基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置的制作方法

本申请涉及隧道巡检机器人技术领域，尤其涉及一种基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置。

背景技术：

随着机器人技术的快速发展，利用机器人开展智能化的电力巡检作业已成为目前的主流发展趋势，通过机器人上搭载的可见光摄像机、红外热成像仪、噪音采集设备等对电力设施中设备和电缆进行自动化巡检，具有巡检效率高、覆盖面广、环境适应性强、无人员人身安全隐患等优点。目前使用的巡检机器人主要依靠设备自身搭载的电池为其提供能源，为了保证巡检机器人具有足够的续航能力以满足工作强度要求，需要对巡检机器人所搭载的电池及充电技术进行优化设计。

对于户外使用的巡检机器人，由于空间尺寸的限制相对较少，可通过增加电池容量或增设充电房的方式来提高机器人的出勤率。但对于隧道巡检机器人，由于隧道内的空间尺寸相对较窄、设备电缆排布密度较高，为了严格控制机身尺寸，隧道巡检机器人往往难以搭载太大容量的电池，另一方面充电站的建设也受到隧道空间的限制。针对隧道巡检机器人的供电系统设计，目前主要包括以下几种方式：一种是通过接触式金属滑轨进行供电，在两条平行的金属滑轨上施加交流电，通过集成在机器人机身上的电刷与金属滑轨直接接触进行取电。另外一种方式是采用固定式充电站设计，通过在一个或多个固定的位置布置充电站，由机器人运动到相应位置后完全停止运动进行充电。

采用接触式金属滑轨进行充电，当机器人急加、减速时可能会产生电火花，而隧道属于半密闭环境，可能会有甲烷等易燃易爆气体积聚，从而引起火灾甚至爆炸隐患。采用固定式充电站进行充电，需要机器人停止巡检工作进入专门的充电程序，降低了机器人的有效巡检效率，且充电站的部署会占用隧道内本就不宽裕的空间，影响其他设备的安装。

技术实现要素：

本申请提供了一种基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置，以解决现有技术中隧道巡检机器人通过接触式金属滑轨充电存在安全隐患，及通过固定式充电站充电降低巡检效率的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请实施例公开了一种基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置，包括：感应取电环和供电导轨，其中：

所述感应取电环包括两段取电线圈、两支线圈外壳、环形壳体及导电螺栓，两支所述线圈外壳对应包裹在两段所述取电线圈的外侧，两支所述线圈外壳分别可伸缩的设置于所述环形壳体的两端，所述导电螺栓设置于所述环形壳体上；

位于所述环形壳体外侧的两段所述取电线圈通过线圈触点连接，且两段所述取电线圈的自由端对应连接于所述导电螺栓上的两个导电电极上，所述导电螺栓设于隧道巡检机器人的充电端口；

所述供电导轨包括绝缘外壳，所述绝缘外壳包裹有交流供电电缆，所述供电导轨铺设于隧道中，所述隧道巡检机器人通过滑轮沿所述供电导轨移动。

可选地，在上述基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置中，所述环形壳体的两端均设有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧的一端固定于所述环形壳体上，另一端固定于相应的所述线圈外壳上。

可选地，在上述基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置中，两支所述线圈外壳相接触的端部均设为楔形结构。

可选地，在上述基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置中，所述线圈触点包括相匹配的镀金焊盘和镀金探针，所述镀金焊盘和所述镀金探针分别设于两段所述取电线圈相接触的端部。

可选地，在上述基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置中，两个所述导电电极分别位于所述导电螺栓的侧面和底面。

可选地，在上述基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置中，所述供电导轨通过吊装支架固定于所述隧道顶部。

可选地，在上述基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置中，所述取电线圈的线径为0.5-5mm。

可选地，在上述基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置中，所述伸缩弹簧的伸缩行程大于等于5mm。

可选地，在上述基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置中，所述导电螺栓的外径15-30mm。

可选地，在上述基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置中，所述感应取电环的半径为所述绝缘外壳半径的1.1-1.5倍。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供了一种基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置，包括：感应取电环和供电导轨，感应取电环设置于隧道巡检机器人上，供电导轨铺设于隧道中，当隧道巡检机器人需要充电时，可通过感应取电环从供电轨道上进行感应取电。所述感应取电环包括两段取电线圈、两支线圈外壳、环形壳体及导电螺栓，两支所述线圈外壳对应包裹在两段所述取电线圈的外侧，两支所述线圈外壳分别可伸缩的设置于所述环形壳体的两端，所述导电螺栓设置于所述环形壳体上。位于所述环形壳体外侧的两段所述取电线圈通过线圈触点连接，且两段所述取电线圈的自由端对应连接于所述导电螺栓上的两个导电电极上，所述导电螺栓设于隧道巡检机器人的充电端口。所述供电导轨包括绝缘外壳，所述绝缘外壳包裹有交流供电电缆，所述供电导轨铺设于隧道中，所述隧道巡检机器人通过滑轮沿所述供电导轨移动。本申请中，隧道巡检机器人通过自身的滑轮沿供电导轨移动，当隧道巡检机器人需要充电时，则控制感应取电环靠近供电导轨，感应取电环中的线圈触点在接触到供电导轨后，在感应取电环的继续移动下，线圈触点打开，线圈外壳分别沿环形壳体的轴向方向缩进，当感应取电环将供电导轨包围之后，线圈外壳分别沿环形壳体的轴向方向伸出，直至线圈触点接触。此后，隧道巡检机器人通过感应取电环进行取电，电信号通过导电螺栓上的导电电极输入至隧道巡检机器人中，上述充电过程并不影响隧道巡检机器人沿供电导轨继续移动。本申请中的基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置，通过感应取电环和供电导轨为隧道巡检机器人提供实时的电能供给，可在不影响巡检任务执行的情况下为隧道巡检机器人提供不间断的电能供给，保证了巡检效率，且充电方式不会产生电火花引发安全隐患，同时消除了传统充电站设计对隧道内空间资源的占用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本发明实施例提供的一种基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置的基本结构示意图；

