阅读说明：本技术 巡逻预警机器人的行走机构及巡逻预警机器人 (Walking mechanism of patrol early-warning robot and patrol early-warning robot ) 是由 程归兵 于 2018-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种巡逻预警设备,并公开了一种巡逻预警机器人的行走机构及巡逻预警机器人,所述行走机构用于带动所述巡逻预警机器人行走于所述导轨系统上,所述行走机构包括电机、连接于所述电机输出轴的主动轮、从动轮,以及绕设于所述主动轮和从动轮上与之形成同步带传动的的同步带,所述从动轮上同轴设置有随所述从动轮转动而带动所述巡逻预警机器人沿所述导轨系统行走的导轮,该行走机构在满足巡逻预警机器人在隧道内移动需要的同时,减少巡逻预警机器人的震动,以提升监控及拍摄画面的清晰程度。(The invention relates to patrol early-warning equipment and discloses a walking mechanism of a patrol early-warning robot and the patrol early-warning robot, wherein the walking mechanism is used for driving the patrol early-warning robot to walk on a guide rail system, the walking mechanism comprises a motor, a driving wheel connected to an output shaft of the motor, a driven wheel and a synchronous belt wound on the driving wheel and the driven wheel and forming synchronous belt transmission with the driving wheel and the driven wheel, a guide wheel which rotates along with the driven wheel to drive the patrol early-warning robot to walk along the guide rail system is coaxially arranged on the driven wheel, and the walking mechanism reduces the vibration of the patrol early-warning robot while meeting the requirement of the patrol early-warning robot on moving in a tunnel so as to improve the clearness of monitoring and shooting pictures.)

巡逻预警机器人的行走机构及巡逻预警机器人

技术领域

本发明涉及一种巡逻预警设备，特别是涉及一种巡逻预警机器人的行走机构及巡逻预警机器人。

背景技术

近几年，随着城市建设的不断发展，城市规模的不断扩大，交通压力不断增加。在城市市政工程项目中，城市交通隧道的数量不断增加，而隧道的运营安全也日益引起人们的重视。不同于高速公路、桥梁等开放式环境，隧道具有一定封闭性，且隧道内能见度低。现有的公路用定点监控设备难以在隧道内直接应用。当隧道内发生事故时，由于隧道缺乏适当的监控设备，极容易造成大面积的拥堵，现场执法困难。

在隧道内设置巡逻预警设备作为隧道内的实时监控设备，以使相关人员实时掌握隧道内的交通承受能力、车流量、地段环境等情况，并且能够代替交通巡逻执法人员在隧道内进行执法，成为相关管理部门共同的心愿。

为了满足对隧道内路面状况、车流量的实时监控，巡逻预警机器人内需要设置具有拍摄和视频监控功能的设备，如云台、抓拍机等。而不同于常规的定点监控设备，巡逻预警机器人在隧道内需要沿隧道的延伸方向移动，以对隧道内交通状况进行全面监控。巡逻预警机器人在行走过程中的震动以及受到隧道内的其他因素影响导致的震动，会导致拍摄和视频监控设备捕捉的画面不清晰。

发明内容

基于此，有必要针对上述至少部分问题，提供一种巡逻预警机器人的行走机构及巡逻预警机器人，该行走机构在满足巡逻预警机器人在隧道内移动需要的同时，减少巡逻预警机器人的震动，以提升监控及拍摄画面的清晰程度。

一种巡逻预警机器人的行走机构，用于带动所述巡逻预警机器人行走于所述导轨系统上，所述行走机构包括电机、连接于所述电机输出轴的主动轮、从动轮，以及绕设于所述主动轮和从动轮上与之形成同步带传动的的同步带，所述从动轮上同轴设置有随所述从动轮转动而带动所述巡逻预警机器人沿所述导轨系统行走的导轮。

