轨道行走装置及轨道机器人的制作方法

本发明涉及轨道行走机械技术领域，尤其涉及一种轨道行走装置及轨道机器人。

背景技术：

目前，现有轨道机器人在轨道上行走时，多用轨道轮与轨道定位。如图1所示，轨道轮10的一侧端面设有轮边20，轨道轮10的圆柱面部分与轨道的上表面贴合，轮边20与轨道的内侧面卡住限位，左右两侧的轨道轮10上的轮边20分别将整个机器人左右方向位移量限制住。

由于两轨道的位置存在一定公差，所以两轨道内侧面的距离实际是一个变化值，这就要求两侧轨道轮的轮边在设计时的间距要小于轨道的最小偏差值，以保证机器人在两轨道上可以顺畅运行。由此出现了一个技术缺陷：为了避免轨道机器人在行驶时被卡住，两侧轨道轮的轮边之间的距离要永远小于两侧轨道内侧面的最小距离，轮边与轨道侧面一直存在间隙，也就是整个机器人在轨道上行驶时，实际机器人主体一直是在两轨道间晃动的，轮边仅仅可以保证这个晃动量在一定范围内，而且这个范围对于轨道几何参数精准检测来说是很大的。这样机器人在轨道上运行检测过程实际上引入了一个不确定量，会影响整个机器人运行的平稳性。

需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种轨道行走装置及轨道机器人，尽可能地提高轨道行走装置在行走时的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种轨道行走装置，用于在平行设置的第一侧轨和第二侧轨上行走，包括：

行走本体；

第一行走轮，安装在行走本体的第一侧，用于在第一侧轨上行走；和

第二行走轮，安装在行走本体的第二侧，用于在第二侧轨上行走；

轨道行走装置还包括：

弹性限位装置，设置在行走本体上，用于将第一行走轮和第二行走轮分别保持在第一侧轨和第二侧轨上并且能够适应第一侧轨和第二侧轨之间的宽度变化。

可选地，弹性限位装置包括第一限位组件和第二限位组件，第一限位组件和第二限位组件中的至少一个具有弹性以随着第一侧轨和第二侧轨之间宽度的变化而发生形变，且

第一限位组件和第二限位组件分别设置在第一侧轨的内侧和外侧；或者

第一限位组件和第二限位组件分别设置在第二侧轨的内侧和外侧；或者

第一限位组件和第二限位组件中的一个设置在第一侧轨的内侧或外侧，第一限位组件和第二限位组件中的另一个设置在第二侧轨的内侧或外侧。

可选地，第一限位组件和第二限位组件之间在与行走本体的行走方向相垂直的横向方向上的距离可调。

可选地，第一限位组件包括支架和第一连接件，支架上设有第一连接孔，行走本体上设有第二连接孔，第一连接件穿过第一连接孔和第二连接孔以连接支架和行走本体，第一连接孔和/或第二连接孔为第一长圆孔。

可选地，轨道行走装置还包括安装梁，安装梁安装在行走本体的横向侧面，第二连接孔设置在安装梁上。

可选地，安装梁在行走本体上的横向安装位置可调。

可选地，第一连接孔为圆孔，第二连接孔为第一长圆孔，第一限位组件包括调节装置，调节装置用于在转动第一连接件时使第一连接件在第一长圆孔内沿长度方向运动，以带动支架相对于行走本体运动。

可选地，调节装置包括卡座和垫片，卡座安装在行走本体上，卡座包括垂直于第一长圆孔的长度方向设置的第一挡边和第二挡边，垫片大致呈圆形，垫片设置在第一挡边和第二挡边之间，垫片的直径与第一挡边和第二挡边之间的宽度相等，垫片偏心地设有通孔，卡座上设有第二长圆孔，第一连接件穿过通孔和第二长圆孔，且垫片与第一连接件在周向上相对固定。

