一种双悬臂吊轨式隧道巡检机器人的制作方法

本发明属于自动检测机器人技术领域，尤其涉及一种双悬臂吊轨式隧道巡检机器人。

背景技术：

不占地面空间的地下电力传输技术，在许多国家，尤其是发达国家都得到了极大的发展，如某国首都地区85％以上的电力传输均为地下超高压输电线路。近年来，随着地下电力传输技术的不断发展，许多城市都建造了电缆隧道来用于超高压电的传输。即城市电缆隧道是市内电力架空入地、改善电力运营安全、利用城市地下空间的一种重要型式,也是未来电力设施发展的一个重要方向。但是，电缆隧道常年处在地下潮湿、易腐蚀环境中，使得电力线路的安全问题有待解决。为了保证电力传输的安全，除了做好隧道中的防水、防潮工作，对隧道内的电力线路进行定期检查也是必不可少的，电缆隧道巡检方式基本为人工巡检，但危险性大、效率低。

针对上述问题，部分电缆隧道应用在线监测技术，但需要预埋大量传感器，成本高，后期维护工作量大。随着机器人技术和检测机器人的发展，可用于电缆隧道或相似环境的轨道巡检机器人应运而生，与传统人工巡检相比，轨道巡检机器人具有环境适应能力强、检测精度高、可实现24小时全天巡检的优点，采用巡检机器人进行巡检不仅节省成本，而且检测效率更高。

目前的巡检机器人主要有轮式巡检机器人和履带式巡检机器人，但电缆隧道空间狭长，沿程封堵，障碍物多，且存在大量的拐弯、上下坡甚至垂直爬升的情况。综上,现有的电力管廊隧道电缆检测机器人还存在以下缺点：

(1)现有的电缆隧道巡检机器人无法很好适应隧道潮湿环境，易出现漏电、导电、电缆腐蚀等现象。

(2)现有的电缆隧道巡检机器人的结构普遍较笨重，巡检速度低，无法在高速状态下进行巡检，巡检效率非常低。

(3)现有的电缆隧道巡检机器人采用云台式的视觉检测设备，无法有效解决全自主巡检、多层电缆支架遮挡以及缺陷自动检测等问题，巡检效率和覆盖率较低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种双悬臂吊轨式隧道巡检机器人，旨在解决现有技术中的隧道巡检机器人巡检效率低，检测工作不稳定的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种双悬臂吊轨式隧道巡检机器人，与所设置的沿线轨道配合使用，所述双悬臂吊轨式隧道巡检机器人包括：机器人本体、自主移动装置、悬臂以及悬臂驱动装置，所述悬臂包括并列设置的左悬臂和右悬臂,所述悬臂驱动装置包括第一驱动装置和第二驱动装置；所述自主移动装置设置在所述机器人本体上并悬挂在轨道上，所述机器人本体上安装有供电装置以及分别与所述供电装置电连接的驱动装置和通信装置，所述悬臂驱动装置与所述通信装置、所述供电装置分别电连接，所述驱动装置与所述自主移动装置连接以驱动所述自主移动装置沿所述轨道移动；所述左悬臂包括左连接板和左第一连杆，所述左连接板的一端与所述机器人本体固定，所述左连接板的另一端与所述左第一连杆的第一端可转动地连接；所述右悬臂包括右连接板和右第一连杆，所述右连接板的一端与所述机器人本体固定，所述右连接板的另一端与所述右第一连杆的第一端可转动地连接；

所述第一驱动装置驱动所述左第一连杆运动,所述第二驱动装置驱动所述右第一连杆的运动,所述左第一连杆及所述右第一连杆上均设置有用于检测电缆的多模态传感阵列。

进一步地，所述第一驱动装置包括第一动力输出机构、第一传动带、左第一轴承以及左第一驱动轮；所述左第一轴承固定在所述左连接板的通孔内；所述左第一驱动轮朝向所述左第一轴承延伸形成空心圆形的左凸块，所述左凸块延伸进所述左第一轴承的内圈并与所述左第一轴承的内圈壁面抵触固定，所述左凸块还与所述左第一连杆的第一端固定连接；第一动力输出机构安装在所述机器人本体上，所述第一动力输出机构的动力输出端与所述左第一驱动轮通过所述第一传动带连接，所述第一动力输出机构通过所述第一传动带驱动所述左第一驱动轮转动以带动所述左第一连杆运动；