优选地，所述从动轮包括两个轮径相同的同步带轮，沿所述同步带的传动方向，两个所述从动轮位于所述主动轮的两侧。

优选地，所述导轮设置为两个且轮径相同，并分别同轴设置于两个所述从动轮上。

优选地，所述行走机构还包括惰轮，所述惰轮设置于同步带的外侧并朝向所述主动轮和/或所述从动轮的方向推压所述同步带。

优选地，所述主动轮的两侧分别设置有所述惰轮，以使得所述同步带与所述主动轮的包覆角α不大于90°。

优选地，所述行走机构还包括辅助轮，所述辅助轮与所述导轮分别设置于所述导轨系统的上、下两侧，以将所述巡逻预警机器人定位于所述导轨系统上。

优选地，所述导轮上与所述导轨系统接触的周面呈内凹设置，以使得所述导轨系统的至少部分被所述导轮包覆。

本发明另一方面提供一种巡逻预警机器人，所述巡逻预警机器人包括上述的行走机构。

上述行走机构中，主动轮与从动轮之间形成同步带传动，这种传动形式兼具齿轮传动的精准与带传动的平稳特性，可以精确地控制巡逻预警机器人在导轨系统上的行走速度，同时减少巡逻预警机器人行走过程中的震动，避免拍摄和视频监控设备捕捉的画面不清晰。

附图说明

图1为巡逻预警机器人在轨道系统上的运行状态示意图；

图2为巡逻预警机器人的一个视角视图，其中显示了巡逻预警机器人的行走系统；

图3为巡逻预警机器人拆去外壳后的结构视图，其中显示了巡逻预警机器人的各个元器件在底板上的一种优选摆放位置；

图4为图3中结构的另一视角视图，其中为显示充电对接装置而拆去了门板；

图5为开门机构的一个视角视图，其中拆去了一侧门板；

图6为图5中结构的另一视角视图；

图7为导轨系统的局部视图；

图8为导轨体的局部立体图；

图9为拆去一端导轨体后的导轨系统局部结构视图；

图10为减震包覆管的局部结构视图；

图11为定位柱的结构图；

图12为显示充电对接装置与充电系统对接关系的视图；

图13为充电对接装置的***结构视图；

图14为充电系统的***结构视图；

图15为充电对接装置与充电系统对接到位后的位置关系图。

附图标记说明

1、导轨系统；

10、导轨体；100、前板；101、安装背板；102、上防护板；103、下防护板；104、上运行轨道；105、下运行轨道；106、第一连接孔；107、第二连接孔；108、定位柱孔；109、横板；

11、减震包覆管；110、卡口；

12、压板；120、压板连接孔；

13、定位柱；130、第一定位段；131、第二定位段；132、软质垫片；

2、巡逻预警机器人；

20、外壳；

200、扬声器；201、测速雷达；202、抓拍机；203、补光灯；204、电控盒；205、蓄电池；206、驱动器；207、开关电源；208、网桥；209、云台；

21、底板；22、同步带轮；22a、主动轮；22b、从动轮；23、导轮；24、惰轮；25、辅助轮；26、同步带；27、电机；

28、开门机构；280、门板；2800、转动连接座；281、门轴；282、上支撑板；283、下支撑板；2830、电机支座；2831、齿轮支座；284、支柱；285、开门电机；286、主动齿轮；287、从动齿轮；288、限位开关；289、连接杆；

29、充电对接装置；290、锁孔座；2900、锁孔；2901、磁铁穿孔；291、第一感应装置；292、第二感应装置；293、弯公组件；294、电磁铁；295、伸缩头；3、充电装置；

30、锁杆支座；300、锁杆安装孔；31、直母组件；32、锁杆；320、导向锥部；321、吸合环槽；322、感应柱；323、安装限位柱；33、调节垫片。

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。

需要说明的是，当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种隧道预警巡逻设备，如图1中所示，至少包括巡逻预警机器人2、导轨系统1以及充电系统。其中：导轨系统1布置在隧道的侧面适当高度处，并沿着车辆穿梭隧道的方向延伸，巡逻预警机器人2在导轨系统1上运行，以对隧道内的车辆进行实时监控牌照、预警等，充电系统用于在必要时向巡逻预警机器人2充电。