可选地，垫片上沿周向设有刻度，卡座上设有指示线，垫片相对于卡座旋转并通过指示线对应刻度的位置来显示第一连接件在第二长圆孔内的位置。

可选地，第一限位组件还包括导向装置，导向装置用于在支架相对于行走本体运动时对支架进行导向。

可选地，导向装置包括安装槽、弹珠螺母和螺栓，安装槽设置在行走本体上且呈长条形，弹珠螺母可转动地设置在安装槽内，螺栓穿过支架并与弹珠螺母通过螺纹连接。

可选地，第一连接件的至少一端设有可操作部，可操作部被配置为便于操作工具保持与第一连接件相对固定以驱动第一连接件相对于支架转动。

可选地，第一限位组件和第二限位组件分别设置在第一侧轨的内侧和外侧，第一限位组件包括弹性件，弹性件用于在第一侧轨的厚度发生变化时发生变形以调节第一限位组件和第二限位组件之间在横向方向上的距离。

可选地，第一限位组件包括支架、第一支撑板和第一定位轮，支架与行走本体连接，第一支撑板相对于支架可活动地设置，第一定位轮安装在第一支撑板上，第一定位轮用于与第一侧轨的侧面相互抵触，弹性件设置在支架和第一支撑板之间。

可选地，支架和第一支撑板之间设有第二连接件，弹性件包括弹簧，弹簧套设在第二连接件上，第二连接件的两端设有固定部用于限制第一支撑板的活动范围。

可选地，支架和/或第一支撑板上设有用于与第二连接件连接的安装孔，安装孔包括用于容纳弹性件的容纳段，以对弹性件进行限位。

可选地，第一定位轮在第一支撑板上的安装高度可调。

可选地，第二限位组件包括第三连接件和第二定位轮，第二定位轮通过第三连接件与行走本体连接。

可选地，第二定位轮相对于第一侧轨的安装高度可调。

为实现上述目的，本发明还提供了一种轨道机器人，包括上述的轨道行走装置。

基于上述技术方案，本发明轨道行走装置实施例包括弹性限位装置，通过该弹性限位装置，可以将第一行走轮和第二行走轮分别保持在第一侧轨和第二侧轨上并能够适应第一侧轨和第二侧轨之间的宽度变化。通过设置弹性限位装置，既可以使轨道行走装置适应第一侧轨和第二侧轨之间的宽度变化，又可以尽可能地提高轨道行走装置在行驶时的稳定性，减少轨道行走装置的晃动以及由于晃动而造成的零件连接松动甚至失效和进而引发的安全问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中轨道行走装置上轨道轮的结构示意图。

图2为本发明轨道行走装置一个实施例的部分结构示意图。

图3为本发明轨道行走装置一个实施例从另一角度看的部分结构示意图。

图4为本发明轨道行走装置一个实施例中第一限位组件的结构示意图。

图5为本发明轨道行走装置一个实施例中第一限位组件的爆炸图。

图6为本发明轨道行走装置一个实施例中支架的结构示意图。

图7为本发明轨道行走装置一个实施例中第一限位组件的部分结构示意图。

图8为本发明轨道行走装置一个实施例中第一支撑板的结构示意图。

图9为本发明轨道行走装置一个实施例中第二限位组件的结构示意图。

图中：

10、轨道轮；2、轮边；

100、行走本体；200、第一行走轮；300、第一侧轨；400、第一限位组件；500、第二限位组件；600、安装梁；700、安装角座；

401、支架；402、第一定位轮；403、第一连接件；404、卡座；405、弹珠螺母；406、第一支撑板；407、弹性件；408、第二连接件；409、第二支撑板；410、第一锁紧螺母；411、垫片；412、螺栓；413、垫圈；414、第二锁紧螺母；415、第三锁紧螺母；416、第一安装孔；417、第三连接孔；418、第一连接孔；419、加强筋；420、通孔；421、第二长圆孔；422、刻度；423、指示线；424、第二安装孔；425、第三安装孔；

