本实用新型涉及机器人技术领域，特别地涉及一种轨道式高大建筑物检测机器人。
背景技术：
随着建筑技术的发展,高大、辉宏的建筑物越来越多地展现在人们的面前，在某些高大建筑物(如桥塔、巨型风力发电机的立柱等)的关键部位需要经常进行检测，以便及时掌握建筑物的状态，避免因建筑物缺陷的扩大而造成安全事故。
以桥塔为例，桥塔是悬索式、斜拉式桥梁的支柱，它的安全是整个桥梁的关键，桥塔的高度都很高，很多桥塔的高度都在百米以上(国内最高的平塘特大桥桥塔的高度达到332米，世界最高的米约大桥桥塔高度达到343米)，而目前，如此高度的桥塔的检测还只能是依靠人工手持望远镜目测观测，因此其检测的难度、检测的精度以及检测的便利性都比较低。
随着机器人行业的兴起，将机器人应用于建筑物(桥塔)的检测将会大大降低检测的难度，并提高检测的精度，还可使检测的便利性提高。但是由于需要机器人在建筑物(桥塔)的高度方向上进行检测，因此对机器人的安全行驶和稳定运行提出了要求。
技术实现要素：
本实用新型提供一种轨道式高大建筑物检测机器人，用于高大建筑物的检测与维护工作。
本实用新型的轨道式高大建筑物检测机器人，包括升降小车、导轨、牵引绳、牵引机构以及从动轮组件，所述升降小车设置在所述导轨上，所述牵引机构和所述从动轮组件通过所述牵引绳与所述升降小车相连，以使所述升降小车能够在所述导轨上行走：
所述升降小车包括：
车架，所述车架的下方分别设置有车轮和限位轮；以及
设置在所述车架上的检测装置，所述检测装置用于对建筑物进行检测；
其中，所述车轮和所述限位轮均设置在所述导轨上，且二者分别位于所述导轨的两侧，所述车轮和所述限位轮使所述轨道式高大建筑物检测机器人在所述导轨上的第一方向上的自由度以及第二方向上的自由度被限制，所述轨道式高大建筑物检测机器人只能沿第三方向运动；
所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向构成直角坐标系。
在一个实施方式中，所述车轮的承载面与所述导轨的其中一侧的支撑面接触，所述限位轮的承载面与所述导轨的相对侧的支撑面接触，使所述轨道式高大建筑物检测机器人在所述导轨上的第一方向上的自由度被限制。
在一个实施方式中，所述车轮的导向面与所述导轨的其中一侧的导向面接触，所述限位轮的导向面与所述导轨的相对侧的导向面接触，使所述轨道式高大建筑物检测机器人在所述导轨上的第二方向上的自由度被限制。
在一个实施方式中，所述车架的底部设置有连接座，所述车轮的两端分别与所述连接座转动连接。
在一个实施方式中，所述限位轮上设置有限位轮架，所述限位轮架通过限位轮支座与所述连接座相连。
在一个实施方式中，所述车架的下方中间位置处还设置有牵引绳紧固装置。
在一个实施方式中，所述检测装置包括与所述车架相连的关节型机械臂以及设置在所述关节型机械臂末端的检测探头。
在一个实施方式中，所述车架上还设置有关节型机械臂控制柜，所述关节型机械臂控制柜与所述关节型机械臂电气连接，以控制所述关节型机械臂的位姿。
在一个实施方式中，所述车架上还设置有电池组件，所述电池组件向所述检测探头、所述关节型机械臂以及所述关节型机械臂控制柜提供动力。
在一个实施方式中，所述牵引机构包括电机以及与所述电机相连的动滑轮，所述动滑轮和所述从动轮组件之间连接有牵引绳，所述牵引绳穿过所述牵引绳紧固装置以对所述车架进行牵引。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过设置在导轨两侧设置车轮和限位轮，使轨道式高大建筑物检测机器人在导轨上的第一(y)方向上的自由度以及第二(x)方向上的自由度被限制，从而轨道式高大建筑物检测机器人只能沿第三(z)方向运动，从而保证轨道式高大建筑物检测机器人运行的稳定性和安全性，对高大建筑物的检测与维护工作起到积极的作用。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。
图1是本实用新型的实施例中轨道式高大建筑物检测机器人的结构示意图；
图2是图1在a-a处的剖视图；
图3是图1在b-b处的剖视图。
附图标记：
1-牵引机构；2-导轨；3-导轨支架；4-升降小车；5-电池组件；6-关节型机械臂；7-关节型机械臂控制柜；8-检测探头；9-牵引绳；10-从动轮组件；12-建筑物；
401-车架；402-车轮；403-第一轴承；404-第一轴承座；405-牵引绳紧固装置；406-限位轮；407-限位轮架；408-限位轮支座；