如图1至图6中所示，巡逻预警机器人2包括外壳20、底板21以及安装于底板21上的行走机构，其中，行走机构与导轨系统1配合，用于带动巡逻预警机器人2整体在导轨系统1上运行。底板21上还设置有：

扬声器200，其能够播放预存语音或者受远程设备控制播放实时语音，由于导轨系统1安装于隧道内的侧壁上较高位置处，为了保证隧道内的过往车辆可以清晰地听到扬声器200播放的语音，扬声器200的喇叭口朝向隧道内的底面设置；

测速雷达201，其作用是对隧道内的往来车辆进行测速；

抓拍机202和补光灯203，其中，抓拍机202负责抓拍违法车辆，其也可以配合测速雷达201，当测速雷达201检测到车辆超速时，抓拍机202拍下超速车辆，补光灯203用于在光线较弱时补光，以使抓拍机202拍摄的图像更加清晰；

电控盒204，其内部设置有主程序主控板，用于控制整个巡逻预警机器人2的全部活动；

蓄电池205与开关电源207，其中，蓄电池205内存储电能并向外输出交流电，开关电源207负责将蓄电池205输出的交流电转换为直流电，以对巡逻预警机器人2的全部用电设备供电；

驱动器206，其负责接收电控盒204内的主控板发出的信号并将信号转换和传输至各个受控元器件(例如扬声器200、测速雷达201等)，同时，各个元器件的信息反馈也首先经过驱动器206进行信号转换，之后再传输至电控盒204内；

电机27，其作用是将开关电源207输入的电能转换为行走机构的动能；

网桥208，其作用是将巡逻预警机器人2的网络连接至网络中枢；以及，

云台209，其作用是对隧道内的路面进行实时监控。

由于巡逻预警机器人2运行于隧道侧壁的导轨系统1上，而隧道内的空间较为狭窄，为了减少空间占用，并使巡逻预警机器人2的整体重量平衡，底板21上各个元器件的优选沿隧道的长度方向布置。

如图3和图4中所示：考虑到云台209需要实时监控路面，而网桥208容易受到金属的影响，因此，网桥208和云台209均布置于巡逻预警机器人2的头部，可以理解的是，外壳20采用非金属材质制成，例如玻璃钢等硬质非金属材料，这样，既可以避免外壳20对于内部元器件造成干扰，又可以对底板21上的元件进行可靠保护；驱动器206会对临近的元器件造成传导干扰和辐射干扰，因此，沿隧道的长度方向，驱动器206布置于蓄电池205和开关电源207之间，以利用蓄电池205和开关电源207将驱动器206与其他元件隔离，避免驱动器206对其他造成传导干扰和辐射干扰；测速雷达201需要对准路面，因此，其斜向巡逻预警机器人2的尾部设置并朝向路面设置；抓拍机202与测速雷达201同方向布置并位于测速雷达201的一侧，以对超速车辆进行准确抓拍；为了对抓拍机202进行补光，补光灯203布置于抓拍机202的工作部位与底板21之间；为了避免电机27产生的电磁干扰对电控盒204造成影响，电机27布置于测速雷达201的上方；扬声器200布置于巡逻预警机器人2的尾部，以使机器人整体重量平衡。

如图1至图2中所示，在一种实施方式中，行走机构包括上述的电机27以及三个同步带轮22以及绕设在同步带轮22上的同步带26。电机27布置于底板21上朝向外壳20的一侧，其输出轴自底板21穿出，以将旋转运动输出至底板21的另一侧。三个同步带轮22中主动轮22a连接至电机27的输出轴上，以使电机27的输出的回转运动传入行走机构内。另外两个同步带轮22为从动轮22b，主动轮22a的转动驱动同步带26传动，以带动两个从动轮22b转动。

