阅读说明：本技术 一种悬挂式自主行走机器人 (Suspension type autonomous walking robot ) 是由 姜海燕 宋庆军 赵协广 沈潇 宋庆辉 王忠勇 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种悬挂式自主行走机器人,旨在解决轮胎或者履带难以适应复杂地形条件,致使移动式机器人使用受限的难题,实现复杂地形环境下的机器人自主行走、自动巡检和抓取作业。所述悬挂式自主行走机器人由轨道梁、滑触线、集电器、机器人机身、控制装置、左减速机、左减速链轮、左行走电机、左传动链条、前轴、左行走链轮、左行走轮、电磁制动器、后轴、左从动轮、手臂底盘驱动电机、手臂底盘驱动轮、手臂回转底盘、手臂基座、手臂大臂、手臂小臂、机械手、红外测距传感器、摄像头、检测装置、检测装置连杆、右行走电机、右减速机、右传动链条、右减速链轮、右行走轮、右行走链轮、右从动轮、轴编码器组成,实现了复杂地形条件下的机器人巡检及搬运作业。(The invention discloses a suspension type autonomous walking robot, which aims to solve the problem that a tire or a crawler is difficult to adapt to a complex terrain condition, so that a mobile robot is limited in use, and realize autonomous walking, automatic inspection and grabbing operations of the robot in a complex terrain environment. The suspension type autonomous walking robot is composed of a track beam, a sliding contact line, a current collector, a robot body, a control device, a left speed reducer, a left speed reduction chain wheel, a left walking motor, a left transmission chain, a front shaft, a left walking chain wheel, a left walking wheel, an electromagnetic brake, a rear shaft, a left driven wheel, an arm chassis driving motor, an arm chassis driving wheel, an arm rotary chassis, an arm base, an arm big arm, an arm small arm, a mechanical arm, an infrared distance measuring sensor, a camera, a detection device connecting rod, a right walking motor, a right speed reducer, a right transmission chain, a right speed reduction chain wheel, a right walking chain wheel, a right driven wheel and a shaft encoder, and the robot inspection and carrying operations under the complex terrain condition are realized.)

一种悬挂式自主行走机器人

技术领域

本发明专利涉及巡检机器人和抓取作业机器人，特别是轮胎或者履带无法满足的复杂地形环境下自主行走的巡检机器人和抓取作业机器人。

背景技术

随着机械人发展的深度和广度以及机器人智能水平的提高，各种各样的机器人已在众多领域得到了应用，从传统的汽车制造领域向非制造领域延伸。如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统用于维护维修的机器人等。巡检机器人和抓取作业机器人作为前沿的机器人产品可以代替人工重复恶劣环境下单调的循环作业或者代替大量单调往复或高精度需求的工作，它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动，可以实现生产的机械化和自动化，能在高温、腐蚀及有毒气体等环境下操作以保护人身安全，可以广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门，因此在当前的工业现场中扮演着极其重要的角色。

移动式机器人作为可自主行走的智能装置，不仅可以实现现场巡检、现场救援，还能够实现抓取操作，完成物体抓取的功能，因此应用场合广泛。

然而在地形复杂的工业现场，轮胎或者履带难以适应复杂地形条件，致使移动式机器人使用受限，因此急需一种适应复杂地形的智能机器人装置。

而悬挂式行走机构能够摆脱复杂地形的约束，通过安装悬挂梁，实现悬挂式自主行走机器人的设计，可以结合悬挂式行走机构的优点，实现机器人在地形复杂的工业现场自主行走。目前市场上还没有一种结合悬挂结构，并组合巡检和抓取作业的自主移动机器人，为此对悬挂式自主行走机器人进行研究很有必要。

本发明专利通过对先进机械结构、控制方法的研究，借鉴国内外的先进机器人产品，运用机械设计、自动控制技术、传感器技术等，设计发明了一悬挂式自主行走机器人。该悬挂式自主行走机器人技术先进，生产成本低，具有较好的市场竞争优势和推广应用价值。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种悬挂式自主行走机器人，旨在解决轮胎或者履带难以适应复杂地形条件，致使移动式机器人使用受限的难题，实现复杂地形环境下的机器人自主行走、自动巡检和抓取作业。

