一种激光导航轮式巡检机器人的制作方法

1.本实用新型涉及巡检机器人技术领域，特别涉及一种激光导航轮式巡检机器人。


背景技术：

2.巡检机器人主要针对人工巡检环境差、风险高、效率低等问题，通过机器设备替代人工眼观、耳听、鼻闻...的巡检方式，实现无人化自动巡检。具体到不同巡检场景，不论是机器人的形态、功能和作业方式都有所不同。与传统的人工检查相比，智能巡检机器人常规检查效率更高，不受各种主客观因素的影响，检查覆盖面全面，检查数据记录详细，便于阅读。可以有效地取代检查人员繁琐、重复的检查任务，及时发现设备区域的隐患和缺陷。操作人员在巡视时往往要注意与巡检设备保持安全距离，而机器人不会出现此类问题。通过巡检机器人集控管理平台，不仅可以全面掌握、实时接收巡检状况并远程控制，平台还整合记录了所有巡检过程及结果数据，可根据需要自动生成各类巡检报表及报告。同时基于对历史巡检数据的综合分析，为设备运维提供预警预测和检修建议，实现智慧判断。依靠人工巡检耗时过长且容易存在死角漏洞，存在事故的风险，通过巡检机器人自动巡检替代人工，可有效避免安全风险、减轻运维压力，降低人力成本的同时提升巡检效率。
3.目前，然而市面上现有的巡检机器人的驱动轮大多采用传统的橡胶轮，其主要原因是传统橡胶轮结构简单，成本较低，易维护；然而传统的橡胶轮运动方向容易受限，仅仅可执行前进、后退、转弯等比较单一的活动轨迹，运动灵活性不够，效率较低，需要轮子转向装置，在很多场合的应用受到了限制，且橡胶轮减震、缓震性能较一般，使得巡检机器人在不够平整的地面上行走时，容易出现较大的晃动现象，甚至发生倾倒，影响巡检机器人的使用安全性，使得巡检机器人翻越障碍物的能力较弱，履带式机器人底盘对路况的适应性较好，可以轻松越过障碍，但移动速度较慢，不够灵活。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种激光导航轮式巡检机器人，旨在解决现有的巡检机器人驱动轮采用橡胶轮，运动灵活性不够，减震、缓震性能较一般，使得巡检机器人在不够平整的地面上行走时，容易出现较大的晃动现象，甚至发生倾倒，影响巡检机器人的使用安全性的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的激光导航轮式巡检机器人，包括支撑架、底盘、独立悬挂架、避震器、驱动电机、麦克纳姆轮、电池盒、电池、云台底座、云台电机、转盘、激光雷达安装支架、激光雷达导航传感器、支架、摄像头、主控制器以及天线，所述支撑架左右平行设置，所述支撑架均呈圆弧结构设置，所述底盘的两端分别与所述支撑架的上端部固定连接，所述独立悬挂架的后端部分别与所述支撑架的两端可转动连接，所述避震器分别设置于所述支撑架的两端的上端部，且所述避震器的两端均分别与所述独立悬挂架的上端部和支撑架的上端部可转动连接，所述驱动电机分别与所述独立悬挂架的前端部固定连接，所述麦克纳姆轮分别设置于所述独立悬挂架的外侧，且所述麦克纳姆轮分别与所述驱
动电机的输出轴固定连接，电池盒设置于所述底盘的上端部的后端部，所述电池可拆卸地嵌设于所述电池盒内，所述云台底座设置于所述底盘的上端部的中间，所述云台电机设置于所述云台底座的下端部，所述转盘可转动地嵌设于所述云台底座的上端部，所述激光雷达安装支架设置于所述转盘的上端壁上，且所述激光雷达安装支架与所述转盘的上端壁固定连接，所述云台电机的输出轴与所述激光雷达安装支架固定连接，所述激光雷达导航传感器设置于所述激光雷达安装支架的上端壁上，并随所述激光雷达安装支架转动，所述支架设置于所述底盘的上端壁的前端部，所述摄像头分别设置于所述支架的上端壁和底盘的后端部的上端壁上，所述主控制器设置于所述支架的下方，所述天线设置于所述主控制器的外侧壁上，所述主控制器内设有5g通讯模块，所述驱动电机、电池、云台电机、激光雷达导航传感器、摄像头以及天线均与所述主控制器电连接。
6.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，还包括第一短轴和轴承，所述独立悬挂架的后端部分别凹设有一沿宽长度方向延伸的开口槽，所述支撑架的两端分别可转动地嵌设于所述开口槽内，所述支撑架的两端分别凹设有一第一通孔，所述第一短轴分别固定于所述第一通孔内，所述开口槽的两侧分别凹设有一轴承孔，所述轴承分别嵌设于所述轴承孔内，且所述第一短轴的两端分别与所述轴承的内孔固定连接。
7.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述避震器设置有8根，所述避震器分别左右平行地设置于所述支撑架的两端的上端部，且所述避震器的两端均分别与所述独立悬挂架的上端部和支撑架的上端部可转动连接。