在一种优选实施方式中，三个同步带轮22沿隧道延伸方向布置，主动轮22a位于两个从动轮22b之间的位置，并且，两个从动轮22b具有相同的轮径，这样，两个从动轮22b具有相同的转速。从动轮22b上同轴设置有导轮23，导轮23能够随两个从动的同步带轮22的转动而做同速转动，如此设置，两个从动轮22b同时作为带动巡逻预警机器人移动的部件，相比于单轮驱动相比，消耗的能量更小。尤其是，主动轮22a作为主动件，其上的运动通过同步带26缓冲吸震后传递至两个从动轮22b，这样，与两个从动轮22b相连的导轮23运动更加平稳，震动更小。可以理解的，行走机构也可以仅设置一个从动轮22b，主动轮22a与从动轮22b之间通过同步带26传动，导轮23可以仅布置于从动轮22b上，也可以在主动轮22a上和从动轮22b上各布置一个。

优选地，行走机构内还设置有若干惰轮24，所述惰轮24优选地布置于主动轮22a的两侧，并且，惰轮24布置于同步带26的外侧，用于增加同步带26与主动轮22a的包覆角α，以使其不超过90°，优选地，同步带与主动轮22a的包覆角α设置为35°至60°之间，以使主动轮22a的转动可靠地传递至同步带26上。此外，惰轮24还可以布置于任意同步带26的外侧，以起到同步带26的张紧作用，如，靠近每个所述从动轮22b各设置一个惰轮24，以提高同步带26与从动轮22b的传动可靠性。

同步带传动兼有齿轮传动与带传动的优点，由于同步带26与同步带轮22之间以轮齿接触，因此，这种传动方式的传动精度较高，电机27输出的运动可以精确的传递至由同步带轮22和同步带26组成的同步带传动装置内，从而使得巡逻预警机器人的运动速度可以被精确控制；而另一方面，同步带26本身为一种具有一定弹性的挠性带，不仅具有较好的缓冲吸震功能，且可以适应远距离的运动传递，因此，当底板21的长度较长时，两个从动的同步带轮22可以依据巡逻预警机器人2的整体长度和中心位置布置，运动可以自主动的同步带轮22平稳可靠地传递至两个从动的同步带轮22。这种运动传递形式也可以避免巡逻预警机器人2在行走过程中颠簸震动，造成抓拍机202、云台209难以捕捉清晰的图像。

此外，行走机构还优选包括两个或多个辅助轮25，辅助轮25内无动力输入，仅起到辅助巡逻预警机器人2的移动的作用。当巡逻预警机器人2运行于导轨系统1上时，辅助轮25与导轮23呈上下布置，导轨系统1自辅助轮25与导轮23之间穿过。

如图7至图11中所示，为巡逻预警机器人2的行走过程进行导向的导轨系统1包括多段相互拼接的导轨体10，相邻导轨体10之间通过压板12、定位柱13以及适当数量的连接件(图中未示出)拼接形成一个整体。导轨体10包括前板100、安装背板101以及连接于前板100和安装背板101之间的上下两块横板109。当导轨系统1安装至隧道的侧壁时，安装背板101贴靠隧道的侧壁并固定。

上下两块横板109上分别设置有沿导轨体10的延伸方向布置的上运行轨道104和下运行轨道105，导轮23行走于上运行轨道104上，相应地，辅助轮25行走于下运行轨道105上。为了增加导轮23和辅助轮25与上下运行轨道的贴合面积，使巡逻预警机器人2的行走更加平稳，上运行轨道104和下运行轨道105均呈近似圆柱体设置，相应地，导轮23和/或辅助轮25呈内凹设置，以使得导轮23和/或辅助轮25上的内凹面贴合至上运行轨道104和/或下运行轨道105上。此外，由于辅助轮25与导轮23之间的相对位置关系确定，上运行轨道104和下运行轨道105之间的间距也确定，可以使巡逻预警机器人2可靠地在导轨系统1上沿导轨体10的布置方向运行。

