一种包括多驱动的移动机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，尤其是一种包括多驱动的移动机器人。

背景技术：

在现实生活中，比如对生产线的巡检、对相对危险的环境进行巡检都需要相应的工作人员到待检测的环境中去，比如对生产线的巡检，这样就需要一个专业人员在整个生产线上走动进行检查，大大的浪费了人力。对应相对危险或者工作环境恶劣的环境中，比如冬天山区的路况巡检等，都需要相应专业的人员来检查。这样的工作安全系数低。在沿着待检查的路线上，怎么实现机器人代替人工巡检是一个急需解决的技术问题，并且由于检查的路线上可能会存在弯道，怎么使移动机器人在弯道处自如转弯也需要解决。由于有些巡检的检测装置体积和重量都比较大，该机器人需要提供更大的支撑面积和驱动力。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的不足，为此，本发明提供一种包括多驱动的移动机器人。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种包括多驱动的移动机器人，该移动机器人包括支撑部、驱动支撑部沿着导轨的长度方向运动的若干个动力机构，若干个动力机构沿着支撑部的长度方向布置；每个动力机构包括位于导轨上的滚轮、驱动单元、过渡单元，所述驱动单元通过过渡单元驱使滚轮在导轨上转动，所述驱动单元和支撑部活动连接。

对动力机构的限定，每个动力机构均包括2个滚轮，分别位于导轨的腹板两侧的下翼缘板上，所述过渡单元包括与两滚轮对应连接的两个驱动箱，两个驱动箱之间通过驱动轴连接；所述驱动单元包括设置在驱动轴上的锥齿轮结构、驱动锥齿轮结构转动的驱动件、转动板，所述驱动件固定在转动板上，转动板通过转动轴与支撑部连接。

对驱动箱的限定，两个驱动箱相对的面上还设置同等高度的凸台，所述转动板固定在两个凸台支撑的平面上。

对支撑部的限定，所述支撑部包括固定板、挂装板、挂装架，所述固定板通过转动轴与转动板连接，挂装板与固定板上下平行设置，且通过挂装架连接，所述转动板和驱动件设置在固定板和挂装板之间。

对限位辊的限定，每个驱动箱内侧面通过连接板设置有限制滚轮脱离导轨的限位辊，所述限位辊的转动面位于下翼缘板的外侧边。

对动力机构数量的位置的限定，所述动力机构为2个，分别设置在支撑部的两端，所述两个动力机构关于支撑长度方向的中垂面对称。

对碳刷组件的限定，移动机器人还包括碳刷组件，腹板的侧面设置有导电带，碳刷组件包括碳刷、碳刷板，碳刷板设置在第一滑块上，碳刷与碳刷板之间设置第一抵紧机构使碳刷始终与导电带接触。

对竖直移动部的限定，所述机器人还包括设置在挂装板下方的竖直移动部，所述竖直移动部包括壳体和安装在壳体上的多个拉绳收放组件，所述拉绳收放组件包括拉绳、第一收放单元，拉绳的一端部固定在第一收放单元上，第一收放单元包括收放轴、驱动收放轴转动的驱动，第一收放单元通过拉绳驱动检测装置上下移动。

对竖直移动部中驱动的限定，驱动收放轴转动的驱动包括收放电机、收放轴齿轮、收放电机齿轮、用于支撑收放轴和收放电机的多个第二支撑架，收放电机驱动收放电机齿轮转动，所述收放轴的右端部穿过其中一个第二支撑架与收放轴齿轮同轴连接，收放轴齿轮和收放电机齿轮齿合。

对竖直移动部中纺锤总成的限定，所述竖直移动部还包括纺锤总成，纺锤总成固定在壳体内侧面，所述纺锤总成包括纺锤套、设置在纺锤套右端且驱动纺锤套转动的纺锤驱动单元，所述纺锤驱动单元包括发条结构，发条结构同轴套在纺锤轴上且一端与纺锤轴连接，另一端与纺锤套内侧壁固定，纺锤轴的轴线与纺锤套的轴线重合。