所述第二驱动装置包括第二动力输出机构、第二传动带、右第一轴承以及右第一驱动轮；所述右第一轴承固定在所述右连接板的通孔内；所述右第一驱动轮朝向所述右第一轴承延伸形成空心圆形的右凸块，所述右凸块延伸进所述右第一轴承的内圈并与所述右第一轴承的内圈壁面抵触固定，所述右凸块还与所述右第一连杆的第一端固定连接；所述第二动力输出机构安装在所述机器人本体上，所述第二动力输出机构的动力输出端与所述右第一驱动轮通过所述第二传动带连接，所述第二动力输出机构通过所述第二传动带驱动所述右第一驱动轮转动以带动所述右第一连杆的运动。

进一步地，所述左悬臂还包括左第二连杆以及带动所述左第二连杆运动的左第一传动组件，所述左第一传动组件包括左第一转轴、左第二转轴、左第二轴承、左第二驱动轮、左第三驱动轮以及左第一传动拉绳；所述左第一转轴穿过所述左第一驱动轮的轮孔并与所述左第一驱动轮同步转动，所述左第二驱动轮固定套设在所述左第一转轴上并与所述左第一转轴同步转动，所述左第一连杆的第二端开设有通孔，所述左第二轴承设置在所述左第一连杆第二端的通孔内，所述左第二转轴穿过所述左第二轴承的轴孔，所述左第三驱动轮固定套设在所述左第二转轴上并与所述左第二转轴同步转动，所述左第二转轴与所述左第二连杆的第一端固定，所述左第二驱动轮与所述左第三驱动轮通过所述左第一传动拉绳连接；

所述右悬臂还包括右第二连杆以及带动所述右第二连杆运动的右第一传动组件，所述右第一传动组件包括右第一转轴、右第二转轴、右第二轴承、右第二驱动轮、右第三驱动轮以及右第一传动拉绳；所述右第一转轴穿过所述右第一驱动轮的轮孔并与所述右第一驱动轮同步转动，所述右第二驱动轮固定套设在所述右第一转轴上并与所述右第一转轴同步转动，所述右第一连杆的延伸端开设有通孔，所述右第二轴承设置在所述右第一连杆的第二端的通孔内，所述右第二转轴穿过所述右第二轴承的轴孔，所述右第三驱动轮固定套设在所述右第二转轴上并与所述右第二转轴同步转动，所述右第二转轴与所述右第二连杆的第一端固定，所述右第二驱动轮与所述右第三驱动轮通过所述右第一传动拉绳连接，所述左第二连杆及所述右第二连杆同步运动；

所述左第二连杆及所述右第二连杆上设置有用于检测电缆的多模态传感阵列，所述多模态传感阵列与所述通信装置电连接。

进一步地，所述悬臂还包括第三连杆、第三转轴、设置在所述左第二连杆上的左第二传动组件和设置在所述右第二连杆上的右第二传动组件；其中，

所述左第二传动组件包括左第三轴承、左第四驱动轮、左第五驱动轮以及左第二传动拉绳；所述左第四驱动轮套设在所述左第二转轴上并与所述左第二转轴同步转动，所述左第二连杆的第二端开设有通孔，所述左第三轴承设置在所述左第二连杆第二端的通孔内，所述第三转轴穿过所述左第三轴承的轴孔，所述左第五驱动轮固定套设在所述第三转轴上并与所述第三转轴同步转动，所述左第四驱动轮与所述左第五驱动轮通过所述左第二传动拉绳连接；