为了进一步避免巡逻预警机器人2自导轨体10脱落，前板100上还设置有上防护板102和下防护板103。上防护板102超出横板109约2cm的距离，当巡逻预警机器人2发生震动时，导轮23即将脱离上运行轨道104时，导轮23碰撞上防护板102，上防护板102在此时能够对导轮23施加一个反作用力，将导轮23推回至上运行轨道104内。可以理解的是，上防护板102的伸出高度应当至少超过上运行轨道104的高度，因此，上防护板102超出横板109的距离约为2cm是一个实施例中具体设置参数，而并非对上防护板102高度的竖直限定。

进一步地，上防护板102朝向安装背板101的方向倾斜5°至45°，以使上防护板102的上端与安装背板101的上端之间相互靠近，这样，当导轮23脱离上运行轨道104时，上防护板102可以更及时地将导轮23推回至上运行轨道104。当上防护板102的伸出高度设置为2cm时，其朝向安装背板101的倾斜角度优选为10°。可以理解的，上防护板102的伸出高度与倾斜角度在一定程度上是相关的，上述参数并非固定值，该数值还与导轮23的轮径、导轮23的内凹面弧度以及上运行轨道104的截面尺寸相关，上防护板102的倾斜角度可以理解为靠近安装背板101但不会与正常运行的导轮23的侧面接触。

与上防护板102类似地，下防护板103也朝向安装背板101倾斜设置，其作用是减少辅助轮25脱离下运行轨道105。

在导轨体10上，安装背板101起到的作用是固定导轨系统1至隧道的侧壁，受力不大；而前板100需要承受巡逻预警机器人2的重力，并且巡逻预警机器人2的重力大部分由前板100承受。因此，为了适应两个板体的受力情况，前板100的板厚大于安装背板101的板厚。此外，上防护板102和/或下防护板103在导轮23和/或辅助轮25脱轨时直接与之接触，为了保证强度，上防护板102和/或下防护板103的厚度大于前板100的厚度。在一种实施方式中，安装背板101采用厚度为3cm的板体，前板100采用厚度为4cm的板体，上防护板102和/或下防护板103采用厚度为4.1的板体。

如此设置，板厚的关系不仅使得导轨体10上各个位置的板厚适应相应位置的受力情况，并且，当巡逻预警机器人2安装至上运行轨道104和下运行轨道105之间时，巡逻预警机器人2的重力实际上作用于横板109上两个运行轨道所在处，而当前板100以及上防护板102和下防护板103的厚度大于前板100的板厚时，还可以对巡逻预警机器人2的重力作用位置进行补偿。

进一步地，如图9和图10中所示，为了减少巡逻预警机器人2与上运行轨道104和/或下运行轨道105之间摩擦损耗，同时减少巡逻预警机器人2在导轨系统1中运行的震动，上运行轨道104和/或下运行轨道105外设置有减震包覆管11，所述减震包覆管11具有沿轴向的卡口110，通过该卡口110将减震包覆管11包覆至上运行轨道104和/或下运行轨道105外。

所述的减震包覆管11优选采用高回弹性聚氨酯材料或100％高物理性塑性聚氨酯弹性体(TPU)制成，也可以采用其他软质、耐磨的材料制成。其加工方式可以但不局限于在整根PU管上沿轴向开口形成卡口110的方式，在此种方式下，由于PU管在开口后存在一定程度的弹性回缩，可以使减震包覆管11与上运行轨道104和/或下运行轨道105紧密贴合。

由前所述，导轨系统1由若干导轨体10拼接形成，当减震包覆管11也采用多段管拼接时，为了避免导轨体10拼接处的缝隙与减震包覆管11的拼接缝隙叠加，相邻两段减震包覆管11的拼接位置优选地错开相邻导轨体10的拼接位置。具体地，一段减震包覆管11优选地跨过相邻导轨体10的接缝处，并在任意一个导轨体10上的与相邻的减震包覆管11拼接。