本发明实施例是这样实现的，所述一种悬挂式自主行走机器人包括：

轨道梁，由顶梁、左侧板、右侧板、左行走支撑板、右行走支撑板、上吊耳、左上吊耳、左下吊耳、右上吊耳、右下吊耳组成半封闭可悬挂的长箱体，为所述悬挂式自主行走机器人的悬挂行走轨道，用于承载悬挂式自主行走机器人在轨道梁内自主行走；

滑触线，固定在轨道梁顶板的内壁上，用于给所述悬挂式自主行走机器人提供动力；

集电器，安装在机器人机身上，与所述滑触线滑动接触，用于将滑触线的动力电源提供给所述悬挂式自主行走机器人；

机器人机身，所述悬挂式自主行走机器人的机械本体，用于安装固定所述悬挂式自主行走机器人的零部件及控制装置；

控制装置，固定在所述机器人机身顶部，用于控制所述悬挂式自主行走机器人自主行走、机械手抓取作业；

左行走电机，所述悬挂式自主行走机器人的行走动力之一，用于给左行走轮提供动力；

左减速机，其输入轴连接所述左行走电机，实现其减速和增加扭矩作用；

左减速链轮，连接所述左减速机的输出轴，与左行走轮实现链传动；

左传动链条，一端连接所述左减速链轮，另一端连接左行走链轮，与左行走轮实现链传动；

左行走链轮，安装在所述悬挂式自主行走机器人的前轴上，通过所述左传动链条传递的动力，驱动左行走轮旋转；

左行走轮，所述悬挂式自主行走机器人驱动轮之一，在所述左行走电机的驱动下实现所述悬挂式自主行走机器人的行走；

右行走电机，所述悬挂式自主行走机器人的行走动力之一，用于给右行走轮提供动力；

右减速机，其输入轴连接所述右行走电机，实现其减速和增加扭矩作用；

右减速链轮，连接所述右减速机的输出轴，与右行走轮实现链传动；

右传动链条，一端连接所述右减速链轮，另一端连接右行走链轮，与右行走轮实现链传动；

右行走链轮，安装在所述悬挂式自主行走机器人的前轴上，通过所述右传动链条传递的动力，驱动右行走轮旋转；

右行走轮，所述悬挂式自主行走机器人驱动轮之一，在所述右行走电机的驱动下实现所述悬挂式自主行走机器人的行走；

前轴，固定在所述机器人机身的前底部，其上安装所述左行走轮和所述右行走轮，在这两个轮子的驱动下带动所述悬挂式自主行走机器人前进、后退及转弯；

后轴，固定在所述机器人机身的后底部，其上安装左从动轮和右从动轮，配合所述左行走轮和所述右行走轮保持所述悬挂式自主行走机器人的稳定性；

左从动轮，安装在所述后轴的左侧，配合右从动轮保持所述悬挂式自主行走机器人的稳定性；

右从动轮，安装在所述后轴的右侧，配合左从动轮保持所述悬挂式自主行走机器人的稳定性；

电磁制动器，安装在所述后轴的中间位置，在所述悬挂式自主行走机器人断电或者需要减速制动情况下实现锁紧或者制动所述悬挂式自主行走机器人的作用；

轴编码器，安装在所述左从动轮上，在所述左从动轮上的旋转下带动轴编码器旋转，用于检测所述悬挂式自主行走机器人的移动距离和速度，实现检测所述悬挂式自主行走机器人的定位和速度监控；