501、第三连接件；502、第二定位轮；503、第四锁紧螺母；504、第五锁紧螺母；505、第一端部；506、第二端部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

参考图2和图3所示，为分别从轨道行走装置的前侧和后侧看时轨道行走装置一个实施例的结构示意图，在该实施例中，轨道行走装置用于在平行设置的第一侧轨300和第二侧轨(图中未示出)上行走，轨道行走装置包括行走本体100、第一行走轮200和第二行走轮(图中未示出)，第一行走轮200安装在行走本体100的第一侧，第一行走轮200用于在第一侧轨300上行走；第二行走轮安装在行走本体100的第二侧，第二行走轮用于在第二侧轨上行走。

轨道行走装置还包括弹性限位装置，弹性限位装置设置在行走本体100上，弹性限位装置用于将第一行走轮200和第二行走轮分别保持在第一侧轨300和第二侧轨上并且能够适应第一侧轨300和第二侧轨之间的宽度变化。

在上述实施例中，轨道行走装置包括弹性限位装置，通过该弹性限位装置，可以将第一行走轮200和第二行走轮分别保持在第一侧轨300和第二侧轨上并能够适应第一侧轨300和第二侧轨之间的宽度变化。采用具有弹性的弹性限位装置的好处是，在第一侧轨300和第二侧轨之间的宽度发生变化时可以通过弹性限位装置的形变来适应第一侧轨300和第二侧轨之间的宽度变化，提高对不同宽度轨道的适应性；而且还可以保持对轨道行走装置的限位，保证轨道行走装置在行驶时的稳定性，减少轨道行走装置的晃动，以及由于晃动而造成的零件连接松动甚至失效和进而引发的安全问题。

在上述实施例中，轨道行走装置包括弹性限位装置，可以起到保持和限位作用，因此可以取消在第一行走轮200和第二行走轮的轴向侧面设置轮边，避免由于设置了固定的轮边而无法适应第一侧轨300和第二侧轨之间的宽度变化，也可以避免为了适应该宽度变化而刻意将第一行走轮200和第二行走轮的横向间距设置为小于第一侧轨300和第二侧轨之间的最小宽度所带来的晃动等问题。

在一个可选的实施例中，弹性限位装置包括第一限位组件400和第二限位组件500，第一限位组件400和第二限位组件500中的至少一个具有弹性以随着第一侧轨300和第二侧轨之间宽度的变化而发生形变。第一限位组件400和第二限位组件500可以分别设置在第一侧轨300的内侧和外侧；第一限位组件400和第二限位组件500也可以分别设置在第二侧轨的内侧和外侧；或者，第一限位组件400和第二限位组件500中的一个设置在第一侧轨300的内侧或外侧，第一限位组件400和第二限位组件500中的另一个设置在第二侧轨的内侧或外侧。

对于第一限位组件400和第二限位组件500分别设置在第一侧轨300的内侧和外侧的技术方案来说，相当于通过第一限位组件400和第二限位组件500将轨道行走装置上的第一行走轮200稳定在第一侧轨300上，而第二行走轮自由地搭接在第二侧轨上，第二行走轮可以随着第一侧轨300和第二侧轨之间的宽度变化而横向移动，只要保证第二行走轮能够始终搭接在第二侧轨上即可。

对于第一限位组件400和第二限位组件500分别设置在第二侧轨的内侧和外侧的技术方案来说，相当于通过第一限位组件400和第二限位组件500将轨道行走装置上的第二行走轮稳定在第二侧轨上，而第一行走轮200自由地搭接在第一侧轨300上，第一行走轮200可以随着第一侧轨300和第二侧轨之间的宽度变化而横向移动，只要保证第一行走轮200能够始终搭接在第一侧轨300上即可。