所述右第二传动组件包括右第三轴承、右第四驱动轮、右第五驱动轮以及右第二传动拉绳；所述右第四驱动轮套设在所述右第二转轴上并与所述右第二转轴同步转动，所述右第二连杆的第二端开设有通孔，所述右第三轴承设置在所述右第二连杆第二端的通孔内，所述第三转轴还穿过所述右第三轴承的轴孔，所述右第五驱动轮固定套设在所述第三转轴上并与所述第三转轴同步转动，所述右第四驱动轮与所述右第五驱动轮通过所述右第二传动拉绳连接；

所述第三连杆的连接端连接在所述第三转轴上并与所述第三转轴同步转动，所述第三连杆的连接端和延伸端两端均设置有所述多模态传感阵列，所述多模态传感阵列与所述通信装置电连接。

进一步地，所述机器人本体包括前车厢、后车厢以及缓冲结构，所述前车厢和所述后车厢通过所述缓冲结构相连接；

所述悬臂和所述悬臂驱动装置均安装在所述后车厢上，所述供电装置和所述通信装置均安装在所述前车厢上。

进一步地，所述第一动力输出机构包括第一电机以及第一减速器，所述第一减速器连接在所述第一电机的动力输出端上，所述第一减速器通过所述第一传动带与所述左第一驱动轮连接；

所述第二动力输出机构包括第二电机以及第二减速器，所述第二减速器连接在所述第二电机的动力输出端上，所述第二减速器通过所述第二传动带与所述右第一驱动轮连接。

进一步地，所述悬臂采用镂空设计，所述悬臂中开设有过线孔，信号线经过所述过线孔进入相应的连杆内部后与所述多模态传感阵列连接。

进一步地，所述悬臂还包括用于张紧所述第一传动带的第一张紧器以及用于张紧所述第二传动带的第二张紧器。

进一步地，所述悬臂上设置有第一避障传感器，当所述第一避障传感器检测到障碍物时，所述第一驱动装置及所述第二驱动装置带动所述悬臂收起，以避开所述障碍物。

进一步地，所述机器人本体上设置有第二避障传感器，当所述第二避障传感器检测到障碍物时，所述自主移动装置进行制动以停止所述机器人本体的运动，避免所述机器人本体与所述障碍物相撞。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明的一种双悬臂吊轨式隧道巡检机器人，该双悬臂吊轨式隧道巡检机器人沿轨道移动，其包括：机器人本体、自主移动装置、悬臂以及悬臂驱动装置，本申请中的隧道巡检机器人，其悬臂包括相对设置的左悬臂和右悬臂，相比现有技术中的机器人，双悬臂的设计使机器人的悬臂更加稳定可靠，不容易出故障，使巡检机器人的巡检效率更高，使用寿命更长，从而提高了电缆隧道巡检机器人的巡检效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的双悬臂吊轨式隧道巡检机器人的结构示意图；

图2是图1另一角度的结构示意图；

图3是图1又一角度的结构示意图；

图4是图1的双悬臂吊轨式隧道巡检机器人中局部结构的结构示意图。

在附图中，各附图标记表示：1、机器人本体；11、前车厢；12、后车厢；13、缓冲结构；2、自主移动装置；31、左连接板；32、左第一连杆；33、左第二连杆；34、第三连杆；35、右连接板；36、右第一连杆；37、右第二连杆；41、第一动力输出机构；411、第一电机；412、第一减速器；42、第一传动带；43、左第一轴承；44、左第一驱动轮；45、左第一转轴；46、左第二转轴；47、左第二轴承；48、左第二驱动轮；49、左第三驱动轮；410、左第一传动拉绳；5、多模态传感阵列。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1至图4，是本发明实施例提供的双悬臂吊轨式隧道巡检机器人，与所设置的沿线轨道配合使用，该双悬臂吊轨式隧道巡检机器人包括：机器人本体1、自主移动装置2、悬臂以及悬臂驱动装置，悬臂包括并列设置的左悬臂和右悬臂,悬臂驱动装置包括第一驱动装置和第二驱动装置。自主移动装置2设置在机器人本体1上并悬挂在轨道上，机器人本体1上安装有供电装置以及分别与供电装置电连接的驱动装置和通信装置，悬臂驱动装置与通信装置、供电装置分别电连接，驱动装置与自主移动装置2连接以驱动自主移动装置2沿轨道移动。

