一种车间现场安全巡检机器人的制作方法

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1.本实用新型涉及车间安全巡检机器人，其主要涉及的是机器人动作机构的设计，涉及机器人机身的俯仰和升降动作，以及机头的旋转动作，利用机器人上述机构从而实现机器人现场安全巡检。

背景技术：

2.车间进行生产时，需要进行巡检以保证车间的安全。利用机器人代替工人巡检可以提高效率，因此巡检机器人在车间生产中成为重要的设备。为了实现不同的巡检目的，巡检机器人的类型也比较多，比如cn214524151u公开了一种带有升降装置的小型巡检机器人，安装有旋转电机和俯仰电机，通过激光雷达和超声波避障传感器等，实时定位和自主运动导航，通过电机控制红外成像仪和高清光学摄像头运动，以高效识别仪表读数和各种状态指示灯的颜状态，判断设备机器的运转是否正常，提高巡检效率。cn212497777u公开了一种挂轨式智能巡检机器人，将机器人主要结构悬挂在轨道上，控制摄像机升降和转动实现多方位巡检。cn111633660a公开了一种智能巡检机器人，在巡检时可根据特殊路况，对摄像机拍摄时位姿自动调节，以减少采集图像角度和方位误差大，以满足在构建全景拼接的精确要求。
3.安全巡检是保障车间安全生产的必要条件，在日常生产制造过程中，车间配备安全员进行整个车间的安全巡检，人工巡检存在以下问题：1.视线死角，有些地方是单靠人眼无法判别的，如：机械设备的发热情况2.存在人为安全巡检不及时的现象。现有的巡检机器人能在一定程度上代替安全员进行巡检，但是机器人的结构限制了其运动方式，在巡检过程中为了加大巡检的角度和面积，在行走的基础上，通常还设计机器人能够旋转或者升降以增大视角，但这类型机器人的巡检角度和面积仍然有待提升。