101-第二轴承座；102-第二轴承；103-动滑轮；104-联轴器；105-电机座；106-电机。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1和2所示，根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供一种轨道式高大建筑物检测机器人，其包括升降小车4、导轨2、导轨支架3、牵引机构1、牵引绳9以及从动轮组件10。其中，升降小车4设置在导轨2上，牵引机构1和从动轮组件10通过牵引绳9与升降小车4相连，以使升降小车4在导轨2上行走。导轨2铺设在导轨支架1上，且导轨支架3与建筑物(桥塔)12固定连接，从而可以支撑导轨2。该升降小车4包括车架401以及设置在所述车架401上的检测装置。其中，检测装置用于对建筑物(桥塔12)进行检测。升降小车4在导轨2上行走时带动检测装置沿预设轨迹运动，即可对建筑物(桥塔)12的特定区域或对建筑物(桥塔)12全面进行检测。
具体来说，升降小车4的车架401的下方分别设置有车轮402和限位轮406。一般地，车轮402和限位轮406的数量均为4个。如果升降小车4的体积较大或者较小，则车轮402和限位轮406的数量可以相应地增加或者减少，本实用新型对此并不进行限定。
下面以升降小车4的车架401的下方分别设置有4个车轮402和4个限位轮406为例对本实用新型的升降小车4进行详细地说明。由于4个车轮402在结构上完全一致，因此在下文中对车轮402进行描述时，并对其进行区分。同样地，在下文中对4个限位轮406也未进行区分。
升降小车4的车轮402和限位轮406均与导轨2相接触，且二者分别位于导轨2的两侧。由于升降小车4的车轮402和限位轮406使升降小车4在导轨2上的第一方向上的自由度以及第二方向上的自由度被限制，因此升降小车4只能沿第三方向运动；其中，第一方向、第二方向以及第三方向构成直角坐标系。即第一方向、第二方向以及第三方向分别为直角坐标系中的y方向、x方向和z方向。
具体地，如图2所示，第一方向为车轮402或限位轮406的径向方向(即图2所示y轴方向)，第二方向为车轮402或限位轮406的轴向方向(即图2所示x轴方向)，第三方向为导轨2的延伸方向。
如图2所示，在车轮402和限位轮406的径向方向上，车轮402和限位轮406相对设置，且车轮402的承载面(即车轮402的圆柱面，如图2所示的a1面)与导轨2的其中一侧的支撑面(图2所示的a2面)接触，而限位轮406的承载面(即车轮402的圆柱面，如图2所示的b1面)与导轨2的相对侧的支撑面(即图2所示的b2面)接触，从而使升降小车4在导轨2上的第一方向上的自由度被限制，即升降小车4在导轨2不能前后移动。
进一步地，如图2所示，车轮402的导向面(即车轮402凸出的轮缘内侧，如图2所示的c1面)与导轨2的其中一侧的导向面(图2所示的c2面)接触，限位轮406的导向面(即限位轮406凸出的轮缘内侧，如图2所示的d1面)与导轨2的相对侧的导向面(即图2所示的d2面)接触，使升降小车4在导轨2上的第二方向上的自由度被限制，即升降小车4在导轨2不能左右移动。
由此升降小车4的前后方向以及左右方向上的自由度均被限制，使其只能在上下方向，即导轨2的延伸方向上移动。
此外，上述车轮402与导轨2之间的接触间隙，以及限位轮406与导轨2之间的接触间隙均可调节，从而调节升降小车4与导轨2之间的摩擦力与运动时的振动系数。
在一些实施例中，车架401的底部设置有连接座404，车轮402的两端分别与连接座转动连接。例如车轮402通过第一轴承403与连接座404相连，因此连接座404也可称为第一轴承座。
此外，限位轮406上设置有限位轮架407，限位轮406架通过限位轮支座408与连接座404相连，从而使限位轮406固联在车架401上。
在一些实施例中，车架401的下方中间位置处还设置有牵引绳紧固装置405。牵引绳紧固装置405用于使牵引绳9穿过并将其夹紧固定，从而对车架401进行牵引。
下面对车架401上的检测装置进行详细地说明。
检测装置包括与车架401相连的关节型机械臂6以及设置在关节型机械臂6末端的检测探头8。此外，车架401上还设置有关节型机械臂控制柜7，关节型机械臂控制柜7与关节型机械臂6电气连接，以控制关节型机械臂6的位姿。
关节型机械臂6包括多个机械臂以及机械臂之间的关节，关节起到调节机械臂的角度的作用。关节型机械臂控制柜7向关节型机械臂6发送改变其角度的信号，使关节型机械臂6调整其角度，从而改变检测探头8的检测方位。关节型机械臂6可以采用现有的机械臂，本实用新型对此不再赘述。