参照图8、图9和图11所示，导轨体10上朝向相邻导轨体10的面上开设有定位柱孔108，并且，在一些实施方式中，定位柱孔108设置为两个并设置于前板100与两个横板109交接处。所述定位柱孔108用于插接图11中所示的定位柱13，其优选采用尼龙材料制成，以使导轨体10拼接处具有较好的减震效果。定位柱13包括分别插接至相邻两个导轨体10上的定位柱孔108内的第一定位段130和第二定位段131，两者之间优选设置有软质垫片132，所述软质垫片132采用弹性较好的软质材料(如橡胶、硅胶等)制成，当相邻导轨体10拼接时，软质垫片132夹设于两个导轨体10的拼接侧面之间。如此设置，当天气炎热导致导轨体10发生热膨胀时，导轨体10的膨胀量可以被软质垫片132的弹性变形补偿，从而避免导轨体10之间相互挤压。

定位柱13可以是一根连续的尼龙棒，并在任意位置套设软质垫片132，定位柱13的作用是使相邻导轨体10对准拼接，以提高导轨系统1的拼接整齐程度。

压板12安装于前板100、安装背板101以及上下两块横板109围合的空腔内。压板12上开设有压板连接孔120，所述压板连接孔120沿上、下方向呈腰型孔设置，与之对应地，前板100和安装背板101上分别开设有第一连接孔106和第二连接孔107。此处应当指出，单独一个导轨体10上的所述第一连接孔106和所述第二连接孔107仅仅为常规意义的孔的一部分，相邻导轨体10上的第一连接孔106对接后形成一个完整的圆孔，同理，相邻导轨体10上的第二连接孔107对接后也形成一个完整的圆孔，这两个圆孔与压板连接孔120对应。

在拼接相邻导轨体10时，首先将定位柱13中的第一定位段130或第二定位段131***其中一个导轨体10，并使软质垫片132抵靠定位柱孔108的端面；将压板12与其中的一个导轨体10固定，并使压板连接孔120与第一连接孔106和第二连接孔107同轴心；将另一导轨体10上的定位柱孔108对准定位柱13，然后沿定位柱13的轴线方向移动该导轨体10，直至抵靠软质垫片132的端面上；将连接件自前板100上的第一连接孔106穿过压板连接孔120和第二连接孔107后，固定至隧道内壁上。

如图3中所示，巡逻预警机器人2的尾部还设置有充电对接装置29，其与充电系统中的充电装置3配合，用于在必要时与充电装置3对接，以对底板21上的蓄电池205进行充电。

巡逻预警机器人2运行于隧道内，当蓄电池205内电量不足时，巡逻预警机器人2可能处于隧道内的任意位置，剩余电量难以支持巡逻预警机器人2移动至充电位置以对蓄电池205进行充电，因此，充电系统至少包括一固定充电桩以及可移动至与巡逻预警机器人2所在位置的充电小车，充电小车常接于固定充电桩上，以保持充电小车内的电量充足，当巡逻预警机器人2的蓄电池205电量不足时，电控盒204向充电系统发出电量不足信号，启动充电小车朝向巡逻预警机器人2移动，以对蓄电池205进行充电。巡逻预警机器人2内的电控盒204在蓄电池205缺电时，对充电系统发出需要充电的信号以及巡逻预警机器人2当前位置的信息，此时，充电系统内的充电小车朝向巡逻预警机器人2移动。可以理解的是，此处所称的充电小车朝向巡逻预警机器人2移动，是指两者之间存在相对运动，以使充电小车能够靠近巡逻预警机器人2，例如，巡逻预警机器人2在某一位置发生电量不足时仍具有一定的运动速度，朝向或者远离充电小车移动。此时，电控盒204发出的当前位置信息中，还可能包括巡逻预警机器人2的当前速度、移动方向等信息，以便于指导充电小车的运动，在这种情况下，充电小车与巡逻预警机器人2是在相对运动过程中发生对接；又例如，巡逻预警机器人2在发出电量不足信号后随即停止运行，此时，电控盒204发出的当前位置信息则应当至少包括巡逻预警机器人2当前停止的位置，以使充电小车以合适的速度移动至该位置，并在巡逻预警机器人2停止的状态下对接。

