CN109483571B - 一种巡检机器人系统以及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种巡检机器人系统，包括：收放线装置、巡检机器人以及纵向轨道、横向轨道，巡检机器人与收放线装置通过线缆连接，所述巡检机器人吸附连接有吸盘机构，所述吸附机构用于巡检机器人从纵向轨道向横向轨道移动时线缆的转向。本发明还提供了一种巡检机器人控制方法，提供一种巡检机器人系统以及控制方法，通过收放线装置设置的收放线机构以及巡检机器人上设置的吸盘机构，实现对纵向机器人和横向机器人的线缆的有效管理，可以避免线缆交缠在一起，效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及巡检机器人技术领域，特别是涉及一种巡检机器人系统以及控制方法。
背景技术
自动寻迹机器人融合了嵌入式技术、传感器技术、电子电气、路径规划、人工智能和自动控制等技术，近年来一直吸引着众多科学工作者的关注。自动寻迹小车应用领域广泛，包括自动驾驶、反恐、核电站维护、未知区域探测、无人工程产品运输等等，自动控制技术的发展必将对人们的生产和生活产生深远影响。
随着技术的发展和进步，自动寻迹机器人开始在机房中应用，用于自动拍摄机房中机柜的状态等。在有线式巡检机器人的使用过程中，由于涉及在机房中X轴、Y轴进行双向运动，因此，如何有效解决网线以及电源线的管理问题，成为急需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在技术问题，本发明提供了一种巡检机器人系统以及控制方法。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种巡检机器人系统，包括：收放线装置、巡检机器人以及纵向轨道、横向轨道，巡检机器人与收放线装置通过线缆连接，所述巡检机器人吸附连接有吸盘机构，所述吸附机构用于巡检机器人从纵向轨道向横向轨道移动时线缆的转向。
相应地，本发明还提供了一种巡检机器人控制方法，所述方法用于上述的巡检机器人系统，巡检机器人与收放线装置通过线缆连接，所述巡检机器人吸附连接有吸盘机构，所述吸附机构用于巡检机器人从纵向轨道向横向轨道移动时线缆的转向，所述巡检机器人在纵向轨道和横向轨道上行走。
与现有技术相比，本发明的有益效果为，提供一种巡检机器人系统以及控制方法，通过收放线装置设置的收放线机构以及巡检机器人上设置的吸盘机构，实现对纵向机器人和横向机器人的线缆的有效管理，可以避免线缆交缠在一起，效果显著。
附图说明
图1所示为本申请系统的结构示意图；
图2所示为本申请系统的巡检机器人的结构示意图；
图3所示为本申请系统的巡检机器人吸盘机构的结构示意图；
图4所示为本申请系统的收放线装置的结构第一示意图；
图5所示为本申请系统的收放线装置的结构第二示意图；
图6所示为本申请系统的收放线装置的结构第三示意图；
图1-3中，26-摄像头，27-伸缩机构，28-第一滑动杆，29-滚动轮，30-第一驱动电机，31-第一丝杠，32-第一升降块，33-磁铁，34-第二驱动电机，35-第二滑动杆，36-第二丝杠，37-第二升降块，38-旋转电机，39-旋转块，40-第三丝杠，41-活塞，42-铁筒，43-环形筋，44-橡胶筒。
图4-6中，1-方形外壳，2-右侧限位开关，3-右侧固定板，4-滑动套筒，5-导向筒，6-右侧立板，7-第一链条，8-第一伺服电机，9-安装板，10-第二伺服电机，11-线缆，12-第二链条，13-丝杠，14-导向杆，15-左侧限位开关，16-左侧固定板，17-线轴，18-第一导向轮，19-第二导向轮，20-导向辊，21-下限位开关，22-过线缺口壁，23-移动U型板，24-辅助板，25-弹簧，26-收放线装置，27-纵向机器人，28-横向机器人，29-纵向轨道，30-横向轨道。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，一种巡检机器人系统，其特征在于，包括：收放线装置、巡检机器人以及纵向轨道、横向轨道，巡检机器人与收放线装置通过线缆连接，所述巡检机器人吸附连接有吸盘机构，所述吸附机构用于巡检机器人从纵向轨道向横向轨道移动时线缆的转向。
