巡检机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及一种巡检机器人。

背景技术：

随着机器人的制造水平的提升，机器人的种类逐渐增大，使得在各种应用场景下对应有至少一种机器人完成相应的工作。其中，巡检机器人应用于多种场景的巡查工作，尤其是在地下综合管廊及隧道等场景中。由于管廊及隧道空间狭窄，其中设置的用于检修或逃生的楼梯通常坡度较大，十分陡峭，这样的大坡度楼梯极大的制约了巡检机器人的攀爬能力，而若仅仅通过工作人员携带机器人也十分困难，基本难以实现，使得巡检机器人的使用以及巡检工作实行难度增大。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种结构简单且便于攀爬大坡度的楼梯的巡检机器人。

一种巡检机器人，包括：机器人本体、行进装置、检测装置以及攀爬钩；所述行进装置包括两个行进轮，两个所述行进轮分别设置于所述机器人本体的两侧；所述检测装置设置于所述机器人上，所述检测装置用于获取巡检机器人的位姿状态信息；所述机器人本体内设置有伸缩装置，所述攀爬钩的一端与所述伸缩装置连接，所述攀爬钩的另一端设置于所述机器人本体外。

在其中一个实施例中，所述检测装置包括地面检测传感器。

在其中一个实施例中，所述地面检测传感器设置于所述机器人本体背离所述攀爬钩的一端。

在其中一个实施例中，所述检测装置还包括陀螺仪。

在其中一个实施例中，所述伸缩装置包括绞盘以及缠绕于所述绞盘的绳索，所述绳索的一端一所述绞盘连接，所述绳索的另一端与所述攀爬钩连接。

在其中一个实施例中，所述机器人本体开设有收容孔，所述收容孔与所述机器人本体的内部连通，所述攀爬钩靠近所述机器人本体的部分收容于所述收容孔内。

在其中一个实施例中，所述攀爬钩远离所述机器人本体的一端具有“U”字形结构。

在其中一个实施例中，所述机器人本体设置有图像收集装置，所述图像收集装置包括支撑部和图像采集部，所述支撑部与所述机器人本体连接，所述图像采集部与所述支撑部连接。

在其中一个实施例中，所述支撑部设置有第一旋转部，所述第一旋转部与所述图像采集部连接，所述第一旋转部的转动轴垂直于所述支撑部与所述机器人本体连接所在平面。

在其中一个实施例中，所述第一旋转部连接有第二旋转部，所述第一旋转部通过所述第二旋转部与所述图像采集部连接，所述第二旋转部的转动轴平行于所述支撑部与所述机器人本体连接所在平面。

在上述巡检机器人中，检测装置通过获取地面信息，从而判断巡检机器人的当前位姿状态，机器人本体内的伸缩装置根据巡检机器人的位姿状态变化，改变伸缩装置的伸缩状态，从而驱动攀爬钩固定于楼梯顶端，便于巡检机器人在伸缩装置的牵引下攀爬大坡度的楼梯。

附图说明

图1为一实施例的巡检机器人的结构示意图；

图2为图1巡检机器人的另一侧的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

例如，一种巡检机器人，包括：机器人本体、行进装置、检测装置以及攀爬钩；所述行进装置包括两个行进轮，两个所述行进轮分别设置于所述机器人本体的两侧；所述检测装置设置于所述机器人上，所述检测装置用于获取巡检机器人的位姿状态信息；所述机器人本体内设置有伸缩装置，所述攀爬钩的一端与所述伸缩装置连接，所述攀爬钩的另一端设置于所述机器人本体外。在上述巡检机器人中，检测装置通过获取地面信息，从而判断巡检机器人的当前位姿状态，机器人本体内的伸缩装置根据巡检机器人的位姿状态变化，改变伸缩装置的伸缩状态，从而驱动攀爬钩固定于楼梯顶端，便于巡检机器人在伸缩装置的牵引下攀爬大坡度的楼梯。

请参阅图1，一种巡检机器人10，包括：机器人本体100、行进装置200、检测装置300以及攀爬钩400；所述行进装置200包括两个行进轮210，两个所述行进轮210分别设置于所述机器人本体100的两侧；所述检测装置300设置于所述机器人上，所述检测装置300用于获取巡检机器人的位姿状态信息；所述机器人本体100内设置有伸缩装置，所述攀爬钩400的一端与所述伸缩装置连接，所述攀爬钩400的另一端设置于所述机器人本体100外。