技术实现要素：

4.本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种车间现场安全巡检机器人的实施方式，以期望可以增大安全巡检机器人的监控角度和面积，从而实现整个车间的现场监控，解决现场安全巡检不到位和巡检不及时等问题，提高工作效率和巡检精确性。
5.为解决上述的技术问题，本实用新型的一种实施方式采用以下技术方案：
6.一种车间现场安全巡检机器人，包括行走机构，所述行走机构上设置机身，机身具有机身柔性机壳，机身柔性机壳内安装主轴，主轴的左端设置凸块，凸块安装在滑槽件内，滑槽件连接第一电机，主轴的右端为球形，与凸轮往复机构配合；主轴上安装升降机构、机身俯仰机构、机头旋转机构；所述机头旋转机构采用锥齿轮传动，其中一个锥齿轮安装在主轴上，另一个锥齿轮连接到机头上；所述机身俯仰机构采用曲柄摇杆机构，其中一个齿轮连接到摇杆上，另一个齿轮安装到主轴上；主轴上的锥齿轮与主轴上的曲柄摇杆机构的齿轮的间距小于与之对应的主轴外的锥齿轮与主轴外的曲柄摇杆机构的齿轮的间距；所述升降机构包括升降机构凸轮、滚轮、滑轴、弹簧、滑动轴承，升降机构凸轮固定到主轴上，弹簧套
在滑轴上，滚轮设置在滑轴顶部且与升降机构凸轮接触，滑动轴承设置在滑轴下端，滑轴下端连接到所述行走机构上。
7.所述凸轮往复机构由盘型凸轮和第二电机组成，盘型凸轮具有与主轴右端配合的环形凹槽，盘型凸轮安装在第二电机的转轴上。
8.所述机身还包括机身硬性顶壁、机身硬性底壁，所述机身柔性机壳连接在机身硬性顶壁、机身硬性底壁之间，内部形成机身腔体。
9.所述曲柄摇杆机构的连杆与机身硬性顶壁固定连接，连杆为曲杆，其中一个端部通过销轴转动连接到曲柄齿轮上的非中心位置，连杆的一个拐点转动连接摇杆的一端，摇杆的另一端通过轴承连接到传动轴的一端，传动轴的另一端通过轴承连接到曲柄齿轮的中心。
10.所述机头旋转机构具有主动锥齿轮、从动锥齿轮，主动锥齿轮与主轴固定连接，从动锥齿轮固定到齿轮连接杆下端，齿轮连接杆与机身硬性顶壁采用轴承连接，且齿轮连接杆的上端与机头固定连接。
11.所述机身两侧设置推门机构，推门机构采用独立动力源，推门机构为机械臂。
12.所述曲柄齿轮通过曲柄齿轮安装杆安装到机身支撑板上，机身支撑板通过直线旋转衬套活动连接到主轴上。
13.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
14.本实用新型技术可以有效减少车间现场的安全风险，提升现场安全巡检的效率和安全性，解决人工巡检不到位和人工巡检不及时的问题。
15.同时机器人采用三段式，机头(摄像头与检测主控机)、机身与行走机构采用单独动力源，可以方便拆卸维修，提高经济效应，可以根据不同路况选择不同的行走机构，提升实用性和适用范围。机器人可以通过自身的俯仰、升降和360度机头旋转来增加监控角度和面积，从而监控监视整个车间现场。
附图说明
16.图1为本实用新型所述车间现场安全巡检机器人的整体结构示意图。
17.图2为本实用新型所述车间现场安全巡检机器人的主轴示意图。
18.图3为本实用新型所述车间现场安全巡检机器人的主轴相邻部件组装图。
19.图4为本实用新型所述车间现场安全巡检机器人的主轴与滑槽配合的断面示意图。
20.图5为本实用新型所述车间现场安全巡检机器人的凸轮往复机构与主轴配合示意图。
21.图6为本实用新型所述车间现场安全巡检机器人的俯仰机构。
22.图7为本实用新型所述车间现场安全巡检机器人的升降机构。
23.图中，各序号代表的部件名称如下:1、行走机构；2、机身；201、机身柔性机壳；202、机身硬性顶壁；203、机身硬性底壁；3、推门机构；4、第一电机；5、滑槽件；501、滑槽；6、机身俯仰机构；601、俯仰机构主动齿轮；602、曲柄齿轮；603、传动轴；604、轴承；605、摇杆；606、销轴；607、连杆；7、机头旋转机构；701、主动锥齿轮；702、从动锥齿轮；703、齿轮连接杆；8、机头；9、升降机构；901、升降机构凸轮；902、滚轮；903、滑轴；904、弹簧；905、滑动轴承；10、
直线旋转衬套；11、凸轮往复机构；12、主轴；1201、主轴右端；1202、主轴左端；1203、凸块；13、机身支撑板；14、曲柄齿轮安装杆。
具体实施方式
24.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.车间现场安全巡检机器人整体结构如图1、图3所示，具有行走机构1、机身柔性机壳201、机身俯仰机构6、机头8、机头旋转机构7、升降机构9。
26.行走机构1可以采用现有的多种类型的行走机构，例如采用比较常见的轮式行走机构，机身2设置在行走机构1的上方，机头8设置在机身的上方。机身2包括机身柔性机壳201、机身硬性顶壁202、机身硬性底壁203，机身柔性机壳201连接在机身硬性顶壁202、机身硬性底壁203之间，内部形成机身腔体，用于安装图6、图7所示的结构以及图2中的机头旋转机构。行走机构与机身硬性底壁203通过螺钉固连，行走机构和机身配有独立动力源，可根据现场路况为机身替换不同的动力源。
27.机身柔性机壳201采用柔性材料制成，可保证机器人俯仰运动过程中，机械传动各部件不受干扰；柔性材料包括但不限于橡胶。
28.机身柔性机壳201内设置有主轴12，主轴12左右贯穿机身柔性机壳201。如图2所示，主轴右端1201为球形，能够与凸轮配合；主轴左端1202上设置有凸块1203，第一电机1从主轴的左端驱动主轴做旋转运动，第二电机1102从主轴的右端驱动主轴做直线往复运动，主轴的旋转运动与往复运动不同时进行。