对于第一限位组件400和第二限位组件500中的一个设置在第一侧轨300的内侧或外侧，第一限位组件400和第二限位组件500中的另一个设置在第二侧轨的内侧或外侧的技术方案来说，相当于通过第一限位组件400和第二限位组件500同时将第一行走轮200和第二行走轮分别保持在第一侧轨300和第二侧轨上，且弹性限位装置具有弹性，因此可以随着第一侧轨300和第二侧轨之间的宽度变化而适应性地调整第一行走轮200与第一侧轨300或者第二行走轮与第二侧轨的横向相对位置。

下面结合附图2～9对本发明提供的轨道行走装置实施例的具体结构进行详细描述。

如图2和3所示，第一限位组件400设置在第一侧轨300的外侧，第二限位组件500设置在第一侧轨300的内侧。

第一限位组件400和第二限位组件500之间在与行走本体100的行走方向相垂直的横向方向上的距离可调。这样设置的好处是，在安装第一限位组件400和第二限位组件500时，可以预先将第一限位组件400和第二限位组件500的横向距离调整至与第一侧轨300和第二侧轨之间的宽度相匹配的范围内，以便更加顺利地适应第一侧轨300和第二侧轨之间的宽度。

为了便于安装第一限位组件400和第二限位组件500，轨道行走装置还包括安装梁600，安装梁600连接在行走本体100的横向侧面，第一限位组件400和第二限位组件500可以均安装在安装梁600上。

安装梁600在行走本体100上的横向安装位置可调，这样可以调节安装梁600相对于行走本体100的伸出长度，进而调整弹性限位装置相对于第一侧轨300和第二侧轨的横向位置。

安装梁600通过三角形的安装角座700与行走本体100连接。安装角座700上设有第一孔和第二孔，连接件穿过第一孔使安装角座700与行走本体100连接，另一连接件穿过第二孔使安装角座700与安装梁600连接，其中第二孔为长圆孔，这样就可以调节安装梁600在行走本体100上的横向安装位置。

如图4、图5和图6所示，第一限位组件400包括支架401和第一连接件403，支架401上设有第一连接孔418，安装梁600上设有第二连接孔，第一连接件403穿过第一连接孔418和第二连接孔以连接支架401和安装梁600，第一连接孔418和/或第二连接孔为第一长圆孔。

通过将第一连接孔418和第二连接孔中的至少一个设置为第一长圆孔，可以实现对第一限位组件400和第二限位组件500之间横向距离的调节。

进一步地，第一限位组件400包括调节装置，调节装置用于在转动第一连接件403时使第一连接件403在第一长圆孔内沿长度方向运动。通过设置调节装置，可以更加方便地调节第一限位组件400和第二限位组件500之间的横向距离。

如图7所示，调节装置包括卡座404和垫片411，卡座404安装在行走本体100上，卡座404包括垂直于第一长圆孔的长度方向设置的第一挡边和第二挡边，垫片411大致呈圆形，垫片411设置在第一挡边和第二挡边之间，垫片411的直径与第一挡边和第二挡边之间的宽度相等，垫片411偏心地设有通孔420，卡座404上设有第二长圆孔421，第一连接件403穿过通孔420和第二长圆孔421，且垫片411与第一连接件403在周向上相对固定。

其中，用于实现垫片411与第一连接件403在周向上相对固定的方式有很多种。在本实施例中所采用的方式为，通孔420为半圆形，第一连接件403的截面为与通孔420的形状相配合的半圆形，这样便可以实现垫片411与第一连接件403在周向方向上的相对固定。

卡座404呈u型，安装梁600上可以设置凹槽，卡座404安装在凹槽内。卡座404和垫片411的数量均为两个，分别设置在安装梁600的上表面和下表面上。

第一连接件403的一端设有端帽，端帽与垫片411之间可以设置垫圈413，以提高连接的可靠性。第一连接件403的另一端通过第一锁紧螺母410进行锁紧和固定，第一锁紧螺母410可以采用尼龙材质，通过设置第一锁紧螺母410可以起到较好的防松效果，避免由于第一连接件403的螺纹面切掉一部分而造成整体强度的降低。第一锁紧螺母410与垫片411之间也可以设置垫圈413。