如图2-3所示，所述巡检机器人，包括：机箱，所述机箱的下端设置有滚动轮，所述机箱的上端设置有摄像头，所述机箱的右侧连接有线缆和吸盘机构，所述吸盘机构设置在线缆连接处的前侧，所述吸盘机构，包括：吸盘吸附装置、吸盘控制装置以及吸盘本体，所述吸盘控制装置设置在吸盘吸附装置上方，所述吸盘吸附装置，包括：第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴连接有第一丝杠，所述第一驱动电机上设置有与所述第一丝杠平行设置的第一滑动杆，第一丝杠和第一滑动杆穿过第一升降块，且与所述第一升降块螺纹连接和滑动连接，所述第一升降块的端部设置有磁铁；所述吸盘本体，包括：铁筒，所述铁筒下端连接有橡胶筒，所述橡胶筒的下端边缘设置有向外侧延伸的边，所述铁筒内侧设置有滑动密封连接的活塞，所述活塞的上端转动连接有第三丝杠，所述第三丝杠穿过铁筒的上端部，且与上端部螺纹连接；所述吸盘控制装置，包括：第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴连接有第二丝杠，所述第二驱动电机上设置有与所述第二丝杠平行设置的第二滑动杆，第二丝杠和第二滑动杆穿过第二升降块，且与所述第二升降块螺纹连接和滑动连接，所述第二升降块端部纵向设置有旋转电机，所述旋转电机的输出轴穿过第二升降块且与旋转块连接，所述旋转电机驱动所述旋转块转动，所述旋转块下端设置有键孔，所述第三丝杠上端插入所述键孔且与所述键孔相配合使用。
其中，所述磁铁为电磁铁，通电产生电磁，不通电无电磁，采用现有技术中的结构。
其中，所述摄像头通过伸缩机构设置在机箱上端。
与现有的巡检机器人系统相比，该巡检机器人无需使用纵向机器人，只需要使用吸盘机构，即可完成X轴和Y轴两个方向的移动。本申请中的线缆放入线缆中，机箱的右侧与承载有线缆的线缆连接，线缆的另一端缠绕在收放线机构上。
本发明提供的一种巡检机器人系统中，系统包括：收放线装置、巡检机器人以及纵向轨道、横向轨道，所述巡检机器人的右侧的磁铁上吸附有吸盘本体，先沿纵向轨道移动，收放线装置位置不变，巡检机器人与收放线装置通过线缆连接，到达位置后，巡检机器人第一驱动电机驱动第一丝杠旋转，使得第一升降块下降，将吸盘本体放置到地面，第二驱动电机驱动第二丝杠旋转，使得旋转块下的键孔套住第三丝杠顶端，键孔可以为方形孔或无边孔等，与第三丝杠顶端形状一致，另外，释放磁力，旋转电机旋转，使得活塞向下移动，第二驱动电机反转，使得旋转电机上升，旋转块与吸盘本体脱离，橡胶筒吸附在地面上，此时，巡检机器人转向，向着横向轨道移动，线缆绕过吸盘本体后，沿着横向轨道前进；待摄像头从低到高扫描机柜，并记录扫描结果，扫描完一排后，巡检机器人回到吸盘本体处，首先，旋转电机带动旋转块与第三丝杠连接，使得活塞上升，橡胶筒吸附力变小甚至没有，此时，利用磁铁将吸盘本体吸附，然后，第一驱动电机驱动吸盘本体上升。巡检机器人在纵向轨道上移动，如此往复。
需要说明的时候，横向轨道和纵向轨道垂直设置。所述线缆包括电源线和/或网线。本申请为有线式结构，机器人上设置有220V交流电源，可以外接220V交流电源为机器人上用电部件供电，电机、摄像头等。
本发明未说明的巡检机器人的其他部件，利用行走动力机构，传动机构等，可参考本领域中现有技术，因为公知技术，在此无需多述。
本申请中，线缆，包括钢丝绳电源线和网线。
如图4-6所示，本发明提供了一种巡检机器人系统用收放线装置，包括：方形外壳和装置本体，所述方形外壳下侧开口，其罩在所述装置本体上；所述装置本体，包括：左侧立板和右侧立板，所述左侧立板和右侧立板通过横向设置在前后两侧的上方形梁和下方形梁连接，左右两侧间隔设置的左侧固定板和右侧固定板前后两端均与上方形梁和下方形梁滑动连接，所述左侧立板和右侧立板之间横向设置有丝杠和导向杆，所述丝杠和导向杆穿过左侧固定板和右侧固定板，且分别与所述左侧固定板和右侧固定板螺纹连接和滑动连接，所述右侧立板上安装有第一伺服电机，所述第一伺服电机通过链条与丝杠连接，并带动丝杠旋转，从而带动左侧固定板和右侧固定板左右移动，所述左侧固定板和右侧固定板通过滑动套筒连接，所述右侧立板上安装有导向筒，所述导向筒插入所述滑动套筒内，且滑动连接，所述滑动套筒上安装有线轴，所述左侧固定板和右侧固定板之间安装有安装板，所述安装板上安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机通过链条与所述线轴外侧传动连接，且带动所述线轴在滑动套筒上旋转，用于收线和放线。