应当说明的是，以下描述虽然是以接触式充电方式为例进行描述，但这并不排除充电系统可以以无线充电的方式对蓄电池205进行充电。

如图12至图15中所示，巡逻预警机器人2尾部的充电对接装置29包括锁孔座290，其固定于图3中所示的底板21上，并位于巡逻预警机器人2的尾部。锁孔座290上设置有第一感应装置291、第二感应装置292、弯公组件293以及电磁铁294，并且锁孔座290上开设有锁孔2900和磁铁穿孔2901，其中电磁铁294活动设置于磁铁穿孔2901内。

充电系统中的充电小车上设置有充电装置3，其包括锁杆支座30，其上设置有直母组件31以及锁杆32，其中：直母组件31与充电对接装置29上的弯公组件293配合，当两者对接时，充电小车可以通过充电对接装置29对巡逻预警机器人2内的蓄电池205进行充电。

进一步地，锁杆支座30上的锁杆32能够穿入锁孔座290上的锁孔2900内，利用锁杆32与锁孔2900的同轴对中，使弯公组件293与直母组件31准确对接。具体地，当充电小车靠近巡逻预警机器人2时，锁杆32随着充电小车的对准并穿入锁孔2900内，这样，锁孔座290与锁杆支座30的相对位置确定。优选地，锁杆32与锁孔2900对中后，为了调整直母组件31在锁杆支座30上的位置，以使其能够在锁杆32穿入锁孔2900是对准弯公组件293，锁杆支座30与直母组件31之间还设有调节垫片33。

在一些实施例中，锁杆支座30与锁孔座290之间还设置有锁定装置，该锁定装置能够在弯公组件293与直母组件31正确对接后，锁定锁杆支座30与锁孔座290的位置，以使得充电装置3能够随巡逻预警机器人2移动，并在移动过程中对巡逻预警机器人2进行充电。尤其是，当巡逻预警机器人2与充电小车在移动中对接时，巡逻预警机器人2可以实现无间断工作。

在一种实施方式中，锁杆32具有导向锥部320、吸合环槽321、感应柱322以及安装限位柱323，其中：安装限位柱323与锁杆支座30固定，用于限定锁杆32的整***置；导向锥部320在锁杆32的自由端形成一个椎体，以对锁杆32穿入锁孔2900的过程进行导向；感应柱322位于导向锥部320的小端端面上，用于与第一感应装置291配合，当所述感应柱322伸入至第一感应装置291可检测的范围后，第一感应装置291向外发出信号，标示锁杆32穿入到位；吸合环槽321与电磁铁294配合，当锁杆32穿入到位时，电磁铁294在磁铁穿孔2901内移动并吸合至锁杆32上的吸合环槽321内，此时，第二感应装置292检测到电磁铁294吸合到位的情况，充电系统向巡逻预警机器人2充电。

在充电装置3对巡逻预警机器人2进行充电前，锁杆32与锁孔2900之间的插接关系保证直母组件31与弯公组件293对准。之后，第一感应装置291检测锁杆32是否插接到位，以保证直母组件31与弯公组件293对接到位。电磁铁294响应于第一感应装置291而动作，当检测到锁杆32插接到位时，电磁铁294吸合至锁杆32上的吸合环槽321内，固定锁杆32的插接位置，以保持直母组件31与弯公组件293的对接关系。当第二感应装置292检测到电磁铁294吸合到位后，才开始充电过程。这样不仅可以避免充电接触不良导致的充电故障，更加重要的是，当电磁铁294吸合于吸合环槽321后，充电装置3与充电对接装置29之间的对接关系牢固，此时，充电装置3所在的充电小车可以随巡逻预警机器人一同移动，从而使得巡逻预警机器人可以无间断地在隧道内运行。

