一种机器人巡检系统的制作方法

1.本技术涉及机械设备巡检领域，具体涉及一种机器人巡检系统。


背景技术：

2.中国电子学会将机器人划分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。特种机器人指代替人类从事高危环境和特殊工况的机器人，特种机器人在应对巡检、地震、洪涝灾害和极端天气，以及矿难、火灾等公共安全事件中有着突出的性能表现，是21世纪自动化科学与技术的集中体现。机器人将传统的人工定期巡检转变为定点不间断巡检，智能规划巡检路线，具备良好的越障能力，适应于检测难度大，环境恶劣，地形复杂场景下的安全巡检工作。机器人巡检可以实现后台规划路径，根据规划好的路线进行行进，机器人还可以自主绘制地图，并在实时在移动的过程中刷新自己的空间位置，让调度系统可以掌握行进路径和周边的环境状态，实现定时定点的自主巡逻。智能机器人配备多传感器，可以实时对障碍物、烟雾、可燃气体、温度湿度、火源等进行感知和检测，实现智能避障并且实时监控异常点，并对异常点实现检测报修、危险预警等功能。机器人配置多路高清摄像镜头，可以实现360度无死角的全方位移动视频监控，并将视频和图像实时传输回管理后台，以便管理人员进行查看处理。
3.现有技术中的机器人巡检系统着重于实现普通的巡检基础功能，包括实时定位和路径规划、智能避障等，巡检机器人通常通过预先设定的程序进行轨道化定点巡检，巡检路线以及参数事先确定，多将巡检结果通过摄像监控发送至远程数据端由人工或电脑进行初步预判，并不能对机械设备的故障点或者故障进行检测，仅提供预警效果，实际上还是需要人工对具体震动以及输出功率指标进行检测，人工进行巡检结果的核查，继而并不能通过机器人巡检实现机械设备的寿命预测等智能化巡检任务。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
5.一种机器人巡检系统，包括远程控制中心以及可以与所述远程控制中心无线通讯联通的巡检车，其特征在于：所述巡检车包括行走机构、支撑平台以及设置在所述支撑平台上的激光定位机构、检测手臂、检测仪，所述激光定位机构与事先固定设置在机械设备支架上的若干第一反射板相互配合设置，所述检测手臂包括底座、转动设置在底座上的大臂以及可以相对于大臂转动的小臂，所述小臂上设置有摄像头以及伸缩臂，检测平台设置在所述伸缩臂远离所述小臂的一端，所述检测仪设置在所述检测平台上，所述检测仪包括可以相对于所述检测平台滑动以及转动的固定架，以及设置在所述固定架端部的弹性夹，所述固定架以及弹性夹均设置有两个并对称设置在所述固定架端部，每个所述弹性夹上均设置有应变片，每个所述弹性夹的自由端均固定设置有振动传感器；
6.所述巡检车上集成蓝牙通讯装置，协议转换装置以及移动网关；
7.所述巡检车所巡检的厂房被划分为多个区域，每个区域设置数据汇聚装置以及数
据发送装置，所述数据汇聚装置采集所在区域内的设备运行状态和健康状况信息，并将所述采集设备运行状态和健康状况信息经由所述数据发送装置以蓝牙协议传输至所述巡检车的所述蓝牙通讯装置；
8.所述巡检车上的所述蓝牙通讯装置将所接收的数据转发至所述协议转换装置，所述协议转换装置将所述接收的数据进行协议转换，后经由所述移动网关上传至服务器。
9.优选的，将所述采集设备运行状态和健康状况信息经由所述数据发送装置以蓝牙协议传输至所述巡检车的所述蓝牙通讯装置具体为：当所述巡检车进入所述划分的多个区域中任一区域时，所述巡检车的蓝牙通讯装置建立与所述任意区域内的所述数据发送装置的蓝牙连接；
10.当所述巡检车离开所述划分的多个区域中任一区域时，所述巡检车的蓝牙通讯装置断开与所述任意区域内的所述数据发送装置的蓝牙连接。
11.优选的，弹性夹上设置的应变片为v型双桥应变片。
12.优选的，所述激光定位机构包括支撑平台、支撑杆以及固定设置在所述支撑杆上的激光发射端，事先固定设置在机械设备支架上的若干第一反射板的高度与所述激光定位机构的激光发射端的高度相同。
13.优选的，所述检测手臂的所述底座设置在所述支撑平台上，所述支撑平台上还设置有视觉传感机构，所述视觉传感机构包括两个对称设置在所述底座两侧的视觉传感器。