为了便于获取位姿状态，请参阅图1，所述检测装置300包括地面检测传感器310。所述地面检测传感器310用于采集地面信息，即所述地面检测传感器310获取地面信息，所述地面检测传感器310通过发送检测信号判断所述巡检机器人的当前位姿状态，例如，当所述地面检测传感器310采集到地面信息，则判断所述巡检机器人与地面不平行，即所述巡检机器人倾斜设置于地面上，也即所述巡检机器人处于倾斜位姿状态；当所述地面检测传感器310未采集到地面信息，则判断所述巡检机器人与地面平行，即所述巡检机器人与地面之间形成的夹角角度为零，也即所述巡检机器人处于水平位姿状态。所述巡检机器人根据所述地面检测传感器310获取的位姿状态信息，选择所述伸缩装置的不同伸缩状态，即根据所述巡检机器人的位姿状态确定所述伸缩装置的伸长或者收缩状态，例如，当所述巡检机器人从楼梯底部朝向楼梯顶端攀爬时，所述巡检机器人的位姿状态为倾斜状态，所述伸缩装置先伸长，使得所述攀爬钩400固定与楼梯顶端，之后所述伸缩装置收缩，使得所述巡检机器人沿楼梯的斜坡向上移动，直至运动至楼梯顶端；又如，当所述巡检机器人从楼梯顶端朝向楼梯底部攀爬时，所述巡检机器人的位姿状态为倾斜状态，先将所述攀爬钩400固定与楼梯顶端，之后所述伸缩装置伸长，所述巡检机器人沿楼梯的斜坡向下移动，直至运动至楼梯底部。这样，所述巡检机器人在上坡或者下坡时，根据所述地面检测传感器310获取的位姿状态信息，对应选择所述伸缩装置的伸缩状态，从而实现所述伸缩装置带动所述巡检机器人沿楼梯斜坡移动，进而便于所述巡检机器人的攀爬。其中，所述巡检机器人是朝向楼梯顶端还是楼梯底部攀爬，可以根据所述行进装置200的当前运行状态决定，即根据所述行进轮210的转动方向决定，例如，当所述行进轮210顺时针旋转时，所述巡检机器人从楼梯底部朝向楼梯顶端攀爬；又如，当所述行进轮210逆时针旋转时，所述巡检机器人从楼梯顶端朝向楼梯底部攀爬。在一实施例中，所述行进轮210包括履带车轮。

一实施例中，所述地面检测传感器310设置于所述机器人本体100背离所述攀爬钩400的一端。所述攀爬钩400用于钩挂住楼梯，使得所述攀爬钩400固定于楼梯上，从而使得所述巡检机器人在攀爬楼梯时稳定地移动，避免了所述巡检机器人攀爬楼梯发生倾覆的问题，即避免了所述巡检机器人攀爬楼梯的损伤。由于所述巡检机器人在攀爬楼梯时，尤其是所述巡检机器人在上下楼梯时，所述巡检机器人均采用相同的位姿，即所述巡检机器人在上下楼梯均是所述攀爬钩400朝向楼梯顶端，所述地面检测传感器310朝向楼梯底部，也即所述巡检机器人的所述攀爬钩400和所述地面检测传感器310分别位于所述机器人本体100的两端。这样，当所述巡检机器人在攀爬楼梯时，由于楼梯坡度较大，例如，在本实施例中，楼梯坡度为30°～60°，使得所述巡检机器人发生较大角度的倾斜，便于所述地面检测传感器310获取地面信息，使得所述巡检机器人根据所述地面检测传感器310是集到地面信息，决定所述伸缩装置的工作状态，例如，当所述行进轮210顺时针旋转，且所述地面检测传感器310获取地面信息时，所述伸缩装置处于伸长状态，使得所述攀爬钩400稳定固定于楼梯顶部，之后所述伸缩装置处于收紧状态，使得所述巡检机器人在所述伸缩装置的引导下朝向楼梯顶端移动，实现了所述巡检机器人在坡度较大的楼梯向上攀爬；又如，当所述行进轮210逆时针旋转，且所述地面检测传感器310获取地面信息时，先将所述攀爬钩400固定于楼梯顶部，之后所述伸缩装置处于伸长状态，使得所述巡检机器人在所述伸缩装置的引导下朝向楼梯底部移动，实现了所述巡检机器人在坡度较大的楼梯向下攀爬。