在需要调节支架401相对于安装梁600的横向位置时，可以先转动第一连接件403，由于第一连接件403与垫片411在周向上相对固定，垫片411卡在卡座404内，且通孔420偏心设置，因此垫片411转动时可以带动第一连接件403在第二长圆孔421内沿其长度方向运动。而且第一连接孔418为圆孔，第二连接孔为第一长圆孔，因此在第一连接件403在第二长圆孔421内沿长度方向运动时，可以带动支架401整体相对于安装梁600移动，从而可以调节第一限位组件400和第二限位组件500之间的横向距离。

可选地，垫片411上沿周向设有刻度422，卡座404上设有指示线423，垫片411相对于卡座404旋转并通过指示线423对应刻度422的位置来显示第一连接件403在第二长圆孔421内的位置。指示线423设置在卡座404的第一挡边和第二挡边之间。

第一限位组件400还可以包括导向装置，导向装置用于在支架401相对于安装梁600运动时对支架401的运动进行导向。

可选地，导向装置包括安装槽、弹珠螺母405和螺栓412，安装槽设置在行走本体100上且呈长条形，弹珠螺母405可转动地设置在安装槽内，支架401上还设有第三连接孔417，螺栓412穿过第三连接孔417并与弹珠螺母405通过螺纹连接。

在支架401整体地相对于安装梁600沿横向移动时，弹珠螺母405发生滚动并沿安装槽滑动，从而对支架401的移动进行导向。

为了便于操作，第一连接件403的至少一端设有可操作部，可操作部被配置为便于操作工具保持与第一连接件403相对固定以驱动第一连接件403相对于支架401转动。

可操作部的具体形式可以有多种选择。比如，可操作部可以为在第一连接件403的一端所设置的截面呈六边形的端帽，这种结构形式的端帽可以便于与操作工具配合，利于通过操作工具夹住端帽而驱动第一连接件403旋转。可操作部还可以为在第一连接件403的另一端所设置的具有对称切面的端头，这种结构的端头便于操作工具对第一连接件403进行固定，进而利于驱动第一连接件403旋转。

在本实施例中，第一限位组件400和第二限位组件500分别设置在第一侧轨300的内侧和外侧，第一限位组件400包括弹性件407，弹性件407用于在第一侧轨300的厚度发生变化时发生变形以调节第一限位组件400和第二限位组件500之间在横向方向上的距离。

如图4～8所示，第一限位组件400包括支架401、第一支撑板406和第一定位轮402，支架401与行走本体100连接，第一支撑板406相对于支架401可活动地设置，第一定位轮402安装在第一支撑板406上，第一定位轮402用于与第一侧轨300的侧面相互抵触，弹性件407设置在支架401和第一支撑板406之间。

在第一侧轨300的厚度增大时，第一定位轮402挤压弹性件407发生变形，第一支撑板406向靠近支架401的方向移动，从而加大第一限位组件400和第二限位组件500之间的横向距离，以便适应第一侧轨300的厚度增加；在第一侧轨300的厚度减小时，弹性件407的势能恢复，驱动第一支撑板406向远离支架401的方向移动，从而减小第一限位组件400和第二限位组件500之间的横向距离，以便适应第一侧轨300的厚度减小，保证第一定位轮402始终与第一侧轨300的侧面相互抵触，保持对第一侧轨300的夹紧作用，维持轨道行走装置的稳定性。

进一步地，支架401和第一支撑板406之间设有第二连接件408，弹性件407包括弹簧，弹簧套设在第二连接件408上，第二连接件408的两端设有固定部用于限制第一支撑板406的活动范围。

可选地，第二连接件408的直径与弹簧的内径相同，保证压缩过程中弹簧不发生偏折，保证受力均匀和稳定，提高弹簧寿命。

第二连接件408的一端设有端帽，该端帽可以限制第二连接件408穿出支架401，第二连接件408的另一端通过第二锁紧螺母414进行固定，以限制第二连接件408穿出第一支撑板406。通过调整第二锁紧螺母414的旋入位置，还可以调整弹性件407的预紧力，适应不同摩擦系数的轨道。

