一种巡检机器人用云台的制作方法

本实用新型涉及云台技术领域，特别涉及一种巡检机器人用云台。

背景技术：

近几年，随着国家电网加速推进电网智能化、自动化发展，配电站和变电站巡检机器人应用越来越广泛，而目前所有巡检机器人均采用带有红外相机和可见光相机的云台进行仪表识别和红外测温，对云台要求的精度要求也越来越高。目前市面上的传统雅安型云台采用涡轮蜗杆传动设计，具有定位精度低、结构复杂、体积庞大和运行不稳定等问题，严重限制了机器人的使用场景。

现有相关技术中的云台大多采用价格昂贵的谐波减速器和结构较为复杂的同步带传动，同时云台水平回转和俯仰采用了价格较高的光电开关进行云台限位。因此导致云台价格较高、结构复杂的缺点。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型开发了一种巡检机器人用云台。该云台功能齐全，结构简单，定位准确，价格更加低廉。

本实用新型具体采用如下方案：

一种巡检机器人用云台，包括：

云台固定座；

云台底座，所述云台底座设置于云台固定座上；

水平回转驱动机构，水平回转驱动机构固定在云台底座上，水平回转驱动机构上设置有水平回转驱动齿轮，云台固定座上设置有与水平回转驱动齿轮啮合的水平回转从动齿轮，当水平回转驱动机构工作时，云台底座绕云台固定座水平回转。

优选的，所述水平回转从动齿轮为错齿安装在云台固定座上的第一水平回转从动齿轮和第二水平回转从动齿轮，水平回转驱动齿轮围绕第一水平回转从动齿轮和第二水平回转从动齿轮转动。

优选的，还包括水平回转磁编码器和水平回转磁钢，所述的水平回转磁编码器设置在水平回转驱动机构上，所述水平回转磁钢设置在云台固定座上；或

所述的水平回转磁钢设置在水平回转驱动机构上，所述水平回转磁编码器设置在云台固定座上。

优选的，还包括局放，所述的局放固定设置于云台底座内部，并随云台底座运动。

优选的，所述局放包括局放固定装置、局放驱动机构、局放筒，所述的局放筒在局放驱动机构驱动下在局放固定装置上移动。

优选的，还包括设置于局放固定装置上的局放接近开关或设置于局放筒上的局放传感器。

优选的，还包括相机舱，所述相机舱设置于云台底座侧面。

优选的，还包括俯仰驱动机构，所述俯仰驱动机构固定在云台底座上，所述相机舱可转动得设置于云台底座侧边，相机舱随俯仰驱动机构的驱动而转动。

优选的，还包括穿过云台底座侧边的俯仰轴，所述相机舱通过俯仰轴设置于云台底座侧边，所述俯仰驱动机构上设置有俯仰驱动齿轮，俯仰轴上设置有错齿安装的第一俯仰从动齿轮和第二俯仰从动齿轮，俯仰驱动机构驱动俯仰驱动齿轮，俯仰驱动齿轮带动第一俯仰从动齿轮和第二俯仰从动齿轮，最终带动俯仰轴转动。

优选的，还包括磁钢和俯仰磁编码器，所述磁钢设置在俯仰驱动机构上，所述俯仰磁编码器设置在云台底座上；或

所述的磁钢设置在云台底座上，所述俯仰磁编码器设置在俯仰驱动机构上。

优选的，云台底座上固定设置有俯仰限位块，所述俯仰限位块具有通孔，俯仰轴穿过该通孔，俯仰轴上设置有第一凸台，通孔内边缘设置有第二凸台。两凸台互相配合，以对俯仰轴的转动进行限位。

优选的，云台固定座上设置有水平回转限位块，所述云台底座底部设置有水平回转限位销。

有益效果

本实用新型所涉及的巡检机器人用云台采用驱动电机驱动齿轮带动云台水平回转和俯仰运动，使用齿轮配合的方式，结构简单，生产成本低；为保证云台精度采用双片直齿轮错齿安装减小齿轮之间的间隙；采用磁编码器和磁钢进行云台水平回转和俯仰的定位和零位标定，具有较高的定位精度；云台采用机械限位块对云台水平和俯仰角度进行限位，成本更低；局放采用接近开关定位，相机舱可设置多个，其中可放置可见光相机或红外相机，其中可见光相机可以实现实现仪表开关状态识别、红外相机可以实现红外测温、局放可实现柜体放电检测等功能。

综上，该云台具有价格低廉、结构简单、定位精度高等优点。该云台可以实现仪表开关状态识别、红外测温、局部放电检测等检测功能，并将检测数据实时传到电脑后台并提前告警，具有很大的工程应用价值。