由于所述巡检机器人在攀爬楼梯时，所述巡检机器人自身处于倾斜状态，即所述巡检机器人的两端呈现出高低不平的位姿，也即所述巡检机器人的其中一端略微高于另一端，而所述地面检测传感器310正是根据所述巡检机器人的位姿变化，通过将所述地面检测传感器310安装于所述机器人本体100的较低一端，从而使得所述地面检测传感器310获取地面信息，便于所述巡检机器人驱动所述伸缩装置运转。其中，为了避免所述地面检测传感器310判断所述巡检机器人位姿发生变化的错误情况，对所述地面检测传感器310获取的地面信息时间进行限定，即当所述地面检测传感器310获取地面信息的时间为连续且大于预设值时，所述巡检机器人的位姿状态信息异常，从而便于所述巡检机器人驱动所述伸缩装置的运行，进而提高了判断巡检机器人位姿异常的准确率。

一实施例中，为了进一步便于获取位姿状态，请参阅图1，所述检测装置300还包括陀螺仪320。所述陀螺仪320通过陀螺转子空间位姿的变化判断所述巡检机器人的位姿情况，所述陀螺仪320从力学的观点近似地分析陀螺转子的运动，可以把它看成是一个刚体，刚体上有一个方向支点，而陀螺转子可以绕着这个支点作三个自由度的转动，所以陀螺转子的运动是属于刚体绕一个定点的转动运动。更确切地说，一个绕对称轴高速旋转的飞轮转子叫陀螺转子。将陀螺转子安装在框架装置上，使得陀螺转子的自转轴有角转动的自由度。所述陀螺仪320根据内部的陀螺转子的当前位姿状态，分析出所述巡检机器人的位姿情况，即当所述巡检机器人的位姿异常时，所述陀螺仪320的陀螺转子的角度发生变化，也即所述巡检机器人根据所述陀螺转子的角度变化判断所述巡检机器人的位姿变化情况，从而使得所述巡检机器人根据所述陀螺仪320检测所述巡检机器人的位姿，便于所述巡检机器人驱动所述伸缩装置运转。

一实施例中，所述地面检测传感器310和所述陀螺仪320共同设置于所述机器人本体100上，即所述地面检测传感器310和所述陀螺仪320共同用于判断所述巡检机器人的位姿变化情况，进一步便于所述巡检机器人驱动所述伸缩装置运转。其中，所述陀螺仪320还可以是陀螺仪320传感器，通过电磁信号获取陀螺仪320的陀螺转子的角度发生变化情况，从而使得判断所述巡检机器人的位姿变化情况更加准确，进一步提高了判断巡检机器人位姿异常的准确率。

为了便于固定攀爬钩，所述伸缩装置包括绞盘以及缠绕于所述绞盘的绳索，所述绳索的一端一所述绞盘连接，所述绳索的另一端与所述攀爬钩连接。所述攀爬钩通过所述绳索与所述绞盘连接，所述绞盘绞绕所述绳索，即所述绳索环绕所述绞盘设置。所述绞盘通过转动方式将所述绳索缠绕于所述绞盘的外侧，所述绞盘的旋转方向决定了所述绳索的伸缩状态，例如，当所述巡检机器人行至楼梯的边缘处，且所述地面检测传感器获取地面信息时，所述伸缩装置处于伸长状态，即所述绞盘朝一方向旋转，使得所述绳索呈松弛状态，从而使得所述攀爬钩朝向远离所述机器人本体方向移动，进而使得所述攀爬钩固定于楼梯顶部，之后所述伸缩装置处于收紧状态，即所述绞盘朝另一方向旋转，使得所述绳索呈紧绷状态，从而使得所述机器人本体朝向靠近所述攀爬钩方向移动，进而使得所述巡检机器人在所述伸缩装置的引导下朝向楼梯顶端移动，实现了所述巡检机器人在楼梯向上攀爬，其中，当所述巡检机器人攀爬至楼梯顶端时，操作人员只需将所述攀爬钩取下即可进行后续巡检任务，也可以通过无线电控制所述伸缩装置自动取下所述攀爬钩；又如，当所述巡检机器人行至楼梯顶端的边缘处，且所述地面检测传感器获取地面信息时，操作人员先将所述攀爬钩固定于楼梯顶部，之后所述伸缩装置处于伸长状态，即所述绞盘朝一方向旋转，使得所述绳索呈松弛状态，从而使得所述机器人本体朝向远离所述攀爬钩方向移动，使得所述巡检机器人在所述伸缩装置的引导下朝向楼梯底部移动，实现了所述巡检机器人在楼梯向下攀爬。其中，当所述巡检机器人行至楼梯底部时，操作人员将所述攀爬钩从楼梯顶端取下，并驱动所述绞盘转动，使得所述绳索呈收紧状态，从而使得所述攀爬钩朝向靠近所述机器人本体方向移动，进而便于后续的巡检工作。一实施例中，所述攀爬钩从楼梯顶端取下和以及安装固定于楼梯上还可以通过所述巡检机器人的自动挂取装置实现，即所述攀爬钩从楼梯顶端取下以及安装固定于楼梯上实现自动化。例如，所述绳索由多个依次连接的伸缩杆代替，每一个伸缩杆相互套接，使得所述攀爬钩在伸缩杆的作用下伸出以及收紧，当伸缩杆延伸至楼梯顶端附近时，往回收紧一段距离，使得所述攀爬钩的凹陷部分的侧壁与楼梯连接，即可实现与楼梯的固定；又如，需要将所述攀爬钩取下时，先将所述攀爬钩朝向远离所述机器人本体的方向伸出一段距离，使得所述攀爬钩与楼梯脱离后再收紧，从而实现攀爬钩的取下。

