一种矿用圆钢挂轨巡检机器人的制作方法

1.本实用新型属于煤矿井下巡检机器人技术领域，具体涉及一种矿用圆钢挂轨巡检机器人。


背景技术：

2.煤矿环境复杂，矿井中有瓦斯和煤尘等危险气体，井下巷道、机电硐室经常有滴水、淋水、甚至大量涌水情况，空气相对湿度在90％以上等。煤矿井下输煤皮带、变电所及其他设备的运行状态异常时会直接影响到了整个煤矿的安全生产。
3.针对上述问题，现有巡检方式：
4.1.人工巡检，存在劳动强度大、工作效率低、检测质量分散、手段单一、极大浪费人力成本；缺少提前预测，针对异常情况缺乏实时有效的发现手段；存在人身安全隐患等问题。
5.2.柔性或刚性轨道挂轨式巡检机器人，巷道长度较长且错综复杂，不同路段的轨道施工量难易度也不同，并且由于环境因素的影响；造成的轨道的损坏也不同；需要经常对轨道进行维护，增加了人工的工作量。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种矿用圆钢挂轨巡检机器人，其可以在刚性圆钢和柔性钢丝绳两种轨道上进行巡检工作，针对井下的不同复杂条件分别采用刚性、柔性轨道时，巡检机器人可以顺利的通过，从而完成对巷道的巡检。该巡检可以代替人工巡检，降低成本，提高工作效率。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
8.一种矿用圆钢挂轨巡检机器人，包括箱体，所述箱体的前端通过支座安装有云台，箱体的前端和后端分别安装有避障传感器，防爆外壳的四周分布的耳板上安装有可调节高度的蹄脚，箱体底部安装有无线充电模块，所述箱体上安装有压紧轮机构和行走轮机构，所述箱体的后端分别安装有接口、路由器、多合一传感器、急停按钮及声光报警器，多合一传感器用于检测一氧化碳、二氧化碳、硫化氢及瓦斯情况，所述箱体侧壁上安装有充电电池配套件，所述箱体内的隔板上还安装有控制器、交换机、驱动器、电池附件、接线端子和穿墙端子，隔板下方箱体内安装有电池。
9.所述支座的旋转角度范围0-45
°
。
10.所述压紧轮机构包括过渡件，所述过渡件一端与箱体通过螺栓固定连接，另一端安装有轮架，所述轮架上转动安装有压紧轮。
11.所述行走轮机构包括支座和驱动电机，所述驱动电机通过机架安装于箱体内的隔板上，驱动电机的输出轴与凸轴连接，所述支座通过螺栓固定安装于箱体顶部，支座顶部转动安装有柔性联轴器，凸轴和柔性联轴器之间通过传动机构连接，柔性联轴器另一端经由轴承座和转动块与行走轮相连，驱动电机通过接线端子与电池相连。
12.所述控制器输入端分别与避障传感器、多合一传感器、急停按钮及无线充电模块的输出端连接，无线充电模块还与bms管理系统连接，控制器输与驱动器连接，控制器通过交换机与云台的输入端连接，控制器通过交换机及无线通讯模块与地面控制中心连接。
13.本实用新型的技术效果为：
14.一种矿用圆钢挂轨巡检机器人，在煤矿巷道内按照轨道进行定期往复巡检，可以对井下巷道的气体环境和障碍物情况进行监测，能够在刚性圆钢或柔性钢丝绳轨道上行走，在异常时能发出警报。降低人工作业强度和风险、提高安全保障。
附图说明
15.图1 本实用新型矿用圆钢挂轨巡检机器人第一视角三维示意图；
16.图2 本实用新型矿用圆钢挂轨巡检机器人第二视角三维示意图；
17.图3 本实用新型矿用圆钢挂轨巡检机器人后视图；
18.图4 本实用新型矿用圆钢挂轨巡检机器人俯视剖视图；
19.图5本实用新型矿用圆钢挂轨巡检机器人的压紧轮机构示意图；
20.图6本实用新型矿用圆钢挂轨巡检机器人的行走轮机构示意图一；
21.图7本实用新型矿用圆钢挂轨巡检机器人的行走轮机构示意图二；
22.图8本实用新型矿用圆钢挂轨巡检机器人的行走轮机构示意图三；
23.图9本实用新型矿用圆钢挂轨巡检机器人的行走轮机构局部示意图一；
24.图10本实用新型矿用圆钢挂轨巡检机器人的控制原理图；
25.1-云台，2-避障传感器，3-蹄脚，4-充电板，5-无线充电模块，6-箱体，7-压紧轮机构，71-压紧轮，72-过渡件，8-行走轮机构，82-行走轮，83-凸轴，84-柔性联轴器，85-转动块，86-支座，87-行走轮轮架，9-接口，10-路由器，11-多合一传感器，12-急停按钮，13-声光报警器，14-充电电池配套件，15-驱动电机，17-控制器，18-电池附件，19-驱动器，20-交换机，21-接线端子，22-穿墙端子。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
27.如图1至图10所示，一种矿用圆钢挂轨巡检机器人，包括箱体6，所述箱体6的前端通过支座安装有云台1，使用的是矿用本安型热成像摄像仪，满足防爆要求，且支座的旋转角度范围0-45
°