附图说明

图1为本实用新型云台俯视图

图2为本实用新型云台主视图

图3为本实用新型云台水平回转系统剖视图

图4为本实用新型云台水平回转系统爆炸视图

图5为本实用新型云台水平回转系统轴侧视图

图6为本实用新型云台俯仰系统剖视图

图7为本实用新型云台俯仰系统爆炸视图

图8为本实用新型局放系统视图

图9为本实用新型云台无顶壳内部视图

图10为本实用新型俯仰限位块和俯仰轴结构图

1-局放；2-可见光相机舱；3-红外相机舱；4-红外相机；5-补光灯；6-可见光相机；7-水平回转驱动机构；8-水平回转电机法兰；9-水平回转驱动齿轮；10-第一水平回转从动齿轮；11-第二水平回转从动齿轮；12-回转深沟球轴承；13-水平回转限位块；14-导电滑环；15-云台固定座；16-水平回转限位销；17-第一固定螺钉；18-水平回转磁钢；19-水平回转磁编码器；20-云台底座；21-俯仰驱动机构；22-俯仰驱动齿轮；23-俯仰电机法兰；24-俯仰磁编码器；25-第一俯仰深沟球轴承；26-俯仰轴；27-第一轴承固定法兰；28-第一俯仰从动齿轮；29-第二俯仰从动齿轮；30-第二固定螺钉；31-俯仰限位块；32-第二俯仰深沟球轴承；33-第二轴承固定法兰；34-局放驱动机构；35-局放固定装置；36-局放驱动齿轮；37-局放接近开关；38-导轨；39-齿条；40-局放筒；41-局放传感器；42-云台顶壳。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明，以方便本领域技术人员理解本实用新型。

本实施例中，云台包括水平回转系统、俯仰系统以及局放系统。水平回转系统主要是控制云台整体进行水平回转；俯仰系统主要是控制位于两侧的相机舱进行俯仰转动；局放系统则主要是控制局放进行伸缩运动。

水平回转系统

如图1和图2所示分别为本实用新型的俯视图和主视图，可以看出本实施例中的云台包括局放1，局放1设置于云台底座20和云台顶壳42组成的空间中，在局放1的两侧设置有相机舱，其中左侧(相对于该图而言)是可见光相机舱2，右侧是红外相机舱3，在红外相机舱3中设置有红外相机4，可见光相机舱2中设置有可见光相机6和补光灯5，可见光相机6及补光灯5可以进行配电柜仪表和开关的拍照和识别，红外相机4可以对柜体进行红外测温。

如图3、图4、图5所示分别为本实用新型云台水平回转系统剖视图、水平回转系统爆炸视图和水平回转系统轴侧视图。如图4所示，整个云台包括云台固定座15，本实施例中云台固定座15是固定在机器人上的；云台底座20，所述云台底座20设置于云台固定座15上，两者非固定连接，即云台底座20可以转动。

如图4所示，云台固定座15上设置有水平回转磁钢18，且云台固定座15上设置有回转深沟球轴承12，云台底座20的底部设置有与回转深沟球轴承12相对应的通孔，回转深沟球轴承12穿过通孔，以方便将第一水平回转从动齿轮10和第二水平回转从动齿轮11从云台底座内部设置于回转深沟球轴承12上，本实用新型中是将第一水平回转从动齿轮10和第二水平回转从动齿轮11通过第一固定螺钉17(见图2)固定在回转深沟球轴承12上的。在云台底座20内设置有水平回转驱动机构7，在该驱动机构7的底部设置有水平回转驱动齿轮9，与前述所述的两个从动齿轮10和11啮合，本实施例中该水平回转驱动机构7采用的是水平回转电机，水平回转电机设置于水平回转电机法兰8上，从图3中可以看出，水平回转电机下部设置有水平回转电机法兰8，水平回转电机与第一水平回转从动齿轮10和第二水平回转从动齿轮11通过水平回转法兰8连接。

从图4可以看出，在水平回转电机法兰8上还设置有导电滑环14和水平回转磁编码器19。导电滑环14的设置用于云台直通线连接，保护线束在云台回转时不被铰断。水平回转磁编码器19用来进行云台的回转定位。水平回转磁编码器19和水平回转磁钢18两者其中之一固定，另一个旋转运动即可，如水平回转磁编码器19运动时，水平回转磁钢18需保持固定不动；若水平回转磁钢18做回转运动时，水平回转磁编码器19保持固定不动。

当回转系统运作时，云台固定座15固定不动，从而其上的水平回转磁钢18、水平回转深沟球轴承12、设置于回转深沟球轴承12上的第一水平回转从动齿轮10和第二水平回转从动齿轮11均保持固定不动，而水平回转电机驱动水平回转驱动齿轮9转动，因两个从动齿轮均固定不动，所以水平回转驱动齿轮9围绕两个从动齿轮转动，从而带动整个云台底座20围绕云台固定座15进行水平回转运动。也就是说，在云台底座20水平运动时，云台固定座15和第一水平回转从动齿轮10和第二水平回转从动齿轮11均保持固定不动。而安装固定在云台底座20上的部件跟随转动。

在该实施例中，第一水平回转从动齿轮10和第二水平回转从动齿轮11用第一固定螺钉17进行错齿安装并固定，以减小水平回转驱动齿轮9和水平回转从动齿轮之间的间隙，从而保证了云台水平回转定位的精度更高。

