一种隧道巡检机器人的自动充电的装置及隧道巡检机器人的制作方法

本发明涉及一种隧道巡检机器人的自动充电的装置及隧道巡检机器人。

背景技术：

城市电力隧道分布广泛，对于配备移动电源的电力隧道巡检机器人，在长距离的轨道上就需要设置一定数量的充电装置，机器人运行过程中在需要充电时可行至其中一处自行充电。对于采用移动电源作为动力源的机器人，由于机器人对充电要求较高，充电电极与充电槽结构均需要通过30A以上电流，结构尺寸较厚重，机器人车体与导轨之间可利用空间非常有限，又涉及到充电电极与充电槽离合的行程，所以对充电槽结构固定要求较高，对充电装置的结构紧凑性，及充电接触端的定位及接触要求更高，方能够安全可靠的保持工作状态，保证取得足够的电能，又要使取电电极与充电槽之间在充电结束时能有效分离，机器人离开时不产生干涉碰撞。所以对于在电力隧道中运行的，以移动电源提供动力的机器人，在其行进过程中保证电极与充电槽之间的紧密接触，并能在充电结束时有效分离是非常必要的。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种隧道巡检机器人的自动充电的装置，性能稳定，结构紧凑，动作灵活，可实现充电电极与充电紧密接触又能有效分离。

本发明还提供一种隧道巡检机器人，包含上述自动充电的装置，巡检机器人在需要充电时，通过自动充电的装置可以简便快速的进行充电，巡检机器人在行进过程中保证充电电极和充电槽之间紧密接触，且能在充电结束时有效分离，可以保证安全可靠的工作状态。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种隧道巡检机器人的自动充电的装置，包括充电槽、水平移动装置、翻转装置和充电电极，所述充电槽固定于巡检机器人的导轨上，充电电极固定于翻转装置上，充电电极与充电槽位置相对应；所述水平移动装置与翻转装置连接，翻转装置为充电电极提供作用力，水平移动装置拉动翻转装置进行翻转，以带动充电电极在充电时以不变的压力压接在充电槽内，或带动充电电极在不充电时脱离充电槽。设置水平移动装置和翻转装置，水平移动装置可以拉动翻转装置翻转，在需要充电时，翻转至一个状态，翻转装置上的充电电极可以与导轨上的充电槽以不变的压力接触，在充电结束时，翻转至另一个状态，翻转装置上的充电电极与充电槽脱离。

优选的，所述充电槽包括充电电极套筒，所述充电电极套筒滑动固定于电极套筒固定座内。设置充电电极套筒，可以与充电电极很好的进行配合，保证充电电极的充电接触状态。

进一步优选的，所述充电电极套筒后部与弹性元件连接。充电电极套筒可以调整位置，也就使得充电电极和充电电极套筒之间的压接力是浮动的，在两者位移发生变化时，充电电极仍始终保持不变压力压接在充电电极套筒内。

进一步的，所述翻转装置可转动固定于机身上，翻转装置通过连接轴与水平移动装置连接，所述连接轴与机身滑动连接。翻转装置沿机身可转动，通过水平移动装置的拉动带动连接轴的滑动，进而使翻转装置完成翻转改变充电状态。

进一步的，所述翻转装置包括与机身可转动固定的连接杆，连接杆端部连接电极固定座，充电电极固定于电极固定座上。

优选的，所述连接杆与机身间设有扭簧。设置扭簧结构，更好的配合实现翻转装置的翻转动作。

进一步的，所述水平移动装置包括电动推杆，所述电动推杆一端通过连接轴与翻转装置连接，电动推杆另一端与电动推杆固定座相连。通过电动推杆的动作，带动连接轴的滑动，从而使得翻转装置相对于机身发生转动，实现充断电状态的切换。

进一步的，所述电动推杆固定座与机身滑动连接，所述电动推杆固定座尾部与机身间连接弹性元件。可以根据行程调整电动推杆的位置，设置弹性元件也为水平移动装置提供了浮动的推力，以与充电电极套筒浮动的压接力相配合作用。

进一步的，所述充电电极具有中孔，所述中孔内套有充电电极伸缩压头。充电电极伸缩压头有一定弹性，可以在一定范围内伸缩运动，以利于与充电电极套筒进行更有效的浮动接触。

进一步的，所述电极固定座上还固定有信号电极，电极套筒固定座上固定有与信号电极对应的信号电极套筒。信号电极作用是用于反馈充电电极与电极套筒之间接触是否到位，及向控制单元发送充电信号。

一种隧道巡检机器人，包括上述的自动充电的装置。

本发明的工作原理为：

为了使充电电极能够保证准确紧密的压接在电极套筒内，需要满足两个条件：充电电极在电极套筒内部的定位准确；电极套筒在充电电极的压接力需要始终使充电电极保持恒定压力压接，具备因部件位移变化还能保持自动调节压力的能力。由于充电电极固定在车体，而充电电极套筒固定在导轨上，两者为动态接触，相关部件位置不能保证每一次在充电状态时都同在一个间距上，由于固定压力不会自动调整间距，会造成充电电极对充电电极的过压力而损坏零件，或者充电电极对充电电极无压力而接触不上，这就要求压接力必须是浮动的，而不能是固定的机械压力。本发明采用翻转装置连接电动推杆，使电动推杆驱动翻转装置由平行到竖直状态，然后机器人逐渐接近电极套筒固定座，翻转装置上的充电电极压接在充电电极套筒内时，以充电电极套筒后方的弹簧力保持压接，当充电电极与充电电极套筒位移发生一定变化时，由于弹簧作用，电刷仍始终保持不变压力压接在充电槽内。此时，由于充电电极套筒的弹簧所提供的压接力会对翻转装置存在反向推力，这时翻转装置由电动推杆推力与之相抗，此时装置进入充电状态。当需要充电电极与充电电极套筒分离时，机器人后退离开充电电极套筒固定座，电动推杆动作，使翻转装置由竖直状态放平至水平状态，机器人可以在下面无干涉，可自由通行。