8.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，还包括第二短轴，所述第二短轴分别设置于所述独立悬挂架的两端的上端部和独立悬挂架的后端部的上端部，且所述避震器的两端分别与所述第二短轴的两端可转动连接。
9.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，还包括连接套筒和第一紧固螺钉，所述连接套筒设置于所述激光雷达安装支架的下端壁上，所述连接套筒的外周壁凹设有一第一螺纹孔，所述第一紧固螺钉旋于所述第一螺纹孔内设置，所述云台电机的输出轴的上端部可拆卸地嵌设于所述套筒内设置，且所述第一紧固螺钉的前端部可与所述云台电机的输出轴的外周壁抵接设置。
10.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，还包括摄像头支架和第二紧固螺钉，所述摄像头支架均呈u形结构设置，所述摄像头支架的下端壁分别与所述支架的上端壁和底盘的后端部的上端壁上可拆卸固定连接，所述摄像头的两端分别凹设有一第二螺纹孔，所述摄像头支架的上端部的两侧分别凹设有一第二通孔，所述第二紧固螺钉分别可转动地穿设于所述第二通孔，并旋于所述第二螺纹孔内设置。
11.采用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：本实用新型的技术方案，1、通过采用独立悬挂架和双避震器的结构设计，使得两侧的轮子可以单独上下转动互不影响，避震器起到了良好的缓冲击和减震的作用，大大提高巡检机器人的缓冲减震能力和避震效果，使得巡检机器人在不够平整的地面上行走时，更加平稳，有效避免其出现晃动过大或倾倒现象，提升巡检机器人的使用安全性，通过四轮驱动，有效提升了巡检机器人翻越障碍物的能力，提高了巡检机器人的可靠性；
12.2、通过采用4个麦克纳姆轮，可以更灵活方便地实现巡检机器人全方位移动的功能。相比于装配普通的橡胶轮巡检机器人运动灵活性得到大幅提高，运行占用空间小，使得
巡检机器人能够在任意方向上实现平移和原地旋转，使得其可以在无需轮子转向装置下实现车体的直行、侧移、斜行、自转、组合漂移等全方位移动，狭小空间内能够灵活穿梭，可以在狭小的空间内进行快速定位，解决诸如s弯、直角弯等普通移动机器人难以通过的问题；
13.3、通过激光雷达导航传感器帮助巡检机器人在巡检过程中定位和导航，可通过激光雷达导航传感器实现全方位移动，通过摄像头实现远程监控，实现360
°
无死角监控周边环境，有效提高巡检效率，替代人工完成巡检中遇到的繁、难、险和重复性的工作，可以代替人巡检危险区域，或者不方便人工处理的地方，实用性强。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
15.图1为本实用新型提出的一种激光导航轮式巡检机器人的整体结构示意图；
16.图2为本实用新型提出的一种激光导航轮式巡检机器人的部分结构示意图；
17.图3为本实用新型提出的一种激光导航轮式巡检机器人的部分分解结构示意图；
18.图4为本实用新型提出的一种激光导航轮式巡检机器人的另一部分分解结构示意图；
19.图5为本实用新型提出的一种激光导航轮式巡检机器人的另一部分结构示意图。
20.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
23.另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
24.本实用新型提出一种激光导航轮式巡检机器人。
25.如图1至图5所示，在本实用新型的一实施例中，该激光导航轮式巡检机器人，包括支撑架101、底盘102、独立悬挂架103、避震器104、驱动电机105、麦克纳姆轮106、电池盒107、电池(未图示)、云台底座108、云台电机109、转盘110、激光雷达安装支架111、激光雷达导航传感器112、支架113、摄像头114、主控制器115以及天线116，支撑架左右平行设置，支撑架均呈圆弧结构设置，底盘的两端分别与支撑架的上端部固定连接，独立悬挂架的后端部分别与支撑架的两端可转动连接，避震器分别设置于支撑架的两端的上端部，且避震器
的两端均分别与独立悬挂架的上端部和支撑架的上端部可转动连接，驱动电机分别与独立悬挂架的前端部固定连接，麦克纳姆轮分别设置于独立悬挂架的外侧，且麦克纳姆轮分别与驱动电机的输出轴固定连接，电池盒设置于底盘的上端部的后端部，电池可拆卸地嵌设于电池盒内，云台底座设置于底盘的上端部的中间，云台电机设置于云台底座的下端部，转盘可转动地嵌设于云台底座的上端部，激光雷达安装支架设置于转盘的上端壁上，且激光雷达安装支架与转盘的上端壁固定连接，云台电机的输出轴与激光雷达安装支架固定连接，激光雷达导航传感器设置于激光雷达安装支架的上端壁上，并随激光雷达安装支架转动，支架设置于底盘的上端壁的前端部，摄像头分别设置于支架的上端壁和底盘的后端部的上端壁上，主控制器设置于支架的下方，天线设置于主控制器的外侧壁上，主控制器内设有5g通讯模块，驱动电机、电池、云台电机、激光雷达导航传感器、摄像头以及天线均与主控制器电连接。