在一些实施例中，车架401上还设置有电池组件5，电池组件5向检测探头8、关节型机械臂6以及关节型机械臂6控制柜提供动力。由于建筑物(桥塔)12很高，有的能达到几百米的高度，升降小车4在升降时操作人员需要同步进行电缆松放、缠绕的操作，使操作过程比较困难；同时，由于升降小车4在不同高度时电缆作用在其上的重力是变化的，因此对升降小车4的运动平稳性有影响，因此通过在车架401上还设置电池组件5，能够提高升降小车4的运动平稳性。
下面对牵引机构1进行详细地说明。
如图1所示，牵引机构1设置在建筑物(桥塔)12的底部，从动轮组件10设置在建筑物(桥塔)12的顶部；牵引绳9设置在二者之间。即牵引机构1和从动轮组件10分别位于导轨2的两端。
具体来说，如图3所示，牵引机构1包括电机(例如减速电机)106以及与电机106相连的动滑轮103。电机106固定在电机座105上，并通过联轴器104与动滑轮103相连，从而可驱动动滑轮103转动。动滑轮103远离电机106的一侧还设置有第二轴承座101，动滑轮103通过第二轴承102与第二轴承座101转动连接。
电机座105的底端还设置有调整垫107，用于调整电机106的安装高度。
动滑轮103和从动轮组件10之间设置有牵引绳9，牵引绳9环绕在动滑轮103和从动轮组件10的滑轮上，张紧后用锁扣锁紧，随后牵引绳9穿过车架401上的牵引绳紧固装置405与升降小车4固定连接。
控制升降小车4进行检测的方法如下：
启动牵引机构控制柜(未图示)的开关，控制柜得电，操作人员可输入运行指令(或打开运行开关)，牵引机构1中电机106工作，通过联轴器104带动动滑轮103旋转，从而驱动牵引绳9运动，即可带动升降小车4及安装在其上的关节型机械臂6和检测探头8做升降运动。
进一步地，关节型机械臂6根据实际检测需要带动检测探头8按预设轨迹运动，对建筑物(桥塔)12的特定区域或建筑物(桥塔)12的全面进行检测。
需要说明的是，本实用新型所述的“高大建筑物”是指高度超过一百米的建筑物。
虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
1.一种轨道式高大建筑物检测机器人，其特征在于，包括升降小车、导轨、牵引绳、牵引机构以及从动轮组件，所述升降小车设置在所述导轨上，所述牵引机构和所述从动轮组件通过所述牵引绳与所述升降小车相连，以使所述升降小车能够在所述导轨上行走：
所述升降小车包括：
车架，所述车架的下方分别设置有车轮和限位轮；以及
设置在所述车架上的检测装置，所述检测装置用于对建筑物进行检测；
其中，所述车轮和所述限位轮均设置在所述导轨上，且二者分别位于所述导轨的两侧，所述车轮和所述限位轮使所述轨道式高大建筑物检测机器人在所述导轨上的第一方向上的自由度以及第二方向上的自由度被限制，所述轨道式高大建筑物检测机器人只能沿第三方向运动；
所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向构成直角坐标系。
2.根据权利要求1所述的轨道式高大建筑物检测机器人，其特征在于，所述车轮的承载面与所述导轨的其中一侧的支撑面接触，所述限位轮的承载面与所述导轨的相对侧的支撑面接触，使所述轨道式高大建筑物检测机器人在所述导轨上的第一方向上的自由度被限制。
3.根据权利要求1或2所述的轨道式高大建筑物检测机器人，其特征在于，所述车轮的导向面与所述导轨的其中一侧的导向面接触，所述限位轮的导向面与所述导轨的相对侧的导向面接触，使所述轨道式高大建筑物检测机器人在所述导轨上的第二方向上的自由度被限制。
4.根据权利要求1或2所述的轨道式高大建筑物检测机器人，其特征在于，所述车架的底部设置有连接座，所述车轮的两端分别与所述连接座转动连接。
5.根据权利要求4所述的轨道式高大建筑物检测机器人，其特征在于，所述限位轮上设置有限位轮架，所述限位轮架通过限位轮支座与所述连接座相连。
6.根据权利要求1或2所述的轨道式高大建筑物检测机器人，其特征在于，所述车架的下方中间位置处还设置有牵引绳紧固装置。
7.根据权利要求1或2所述的轨道式高大建筑物检测机器人，其特征在于，所述检测装置包括与所述车架相连的关节型机械臂以及设置在所述关节型机械臂末端的检测探头。
8.根据权利要求7所述的轨道式高大建筑物检测机器人，其特征在于，所述车架上还设置有关节型机械臂控制柜，所述关节型机械臂控制柜与所述关节型机械臂电气连接，以控制所述关节型机械臂的位姿。
9.根据权利要求8所述的轨道式高大建筑物检测机器人，其特征在于，所述车架上还设置有电池组件，所述电池组件向所述检测探头、所述关节型机械臂以及所述关节型机械臂控制柜提供动力。
10.根据权利要求6所述的轨道式高大建筑物检测机器人，其特征在于，所述牵引机构包括电机以及与所述电机相连的动滑轮，所述动滑轮和所述从动轮组件之间连接有牵引绳，所述牵引绳穿过所述牵引绳紧固装置以对所述车架进行牵引。
技术总结