29.为了实现主轴的直线往复运动，在机身柔性机壳201的右侧设置了凸轮往复机构11，如图5所示，凸轮往复机构由凸轮1101和第二电机1102组成，凸轮1101具有与主轴右端1201配合的环形凹槽，凸轮安装在第二电机的转轴上，由第二电机带动凸轮进行转动，凸轮转动使主轴做直线运动。主轴左端安装在滑槽件5内，滑槽件5内具有滑槽501，与主轴左端的凸块1203配合，使得主轴在滑槽件内能够滑动但是不能够转动。滑槽件5的外端与第一电机4的转轴连接，通过第一电机4驱动滑槽件旋转，通过滑槽件带动主轴旋转。
30.如图1和图6所示，机身俯仰机构6安装在机身柔性机壳201内，采用曲柄摇杆机构，将连杆607与机身硬性顶壁固定连接，连杆607为曲杆，其中一个端部通过销轴606转动连接到曲柄齿轮602上的非中心位置，连杆607的一个拐点转动连接摇杆605的一端，摇杆的另一端通过轴承604连接到传动轴603的一端，传动轴603的另一端通过轴承连接到曲柄齿轮602的中心，且摇杆605位于行程中心位置时机身硬性顶壁与行走机构的平行。俯仰机构主动齿轮601与主轴12固定连接，当主轴转动时，俯仰机构主动齿轮601同步转动。在主轴进行横向移动时，能够在一定的移动距离下使得俯仰机构主动齿轮601与曲柄齿轮602啮合。当第二电机1102带动凸轮往复机构运动至俯仰机构主动齿轮与曲柄齿轮啮合时，第二电机停止工作，第一电机带动主轴做旋转运动，俯仰机构主动齿轮601转动，带动曲柄齿轮602转动，由连杆拉动机身柔性机壳201以及主轴上方的其他机构转动，机器人做出弯腰俯身动作，第一电机反向转动使得连杆推动机身柔性机壳201以及主轴上方的其他机构转动，机器人做出起身动作，从而实现机身的俯仰运动。
31.机头为主控制器，上有摄像头、传感器等元器件，当机器人在车间进行安全巡检时，机头向机身传递指令。摄像头可进行拍照、摄像；传感器可判断障碍物，如处于关闭状态的门。机头内的结构可以采用市场上已有的机器人控制器结构进行替换。机头8连接到机头旋转机构7上，通过机头旋转机构7驱使机头8转动，更具体地说，机头旋转机构7为锥齿轮传动，具有主动锥齿轮701、从动锥齿轮702。主动锥齿轮与主轴固定连接，从动锥齿轮固定到齿轮连接杆703下端，齿轮连接杆703与机身硬性顶壁采用轴承连接，且齿轮连接杆703的上端与机头8固定连接。在主轴进行横向移动时，能够在一定的移动距离下使得主动锥齿轮701、从动锥齿轮702啮合，此时俯仰机构主动齿轮与曲柄齿轮脱离啮合状态。当第二电机带动凸轮往复机构运动至机头旋转机构的主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合时，第二电机停止工作，第一电机带动主轴做旋转运动，主动锥齿轮701同步转动，带动从动锥齿轮702同步转动，从而实现机头的360度旋转。
32.如图7所示，升降机构9采用凸轮推杆的方式传动，具有升降机构凸轮901、滚轮902、滑轴903、弹簧904、滑动轴承905；其中升降机构凸轮901与主轴12固定连接，主轴转动时带动升降机构凸轮同步转动。弹簧904与机身硬性底壁固定连接，并且套设在滑轴903上，滑轴903垂直地设置在行走机构上方，滑轴903与机身硬性底壁通过滑动轴承905连接，滑动轴承905使滑轴903能够相对于机身硬性底壁做升降运动。滚轮902设置在滑轴的顶端，能够进行旋转，并且滚轮与升降机构凸轮紧挨，当第二电机带动凸轮往复机构运动至升降机构凸轮锥形位置时，可依靠右端的凸轮往复机构提供动力使升降机构凸轮在滚轮上爬升，实现机身升降。
33.如果需要，还可以在机器人的机身柔性机壳左右侧面设置推门机构3，如图1所示。推门机构采用连杆机构，提供独有动力源，模拟机械臂；推门机构的独立动力源包括左边机械臂的独立动力源和右边机械臂的独立动力源，左边的独立动力源可以设置在第一电机下方，并且与机身支撑板、主轴、滑槽件连接；右边的独立动力源设在凸轮往复机构下方，并且与机身支撑板、主轴连接。独立动力源驱使机械臂转动至水平，行走机构向前行走时可将门推开。
34.滑槽件左端与第一电机固定连接，滑槽右端与主轴左端形成间隙配合，主轴右端设计为球形，与机身右端的凸轮往复机构的盘型凸轮配合，盘型凸轮与第二电机固连，并由第二电机提供动力，主轴与机身支撑板13采用直线旋转衬套10连接，可实现主轴的直线和旋转运动。左右两个俯仰机构主动齿轮601的间距与左右两个曲柄齿轮602的间距相等，使得左右两个俯仰机构能够同时工作；左边俯仰机构主动齿轮601与主动锥齿轮701的间距小于左边曲柄齿轮602与从动锥齿轮702之间的间距；因此当俯仰机构主动齿轮601与曲柄齿轮602啮合时，主动锥齿轮701、从动锥齿轮702分离，当主动锥齿轮701、从动锥齿轮702啮合时，俯仰机构主动齿轮601与曲柄齿轮602分离。当第二电机运动时，带动主轴做直线运动，从而实现机身俯仰动作、机头旋转动作和机身升降动作的切换。由头部控制各动力源的启动与停止。机身支撑板13通过直线旋转衬套活动连接到主轴上，机身支撑板13可以相对于主轴做线性滑动，也可以主轴为中心进行旋转。机身支撑板13的上部固定有曲柄齿轮安装杆14，曲柄齿轮安装杆14的端部安装所述曲柄齿轮602。机身支撑板和曲柄齿轮安装杆是曲柄摇杆机构、机身硬性顶壁的支撑部件。机身硬性顶壁为具有硬度的板状结构，能够配合机身支撑板、曲柄齿轮安装杆使曲柄齿轮的位置及运动行程固定。
35.尽管这里参照本实用新型的解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本技术公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