为了便于收容攀爬钩，请一并参阅图1以及图2，所述机器人本体100开设有收容孔110，所述收容孔110与所述机器人本体100的内部连通，所述攀爬钩400靠近所述机器人本体100的部分收容于所述收容孔110内。所述收容孔110用于所述绳索的进出，例如，当所述巡检机器人行至楼梯的边缘处，且所述地面检测传感器310获取地面信息时，所述伸缩装置处于伸长状态，所述绳索靠近所述攀爬钩400的一端穿过所述收容孔110进入外部环境，即所述绳索靠近所述攀爬钩400的一端通过所述收容孔110从所述机器人本体100的内部移动至所述机器人本体100的外部，也即所述绳索靠近所述攀爬钩400的一端通过所述收容孔110从所述机器人本体100的内部移动至外部环境中，使得所述攀爬钩400处于可移动状态，便于所述攀爬钩400挂钩于楼梯顶端，即使得所述攀爬钩400朝向远离所述机器人本体100方向移动，之后所述伸缩装置处于收紧状态，所述绳索靠近所述攀爬钩400的一端穿过所述收容孔110进入所述机器人本体100的内部，即所述绳索靠近所述攀爬钩400的一端通过所述收容孔110从所述机器人本体100的外部移动至所述机器人本体100的内部，也即所述绳索靠近所述攀爬钩400的一端通过所述收容孔110从外部环境移动至所述机器人本体100的内部中，使得所述绳索处于收紧状态，从而使得所述机器人本体100朝向靠近所述攀爬钩400方向移动，进而使得所述巡检机器人在所述伸缩装置的引导下朝向楼梯顶端移动，实现了所述巡检机器人在楼梯向上攀爬；又如，当所述巡检机器人行至楼梯的边缘处，且所述地面检测传感器310获取地面信息时，先将所述攀爬钩400固定于楼梯顶部，之后所述伸缩装置处于伸长状态，所述绳索靠近所述攀爬钩400的一端穿过所述收容孔110进入外部环境，即所述绳索靠近所述攀爬钩400的一端通过所述收容孔110从所述机器人本体100的内部移动至所述机器人本体100的外部，也即所述绳索靠近所述攀爬钩400的一端通过所述收容孔110从所述机器人本体100的内部移动至外部环境中，使得所述攀爬钩400处于可移动状态，便于所述攀爬钩400挂钩于楼梯顶端，即使得所述攀爬钩400朝向远离所述机器人本体100方向移动，从而使得所述机器人本体100朝向远离所述攀爬钩400方向移动，进而使得所述巡检机器人沿着楼梯的斜坡朝向楼梯底部移动，实现了所述巡检机器人在楼梯向下攀爬。

一实施例中，所述收容孔110还具固定有所述攀爬钩400的功能，所述攀爬钩400靠近所述绳索的端部设置于所述收容孔110内，所述收容孔110的内侧壁与所述攀爬钩400靠近所述绳索的端部抵接，即所述收容孔110的内侧壁将所述攀爬钩400靠近所述绳索的端部夹持，使得所述巡检机器人在进行巡检时，所述攀爬钩400稳定固定于所述机器人本体100上。

一实施例中，所述攀爬钩400远离所述机器人本体100的一端具有“U”字形结构。所述攀爬钩400的一端与所述绳索远离所述绞盘的一端连接，所述攀爬钩400的凹陷部分用于收容楼梯的部分，即所述攀爬钩400通过凹陷部固定于楼梯上。这样，所述攀爬钩400的凹陷部分形成的空间越大，所述攀爬钩400与楼梯之间的连接强度增大，使得所述攀爬钩400连接于楼梯上的稳定性增大，从而便于所述攀爬钩400稳定固定于楼梯上。