26.麦克纳姆轮主要由轮毂、辊子和辊子轴构成，轮毂是支撑架，辊子沿与轮毂夹角45
°
的方向平行排列，依靠各自机轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量。从而保证了这个平台在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的方向。在它的轮缘上斜向分布着许多小滚子，故轮子可以横向滑移。小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。
27.麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，本实用新型通过采用4个这种新型轮子进行组合，可以更灵活方便地实现巡检机器人全方位移动的功能。相比于装配普通的橡胶轮巡检机器人灵活性得到大幅提高，运行占用空间小，使得巡检机器人能够在任意方向上实现平移和原地旋转，使得其可以在无需轮子转向装置下实现车体的直行、侧移、斜行、自转、组合漂移等全方位移动，狭小空间内能够灵活穿梭，可以在狭小的空间内进行快速定位，解决诸如s弯、直角弯等普通移动机器人难以通过的问题。
28.本实用新型通过采用独立悬挂架和双避震器的结构设计，使得两侧的轮子可以单独上下转动互不影响，避震器起到了良好的缓冲击和减震的作用，大大提高巡检机器人的缓冲减震能力和避震效果，使得巡检机器人在不够平整的地面上行走时，更加平稳，通过四轮驱动，有效提升了巡检机器人翻越障碍物的能力。
29.在本实施例中，还包括第一短轴(未图示)和轴承117，独立悬挂架的后端部分别凹设有一沿宽长度方向延伸的开口槽1031，支撑架的两端分别可转动地嵌设于开口槽内，支撑架的两端分别凹设有一第一通孔1011，第一短轴分别固定于第一通孔内，开口槽的两侧分别凹设有一轴承孔(未图示)，轴承分别嵌设于轴承孔内，且第一短轴的两端分别与轴承的内孔固定连接，使得独立悬挂架上下转动更加顺畅，有效提高巡检机器人的缓冲减震能力和避震效果。
30.在本实施例中，避震器设置有8根，避震器分别左右平行地设置于支撑架的两端的上端部，且避震器的两端均分别与独立悬挂架的上端部和支撑架的上端部可转动连接，避震器起到了良好的缓冲击和减震的作用，双避震器大大提高巡检机器人的缓冲减震能力和避震效果。
31.在本实施例中，还包括第二短轴118，第二短轴分别设置于独立悬挂架的两端的上端部和独立悬挂架的后端部的上端部，且避震器的两端分别与第二短轴的两端可转动连
接。
32.在本实施例中，还包括连接套筒119和第一紧固螺钉(未图示)，连接套筒设置于激光雷达安装支架的下端壁上，连接套筒的外周壁凹设有一第一螺纹孔1191，第一紧固螺钉旋于第一螺纹孔内设置，云台电机的输出轴的上端部可拆卸地嵌设于套筒内设置，且第一紧固螺钉的前端部可与云台电机的输出轴的外周壁抵接设置，便于云台电机的输出轴与激光雷达安装支架进行装配。
33.在本实施例中，还包括摄像头支架120和第二紧固螺钉121，摄像头支架均呈u形结构设置，摄像头支架的下端壁分别与支架的上端壁和底盘的后端部的上端壁上可拆卸固定连接，摄像头的两端分别凹设有一第二螺纹孔(未图示)，摄像头支架的上端部的两侧分别凹设有一第二通孔(未图示)，第二紧固螺钉分别可转动地穿设于第二通孔，并旋于第二螺纹孔内设置，使得摄像头可上下转动调节监控视角，监控视角更大。
34.激光雷达导航传感器以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到路边的树木、电线杆，建筑物等，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。因为光脉冲以光速传播，所以接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。光速是已知条件，计算光波传播的时间，即可以得知激光所在位置与目标物体的距离。另外，向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，(接收器通常是一个光电倍增管或一个光电二极管，它将光信号转变为电信号)。
35.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。