CN104514580B - 一种煤矿井下探测机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及特种机器人领域，提供一种煤矿井下探测机器人，包括机器人本体、自动收放光纤装置、控制器、升降防爆云台及本安摄像头，所述自动收放光纤装置设置于机器人本体的上方，所述控制器布置于机器人本体正压腔内，通过本安控制电路与自动收放光纤装置相连接；升降防爆云台安装在包括机器人本体上，在升降防爆云台上设置有本安摄像头。本发明实现了井下机器人光纤的自动施放和回收，卷线方便快捷，紧密度好，而且完全按照GB3836煤矿爆炸性气体环境相关要求对各部分进行了防爆设计，实用性强，在实现功能的同时，使井下探测机器人更安全可靠。

Description

一种煤矿井下探测机器人
技术领域
本发明属于特种机器人技术领域，具体来说是一种煤矿井下探测机器人。
背景技术
煤矿井下探测机器人可以代替救援人员提前进入并探测矿难救援现场，同时把现场的情况和环境数据传递给救援人员，以便救援人员可以准确快速的制定出救援方案，避免不必要的生命和财产损失。由于井下巷道对无线信号屏蔽非常严重，因此只能采取光纤通讯方式进行数据传输。常规方式为光纤轴固定在机器人本体上，操作人员手持另一线轴进行手动收放线，不但效率低，缠线紧密度差，而且安全性低，因此设计一款满足井下防爆要求的煤矿井下探测机器人已经迫在眉睫。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明设计了一种煤矿井下探测机器人，目的是使机器人前进和回航时，可以稳定紧密的收放光纤，在保证操作人员安全的同时，提高收放线效率，实现数据的可靠传输。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种煤矿井下探测机器人，包括机器人本体，还包括：自动收放光纤装置、控制器、升降防爆云台及本安摄像头，所述自动收放光纤装置设置于机器人本体的上方，所述控制器布置于机器人本体正压腔内，通过本安控制电路与自动收放光纤装置相连接；所述升降防爆云台安装在机器人本体上，所述本安摄像头23布置于升降防爆云台上。
优选地，所述自动收放光纤装置包括：带传动驱动电机、第二减速装置、联轴器、主动带轮、从动带轮、传送带、第一轴承、第二轴承、第一轴承座及第二轴承座，带传动驱动电机设置于机器人本体的正压腔内，第二减速装置布置于机器人本体的正压腔内，其输入端与带传动驱动电机相连接，输出端通过联轴器与主动带轮动密封相连，主动带轮和从动带轮通过传送带相连接，并且，通过第一轴承和第二轴承分别安装在第一轴承座及第二轴承座上，第一轴承座及第二轴承座固定连接在机器人本体上。
优选地，所述自动收放光纤装置还包括：光纤轴驱动电机、第一减速装置、光纤轴、光纤线、限位圈、张紧装置，第一减速装置的输入端与光纤轴驱动电机相连，输出端与光纤轴动密封相连，光纤轴驱动电机与减速装置均置于机器人本体正压腔内，光纤轴固连在机器人本体上，光纤线的一端缠绕在光纤轴上，另一端通过张紧装置和安装在传送带上的限位圈与遥操作盒相连。
优选地，所述自动收放光纤装置还包括：布置于光纤轴的两侧的第一本安接近开关和第二本安接近开关，所述第一本安接近开关和第二本安接近开关通过本安控制电路与控制器相连。
优选地，所述自动收放光纤装置还包括：传感器，所述传感器设置于第一减速装置的隔爆腔内，并与光纤轴相连接。
优选地，所述本安摄像头具体有三个，分别设置于升降防爆云台的前方、后方、及上方三个方向。
本发明的优点效果：实现了井下机器人光纤的自动施放和回收，卷线方便快捷，紧密度好，而且完全按照GB3836煤矿爆炸性气体环境相关要求对各部分进行了防爆设计，实用性强，在实现功能的同时，使井下探测机器人更安全可靠。
附图说明
图1本发明的整体结构示意图；
图2本发明的电控系统结构示意图；
图3本发明的系统工作控制流程图。