，能更全面的对井下环境进行监控；箱体6采用防爆设计，满足井下的基本要求；箱体6的前端和后端分别安装有避障传感器2，防止发生碰撞；防爆外壳的四周分布的耳板上安装有可调节高度的蹄脚3，保证圆钢挂轨巡检机器人下轨道时的支撑和防止运行时与充电板4的干涉情况；箱体6的底板上安装有无线充电模块5，当巡检机器人需要充电时，将无线充电模块5移动到充电工位的充电板4正上方，且供电工位的充电板4与箱体6底板之间间距为20mm，解决机器人的充电问题；所述箱体6上安装有压紧轮机构7和行走轮机构8，所述箱体6的后端分别安装有接口9、路由器10、多合一传感器11、急停按钮12及声光报警器13，所述多合一传感器11可以检测一氧化碳、二氧化碳、硫化氢及瓦斯，能够实时监测巷道内的气体环境；所述急停按钮12可以使机器在任何情况下，立即停止动作，其作用是发生突发情况时，立即停止机器人，防止伤害或者损失扩大；当发生异常时通过声光报警器13可以
发出警报；所述箱体6侧壁上安装有充电电池配套件14；所述箱体6内的隔板上还安装有采用pc控制的控制器17、交换机20、驱动器19、电池附件18、接线端子21和穿墙端子22，隔板下方箱体6内安装有电池，穿墙端子22即开设于隔板上用于穿导线的通孔。
28.所述压紧轮机构7包括过渡件72，所述过渡件72一端与箱体6通过螺栓固定连接，另一端安装有轮架，所述轮架上转动安装有压紧轮71；巡检机器人安上轨道后再调整压紧轮机构7，形成限位，从而保证机器人安全巡检。
29.所述行走轮机构8包括驱动电机15和支座86，所述驱动电机15通过机架安装于箱体6内的隔板上，驱动电机15的输出轴与凸轴83一端连接，凸轴83另一端通过键连接有主动链轮，所述支座86通过螺栓固定安装于箱体6顶部，支座86顶部转动安装有转动块85，转动块85上安装有行走轮轮架87，转动块85与行走轮轮架87之间安装有行走轮轴，行走轮轴两端分别通过轴承与转动块85和行走轮轮架87转动安装，行走轮轴上安装有行走轮82，使行走轮82可以沿支座86做旋转运动，此时柔性联轴器被拉长，进而使整个传动机构可以在直线处和转弯处行走，行走轮轴延伸至转动块85外侧部分通过柔性联轴器84与从动链轮轴一端连接，从动链轮轴另一端安装有从动链轮，且从动链轮与主动链轮之间通过链子连接，且主动链轮、从动链轮及链子通过安装于箱体6侧壁上的盖板包住组成传动机构，用盖板包住链轮形成封闭环境防止落灰，驱动电机15通过接线端子21及电池附件18与电池相连，电池附件18为直流电转交流电的转换器。
30.所述控制器17的输入端与无线充电模块5的输出端连接，且无线充电模块5与bms管理系统连接，受bms管理系统的控制，可以防止电池过充过放电、延长电池使用寿命、帮助电池正常运行，无线充电模块5为整个巡检机器人提供dc48v电源，控制器17输入端与多合一传感器11的输出端连接，用于采集机器人周围的气体信息，控制器17的输入端与避障传感器2输出端相连，用于检测机器人的路径上是否有障碍物；所述控制器17输出端与驱动电机15的驱动器19输入端连接，从而控制驱动电机15对巡检机器人工作速度的控制，进而控制巡检机器人的行走，控制器17的与交换机20双向连接，交换机20输入端与云台1的输出端连接，输出的信号控制云台1的旋转和俯仰角度，用于对巷道环境监测作用；控制器17的输出端与声光报警器13的输入端连接，用于输出报警信号，所述控制器17通过无线通讯模块与地面控制中心通讯，控制器17输入端与急停按钮连接。
31.一种矿用圆钢挂轨巡检机器人的作业方法：
32.通过地面控制中心发射信息给巡检机器人的控制器17，通过控制器17控制使巡检机器人按照轨道行走，安装在巡检机器人前侧的云台1会对经过的路径前方进行检测，通过巡检机器人前后安装的避障传感器2检测巡检机器人的路径上是否有障碍物，通过巡检机器人后侧的多合一传感器11会对巷道内的危险气体进行检测，并反馈到控制器17；控制器17将检测到的信息反馈给地面控制中心，起到对巷道内环境的监测作用。
33.本实用新型巡检机器人，符合矿井一类防爆及相关国家煤矿安全规程要求；机器人具有与地面控制中心数据通讯交互功能，通过机器人防爆箱体6内部的无线通讯模块实现，接入矿井现有4g管网，通过地面控制中心实现对机器人的控制。机器人具有自检功能，在启动和工作完成时，能够对其机器人内部各个模块的工作状态检测，当发生异常时，可以发出警报，并通过4g管网上传故障信息。机器人具有避障功能，运行过程中通过云台1和避障传感器2实时监测机器人与障碍物之间的距离，防止发生碰撞。机器人既可以在刚性圆钢
轨道上行走，也可以在柔性钢丝绳轨道上行走，提升机器人的泛用性。机器人可以无线充电，在机器人的运行路径上每隔一定的间距安装一个充电桩，当机器人电量不足时，会自动运行到附近的充电桩进行充电。