本发明的优点在于：

(1)多个驱动机构沿着支撑部的长度方向布置，这样为设置在支撑部上的检测装置提供更多的动力，并且也会适应于较大体积的检测装置，其中驱动单元与支撑部活动连接，这样导轨出现弯道时，机器人不会卡在导轨上。

(2)2个滚轮分别设置在导轨腹板两侧，这样下方的支撑部更加稳定，驱动箱、锥齿轮结构、驱动轴实现一个驱动件同时驱动两个滚轮转动。该驱动单元使用锥齿轮结构，可以使第一电机104位于移动机器人的中部位置，即导轨3的正下方，这样避免移动机器人向安装有驱动件的一侧倾斜。

(3)驱动箱不仅作为传动件，还作为支撑件来支撑转动板，可以方便驱动单元的布局，当第一电机比较大时，驱动轴的水平高度相对较低，此时就可以通过替换驱动箱，增加驱动箱中驱动齿轮的数量来延长驱动箱的长度。

(4)支撑部包括固定板和挂装板，这样可以增加固定移动机器人下方的安装面积，固定板通过转动轴水平设置在转动板的上方，不仅可以使转动板相对于固定板水平转动，这样当导轨转弯时，移动机器人能正常工作。固定板的一端还通过转动轴支撑。

(5)限位辊的设置可以限制滚轮在下翼缘板上一定范围的移动，尽量靠近腹板的两侧下翼缘板的中部，防止移动机器人在导轨移动时侧偏卡在导轨上。

(6)2个动力机构的设置方式，不仅提高了驱动力，还支撑固定板的两端。

(7)导电带和碳刷的设置可以向机器人提供电能和控制信号，并且可以将信号反馈到控制端。

(8)竖直移动部的设置与动力机构实现固定在移动机器人下方的检测装置沿着导轨移动的同时还能够上下运动。

(9)收放轴间接通过收放电机驱动，当控制收放电机正反转时即可实现收放轴的正反转。

(10)纺锤总成中发条结构的设置使纺锤总成不需要动力机构即可实现导线的卷放。

附图说明

图1和图2为本发明实施例1中移动机器人的立体图。

图3为本发明实施例1中移动机器人的侧视图。

图4为本发明实施例1中过渡单元的结构图和驱动箱内的结构图。

图5为本发明实施例2中竖直移动部的立体图。

图6为本发明实施例2中导向轴组的立体图。

图7为本发明实施例2中竖直移动部拉绳收放组件的立体图。

图8为本发明实施例2中第二编码器组件的局部图。

图9为本发明实施例2中纺锤总成的结构图。

图10为本发明实施例2中纺锤总成去掉纺锤支架的剖视图。

图11为本发明实施例2中纺锤套的剖视图。

图中标注符号的含义如下：

101-滚轮102-驱动箱1021-凸台1022-驱动齿轮

103-驱动轴104-第一电机105-主动锥齿轮106-从动锥齿轮

107-转动板108-限位辊109-连接板

201-导线导向轴202-拉绳导向轴205-竹节206-竹节套杆

207-导向轴支架

210-收放轴齿轮211-收放电机齿轮212-收放电机213-收放轴

231-第二支撑架232-第二编码器233-第二编码器过渡轮

234-第二编码器齿轮

241-拉绳挡圈

25-纺锤总成251-纺锤套2511-放线孔2512-放导电带

2513-左阻挡部2514-右阻挡部

252-滑环2521-转轴

2530-卷芯2531-下盖2532-上盖

2533-第一轴承2534-第二轴承2535-纺锤轴254-纺锤支架

3-导轨301-上翼缘板302-下翼缘板303-腹板

41-固定板42-转动轴43-挂装板44-挂装架

51-碳刷52-固定架53-导电带

具体实施方式

实施例1

如图1-4所示，一种包括多驱动的移动机器人，该移动机器人包括支撑部、驱动支撑部沿着导轨3的长度方向运动的若干个动力机构，若干个动力机构沿着支撑部的长度方向布置。每个动力机构包括位于导轨3上的滚轮101、驱动单元、过渡单元，所述驱动单元通过过渡单元驱使滚轮101在导轨3上转动，所述驱动单元和支撑部活动连接。在该实施例中，动力机构以2个为例，分别设置在支撑部的两端，实现双驱动。