14.优选的，所述视觉传感器通过伸缩杆与所述底座连接。
15.优选的，所述检测手臂的底座通过万向调节器与所述支撑平台连接。
16.优选的，所述万向调节器包括驱动机构以及调节单元，所述调节单元具有多个并具有柔性外套，多个所述调节单元之间叠放设置，所述驱动机构设置在所述多个所述调节单元的下方。
17.优选的，所述驱动机构包括壳体以及设置在所述壳体所包围空间内的驱动轮，所述驱动轮具有四个，分别为对称设置在所述壳体侧壁上方的第一驱动轮、第二驱动轮，以及对称设置在所述壳体侧壁下方的第三驱动轮、第四驱动轮，所述驱动轮均被相应的驱动电机驱动。
18.优选的，多个所述调节单元之间以及最下方的所述调节单元与所述壳体之间均通过固定板实现连接，每个所述调节单元均包括x转轴、y转轴以及分别用于支撑x转轴、y转轴的x转轴支座、y转轴支座，所述x转轴与y转轴之间相互垂直并通过连接块固定，所述x转轴支座、y转轴支座分别与相邻的所述调节单元的固定板固定连接。
19.优选的，所述固定板为圆柱体，所述驱动机构通过缆绳驱动多个所述调节单元，所述缆绳具有四根并分别缠绕在所述第一驱动轮、第二驱动轮、第三驱动轮、第四驱动轮上，在所述固定板的圆周上均匀设置有四个穿孔，四根所述缆绳对称穿设在所述固定板的四个穿孔内。
20.有益效果
21.本技术通过设置具有应变片以及振动传感器的检测仪实现了对巡检中发现异常的设备进行初步检查的功能，并结合机械设备内的温度、噪声等信号的综合分析，实现机械设备的寿命预测等智能化巡检任务，为了对机械设备进行初步检查，本技术还设置了与事先固定设置在机械设备支架上的若干第一反射板相互配合设置的激光定位机构，通过激光
定位机构可以确定巡检车的检测位置与需要检测的机械结构的位置一致，方便了检测手臂按照事先预定的对应于相应的第一反射板的位置进行设定的运动轨迹，使得检测仪可以准确的对机械结构的相应部位进行检测；
22.本技术通过设置万向调节器将检测手臂的底座与所述支撑平台连接，与视觉传感机构进行配合可以将检测仪送至所检测的机械设备的终端实现三维空间避障，同时由恢复弹簧以及缆绳组成的万向调节器的终端为柔性，因此即使其与机械设备的部件发生碰撞以及干涉，万向调节器自身也不会对机械设备造成硬性损坏。
23.巡检车上面安装总网关设备；设备厂房安装多个点位，每个点位安装蓝牙通信设备；在巡检车进入到各个点位的蓝牙通信范围内时，能够与巡检车上的总网关设备进行数据传输，由巡检车上的总网关设备向服务器进行数据传输，服务器进行分析；能够避免由厂房各个机器自己传输数据导致的长距离数据传输的信号不稳定性等问题。
附图说明
24.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
25.图1为本发明机器人巡检系统实施例一整体外部结构示意图；
26.图2为本发明机器人巡检系统实施例一局部结构示意图一；
27.图3为本发明机器人巡检系统实施例一局部结构示意图二；
28.图4为本发明机器人巡检系统实施例二整体外部结构示意图；
29.图5为本发明机器人巡检系统实施例二的万向调节器放大图；
30.图6为本发明机器人巡检系统实施例二的万向调节器局部示意图一；
31.图7为本发明机器人巡检系统实施例二的万向调节器局部示意图二；
32.图8为本发明机器人巡检系统实施例二的万向调节器局部示意图三。
具体实施方式
33.以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
34.实施例一
35.如图1-3，一种机器人巡检系统，包括远程控制中心以及可以与所述远程控制中心无线通讯联通的巡检车2，所述巡检车2包括行走机构201、支撑平台202以及设置在所述支撑平台202上的激光定位机构4、检测手臂5、检测仪3，所述激光定位机构4与事先固定设置在机械设备支架上的若干第一反射板相互配合设置，所述检测手臂5包括底座501、转动设置在底座501上的大臂502以及可以相对于大臂502转动的小臂503，所述小臂503上设置有摄像头504以及伸缩臂505，检测平台506设置在所述伸缩臂505远离所述小臂503的一端，所述检测仪3设置在所述检测平台506上，所述检测仪3包括可以相对于所述检测平台506滑动以及转动的固定架301，以及设置在所述固定架301端部的弹性夹302，所述固定架301以及弹性夹302均设置有两个并对称设置在所述固定架301端部，每个所述弹性夹302上均设置