技术特征：
1.一种矿用圆钢挂轨巡检机器人，其特征在于，包括箱体，所述箱体的前端通过支座安装有云台，箱体的前端和后端分别安装有避障传感器，防爆外壳的四周分布的耳板上安装有可调节高度的蹄脚，箱体底部安装有无线充电模块，所述箱体上安装有压紧轮机构和行走轮机构，所述箱体的后端分别安装有接口、路由器、多合一传感器、急停按钮及声光报警器，多合一传感器用于检测一氧化碳、二氧化碳、硫化氢及瓦斯情况，所述箱体侧壁上安装有充电电池配套件，所述箱体内的隔板上还安装有控制器、交换机、驱动器、电池附件、接线端子和穿墙端子，隔板下方箱体内安装有电池。2.根据权利要求1所述的一种矿用圆钢挂轨巡检机器人，其特征在于：所述支座的旋转角度范围0-45
°
。3.根据权利要求1所述的一种矿用圆钢挂轨巡检机器人，其特征在于：所述压紧轮机构包括过渡件，所述过渡件一端与箱体通过螺栓固定连接，另一端安装有轮架，所述轮架上转动安装有压紧轮。4.根据权利要求1所述的一种矿用圆钢挂轨巡检机器人，其特征在于：所述行走轮机构包括支座和驱动电机，所述驱动电机通过机架安装于箱体内的隔板上，驱动电机的输出轴与凸轴连接，所述支座通过螺栓固定安装于箱体顶部，支座顶部转动安装有柔性联轴器，凸轴和柔性联轴器之间通过传动机构连接，柔性联轴器另一端经由轴承座和转动块与行走轮相连，驱动电机通过接线端子与电池相连。5.根据权利要求1所述的一种矿用圆钢挂轨巡检机器人，其特征在于：所述控制器输入端分别与避障传感器、多合一传感器、急停按钮及无线充电模块的输出端连接，无线充电模块还与bms管理系统连接，控制器输与驱动器连接，控制器通过交换机与云台的输入端连接，控制器通过交换机及无线通讯模块与地面控制中心连接。

技术总结
一种矿用圆钢挂轨巡检机器人，包括箱体，箱体的前端通过支座安装有云台，箱体的前端和后端分别安装有避障传感器，防爆外壳的安装有可调节高度的蹄脚，箱体底部安装有无线充电模块，所述箱体上安装有压紧轮机构和行走轮机构，所述箱体的后端分别安装有接口、多合一传感器、急停按钮及声光报警器，多合一传感器用于检测一氧化碳、二氧化碳、硫化氢及瓦斯情况，所述箱体侧壁上安装有充电电池配套件，所述箱体内的隔板上还安装有控制器、交换机、驱动器、电池附件、接线端子和穿墙端子，隔板下方箱体内安装有电池。在煤矿巷道内按照轨道进行定期往复巡检，可以对井下巷道的气体环境和障碍物情况进行监测，降低人工作业强度和风险、提高安全保障。安全保障。安全保障。


技术研发人员：薛晓强 丁彦雄 常毛毛 郭佳毫 任望 王晨 任野 宋海滨 杨帆 史册
受保护的技术使用者：陕西小保当矿业有限公司
技术研发日：2022.08.25
技术公布日：2023/1/31