使用的时候，第一伺服电机通过链条与丝杠连接，并带动丝杠旋转，从而使得左侧固定板和右侧固定板左右移动，从而使得线缆在线轴上缠绕均匀，不会只在线轴上一处缠绕，从而造成线缆混乱；另外，第二伺服电机带动线轴旋转，使得线缆缠绕在线轴上。
其中，左侧固定板和右侧固定板上，与上方形梁和下方形梁连接处，设置有纵横交错设置的两个滚动轮，两个滚动轮分别在方形梁的两个相邻面上滚动。设置滚动轮机构，通过滚动轮进行移动导向。
其中，所述左侧立板安装有用于监测左侧固定板的位置的左侧限位开关，所述右侧立板上安装有用于监测右侧固定板的位置的右侧限位开关。当左侧固定板碰触到左侧限位开关后，触发第一伺服电机反转，当右侧固定板碰触到右侧限位开关后，触发第一伺服电机再次反转，如此反复循环。
其中，所述左侧立板和右侧立板之间下部连接有横向设置有底板，所述底板上设置有导线装置，线缆经过导线装置后，缠绕在线轴上。
为了使线缆均匀缠绕在线轴上，同时，避免脱线，设置上述机构。
其中，所述导向装置，包括：所述底板的后端设置有方形过线缺口，方形过线缺口的四边向上垂直延伸有过线缺口壁，左右两侧的过线缺口壁上设置有两个前后向的长孔，导向辊的两侧的辊轴从长孔穿过后，穿过移动U型板的侧壁，然后连接螺母，且与所述长孔滑动连接，所述移动U型板前侧设置有辅助板，所述辅助板两侧分别设置一个弹簧，所述弹簧的一端与移动U型板接触，线缆从导向辊外侧绕过去，在移动U型板的一侧设置有下限位开关，所述下限位开关的滚轮与所述下限位开关接触，用于监测下限位开关的位置。
当线缆拉动的时候，移动U型板向前侧移动，对下限位开关的滚轮产生一定的移动量，下限位开关控制第一伺服电机和第二伺服电机的开启和关闭，进行放线；当线缆松弛的时候，改变下限位开关滚轮的移动量，触发第一伺服电机和第二伺服电机的开启和关闭，进行收线。
本发明提供了一种巡检机器人系统用收放线装置，利用该装置能够实现线缆的收线和放线，能够对线缆进行有效管理，能够避免线缆交缠在一起，效果显著，便于在产业上推广和应用。
本发明还提供了一种巡检机器人控制方法，所述方法应用上述的巡检机器人系统，巡检机器人与收放线装置通过线缆连接，所述巡检机器人吸附连接有吸盘机构，所述吸附机构用于巡检机器人从纵向轨道向横向轨道移动时线缆的转向，所述巡检机器人在纵向轨道和横向轨道上行走。
其中，
所述巡检机器人先沿纵向轨道移动，收放线装置位置不变，到达转向位置后，巡检机器人将吸盘机构放置于地面，巡检机器人转向，向着横向轨道移动，线缆绕过吸盘机构后，沿着横向轨道前进；待摄像头从低到高扫描机柜，并记录扫描结果，扫描完一排后，巡检机器人回到吸盘机构初，将吸盘机构吸附，巡检机器人在纵向轨道上移动，直到扫描完毕。
另外，具体地，本申请中巡检机器人，为自动寻迹的结构，可以如下几种结构：
1.机器人底端设置寻迹头，寻迹头为一个或多个光电传感器，小车的行进路线上预先铺设有寻迹磁条，将寻迹头对准磁条，小车启动后，通过光电传感器自动采集小车位置信号，将小车位置信号输送给小车主控制器，小车主控制器通过控制驱动机构实现自行寻迹行走。小车底部还可安装摄像头对行进路线上的障碍物进行拍摄，摄像头将拍摄的图像发送给主控制器，主控制器判断当判断具有障碍物时，自动报警。
2.或者，在机器人底部设置有摄像头，在小车的行进路线上预先设置二维码，通过摄像头扫描二维码进行寻迹，将扫描的数据发送给主控制器，主控制器控制驱动机构进行行走。
3.首先设定机器人的行进路线，定义在一定范围内的起点和终点
机器人顶部装有激光雷达，通过扫描，判断周围物体距离自己的远近，然后从起点开始，往终点前进，机器人周围装有1圈距离传感器，通过传感器判断前方是否有障碍物，如果有向左或向右躲避，如果实在无法躲开，会停留在原地，直到障碍消失。