有应变片303，每个所述弹性夹302的自由端均固定设置有振动传感器304。
36.所述巡检车2上还集成右蓝牙通讯装置，协议转换装置以及移动网关；
37.所述巡检车2所巡检的厂房被划分为多个区域，每个区域设置数据汇聚装置以及数据发送装置，所述数据汇聚装置采集所在区域内的设备运行状态和健康状况信息，并将所述采集设备运行状态和健康状况信息经由所述数据发送装置以蓝牙协议传输至所述巡检车的所述蓝牙通讯装置；
38.所述设备运行状态和健康状况信息包括厂房设备运行状态数据，以及厂房设备健康状况数据。
39.所述巡检车2上的所述蓝牙通讯装置将所接收的数据转发至所述协议转换装置，所述协议转换装置将所述接收的数据进行协议转换，后经由所述移动网关上传至服务器。
40.现有技术中的机器人巡检系统多将巡检结果通过摄像监控发送至远程数据端由人工或电脑进行初步预判，并不能对机械设备的故障点或者故障进行检测，仅提供预警效果，实际上还是需要人工进行巡检结果的核查，继而并不能通过机器人巡检实现机械设备的寿命预测等智能化巡检任务；本技术通过设置具有应变片303以及振动传感器304的检测仪3实现了对巡检中发现异常的设备进行初步检查的功能，并结合机械设备内的温度、噪声等信号的综合分析，实现机械设备的寿命预测等智能化巡检任务，为了对机械设备进行初步检查，本技术还设置了与事先固定设置在机械设备支架上的若干第一反射板相互配合设置的激光定位机构4，通过激光定位机构4可以确定巡检车2的检测位置与需要检测的机械结构的位置一致，方便了检测手臂5按照事先预定的对应于相应的第一反射板的位置进行设定的运动轨迹，使得检测仪3可以准确的对机械结构的相应部位进行检测。
41.进一步的，将所述采集设备运行状态和健康状况信息经由所述数据发送装置以蓝牙协议传输至所述巡检车2的所述蓝牙通讯装置具体为：当所述巡检车2进入所述划分的多个区域中任一区域时，所述巡检车2的蓝牙通讯装置建立与所述任意区域内的所述数据发送装置的蓝牙连接；
42.当所述巡检车2离开所述划分的多个区域中任一区域时，所述巡检车2的蓝牙通讯装置断开与所述任意区域内的所述数据发送装置的蓝牙连接。
43.优选的，弹性夹302上设置的应变片303为v型双桥应变片，通过弹性夹302的自身弹力可以将对称设置的两个弹性夹302抱夹在需要检测的机械设备上，开启设备后振动传感器304可以检测机械设备的震动情况，而将弹性夹302设置在需要检测的机械设备的输出轴上应变片303可以检测弹性夹302自身的静态变形情况与开启设备后弹性夹302的形变量，二者进行比较计算可以得出机械设备的输出轴应变情况，通过机械设备的输出轴应变得到真实输出扭矩。
44.进一步的，所述激光定位机构4包括支撑平台401、支撑杆402以及固定设置在所述支撑杆402上的激光发射端403，事先固定设置在机械设备支架上的若干第一反射板的高度与所述激光定位机构4的激光发射端403的高度相同。
45.进一步的，所述激光发射端403与事先固定设置在机械设备支架上的若干第一反射板匹配后，远程控制中心根据对巡检车2的实时位置的追踪调取所需检测的机械设备的正常震动以及输出扭矩值与检测仪3的检测结果进行比对，超过所需检测的机械设备的正常震动以及输出扭矩值阈值后提醒人工巡检；本技术通过对巡检系统的改进，使得巡检机
器人可以对异常情况进行自动初步处理，初步判断异常情况属于真实故障时提醒人工进行巡检。
46.进一步的，远程控制中心接收检测仪3的震动以及输出扭矩值的检测结果后，可以启动对所检测的机械设备的寿命模拟计算，通过对寿命模拟计算中的震动以及输出扭矩值的二元拟合，对检测的机械设备的寿命进行预测。
47.进一步的，所述检测手臂5的所述底座501设置在所述支撑平台401上，所述支撑平台401上还设置有视觉传感机构6，所述视觉传感机构6包括两个对称设置在所述底座501两侧的视觉传感器601。