而固定于水平回转电机法兰8上的水平回转磁编码器19和固定在云台固定座15上的水平回转磁钢18用来进行云台的回转定位和零位标定，这样的定位方式精度更高，可以满足现有场景要求。

如图5所示为该云台的轴侧视图，可以看出在固定座15上设置有水平回转限位块13，在云台底座20的底部设置有水平回转限位销16，此两者配合对云台进行回转限位。因此该实施例中的云台水平回转转动的范围是-180°～+180°。

俯仰系统

如图6、图7所示分别为本实用新型云台俯仰系统剖视图、俯仰系统爆炸视图，从图中可以看出，在云台底座20的左右两端板上设置有通孔以方便俯仰轴26穿过。俯仰轴26通过第一俯仰深沟球轴承25、第二俯仰深沟球轴承32、第一轴承固定法兰27、第二轴承固定法兰33设置于云台底座20上，从而使得俯仰轴26可以转动。两个相机舱设置在轴承固定法兰上27和33，位于云台底座20的两端，随俯仰轴26的转动而转动。

如图7所示，俯仰轴26穿过云台底座20左右的端板，在俯仰轴26的右侧(图6视角中为左侧)依次设有俯仰限位块31，第二俯仰深沟球轴承32，第二轴承固定法兰33以及固定在第二轴承固定法兰33上的可见光相机舱2。

如图10所示，为本实用新型俯仰限位块和俯仰轴结构图，从图中可以看出，俯仰限位块31具有通孔，俯仰轴26穿过该通孔，俯仰轴26上设置有第一凸台，通孔内边缘设置有半圈第二凸台，第一凸台和第二凸台互相配合，使得俯仰轴26只能在-90°～+90°角度旋转。

如图7所示，在云台底座20内的俯仰轴26上则设有第一俯仰从动齿轮28和第二俯仰从动齿轮29，本实施例中从动齿轮是通过第二固定螺钉30(图7未示出，见图6)固定在第一俯仰深沟球轴承25上的。在云台底座20内还设置俯仰驱动机构21，此实施例中为俯仰驱动电机，俯仰驱动电机21上设置俯仰驱动齿轮22，俯仰驱动齿轮22上设置有磁钢(图中未示出)，俯仰驱动齿轮22与第一俯仰从动齿轮28和第二俯仰从动齿轮29啮合。俯仰驱动机构21与俯仰电机法兰23连接，俯仰电机法兰23通过第一轴承固定法兰27固定在云台底座20的侧端板上。俯仰磁编码器24固定设置在俯仰电机法兰23上，由于磁钢与俯仰驱动齿轮22转动，因此俯仰磁编码器24与磁钢相对转动，可用于定位。

在该实施例中，第一俯仰从动齿轮28和第二俯仰从动齿轮29用第二固定螺钉30(见图6)进行错齿安装并固定，以减小俯仰驱动齿轮22和俯仰从动齿轮之间的间隙，从而保证了云台俯仰转动定位的精度更高。

俯仰系统运作时，俯仰电机驱动俯仰驱动齿轮22转动，俯仰驱动齿轮22进一步带动第一俯仰从动齿轮28和第二俯仰从动齿轮29转动，从而带动俯仰轴26转动，最终带动两侧的相机舱跟随转动。同理，俯仰磁编码器24和装载俯仰驱动齿轮22上的磁钢(图中未示出)来对云台进行俯仰定位和零位标定。俯仰限位块31用于俯仰轴的回转定位。

在本实施例中，俯仰轴26为空心轴，方便走线。

局放系统

如图8所示为本实施例中局放系统的示意图，俯仰限位块31固定在云台底座20内部侧端板上，在俯仰限位块31上固定设置齿条39，在齿条39上设置导轨38，导轨38上设置可以沿导轨38滑动的滑块(图中未示出)，滑块上固定设置局放固定装置35(此实施例中为固定板)，在局放固定装置35上固定设置有局放筒40及局放驱动机构34，局放驱动机构34上还设置有局放驱动齿轮36，局放驱动齿轮36与齿条39啮合。

在局放固定装置35上还设置有局放接近开关37，其作用是对局放筒40进行限位。在局放筒40的末端还设置有局放传感器41，用来对柜体进行放电检测。

局放系统运作时，局放驱动机构34开始运转，其带动局放驱动齿轮36在齿条39上移动，从而带动局放驱动机构34移动，因局放驱动机构34与局放固定装置35固定，因此局放固定装置35也随局放驱动机构34移动，因此设置在局放固定装置35上的其他部件一并进行伸缩运动。局放采用接近开关定位并可伸出270mm。

如图9所示为本实用新型云台的无顶壳内部视图，结合图7我们可以看出，为了节省空间，在本实施例中，水平回转系统置于整个云台的下层，俯仰系统位于整个云台的中层，局放系统位于云台的最上层。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。