本申请中的纵向轨道和横向轨道，可以仅仅指两个方向的行进路线，也可以指两个方向上设置寻迹磁条的路线，或者指两个方形上设置二维码的路线。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种巡检机器人系统，其特征在于，包括：
收放线装置、巡检机器人以及纵向轨道、横向轨道，巡检机器人与收放线装置通过线缆连接，所述巡检机器人吸附连接有吸盘机构，所述吸盘机构用于巡检机器人从纵向轨道向横向轨道移动时线缆的转向；
所述吸盘机构包括吸盘吸附装置、吸盘控制装置以及吸盘本体，所述吸盘控制装置设置在吸盘吸附装置上方；
所述吸盘吸附装置包括第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴连接有第一丝杠，所述第一驱动电机上设置有与所述第一丝杠平行设置的第一滑动杆，第一丝杠和第一滑动杆穿过第一升降块，且与所述第一升降块螺纹连接和滑动连接，所述第一升降块的端部设置有磁铁；
所述吸盘本体包括铁筒，所述铁筒下端连接有橡胶筒，所述橡胶筒的下端边缘设置有向外侧延伸的边，所述铁筒内侧设置有滑动密封连接的活塞，所述活塞的上端转动连接有第三丝杠，所述第三丝杠穿过铁筒的上端部，且与上端部螺纹连接；
所述吸盘控制装置包括第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴连接有第二丝杠，所述第二驱动电机上设置有与所述第二丝杠平行设置的第二滑动杆，第二丝杠和第二滑动杆穿过第二升降块，且与所述第二升降块螺纹连接和滑动连接，所述第二升降块端部纵向设置有旋转电机，所述旋转电机的输出轴穿过第二升降块且与旋转块连接，所述旋转电机驱动所述旋转块转动，所述旋转块下端设置有键孔，所述第三丝杠上端插入所述键孔且与所述键孔相配合使用。
2.根据权利要求1所述的一种巡检机器人系统，其特征在于，所述巡检机器人包括机箱，所述机箱的下端设置有滚动轮，所述机箱的上端设置有摄像头，所述机箱的右侧连接有线缆和所述吸盘机构，所述吸盘机构设置在线缆连接处的前侧。
3.根据权利要求1所述的一种巡检机器人系统，其特征在于，所述收放线装置包括方形外壳和装置本体，所述方形外壳下侧开口，其罩在所述装置本体上；所述装置本体包括左侧立板和右侧立板，所述左侧立板和右侧立板通过横向设置在前后两侧的上方形梁和下方形梁连接，左右两侧间隔设置的左侧固定板和右侧固定板前后两端均与上方形梁和下方形梁滑动连接，所述左侧立板和右侧立板之间横向设置有丝杠和导向杆，所述丝杠和导向杆穿过左侧固定板和右侧固定板，且分别与所述左侧固定板和右侧固定板螺纹连接和滑动连接，所述右侧立板上安装有第一伺服电机，所述第一伺服电机通过链条与丝杠连接，并带动丝杠旋转，从而带动左侧固定板和右侧固定板左右移动，所述左侧固定板和右侧固定板通过滑动套筒连接，所述右侧立板上安装有导向筒，所述导向筒插入所述滑动套筒内，且滑动连接，所述滑动套筒上安装有线轴，所述左侧固定板和右侧固定板之间安装有安装板，所述安装板上安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机通过链条与所述线轴外侧传动连接，且带动所述线轴在滑动套筒上旋转，用于收线和放线。
4.一种巡检机器人控制方法，其特征在于，所述巡检机器人控制方法应用于如权利要求1所述的巡检机器人系统，巡检机器人与收放线装置通过线缆连接，所述巡检机器人吸附连接有吸盘机构，所述吸盘机构用于巡检机器人从纵向轨道向横向轨道移动时线缆的转向，所述巡检机器人在纵向轨道和横向轨道上行走。
5.根据权利要求4所述的一种巡检机器人控制方法，其特征在于， 所述巡检机器人先沿纵向轨道移动，收放线装置位置不变，到达转向位置后，巡检机器人将吸盘机构放置于地面，巡检机器人转向，向着横向轨道移动，线缆绕过吸盘机构后，沿 着横向轨道前进；待摄像头从低到高扫描机柜，并记录扫描结果，扫描完一排后，巡检机器人回到吸盘机构初，将吸盘机构吸附，巡检机器人在纵向轨道上移动，直到扫描完毕。
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