一种行走机构以及数据机房轨道式巡检机器人装置

摘要

本发明公开了一种行走机构以及数据机房轨道式巡检机器人装置，行走机构包括U型支架，U型支架的两个侧板上均设置有从动载重转向组件和从动稳定组件。数据机房轨道式巡检机器人装置包括巡检轨道、水平运动组件、竖直运动组件、双竹节伸缩装置、检测装置和行走机构；巡检轨道下方安装有巡检机舱，巡检机舱内设置有竖直运动组件、水平运动组件、控制采集模块和无线通讯模块；所述双竹节伸缩装置安装于巡检机舱下部并与检测装置连接。本发明可对机房环境中的温度、湿度、防火、电流及消防等参数进行检测，保证机房内的空气流通，温湿度的控制以及消防系统的完善检查。

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种行走机构以及数据机房轨道式巡检机器人装置。

背景技术

数据机房的结构化强，建设落地后格局固定，具有高噪音、高辐射、低温、巡检任务重复枯燥和夜班普遍等工作特点，对运维人员的健康状态不够友好。在传统人工巡检中，技术人员要手持纸质的巡检单，对数据中心机房内的所有设备逐一检查并记录，这是一项复杂繁琐的工作，一方面，有成百上千个机柜的指示灯、设备仪表盘、机柜开关状态等需要查看；另一方面，IDC设备的品类品牌繁多，并会不定期更新，因此工作负荷和技术储备要求极高，即便如此，人工操作也很容易产生视觉疲劳并出现记录错误。因此应用巡检机器人取代技术人员巡检更为合适。

发明内容

本发明的目的是一种行走机构以及数据机房轨道式巡检机器人装置，该装置能够代替人工巡检，提高检测精度和运维效率，稳定安全。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案是：

一种行走机构，包括U型支架，U型支架的两个侧板上均设置有从动载重转向组件和从动稳定组件，从动稳定组件连接有稳定轮，从动载重转向组件连接有载重轮；所述从动载重转向组件包括弹簧片、凹型轮、L型支架、左折叶、右折叶、细杆螺栓、连接杆、上支架和牛眼轴承；所述L型支架的水平板固定在U型支架侧板上，载重轮安装在L型支架竖直板的顶部，所述上支架通过牛眼轴承固定在L型支架竖直板的上部，所述连接杆上下端分别固定在上支架和L型支架竖直板上，连接杆两端分别通过弹簧片与左折叶和右折叶连接，左、右折叶均具有两个连接支杆，两个连接支杆分别套装在细杆螺栓的上、下端部，所述凹型轮套在细杆螺栓上并位于两个连接支杆之间；所述从动稳定组件连接在U型支架上，稳定轮通过螺栓连接在从动稳定组件上。

一种数据机房轨道式巡检机器人装置，包括巡检轨道、水平运动组件、竖直运动组件、双竹节伸缩装置、检测装置和权利要求1所述的行走机构，所述巡检轨道主要由滑触线、工字轨和齿条装配而成；所述滑触线固定在工字轨腹板的一侧，齿条固定在工字轨的下翼缘板上并与滑触线同侧；所述U型支架设置在工字轨的下方，U型支架下方安装有巡检机舱，所述滑触线通过位于巡检机舱上的集电器滑触取电；

工字轨的下翼缘板与U型支架保持有距离，两者之间不接触；所述载重轮搭在工字轨上翼缘板顶面上并能沿上翼缘板滑动, 两侧的稳定轮夹紧工字轨腹板，并能沿腹板滑动；工字轨的一侧的上翼缘板边沿插在凹型轮的上下翼缘之间，凹型轮的上下翼缘之间的距离等于工字轨上翼缘板的厚度；所述巡检机舱内设置有竖直运动组件、水平运动组件、控制采集模块和无线通讯模块，所述水平运动组件包括水平驱动模块、水平驱动电机和同步轮，水平驱动电机与同步轮连接，同步轮与齿条相啮合，水平驱动电机与水平驱动模块连接，水平驱动模块与控制采集模块通过PWM连接；水平驱动模块、控制采集模块均与集电器连接；