导轨3包括腹板303和翼缘板，在垂直于导轨3长度方向的截面上，腹板303垂直连接在翼缘板的中部，腹板303的一侧边上设置有导电带53。在该实施例中，翼缘板包括上翼缘板301和下翼缘板302，上翼缘板301和下翼缘板302上下平行且分别垂直设置在腹板303上端和下端，形成h型结构。导轨3通过上翼缘板301上表面固定。

所述两个动力机构关于支撑部长度方向的中垂面对称。这样移动机器人可以平稳的在导轨3上移动，双驱动也增大了机器人在导轨3上的动力。

以下对动力机构做详细描述。

每个动力机构均包括2个滚轮101，分别位于腹板303两侧的下翼缘板302上，所述过渡单元包括两个驱动箱102，每个驱动箱102分别与对应的滚轮101同轴连接，两个驱动箱102之间通过驱动轴103连接。驱动箱102内设置有5个驱动齿轮1022，相邻的驱动齿轮1022之间齿合，位于驱动箱102一侧的驱动齿轮1022与驱动轴103连接，另一侧的驱动齿轮1022与滚轮101同轴设置。

所述驱动单元包括设置在驱动轴103上的锥齿轮结构、驱动锥齿轮结构转动的驱动件、转动板107。所述驱动件为第一电机104，所述第一电机104固定在转动板107上，转动板107通过转动轴42与支撑部连接。锥齿轮结构包括齿合的主动锥齿轮105和从动锥齿轮106，主动锥齿轮105和从动锥齿轮106的轴线相互垂直。第一电机104的驱动端与主动锥齿轮105同轴连接，从动锥齿轮106固定在驱动轴103上，且从动锥齿轮106的轴线与驱动轴103的轴线重合。滚轮101在驱动单元和过渡单元的作用下滚动。该驱动单元使用锥齿轮结构，可以使第一电机104位于移动机器人的中部位置，即导轨3的正下方，这样避免移动机器人向安装有第一电机104的一侧倾斜。

驱动箱102的设置既可以作为传动的作用，又可以方便驱动单元的布局，当第一电机104比较大时，驱动轴103的水平高度相对较低，此时就可以通过替换驱动箱102，增加驱动箱102中驱动齿轮1022的数量来延长驱动箱102的长度。

两个驱动箱102相对的面上还设置同等高度的凸台1021，所述转动板107固定在两个凸台1021支撑的平面上。凸台1021用于安装和固定支撑部和驱动单元。

所述支撑部包括固定板41、挂装板43、挂装架44。所述固定板41通过转动轴42与转动板107连接，挂装板43与固定板41上下平行设置，且通过侧面的挂装架44连接。所述转动板107和第一电机104设置在固定板41和挂装板43之间，这样可以增加固定移动机器人下方的安装面积，固定板41通过转动轴42水平设置在转动板107的上方，不仅可以使转动板107相对于固定板41水平转动，这样当导轨3转弯时，移动机器人能正常工作。固定板41的一端还通过转动轴42支撑。

每个驱动箱102内侧面通过连接板109设置有限制滚轮101脱离导轨3的限位辊108，所述限位辊108的转动面位于下翼缘板302的厚度面的侧边。这样限制滚轮101在下翼缘板302上一定范围的移动，尽量靠近腹板303的两侧下翼缘板302的中部，防止移动机器人在导轨3移动时侧偏卡在导轨3上。

机器人还包括碳刷51、将碳刷51设置在支撑部上的固定架52，固定架52固定在固定板41上。碳刷51的接触端与腹板303上的导电带53始终接触，在该实施例中，碳刷51的型号为jbc-c型的双杆双头集成器，该型号的碳刷51上设置有第一弹簧(图中未示出)，第一弹簧始终为压缩状态，保证碳刷51一直与导电带53接触。使得移动机器人在导轨3上移动时还可以给机器人供电和发送控制信号。优化的，固定架52和碳刷51通过长度可调的连杆连接，连杆上设置有弹簧，弹簧始终为压缩状态，使碳刷51始终与导电带53接触。