48.进一步的，所述视觉传感器601通过伸缩杆602与所述底座501连接。
49.实施例二
50.如图4-8，本实施例仅在支撑平台401与底座501之间的设计上与实施例一稍有不同，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下可以将实施例一中的其他结构应用于实施例二。
51.在实施例二中，所述检测手臂5的底座501通过万向调节器7与所述支撑平台401连接，通过万向调节器7对检测手臂5进行支撑使得本身仅具有两轴的检测手臂5可以实现三维空间避障，与视觉传感机构6进行配合可以将检测仪3送至所检测的机械设备的终端。
52.进一步的，所述万向调节器7包括驱动机构701以及调节单元702，所述调节单元702具有多个并具有柔性外套709，多个所述调节单元702之间叠放设置，所述驱动机构701设置在所述多个所述调节单元702的下方。
53.进一步的，所述驱动机构701包括壳体703以及设置在所述壳体703所包围空间内的驱动轮，所述驱动轮具有四个，分别为对称设置在所述壳体703侧壁上方的第一驱动轮7031、第二驱动轮7032，以及对称设置在所述壳体703侧壁下方的第三驱动轮7033、第四驱动轮7034，所述驱动轮均被相应的驱动电机704驱动。
54.进一步的，多个所述调节单元702之间以及最下方的所述调节单元702与所述壳体703之间均通过固定板705实现连接，每个所述调节单元702均包括x转轴7021、y转轴7022以及分别用于支撑x转轴7021、y转轴7022的x转轴支座7024、y转轴支座7025，所述x转轴7021与y转轴7022之间相互垂直并通过连接块7023固定，所述x转轴支座7024、y转轴支座7025分别与相邻的所述调节单元702的固定板705固定连接；通过x转轴7021与y转轴7022的设置使得每个调节单元702于与之相邻的调节单元702之间的固定板705均处于不同的水平面上，继而实现万向调节器7的多级避障。
55.进一步的，所述固定板705为圆柱体，所述驱动机构701通过缆绳706驱动多个所述调节单元702，所述缆绳706具有四根并分别缠绕在所述第一驱动轮7031、第二驱动轮7032、第三驱动轮7033、第四驱动轮7034上，在所述固定板705的圆周上均匀设置有四个穿孔707，四根所述缆绳706对称穿设在所述固定板705的四个穿孔707内。
56.进一步的，相邻的所述固定板705之间还设置有恢复弹簧708，所述恢复弹簧708具有四个并对称设置在所述固定板705的圆周上，每个所述恢复弹簧708的中央均设置有缆绳706；优选的，每个所述调节单元702内的所述恢复弹簧708的弹性系数不同。
57.通过设置万向调节器7将检测手臂5的底座501与所述支撑平台401连接，与视觉传感机构6进行配合可以将检测仪3送至所检测的机械设备的终端实现三维空间避障，同时由
恢复弹簧708以及缆绳706组成的万向调节器7的终端为柔性，因此即使其与机械设备的部件发生碰撞以及干涉，万向调节器7自身也不会对机械设备造成硬性损坏。
58.实施例三
59.在上述实施方式的基础上，设备监测数据通过巡检小车定期巡检实现主动收集上传，解决强信号干扰和大幅降低成本问题。
60.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种机器人巡检系统，包括远程控制中心以及可以与所述远程控制中心无线通讯联通的巡检车，其特征在于：所述巡检车包括行走机构、支撑平台以及设置在所述支撑平台上的激光定位机构、检测手臂、检测仪，所述激光定位机构与事先固定设置在机械设备支架上的若干第一反射板相互配合设置，所述检测手臂包括底座、转动设置在底座上的大臂以及可以相对于大臂转动的小臂，所述小臂上设置有摄像头以及伸缩臂，检测平台设置在所述伸缩臂远离所述小臂的一端，所述检测仪设置在所述检测平台上，所述检测仪包括可以相对于所述检测平台滑动以及转动的固定架，以及设置在所述固定架端部的弹性夹，所述固定架以及弹性夹均设置有两个并对称设置在所述固定架端部