所述竖直运动组件包括升降驱动模块和双竹节伸缩装置电机，所述双竹节伸缩装置电机和双竹节伸缩装置连接，所述双竹节伸缩装置安装于巡检机舱下部并与位于其下方的检测装置连接；所述控制采集模块与升降驱动模块通过PWM连接，升降驱动模块分别与双竹节伸缩装置电机和集电器连接，所述无线通讯模块采用无线网桥与控制采集模块和检测装置通过网口连接；所述无线网桥配对建立无线局域网通讯与上位机建立通讯连接。

所述检测装置主要由双目摄像机、温湿度传感器和噪音识别模块构成；所述双目摄像机与无线通讯模块通过网口连接，控制采集模块与温湿度传感器、噪声识别模块通过模拟量连接。

所述双目摄像机包括高清摄像头、红外热成像仪和云台；所述双目摄像机云台水平的旋转角度为360度、俯仰角度为90～-90度。

本发明所具有的优点和有益效果是：

本发明行走机构结构简单、工作可靠，是一种能够实现小弯曲半径转弯，能适应圆形、S型等多种轨道铺设环境的行走机构，可保证巡检机器人稳定行走要求，具有体积小、重量轻、转弯灵活的特点，适用于空间狭小、环境复杂的机房。

本发明数据机房轨道式巡检机器人装置，其具有一种行走机构，可代替人工巡检，沿着巡检路线对机柜的指示灯及相关设备的仪表进行识别，其中噪音识别模块对机房声音信息进行采集，若诊断出故障，及时发出声光提示和告警通知。双目摄像机采集运行沿线数据机房的高清摄像头与红外热成像仪的视频图像；红外热成像仪对机房内所有设备温度分布数据进行监测。温湿度传感器实时收集机房内温湿度微环境，本发明可以对机房设备及机房环境中的温度、湿度、防火、电流及消防等参数进行检测，保证机房内的空气流通，温湿度的控制以及消防系统的完善检查。提高检测精度和运维效率，完成故障告警与环境监测，实现机房状态实时可视可管，提高故障处理时效、提升机房安全性。由于采用四个行走轮和工字型轨道结构，能够减轻行走摇晃现象，行走更稳定。本发明采用双竹节升降结构，改善了升降的稳定性，减轻升降过程中摇晃现象。本发明采用滑触线供电，可以做到24h不间断供电，不需要充电过程，由于滑触线位于工字轨道内侧，避免滑触线直接裸漏在外，避免和人体直接风险，提高安全系数。

附图说明

图1为本发明一种数据机房轨道式巡检机器人装置的立体结构图；

图2为本发明一种数据机房轨道式巡检机器人装置的正视图；

图3为从动载重转向组件和载重轮的结构示意图；

图4 为一种数据机房轨道式巡检机器人装置的原理图；

图5为本发明一种行走机构在工字轨上的安装示意图。

图中：滑触线1、工字轨2、齿条3、水平运动组件4、双竹节伸缩装置电机5、控制采集模块6、无线通讯模块7、双竹节伸缩装置8、高清摄像头9、红外热成像仪10、温湿度传感器11、噪音识别模块12、集电器13、载重轮14、稳定轮15、从动载重转向组件16、从动稳定组件30、U型支架17、云台18、牛眼轴承19、右折叶20、L型支架21、连接杆22、上支架23、左折叶24、细杆螺栓25、凹型轮26、弹簧片27、水平驱动模块28、升降驱动模块29。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。需要说明的是，本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处；本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。

如图5所示，本发明一种行走机构，包括U型支架17，U型支架的两个侧板上均设置从动载重转向组件16和从动稳定组件30，从动稳定组件30连接有稳定轮15，从动载重转向组件为四个，分成两组设置在U型支架的两个侧板上，每个从动载重转向组件16均连接有一个载重轮14。

如图3所示，所述从动载重转向组件16包括弹簧片27、凹型轮26、L型支架21、左折叶24、右折叶20、细杆螺栓25、连接杆22、上支架23和牛眼轴承19；所述L型支架的水平板固定在U型支架17侧板上，载重轮14安装在L型支架21竖直板的顶部。所述上支架23通过牛眼轴承19固定在L型支架21竖直板的上部，所述连接杆22固定在L型支架21竖直板上并位于上支架23下方，所述连接杆22上下端分别固定在上支架23和L型支架21竖直板上，连接杆22两端分别通过弹簧片27与左折叶24和右折叶20连接，弹簧片27用于推动左、右折叶使其复位；所述左折叶24、右折叶20通过连接杆22连接在一起实现折合，左、右折叶均具有两个连接支杆，两个连接支杆分别套装在细杆螺栓25的上、下端部，所述凹型轮26套在细杆螺栓上并位于两个连接支杆之间。