技术特征：

1.一种车间现场安全巡检机器人，包括行走机构，其特征在于，所述行走机构上设置机身，机身具有机身柔性机壳，机身柔性机壳内安装主轴，主轴的左端设置凸块，凸块安装在滑槽件内，滑槽件连接第一电机，主轴的右端为球形，与凸轮往复机构配合；主轴上安装升降机构、机身俯仰机构、机头旋转机构；所述机头旋转机构采用锥齿轮传动，其中一个锥齿轮安装在主轴上，另一个锥齿轮连接到机头上；所述机身俯仰机构采用曲柄摇杆机构，其中一个齿轮连接到摇杆上，另一个齿轮安装到主轴上；主轴上的锥齿轮与主轴上的曲柄摇杆机构的齿轮的间距小于与之对应的主轴外的锥齿轮与主轴外的曲柄摇杆机构的齿轮的间距；所述升降机构包括升降机构凸轮、滚轮、滑轴、弹簧、滑动轴承，升降机构凸轮固定到主轴上，弹簧套在滑轴上，滚轮设置在滑轴顶部且与升降机构凸轮接触，滑动轴承设置在滑轴下端，滑轴下端连接到所述行走机构上。2.根据权利要求1所述的车间现场安全巡检机器人，其特征在于，所述凸轮往复机构由盘型凸轮和第二电机组成，盘型凸轮具有与主轴右端配合的环形凹槽，盘型凸轮安装在第二电机的转轴上。3.根据权利要求1所述的车间现场安全巡检机器人，其特征在于，所述机身还包括机身硬性顶壁、机身硬性底壁，所述机身柔性机壳连接在机身硬性顶壁、机身硬性底壁之间，内部形成机身腔体。4.根据权利要求1所述的车间现场安全巡检机器人，其特征在于，所述曲柄摇杆机构的连杆与机身硬性顶壁固定连接，连杆为曲杆，其中一个端部通过销轴转动连接到曲柄齿轮上的非中心位置，连杆的一个拐点转动连接摇杆的一端，摇杆的另一端通过轴承连接到传动轴的一端，传动轴的另一端通过轴承连接到曲柄齿轮的中心。5.根据权利要求1所述的车间现场安全巡检机器人，其特征在于，所述机头旋转机构具有主动锥齿轮、从动锥齿轮，主动锥齿轮与主轴固定连接，从动锥齿轮固定到齿轮连接杆下端，齿轮连接杆与机身硬性顶壁采用轴承连接，且齿轮连接杆的上端与机头固定连接。6.根据权利要求1所述的车间现场安全巡检机器人，其特征在于，所述机身两侧设置推门机构，推门机构采用独立动力源，推门机构为机械臂。7.根据权利要求4所述的车间现场安全巡检机器人，其特征在于，所述曲柄齿轮通过曲柄齿轮安装杆安装到机身支撑板上，机身支撑板通过直线旋转衬套活动连接到主轴上。

技术总结

本实用新型公开了一种车间现场安全巡检机器人，在行走机构上设置机身，机身具有机身柔性机壳，机身柔性机壳内安装主轴，主轴的左端设置凸块，凸块安装在滑槽件内，滑槽件连接第一电机，主轴的右端为球形，与凸轮往复机构配合；主轴上安装升降机构、机身俯仰机构、机头旋转机构；机头旋转机构采用锥齿轮传动；机身俯仰机构采用曲柄摇杆机构；机身俯仰机构的齿轮啮合与机头旋转机构的锥齿轮啮合不同步进行；升降机构能够提高机身和机头的高度。机器人可以通过自身的俯仰、升降和360度机头旋转来增加监控角度和面积，从而监控监视整个车间现场。现场。现场。