如图6所示，第一限位组件400还包括第二支撑板409，第二支撑板409固定安装在支架401上。支架401上还设有加强筋419，用于提高结构强度。

支架401和/或第一支撑板406上设有用于与第二连接件408连接的安装孔，安装孔包括用于容纳弹性件407的容纳段，以对弹性件407进行限位。

具体来说，安装孔可以为设置在支架401上的第一安装孔416，也可以为设置在第一支撑板406上的第二安装孔424。通过在第一安装孔416和第二安装孔424设置容纳段，可以至少部分地容置弹性件407，避免弹性件407错位。

如图8所示，第一支撑板406上设有第三安装孔425，第一定位轮402的轴向侧面设有带有螺纹的连接段，该连接段通过螺纹配合旋入第三安装孔425内，实现与第一支撑板406的连接。连接段通过第三锁紧螺母415进行锁紧和固定。通过调节连接段的旋入位置，可以调节第一定位轮402在第一支撑板406上的安装高度可调。

第一定位轮402在第一支撑板406上的安装高度设置为可调，可以使第一定位轮402抵靠在第一侧轨300的竖直段上，避免抵靠在第一侧轨300的侧面不平的位置而导致限位不准或者造成磨损。

如图9所示，第二限位组件500包括第三连接件501和第二定位轮502，第二定位轮502通过第三连接件501与安装梁600连接。

第二限位组件500可以相对固定地安装在安装梁600上。

第二定位轮502相对于第一侧轨300的安装高度可调，这样也有利于使第二定位轮502与第一侧轨300的竖直段相互抵靠。

第三连接件501的第一端部505具有螺纹，第一端部505旋入安装梁600的螺纹孔内，并通过第四锁紧螺母503进行锁紧。第二定位轮502的轴向侧面设有连接段，连接段旋入第三连接件501的第二端部506内，并通过第五锁紧螺母504进行锁紧。

为了加强稳定性，可以在行走本体100上设置两个或更多的安装梁600，相应地在每个安装梁600上均设置一组弹性限位装置，以保证轨道行走装置运行时始终与第一侧轨300保持平行，提高行走的稳定性。

通过对本发明轨道行走装置的多个实施例的说明，可以看到本发明轨道行走装置实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、设有弹性限位装置，既可以使轨道行走装置适应第一侧轨和第二侧轨之间的宽度变化，又可以尽可能地提高轨道行走装置在行驶时的稳定性，保证左右行走轮的定位准确，减少轨道行走装置的晃动以及由于晃动而造成的零件连接松动甚至失效和进而引发的安全问题；

2、通过设置弹性限位装置，可以取消在行走轮侧面设置轮边；

3、安装梁的伸出长度可调节，保证行走轮左右方向定位准确；

4、第一限位组件中的第一定位轮和第二限位组件中的第二定位轮的安装高度均可调节，有利于保证定位轮与轨道的侧面直线段贴合；

5、第一限位组件的横向安装位置可以通过调节装置进行调节，调节装置采用偏心设置的垫片，调节方便，便于操作；

6、第一限位组件包括弹性件，可随着第一侧轨的厚度变化而发生形变，适应性强，保证第一定位轮与第一侧轨的贴合；

7、第一限位组件还包括导向装置，采用安装槽和弹珠螺母保证支架在安装梁的安装槽中平稳滑动。

基于上述的轨道行走装置，本发明还提出一种轨道机器人，该轨道机器人包括上述的轨道行走装置。

上述各个实施例中轨道行走装置所具有的积极技术效果同样适用于轨道机器人，这里不再赘述。

轨道机器人可以是一种用于检测目的在轨道上行走的机器人，应用上述轨道行走装置的轨道检测机器人，可以有效提高检测的精准度。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。