所述从动稳定组件30通过螺栓连接在U型支架17上，稳定轮15通过螺栓连接在从动稳定组件上，双侧的稳定轮通过与工字轨腹板接触，实现从动夹紧稳定作用。

如图1、2所示，本发明一种数据机房轨道式巡检机器人装置，包括巡检轨道、水平运动组件、竖直运动组件、双竹节伸缩装置8、检测装置和所述的行走机构。

所述巡检轨道主要由滑触线1、工字轨2和齿条3装配而成；巡检轨道采用工字轨2为支撑结构，所述工字轨可以是直线型的，也可以是带有角度的。所述滑触线1通过螺丝固定在工字轨腹板的一侧，齿条通过螺丝固定在工字轨的下翼缘板上并与滑触线同侧；所述U型支架17设置在工字轨2的下方，U型支架17下方安装有巡检机舱，所述滑触线通过位于巡检机舱上的集电器13滑触取电；工字轨的下翼缘板与U型支架17保持有距离，两者之间不接触。所述载重轮14搭在工字轨上翼缘板顶面上并能沿上翼缘板滑动；载重轮14搭载在工字轨上用于对机器人整体的悬挂支撑，对于机器人在工字轨2上行走起到从动效果。两侧的稳定轮15夹紧工字轨腹板，并能沿腹板滑动，保证机器人行走过程中平稳不晃动。凹型轮26的上下翼缘之间的距离等于工字轨上翼缘板的厚度，工字轨的上翼缘板边沿插在凹型轮26的上下翼缘之间。所述从动载重转向组件16，使凹型轮26在工字轨2边沿上滑动，实现从动滑动以及转弯的调节。

所述巡检机舱内设置有竖直运动组件、水平运动组件4、控制采集模块6和无线通讯模块7，所述无线通讯模块7采用水星tl-s5-15。所述竖直运动组件包括升降驱动模块29和双竹节伸缩装置电机5，所述双竹节伸缩装置电机5和双竹节伸缩装置8连接，所述双竹节伸缩装置8具有升降功能，所述双竹节伸缩单元8拥有至少2米的大幅升降范围。安装于巡检机舱下部并与位于其下方的检测装置连接；所述控制采集模块6采用STM32单片机，所述升降驱动模块29采用DM542驱动模块；所述控制采集模块6与升降驱动模块29通过PWM连接，升降驱动模块29分别与双竹节伸缩装置电机5和集电器连接，所述无线通讯模块7采用无线网桥与控制采集模块和检测装置通过网口连接；所述无线网桥配对建立无线局域网通讯与上位机建立通讯连接；

所述水平运动组件包括水平驱动模块28、水平驱动电机和同步轮，水平驱动电机与同步轮连接，同步轮与齿条相啮合，水平驱动电机与水平驱动模块28连接，水平驱动模块28与控制采集模块通过PWM连接；水平驱动模块28、控制采集模块均与集电器连接。所述水平驱动模块28采用DM542驱动模块。

所述检测装置主要由双目摄像机、温湿度传感器11和噪音识别模块12构成；控制采集模块6与温湿度传感器11、噪声识别模块12通过模拟量连接，所述双目摄像机与无线通讯模块7通过网口连接，所述双目摄像机包括高清摄像头9、红外热成像仪10和云台18；所述双目摄像机云台水平的旋转角度为360度、俯仰角度为90～-90度。所述这噪声识别模块12采用HS2120。

本发明一种数据机房轨道式巡检机器人装置的工作原理如下：如图4所示，无线通讯模块7接收上位机发出的指令，控制采集模块通过模拟量控制温湿度、噪声识别模块采集数据，通过PWM信号控制水平驱动模块28和升降驱动模块29，从而使步进电机运动，使水平运动组件和竖直运动组件进行水平运动或竖直运动，到达各巡检区域。