为了便于获取周围图像信息，请参阅图1，所述机器人本体100设置有图像收集装置500，所述图像收集装置500包括支撑部510和图像采集部520，所述支撑部510与所述机器人本体100连接，所述图像采集部520与所述支撑部510连接。所述支撑部510用于所述图像采集部520的支撑作用，即所述支撑部510将所述图像采集部520支撑，使得所述图像采集部520远离所述机器人本体100，也即所述图像采集部520设置于所述支撑部510远离所述机器人本体100的一端。由于所述图像采集部520远离所述机器人本体100，使得所述图像采集部520凸出于所述机器人本体100，便于所述图像采集部520采集周围环境中的图像信息，在本实施例中，所述图像采集部520包括摄像头。所述图像采集部520将获取的周围环境中的图像信息传输至计算机，通过计算机的图像处理，可以准确判断所述巡检机器人是否移动至楼梯的边缘处，例如，获取的环境图像信息与第一图像信息进行比对，当图像相似率大于阈值时，所述巡检机器人执行向上攀爬的指令；又如，获取的环境图像信息与第二图像信息进行比对，当图像相似率大于阈值时，所述巡检机器人执行向下攀爬的指令。其中，所述第一图像信息为楼梯底部的图像，所述第二图像信息为楼梯顶端的图像。这样，所述图像收集装置500根据收集的周围环境图像，判断所述巡检机器人是否移动至楼梯的边缘，从而便于所述巡检机器人结合所述检测装置300攀爬楼梯。

一实施例中，所述支撑部510设置有第一旋转部511，所述第一旋转部511与所述图像采集部520连接，所述第一旋转部511的转动轴垂直于所述支撑部510与所述机器人本体100连接所在平面。所述第一旋转部511旋转设置，所述图像采集部520设置于所述第一旋转部511的边缘，使得所述图像采集部520以所述第一旋转部511的中轴线为旋转轴进行旋转，从而使得所述图像采集部520在平行于所述机器人本体100的平面上旋转，进而使得所述图像采集部520平行于所述机器人本体100的表面360°旋转，即所述图像采集部520实现平面二维图像采集。这样，所述图像采集部520通过所述第一旋转部511的旋转，使得所述图像采集部520上的摄像头采集的环境图像信息完全，从而使得所述图像采集部520将所述巡检机器人四周的环境图像全部采集，便于后续判断所述巡检机器人的当前位置，即便于判断所述巡检机器人是否移动并靠近楼梯的顶端或者底部，还可以便于所述巡检机器人的巡检工作。

一实施例中，所述第一旋转部511连接有第二旋转部512，所述第一旋转部511通过所述第二旋转部512与所述图像采集部520连接，所述第二旋转部512的转动轴平行于所述支撑部510与所述机器人本体100连接所在平面。所述第二旋转部512的旋转轴与所述第一旋转部511的旋转轴相互垂直，使得所述第二旋转部512形成的平面与所述第一旋转部511形成的平面相互垂直。所述第一旋转部511的旋转使得所述图像采集部520采集所述巡检机器人水平方向平面的环境图像，所述第二旋转部512的旋转使得所述图像采集部520采集所述巡检机器人竖直方向平面的环境图像，即所述第一旋转部511在二维平面上进行图像信息采集，采集所述巡检机器人四个方向的环境图像信息，而所述第二旋转部512和所述第一旋转部511相结合，使得所述图像采集部520在三维空间上进行图像信息采集，也即所述第一旋转部511和所述第二旋转部512相结合后使得所述图像采集部520采集八个空间环境图像信息。这样，所述第一旋转部511和所述第二旋转部512相结合，使得所述图像采集部520采集的环境图像信息增多，从而使得所述巡检机器人准确获取环境图像信息，便于准确判断所述巡检机器人是否移动至楼梯边缘，还可以便于所述巡检机器人的巡检工作。

在上述巡检机器人中，检测装置通过获取地面信息，从而判断巡检机器人的当前位姿状态，机器人本体内的伸缩装置根据巡检机器人的位姿状态变化，改变伸缩装置的伸缩状态，从而驱动攀爬钩固定于楼梯顶端，便于巡检机器人在伸缩装置的牵引下攀爬大坡度的楼梯。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。