实施例2

相对于实施例1，所述挂装板43的下方设置有驱动检测装置上下移动的竖直移动部。如图5-11所示，竖直移动部包括拉绳收放组件、第二编码组件、纺锤总成25、若干个用于导向拉绳和导线的竹节205。竹节205穿过壳体且通过竹节套杆206固定在壳体上。其中拉绳收放组件包括拉绳、第一收放单元，拉绳的一端部固定在检测装置上，另一端固定在第一收放单元上。机器人还包括检测装置和碳刷51的导电端连接的导线，纺锤总成25用于导线的收放。在壳体内侧的上端面上设置有若干组导向轴组，每个竹节205的上方均设置有一个导向轴组，每组导向轴组均包括拉绳导向轴202、导线导向轴201、导向轴支架207，导向轴支架207两端固定在壳体上，拉绳导向轴202和导线导向轴201的两端通过轴承固定在导向轴支架207上。以下对拉伸收放组件和纺锤总成25做具体描述。

另外的方案，竹节205长度可调，拉绳靠近检测装置的一端与竹节205远离壳体最下方一节的上端部连接，竹节205远离壳体最下方一节的下端部固定在检测装置上，通过拉绳通过竹节与检测装置连接，增大了检测装置连接面积，使得检测装置更加稳定，减少晃动。通过拉绳的拉力来使竹节缩短，通过检测装置的重力来是竹节拉长。

2.1、拉绳收放组件

如图6-8所示，第一收放单元包括收放电机212、收放轴213、收放轴齿轮210、收放电机齿轮211、若干个第二支撑架231。在该实施例中，第二支撑架231为3个，分别为左支撑架、中部支撑架、右支撑架，左支撑架和右支撑架分别设置在收放轴213的两端部。三个第二支撑架231均固定在壳体的内侧面上。收放电机212驱动收放电机齿轮211转动，收放电机212固定右支撑架上，其执行端穿过右支撑架与收放电机齿轮211同轴连接，右支撑架与收放轴213通过轴承连接。收放轴213的右端部穿过右支撑架与收放轴齿轮210同轴连接，收放轴齿轮210和收放电机齿轮211齿合。收放轴213上设置有若干组拉绳挡圈241，每组拉绳挡圈241包括2块固定在收放轴213上的挡板，两个挡板用于绕转相应的拉绳。在该实施例中拉绳挡圈241为2组。

2.2、第二编码组件

如图7和图8所示，所述第二编码组件包括第二编码器232、第二编码器过渡轮233、第二编码器齿轮234，第二编码器过渡轮233同轴固定在收放轴213上，第二编码器齿轮234与第二编码器过渡轮233齿合，第二编码器232穿过中部支撑架与第二编码器齿轮234连接，中部支撑架固定在壳体内侧面上。

2.3、纺锤总成

如图9-11所示，纺锤总成25包括固定在壳体的内侧面上的纺锤支架254，在纺锤支架254上转动且用于收放导线的纺锤套251。该实施例中，纺锤总成25与拉绳挡圈241的数量相同，该方案中的纺锤总成25为2个，均固定在壳体内与第二支撑架231固定的侧面相对的面板上。

纺锤总成25包括纺锤体和将纺锤体固定在壳体的内侧面上的纺锤支架254、在纺锤支架254上转动且用于收放导线的纺锤体。该实施例中，纺锤总成25与拉绳挡圈241的数量相同，该方案中的纺锤总成25为2个，均固定在壳体内与第二支撑架231固定的侧面相对的面板上。