左悬臂包括左连接板31和左第一连杆32，左连接板31的一端与机器人本体1固定，左连接板31的另一端与左第一连杆32的第一端可转动地连接。右悬臂包括右连接板35和右第一连杆36，右连接板35的一端与机器人本体1固定，右连接板35的另一端与右第一连杆36的第一端可转动地连接。第一驱动装置驱动左第一连杆32运动,第二驱动装置驱动右第一连杆36的运动,左第一连杆32及右第一连杆36上均设置有用于检测电缆的多模态传感阵列5。

具体地，第一驱动装置包括第一动力输出机构41、第一传动带42、左第一轴承43以及左第一驱动轮44。其中，第一动力输出机构41包括第一电机411以及第一减速器412，第一减速器412连接在第一电机411的动力输出端上，第一减速器412通过第一传动带42与左第一驱动轮44连接。左第一轴承43固定在左连接板31的通孔内；左第一驱动轮44朝向左第一轴承43延伸形成空心圆形的左凸块，左凸块延伸进左第一轴承43的内圈并与左第一轴承43的内圈壁面抵触固定，左凸块还与左第一连杆32的第一端固定连接；第一动力输出机构41安装在机器人本体1上，第一动力输出机构41的动力输出端与左第一驱动轮44通过第一传动带42连接，第一动力输出机构41通过第一传动带42驱动左第一驱动轮44转动以带动左第一连杆32运动。

第二驱动装置包括第二动力输出机构、第二传动带、右第一轴承以及右第一驱动轮。其中，第二动力输出机构包括第二电机以及第二减速器，第二减速器连接在第二电机的动力输出端上，第二减速器通过第二传动带与右第一驱动轮连接。右第一轴承固定在右连接板35的通孔内；右第一驱动轮朝向右第一轴承延伸形成空心圆形的右凸块，右凸块延伸进右第一轴承的内圈并与右第一轴承的内圈壁面抵触固定，右凸块还与右第一连杆36的第一端固定连接；第二动力输出机构安装在机器人本体1上，第二动力输出机构的动力输出端与右第一驱动轮通过第二传动带连接，第二动力输出机构通过第二传动带驱动右第一驱动轮转动以带动右第一连杆36的运动。进一步地，还包括用于张紧第一传动带42的第一张紧器以及用于张紧第二传动带的第二张紧器。第一张紧器通过u型槽形式对第一传动带42进行张紧，以保持第一传动带42在传动过程中可以拥有适当的张紧力，从而避免传动带打滑，或者避免第一传动带42发生跳齿、脱齿而拖出的现象。同理，第二张紧器通过u型槽形式对第二传动带进行张紧，以保持第二传动带在传动过程中可以拥有适当的张紧力，从而避免传动带打滑，或者避免第二传动带发生跳齿、脱齿而拖出的现象。

左悬臂还包括左第二连杆33以及带动左第二连杆33运动的左第一传动组件，左第一传动组件包括左第一转轴45、左第二转轴46、左第二轴承47、左第二驱动轮48、左第三驱动轮49以及左第一传动拉绳410；左第一转轴45穿过左第一驱动轮44的轮孔并与左第一驱动轮44同步转动，左第二驱动轮48固定套设在左第一转轴45上并与左第一转轴45同步转动，左第一连杆32的第二端开设有通孔，左第二轴承47设置在左第一连杆32第二端的通孔内，左第二转轴46穿过左第二轴承47的轴孔，左第三驱动轮49固定套设在左第二转轴46上并与左第二转轴46同步转动，左第二转轴46与左第二连杆33的第一端固定，左第二驱动轮48与左第三驱动轮49通过左第一传动拉绳410连接。