可以理解的是，上述的电磁铁294吸合至锁杆32仅仅是锁定充电装置3与巡逻预警机器人2上充电对接装置的一种具体实现形式，任意其他能够在锁杆32与锁孔2900对接后锁定充电装置3与巡逻预警机器人2的锁定装置，均应当视为本发明中的电磁铁吸合形式的简单变形。

锁孔座290和/或锁杆支座30上设置有伸缩头295，如图12中所示，锁孔座290上能够贴合至锁杆支座30的端面上设置有伸缩头295，在充电装置3朝向巡逻预警机器人2的充电充电对接装置29移动的过程中，锁杆支座30贴合至该伸缩头295时，伸缩头295能够限定弯公组件293与直母组件31的进一步插接，避免两者插接过度导致弯公组件293或直母组件31的损坏，与此同时，伸缩头295还可以缓冲锁杆支座30与锁孔座29接触时的冲击。

如此设置，在充电装置3与充电对接装置29自动对接过程中，弯公组件293与直母组件31既不会插接过度，也不会接合不到位而影响充电效率。

参考图3、图5和图6所示，为了避免隧道内的灰尘、水汽等对充电对接装置29造成影响，底板21上还设置有开门机构28，开门机构28包括一对能够在底板21上绕门轴281的轴线枢转的门板280，在巡逻预警机器人2不充电时，两个门板280对合，与外壳20一起，将充电对接装置29封闭在巡逻预警机器人2内部，并在锁杆32与充电对接装置29对接开始前打开。

开门机构28还包括固定于底板21上的下支撑板283、通过支柱284支撑于下支撑板283上方的上支撑板282，以及固定设置在下支撑板283上的电机支座2830。电机支座2830上设置开门电机285，所述开门电机285的输出轴上安装有主动齿轮286，下支撑板283上还设置有齿轮支座2831，齿轮支座2831上回转支撑有一对相互啮合的从动齿轮287。这样，开门电机285向外输出旋转运动，驱动主动齿轮286转动，主动齿轮286与任一从动齿轮287啮合，从而驱动一对从动齿轮287转动啮合。主动齿轮286与从动齿轮287之间的传动比可以依据需要设定，为了避免门板280开启和闭合时转动速度过快造成巡逻预警机器人2的震动，主动齿轮286与从动齿轮287的传动比(或称齿数比)小于1。两个从动齿轮287的齿数一致，以使一对门板280以相同的转动速度开启。每个从动齿轮287的回转轴处均连接有连接杆289，连接杆289随从动齿轮287的转动而做水平面内的回转摆动。门板280上还设有转动连接座2800，连接杆289转动连接至该转动连接座2800上，这样，当连接杆289在从动齿轮287的带动下转动时，推动门板280转动。

门轴281可转动地设置于上支撑板282，门板280连接至门轴281上并随门轴281回转，此外，下支撑板283上还设置有限位开关288，用于限定连接杆289的转动角度，从而限定门板280的转开角度。

当巡逻预警机器人2正常运行于导轨系统1时，一对门板280闭合。在电控盒204发出缺电信号时，开门机构28动作，开门电机285输出旋转运动，使主动齿轮286和一对从动齿轮287转动，从而带动连接杆289推开一对门板280，将底板21上的充电对接装置29暴露，以便于充电小车上的充电装置3与之对接。而在开门电机285不工作时，主动齿轮286静止，与之啮合的从动齿轮287无法转动，在此状态下，门板280能够保持可靠的闭合状态，避免巡逻预警机器人2在移动过程中门板280因颠簸、震动等原因意外开启。这种形式可以更好的保护充电对接装置29，同时避免隧道内的灰尘、水雾等自巡逻预警机器人2的尾部进入外壳20内部，以更好的保护底板21上的其他元器件。

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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。