，每个所述弹性夹上均设置有应变片，每个所述弹性夹的自由端均固定设置有振动传感器；所述巡检车上集成蓝牙通讯装置，协议转换装置以及移动网关；所述巡检车所巡检的厂房被划分为多个区域，每个区域设置数据汇聚装置以及数据发送装置，所述数据汇聚装置采集所在区域内的设备运行状态和健康状况信息，并将所述采集设备运行状态和健康状况信息经由所述数据发送装置以蓝牙协议传输至所述巡检车的所述蓝牙通讯装置；所述巡检车上的所述蓝牙通讯装置将所接收的数据转发至所述协议转换装置，所述协议转换装置将所述接收的数据进行协议转换，后经由所述移动网关上传至服务器。2.根据权利要求1所述的机器人巡检系统，其特征在于：将所述采集设备运行状态和健康状况信息经由所述数据发送装置以蓝牙协议传输至所述巡检车的所述蓝牙通讯装置具体为：当所述巡检车进入所述划分的多个区域中任一区域时，所述巡检车的蓝牙通讯装置建立与所述任意区域内的所述数据发送装置的蓝牙连接；当所述巡检车离开所述划分的多个区域中任一区域时，所述巡检车的蓝牙通讯装置断开与所述任意区域内的所述数据发送装置的蓝牙连接。3.根据权利要求1所述的机器人巡检系统，其特征在于：弹性夹上设置的应变片为v型双桥应变片；所述激光定位机构包括支撑平台、支撑杆以及固定设置在所述支撑杆上的激光发射端，事先固定设置在机械设备支架上的若干第一反射板的高度与所述激光定位机构的激光发射端的高度相同。4.根据权利要求3所述的机器人巡检系统，其特征在于：所述检测手臂的所述底座设置在所述支撑平台上，所述支撑平台上还设置有视觉传感机构，所述视觉传感机构包括两个对称设置在所述底座两侧的视觉传感器。5.根据权利要求4所述的机器人巡检系统，其特征在于：所述视觉传感器通过伸缩杆与所述底座连接。6.根据权利要求4所述的机器人巡检系统，其特征在于：所述检测手臂的底座通过万向调节器与所述支撑平台连接。7.根据权利要求6所述的机器人巡检系统，其特征在于：所述万向调节器包括驱动机构以及调节单元，所述调节单元具有多个并具有柔性外套，多个所述调节单元之间叠放设置，所述驱动机构设置在所述多个所述调节单元的下方。8.根据权利要求7所述的机器人巡检系统，其特征在于：所述驱动机构包括壳体以及设置在所述壳体所包围空间内的驱动轮，所述驱动轮具有四个，分别为对称设置在所述壳体
侧壁上方的第一驱动轮、第二驱动轮，以及对称设置在所述壳体侧壁下方的第三驱动轮、第四驱动轮，所述驱动轮均被相应的驱动电机驱动。9.根据权利要求8所述的机器人巡检系统，其特征在于：多个所述调节单元之间以及最下方的所述调节单元与所述壳体之间均通过固定板实现连接，每个所述调节单元均包括x转轴、y转轴以及分别用于支撑x转轴、y转轴的x转轴支座、y转轴支座，所述x转轴与y转轴之间相互垂直并通过连接块固定，所述x转轴支座、y转轴支座分别与相邻的所述调节单元的固定板固定连接。10.根据权利要求9所述的机器人巡检系统，其特征在于：所述固定板为圆柱体，所述驱动机构通过缆绳驱动多个所述调节单元，所述缆绳具有四根并分别缠绕在所述第一驱动轮、第二驱动轮、第三驱动轮、第四驱动轮上，在所述固定板的圆周上均匀设置有四个穿孔，四根所述缆绳对称穿设在所述固定板的四个穿孔内。

技术总结
一种机器人巡检系统，包括远程控制中心以及与所述远程控制中心无线通讯联通的巡检车，巡检车所巡检的厂房被划分为多个区域，每个区域设置数据汇聚装置以及数据发送装置，数据汇聚装置采集所在区域内的设备运行状态和健康状况信息，并将采集设备运行状态和健康状况信息经由所述数据发送装置以蓝牙协议传输至巡检车的蓝牙通讯装置；巡检车上的蓝牙通讯装置将所接收的数据转发至所述协议转换装置，协议转换装置将所述接收的数据进行协议转换，后经由所述移动网关上传至服务器。能够避免由厂房各个机器自己传输数据导致的长距离数据传输的信号不稳定性等问题，设备监测数据通过巡检小车定期巡检实现主动收集上传，解决强信号干扰和大幅降低成本问题。扰和大幅降低成本问题。扰和大幅降低成本问题。


技术研发人员：陈德木 陈博 池永为
受保护的技术使用者：杭州杰牌传动科技有限公司
技术研发日：2023.08.03
技术公布日：2023/10/11