右悬臂还包括右第二连杆37以及带动右第二连杆37运动的右第一传动组件，右第一传动组件包括右第一转轴、右第二转轴、右第二轴承、右第二驱动轮、右第三驱动轮以及右第一传动拉绳；右第一转轴穿过右第一驱动轮的轮孔并与右第一驱动轮同步转动，右第二驱动轮固定套设在右第一转轴上并与右第一转轴同步转动，右第一连杆36的延伸端开设有通孔，右第二轴承设置在右第一连杆36的第二端的通孔内，右第二转轴穿过右第二轴承的轴孔，右第三驱动轮固定套设在右第二转轴上并与右第二转轴同步转动，右第二转轴与右第二连杆37的第一端固定，右第二驱动轮与右第三驱动轮通过右第一传动拉绳连接，左第二连杆33及右第二连杆37同步运动。左第二连杆33及右第二连杆37上设置有用于检测电缆的多模态传感阵列5，多模态传感阵列5与通信装置电连接。

悬臂还包括第三连杆34、第三转轴、设置在左第二连杆33上的左第二传动组件和设置在右第二连杆37上的右第二传动组件。其中，左第二传动组件包括左第三轴承、左第四驱动轮、左第五驱动轮以及左第二传动拉绳；左第四驱动轮套设在左第二转轴46上并与左第二转轴46同步转动，左第二连杆33的第二端开设有通孔，左第三轴承设置在左第二连杆33第二端的通孔内，第三转轴穿过左第三轴承的轴孔，左第五驱动轮固定套设在第三转轴上并与第三转轴同步转动，左第四驱动轮与左第五驱动轮通过左第二传动拉绳连接。右第二传动组件包括右第三轴承、右第四驱动轮、右第五驱动轮以及右第二传动拉绳；右第四驱动轮套设在右第二转轴上并与右第二转轴同步转动，右第二连杆37的第二端开设有通孔，右第三轴承设置在右第二连杆37第二端的通孔内，第三转轴还穿过右第三轴承的轴孔，右第五驱动轮固定套设在第三转轴上并与第三转轴同步转动，右第四驱动轮与右第五驱动轮通过右第二传动拉绳连接。第三连杆34的连接端连接在第三转轴上并与第三转轴同步转动。

在隧道巡检机器人处于工作状态时，第三连杆34位于隧道的最底部，由于隧道底部的电缆设备容易受潮，且难以检测，因此第三连杆34的两端均上设置有多模态传感阵列5，最大限度实现巡检机器人对电缆隧道的全面检测。进一步的，多模态传感阵列5包括多种检测传感器，还可以根据需要在左第一连杆32、右第一连杆36、左第二连杆33、右第二连杆37、第三连杆34中任意一个或多个的侧面上安装前置摄像头、红外传感器以及热成像仪等检测装置，随着悬臂的转动进行实时检测。

本申请中的隧道巡检机器人，其悬臂包括相对设置的左悬臂和右悬臂，相比现有技术中的机器人，双悬臂的设计使机器人的悬臂更加稳定可靠，不容易出故障，使巡检机器人的巡检效率更高，使用寿命更长，从而提高了电缆隧道巡检机器人的巡检效率。本申请悬臂折叠收起的过程中，左第一连杆32与左第二连杆33的折叠方向相反，左第二连杆33与第三连杆34的折叠方向相反。

机器人本体1包括前车厢11、后车厢12以及缓冲结构13，前车厢11和后车厢12通过缓冲结构13相连接。悬臂和悬臂驱动装置均安装在后车厢12上，供电装置和通信装置均安装在前车厢11上。

悬臂采用镂空设计，悬臂中开设有过线孔，信号线经过过线孔进入相应的连杆内部后与多模态传感阵列5连接。将线缆内置于过线孔有效预防了线缆长期外漏在潮湿的环境中容易漏电腐蚀等现象的发生，延长了隧道巡检机器人的使用期限。

具体地，悬臂上设置有第一避障传感器，当第一避障传感器检测到障碍物时，第一驱动装置及第二驱动装置带动悬臂收起，以避开障碍物。机器人本体1上设置有第二避障传感器，当第二避障传感器检测到障碍物时，自主移动装置2进行制动以停止机器人本体1的运动，避免机器人本体1与障碍物相撞。

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