本发明的有益效果为：

本发明的装置克服了电力隧道巡检机器人的充电装置复杂，体积大的缺点，在有限空间内实现有效的行程。

本发明实现了充电电极与充电电极套筒的弹性施力，利于在动态环境下的二者之间的良好接触，浮动的充电电极套筒可完全在弹簧的压力下自行调节位置状态，保证充电的状态的正常进行。

附图说明

图1为本发明充电电极与电极套筒接合示意图；

图2为本发明充电电极与电极套筒分离示意图；

图中，1、机身，2、机臂A，3、机臂B，4、充电电极，5、充电电极伸缩压头，6、信号电极，7、电极固定座，8、机臂A销，9、机臂B销，10、电动推杆，11、电动推杆本体，12、电动推杆固定座，13、固定座销，14、固定座调节弹簧，15、固定座调节螺栓，16机臂A扭簧，17、扭簧固定压板，18、行程限位挡板，19、导轨，20、电极套筒固定座，21、充电电极套筒，22、信号电极套筒，23、电极套筒压簧，24、压簧固定座，25、限位顶丝。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1-图2所示，一种电力隧道巡检机器人的用自动充电装置主要包括机臂A2；机臂B 3；充电电极4；充电电极伸缩压头5；信号电极6；电极固定座7；机臂A销8；机臂B销9；电动推杆10；电动推杆本体11；电动推杆固定座12；固定座销13；固定座调节弹簧14；固定座调节螺栓15；机臂A扭簧16；扭簧固定压板17；行程限位挡板18；导轨19；电极套筒固定座20；充电电极套筒21；信号电极套筒22；电极套筒压簧23；压簧固定座24；限位顶丝25与紧固件共同组成。机臂A2、电极固定座7构成翻转装置，电动推杆10和电动推杆本体11构成水平移动装置。

充电电极伸缩压头5自带弹性结构，插入充电电极4的中孔中，并可以在一定范围内伸缩运动，以利于与充电电极套筒21进行更有效的浮动接触，一对充电电极4与一对信号电极6共同安装固定于电极固定座7上，电极固定座7又固定于机臂A2(即连接杆)上，机臂B 3(即连接轴)连接于机臂A2中间，机臂A2通过机臂A销8连接于机身1，并可相对于机身1转动，机臂B 3通过机臂B销9连接于机身1，并可相对于机身1前后滑动，机臂B销9又同时与电动推杆10的头部相接，同时电动推杆本体11的尾部又与电动推杆固定座12相连，电动推杆固定座12通过一对固定座调节弹簧14和一对固定座调节螺栓15固定连接在机身1上，电动推杆固定座12通过固定座销13连接于机身1，电动推杆固定座12并可以在机身1上滑动。固定座调节螺栓15及固定座调节弹簧14组合使用，目的在于，因为整个装置中动连接比较多，并且电动推杆10的行程也存在一定间隙，当电动推杆10的位置在装配中存在偏差时，可根据实际行程调整电动推杆10在机身1的位置，一对固定座调节弹簧14提供了前推浮动的力量，使电动推杆10始终向前方保持弹力推动机臂B 3，而一对固定座调节螺栓15提供了调节准确后对电动推杆固定座12在机身1的固定作用。

当机臂A2处于水平状态时，充电电极4竖直向上，机臂A扭簧16同时处于压缩状态，其状态由机臂A2与扭簧固定压板17进行限位，电动推杆10也处于推杆的回收状态，当电动推杆10向前推动时，推动机臂B销9沿着机身1向前滑动，从而带动了机臂B 3推动了机臂A2的中间支点，驱动机臂A2以机臂A销8为轴向上转动，当机臂A2达到竖直状态时，充电电极4已经指向水平，此时充电电极4已经进入充电状态。

此时设备向前移动，即机身1向前移动，使充电电极4对准导轨19下面安装的电极套筒固定座20，机身1继续前移，充电电极4首先压入充电电极套筒21内的锥面进行定位，此时充电电极套筒21后方的电极套筒压簧23受力被压缩，从而使充电电极套筒21对充电电极4产生了推力，从而实现两者的弹力下压接，使两者实现较为充分的接触，当机身1行进到信号电极6也实现了与信号电极套筒22的有效压接后，此时，设备可刹车，即机身1可以保持静止，使充电电极4对于充电电极套筒21出现一个保持力，从而实现充电电极4与充电电极套筒21的之间的有效压接。使得充电得以顺利进行。

当充电结束时，机身1后移，充电电极套筒21与充电电极4分离一定距离，此时，电动推杆10拉回，通过机臂B 3驱动机臂A2由竖直状态转动至水平状态，此时充电电极4方向向上。如果机身1前移，通过电极套筒固定座20下方时，充电电极4与电极套筒固定座20实现了避让，可以安全通过电极套筒固定座20的下方。

实施例2：

一种隧道巡检机器人，包括实施例1中的自动充电的装置。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。