图2为本发明实施例提供的感应取电环的基本结构示意图；

图3为本发明实施例提供的隧道巡检机器人供电装置的使用状态图；

图4为本发明实施例提供的线圈外壳的部分结构示意图；

附图标记说明：1、感应取电环；11、取电线圈；111、自由端；12、线圈外壳；121、缺口；13、环形壳体；14、导电螺栓；141、导电电极；142、侧面；143、底面；15、线圈触点；16、伸缩弹簧；2、供电导轨；21、绝缘外壳；22、供电电缆；3、隧道巡检机器人；4、隧道；5、吊装支架。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

参见图1，为本发明实施例提供的一种基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置的基本结构示意图，图3为本发明实施例提供的隧道巡检机器人供电装置的使用状态图。结合图1和图3，该基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置，包括：感应取电环1和供电导轨2，感应取电环1设置于隧道巡检机器人3上，供电导轨2铺设于隧道4中，当隧道巡检机器人3需要充电时，可通过感应取电环1从供电导轨2上进行感应取电。隧道4的顶部中通过吊装支架5铺设两套供电导轨2，两套供电导轨2平行且对称设置在隧道巡检机器人3的两侧，相应的，每个隧道巡检机器人3上可设置4个感应取电环1，每套供电导轨2上对应2个感应取电环1。

参见图2，为本发明实施例提供的感应取电环的基本结构示意图。由图2所示，所述感应取电环1包括两段取电线圈11、两支线圈外壳12、环形壳体13及导电螺栓14，两支所述线圈外壳12对应包裹在两段所述取电线圈11的外侧，两支所述线圈外壳12分别可伸缩的设置于所述环形壳体13的两端，所述导电螺栓14设置于所述环形壳体13上。其中，线圈外壳12和环形壳体13均为绝缘材质。位于所述环形壳体13外侧的两段所述取电线圈11通过线圈触点15连接，且两段所述取电线圈11的自由端111对应连接于所述导电螺栓14上的两个导电电极141上，所述导电螺栓14设于隧道巡检机器人3的充电端口。结合图1，供电导轨2包括绝缘外壳21，所述绝缘外壳21包裹有交流供电电缆22，所述隧道巡检机器人3通过滑轮沿所述供电导轨2移动。

本申请中，隧道巡检机器人3通过自身的滑轮沿供电导轨2移动，当隧道巡检机器人3需要充电时，则控制感应取电环1靠近供电导轨2，感应取电环1中的线圈触点15在接触到供电导轨2后，在感应取电环1的继续移动下，线圈触点15打开，线圈外壳12分别沿环形壳体13的轴向方向缩进，当感应取电环1将供电导轨2包围之后，线圈外壳12分别沿环形壳体13的轴向方向伸出，直至线圈触点15接触，构成电流通路。此后，隧道巡检机器人3通过感应取电环1进行取电，电信号通过导电螺栓14上的导电电极141输入至隧道巡检机器人3中，上述充电过程并不影响隧道巡检机器人3通过滑轮沿供电导轨2继续移动。本申请中的基于感应取电技术的隧道巡检机器人供电装置，通过感应取电环1和供电导轨2为隧道巡检机器人3提供实时的电能供给，可在不影响巡检任务执行的情况下为隧道巡检机器人提供不间断的电能供给，保证了巡检效率，且充电方式不会产生电火花引发安全隐患，同时消除了传统充电站设计对隧道内空间资源的占用。

为了进一步优化上述技术方案，本申请中所述环形壳体13的两端均设有伸缩弹簧16，所述伸缩弹簧16的一端固定于所述环形壳体13上，另一端固定于相应的所述线圈外壳12上。两支所述线圈外壳12相接触的端部均设为楔形结构。参见图4，为本发明实施例提供的线圈外壳的部分结构示意图，结合图4，感应取电环上两支线圈外壳12相接触的端部均为楔形结构，故两支线圈外壳12的接触处，即线圈触点15处具有缺口121，当感应取电环1靠近供电导轨2时，在缺口121处更为省力的将线圈触点15打开，两支线圈外壳12分别沿着环形壳体13的轴向方向缩进。当供电导轨2被感应取电环1包围时，两支线圈外壳12在伸缩弹簧16的带动下沿着环形壳体13的轴向方向伸展，直至两端部接触。其中，所述伸缩弹簧16的伸缩行程大于等于5mm。

进一步，所述线圈触点15包括相匹配的镀金焊盘和镀金探针，所述镀金焊盘和所述镀金探针分别设于两段所述取电线圈11相接触的端部。本申请中取电线圈11为无氧铜漆包线，取电线圈11的两端设置镀金焊盘和镀金探针，确保表面不会生锈，避免其生锈之后产生的铜绿会增加电阻，影响使用功能。镀金探针可沿轴向伸缩，伸缩行程不少于1mm。

本申请中，所述取电线圈11的线径为0.5-5mm，两段取电线圈11的自由端111分别连接至导电螺栓14的两个导电电极141上，所述导电螺栓14的外径15-30mm。其中，为了避免联电现象，两个导电电极141分别位于所述导电螺栓14的侧面142和底面143。参见图2，导电螺栓14的侧面142即为导电螺栓14的圆周面上，底面143即为远离所述环形壳体13的一面。

另外，本申请中所述感应取电环1的半径为所述绝缘外壳21半径的1.1-1.5倍，确保感应取电环1能够将供电导轨2包围，通过取电线圈11利用感应取电原理从供电导轨2中的供电电缆22获取电能。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。