纺锤体包括纺锤套251、设置在纺锤套251右端且驱动纺锤套251转动的纺锤驱动单元，所述纺锤套251从侧壁到左侧面开设有放线单元，放线单元包括在侧壁上开设放线孔2511、沿着纺锤套251内部轴线方向向左端开设有放导电带2512，放导电带2512与放线孔2511导通。放导电带2512的左端还设置有滑环252，所述滑环252的轴线与纺锤套251的轴线重合。导线一端从放线孔2511进入到放导电带2512内，然后与滑环252伸入到纺锤套251内的一端连接，滑环252另一端设置有转轴2521，转轴2521接线作为纺锤总成的导线输出端。所述转轴2521固定在纺锤支架254上。当纺锤套251在纺锤驱动单元的作用下相对于滑环252的转轴2521转动时，放线孔2511外部的导线在纺锤套251上缠放。滑环的设置使得滑环转轴一端的导线和绕在纺锤套上的导线隔离开，当绕在纺锤套上的导线受力过大被拉断时，不会影响到滑环转轴一端的导线，滑环的设置也防止导线在纺锤套上绕放时被拧断。在该实施例中，与转轴2521连接的导线与碳刷51连接，与滑环252在纺锤套251内的端部连接的导线与检测装置连接，这样检测装置上下运动时不会对碳刷51上的导线产生影响。

纺锤套251两端部还包括防止导线从端部脱落的左阻挡部2513和右阻挡部2514，滑环252设置在左阻挡部2513处的纺锤套251内，纺锤驱动单元设置在右阻挡部2514处的纺锤套251内。

所述纺锤驱动单元包括纺锤轴2535、发条结构，纺锤套251内部沿着轴线方向向右端开设的驱动放置槽，发条结构同轴套在纺锤轴2535上且放置槽内，纺锤轴2535的轴线与纺锤套251的轴线重合卷轴结构与纺锤套251内侧壁固定，位于发条结构两端的纺锤轴2535上设置有分别设置第一轴承2533第二轴承2534与纺锤套251内侧壁连接。

发条结构包括卷芯2530，卷芯2530的内侧端固定在纺锤轴2535上，外侧端固定与纺锤套251内侧面之间固定。导线绕在纺锤套251上。卷芯2530为扭簧，且为旋转螺纹状。自由状态下，螺纹状的卷芯2530大部分靠近纺锤套251内侧面，这样卷芯2530的总长可以增加。当检测装置向下移动时，导线受到向下的拉力，此时，纺锤套251带动内部的卷芯2530绕着卷芯2530螺纹状绕制的方向转动，卷芯2530增加旋转数，此时螺纹状的卷芯2530慢慢向纺锤轴2535靠近。在此过程中，扭簧存蓄势能，当检测装置向上运动，此时导线失去向下的拉力，扭簧将存蓄的势能驱动纺锤套251向相反的方向运动，使导线绕回纺锤套251，直至卷芯2530恢复到自由状态。

优化的，为了防止卷芯2530除了绕纺锤轴2535的方向转动还向其他方向转动，发条结构还包括卷芯限位件，卷芯限位件包括上盖2532和下盖2531，上盖2532、下盖2531盖合后形成放置卷芯2530的腔体，卷芯2530上下的厚度面均与上盖2532和下盖2531的内侧面接触。卷芯2530的外侧端、上盖2532、下盖2531、纺锤套251四者固定连接。

放置导线的放导电带2512和驱动放置槽隔离。可以防止放导电带内的导线进入到驱动放置槽内，影响驱动。

在该实施例中，所述纺锤轴2535和转轴2521通过纺锤支架254在壳体上。

由于检测装置相于导轨3上下运动，纺锤总成可以防止碳刷51与检测装置的导线在此过程中出现打结，当检测装置与水平移动部的距离减小时，导线通过纺锤总成25卷收缠绕在纺锤套251上，当检测装置与水平移动部的距离增大时，导线从纺锤套251上释放。

竖直移动部的工作过程如下：当需要检测装置需要向下移动时，收放电机212获得驱动信号，驱动收放轴213转动，转动方向是为了减少绕在拉绳挡圈241内拉绳的圈数，纺锤套251上的导线受到拉力，此时将拉力传递到纺锤总成251上，驱动纺锤套251转动，释放导线。当需要检测装置向上移动时，收放电机212获得驱动信号，驱动收放轴213转动，转动方向是为了增加绕在拉绳挡圈241内拉绳的圈数，此时导线不受力，纺锤套251转动使导线绕在纺锤套251上的方向转动。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。