手臂底盘驱动电机，安装在所述机器人机身底部上侧，为所述悬挂式自主行走机器人的机械手提供回转动力；

手臂底盘驱动轮，安装在所述机器人机身底部下侧，在所述手臂底盘驱动电机的驱动下为所述悬挂式自主行走机器人的机械手提供回转动力；

手臂回转底盘，安装在所述机器人机身底部下侧，与所述手臂底盘驱动轮配合，在所述手臂底盘驱动电机的驱动下为所述悬挂式自主行走机器人的机械手提供回转动力；

手臂基座，安装在手臂回转底盘的下侧，为所述悬挂式自主行走机器人的机械手的基座结构；

手臂大臂，安装在所述手臂基座底端，为所述悬挂式自主行走机器人的机械手提供转臂动力；

手臂小臂，安装在所述手臂大臂底端，为所述悬挂式自主行走机器人的机械手提供调整机械手姿态的作用；

机械手，安装在所述手臂小臂底端，在所述悬挂式自主行走机器人带动下及所述控制装置控制下抓取物体；

检测装置连杆，安装在所述机器人机身底部侧，用于固定检测装置，

检测装置，与所述检测装置连杆下端连接，用于检测所述悬挂式自主行走机器人所在环境的温度、湿度和瓦斯浓度；

摄像头，安装在所述检测装置前侧上部，用于采集所述悬挂式自主行走机器人所在环境的视觉图像信息；

红外测距传感器，安装在所述检测装置前侧下部，用于采集所述悬挂式自主行走机器人前方障碍物的距离。

进一步，所述一种悬挂式自主行走机器人，其特征在于，为了便于安装，所述悬挂式自主行走机器人的轨道梁可根据实际需要定做10米至30米长一节，每一节均有顶梁、左侧板、右侧板、左行走支撑板、右行走支撑板、上吊耳、左上吊耳、左下吊耳、右上吊耳、右下吊耳组成，方便不同现场安装的悬挂和吊装。

进一步，所述一种悬挂式自主行走机器人，其特征在于，所述悬挂式自主行走机器人可适应地面空旷地段、煤矿井下巷道、山地坡路等场所，环境适应性强，方便安装和拆卸。

进一步，所述一种悬挂式自主行走机器人，其特征在于，所述悬挂式自主行走机器人的检测装置和机械手均可以根据现场实际情况安装和拆除，且组合自由；

当所述悬挂式自主行走机器人仅保留检测装置，拆除机械手时，所述悬挂式自主行走机器人为巡检机器人；

当所述悬挂式自主行走机器人仅保留机械手，拆除时检测装置时，所述悬挂式自主行走机器人为可移动式搬运作业机器人。

本发明填补了我国在复杂地形环境下机器人实现巡检、抓取作业和自主行走多组合方面的空白，能够应用在复杂地形工况下的巡检和抓取作业的工程中，科研成果将极大地带动科技进步和社会、经济的发展，极大地改善了工人的操作环境，降低了工人的劳动强度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种悬挂式自主行走机器人的总体示意图的主视图。

图2是本发明实施例提供的一种悬挂式自主行走机器人的总体示意图的左视图。

图3是本发明实施例提供的一种悬挂式自主行走机器人的总体示意图的右视图。

图4是本发明实施例提供的一种悬挂式自主行走机器人的轨道梁的结构图。

图中，1.轨道梁；2.滑触线；3.集电器；4.机器人机身；5.控制装置；6.左减速机；7.左减速链轮；8.左行走电机；9.左传动链条；10.前轴；11.左行走链轮；12.左行走轮；13.电磁制动器；14.后轴；15.左从动轮；16.手臂底盘驱动电机；17.手臂底盘驱动轮；18.手臂回转底盘；19.手臂基座；20.手臂大臂；21.手臂小臂；22.机械手；23.红外测距传感器；24.摄像头；25.检测装置；26.检测装置连杆；27.右行走电机；28.右减速机；29.右传动链条；30.右减速链轮；31.右行走轮；32.右行走链轮；33.右从动轮；34.轴编码器；101.顶梁；102.左侧板；103.左上吊耳；104.左下吊耳；105.左行走支撑板；106.上吊耳；107.右上吊耳；108.右侧板；109.右下吊耳；110.右行走支撑板。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明提供的一种悬挂式自主行走机器人的总体结构，该图为总体结构的主视图，展示了悬挂式自主行走机器人正面主视方向所能看到的全部零部件。在该图中尽最大可能体现了该悬挂式自主行走机器人的总体结构，但仍有部分零部件被遮挡不能表达，未能表达部分见图2左视图和图3右视图部分。

