架侧板213上，以达到较佳效果，但是不限于设置在所述支架侧板213上，示例性的，所述避障器26设置在所述支架立板212上。

更进一步地，所述支架侧板213上还设置有无线充电器27。

在实际实用巡检机器人的过程中，因为巡检机器人充电时是倒退靠近无线放电模块的，因此优选地，无线充电器27选择面向后方设置，即远离机械臂23的方向设置，以便和放置在室内固定位置的配对的无线放电模配对充电。

优选地，所述避障器26和所述无线充电器27还可以设置在所述滑动模组22上，将所述无线ap25、所述避障器26和所述无线充电器27设置在所述滑动模组22上，能够便于同一方向进行高度的调整，因为滑动模组22上有型材螺母槽，螺母可在螺母槽内滑动，而上述三个部件通过螺栓与螺母配合，螺母的滑动带动部件滑动，可以根据实际工况的需求实现对各个部件高度的调整，实现安装后也可以调整部件高度的效果，以便寻求最佳信号接收位置和符合人因工程学的拆卸安装位置。

更进一步地，所述滑动模组22顶部安装有云台相机28，优选地，所述云台相机28为全方位云台相机，用于视频拍摄、温度检测、图像识别、音频采集等。

具体的，云台相机28的旋转台上有两个摄像头，其中一个为红外摄像头，红外摄像头具备测温功能，因此利用其进行温度检测，另一个为高清摄像头，用于视频采集和音频采集以及图像识别。

请参照图7，图7示出了本发明实施例的巡检机器人的工作状态示意图，如图7所示，在实际工况中使用本发明的巡检机器人，巡检机器人的滑动模组22带动机械臂23执行大幅度升降动作，加之机械臂23自身操作范围，使其有限操作范围在垂向上达到0-2.5m。在机械臂23上施加各种夹头(未图示)以完成不同的作业任务。

本发明提出的巡检机器人在实现稳定作业的过程中，保持低重心不是通过一味增加配重实现，而是通过有效合理控制和精确分配结构件质量实现。使得巡检机器人在最大作业高度(2.5m)下机械臂末端执行机构高负载，示例性的，负载为15kg，依然可以保持整机绝对稳定性。不因臂展伸长、末端载重而降低整机刚性导致机械臂末端颤动，机械臂末端控制精度依然可以控制在5丝以内；巡检机器人整机抗倾覆力矩达到500nm，即2.5米高处可承受20公斤以上的推力而不发生倾覆。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。