为了便于说明，仅仅示出了与本发明相关的部分。

图1表述的本发明的悬挂式自主行走机器人，该悬挂式自主行走机器人包括：轨道梁1、滑触线2、集电器3、机器人机身4、控制装置5、左减速机6、左减速链轮7、左行走电机8、左传动链条9、前轴10、左行走链轮11、左行走轮12、电磁制动器13、后轴14、左从动轮15、手臂底盘驱动电机16、手臂底盘驱动轮17、手臂回转底盘18、手臂基座19、手臂大臂20、手臂小臂21、机械手22、红外测距传感器23、摄像头24、检测装置25、检测装置连杆26、右行走电机27、右减速机28、右传动链条29、右减速链轮30、右行走轮31、右行走链轮32、右从动轮33、轴编码器34。

所述轨道梁1，为所述悬挂式自主行走机器人的悬挂行走轨道，用于承载悬挂式自主行走机器人在轨道梁内自主行走。

所述滑触线2，固定在所述轨道梁1顶板的内壁上，用于给所述悬挂式自主行走机器人提供动力。

所述集电器3，安装在机器人机身上，与所述滑触线2配合，为所述悬挂式自主行走机器人提供动力带能源。

所述机器人机身4，为所述悬挂式自主行走机器人的主要零部件的载体。、

所述控制装置5，固定在所述机器人机身4的顶部，用于控制所述悬挂式自主行走机器人自主行走、机械手抓取作业。

所述左行走电机8与所述左减速机6、所述左减速链轮7机械连接，所述左行走链轮11与所述左行走轮12机械连接，在所述左传动链条9的链传动下，为所述左行走轮12提供传动动力，驱动所述左行走轮12前进、后退。

所述前轴10，与所述左行走轮12和所述右行走轮31机械连接，为所述悬挂式自主行走机器人的驱动轴。

所述后轴14，与所述电磁制动器13、左从动轮15、右从动轮33机械连接，为所述悬挂式自主行走机器人的从动轴。

所述电磁制动器13，安装在所述后轴14上，为所述悬挂式自主行走机器人提供制动力。

所述手臂底盘驱动电机16与所述手臂底盘驱动轮17、所述手臂回转底盘18、所述手臂基座19、所述手臂大臂20、所述手臂小臂21、所述机械手22机械连接，保证所述机械手22的位置和姿态调整，进而实现所述机械手22抓取物体作业。

所述检测装置25通过所述检测装置连杆26和所述机器人机身4的底部机械连接，与所述红外测距传感器23、所述摄像头24一起实现所述悬挂式自主行走机器人的巡检和环境检测。

下面结合附图2、附图3、附图4对本发明的具体实施例作进一步描述。

如图2所示，为所述悬挂式自主行走机器人总体结构的左视图，从左侧视角展示了所述悬挂式自主行走机器人在左视方向的零部件以及所述悬挂式自主行走机器人各组成部分的空间拓扑结构。尽管在图1中尽最大可能体现了该悬挂式自主行走机器人的总体结构，但仍有部分零部件被遮挡不能表达，从图2能更全面描述和理解该悬挂式自主行走机器人的结构。

图2中，所述右行走电机27与所述右减速机28、所述右减速链轮30机械连接，所述右行走轮31与所述右行走链轮32机械连接，在所述右传动链条29的链传动下，驱动所述右行走轮31前进、后退；所述右行走轮31与所述左行走轮12在所述控制装置5的控制下，实现两个轮子的差速控制，实现所述悬挂式自主行走机器人的左、右转弯控制。

如图3所示，为所述悬挂式自主行走机器人总体结构的右视图，从右侧视角展示图1和图2被遮挡不能表达的部分。所述右从动轮33与所述左从动轮15和所述电磁制动器13安装在所述后轴14上，与所述左行走轮12与所述右行走轮31一起保证所述悬挂式自主行走机器人的平稳运行。所述轴编码器34安装在所述安装在所述左从动轮15的左侧轴端，用于检测所述悬挂式自主行走机器人当前的移动位置和速度。

图4为所述轨道梁1的详细组成结构图，所述轨道梁1由所述顶梁101、左侧板102、左上吊耳103、左下吊耳104、左行走支撑板105、上吊耳106、右上吊耳107、右侧板108、右下吊耳109、右行走支撑板110机械焊接而成，可根据实际需要定做10米至30米长一节，依次固定在地面空旷地段、煤矿井下巷道、山地坡路等场所，为所述悬挂式自主行走机器人提供行走轨道。

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。