图中：1为机器人本体；2为光纤轴驱动电机；3为第一减速装置；4为光纤轴；5为带传动驱动电机；6为第二减速装；7为联轴器；8为主动带轮；9为从动带轮；10为传送带；11为第一轴承；12为第二轴承；13为第一轴承座；14为第二轴承座；15为光纤线；16为限位圈；17为张紧装置；18为第一本安接近开关；19为本安接近开关；20为控制器；21为传感器；22为升降防爆云台；23为本安摄像头；24为自动收放光线装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明煤矿井下探测机器人自动收放光纤装置24由下述结构构成：一个机器人本体1，内部冲入惰性气体，采用静态正压防爆技术，满足煤矿爆炸性气体环境要求；一个光纤轴驱动电机2，布置于机器人本体1正压腔内，由机器人本体内电池供电；第一减速装置3，输入端与驱动电机2相连，输出端与光纤轴4动密封相连，第一减速装置3设计隔爆外壳，布置于机器人本体1正压腔内；一个光纤轴4，固连在机器人本体上；一个带传动驱动电机5，布置于机器人本体1正压腔内；第二减速装置6，输入端与驱动电机5相连，输出端通过联轴器7与主动带轮8动密封相连，第二减速装置6设计隔爆外壳，布置于机器人本体1正压腔内；一个主动带轮8，从动带轮9，和传送带10组成带传送装置；主动带轮8和从动带轮9通过第一轴承11和第二轴承12分别安装在第一轴承座13和第二轴承座14上，第一轴承座13和第二轴承座14固连在机器人本体1上，带传动系统两边与光纤轴4两绕线端面平行；光纤线15缠绕在光纤轴4上，另一端通过限位圈16和张紧装置17，与遥操作盒相连；限位圈16，安装在传送带10上；第一本安接近开关18和第二本安接近开关19，布置于光纤轴4两侧，通过本安控制电路，与控制器20相连；控制器20，布置于机器人本体1正压腔内；传感器21，与光纤轴4和控制器20相连，布置于第一减速装置3的隔爆腔内；一个升降防爆云台22，安装在机器人本体1上，云台上布置有三个摄像头23，分别设置于升降防爆云台22的前方、后方、及上方三个方向。
如图2所示，本发明电控系统控制结构如下：遥操作盒发出命令，通过光纤传输到控制器20，控制器20控制电机控制/驱动模块，通过各自的减速装置后，驱动光纤轴驱动电机2，带传动驱动电机5和云台电机旋转；传感器21实时记录光纤轴4的旋转圈数，并通过传感器数据采集板，将数据传输给控制器20；当光纤线15靠近第一本安接近开关18和第二本安接近开关19时，两开关通过传感器数据采集板，将信息反馈给控制器20，便于控制器20下达下一步命令；电池1通过DC-DC模块后给各部分供电，包括传感器数据采集板、图像压缩卡、本安电源模块和控制器20；本安电源模块通过本安电路，给本安摄像头23，传感器21和第一接近开关18和第二接近开关19供电；电池2给电机控制/驱动模块供电，采用电池1和电池2进行控制电和动力电分别供电，使机器人在矿井复杂环境中工作更可靠安全；升降防爆云台22上布置的本安摄像头23，用于观察井下巷道内的工作环境，并实时观察光纤轴绕线情况，当缠线出现问题时，通过触发遥操作盒上的急停开关停止收放线，以免光纤堆积或拉断。
如图3所示，本发明工作原理和工作过程如下：机器人工作时，遥操作盒发送收线或放线命令，收线时控制光纤轴驱动电机2带动第一减速装置3驱动光纤轴4顺时针旋转，放线时控制光纤轴驱动电机2带动第一减速装置3驱动光纤轴4逆时针旋转；传感器21记录光纤轴4旋转的圈数，并实时反馈给控制器20；控制器20根据光纤轴4旋转的圈数，给带传动驱动电机5下达命令驱动主动带轮8顺时针旋转，光纤轴4转一圈，传送带前进一个光纤直径的距离；当光纤线15前进至第一本安接近开关18侧时，接近开关18将信息反馈给控制器20，控制器20控制带传动驱动电机5反转，使得光纤线15开始反向移动；当光纤线15绕至距第二本安接近开关19侧时，接近开关19将信息反馈给控制器20，控制器20控制带传动驱动电机5驱动主动带轮8顺时针旋转，使得光纤线15再次正向前进，如此反复，直至光纤收放完毕，工作结束后，反馈给控制器，遥操作盒下达停止收放线命令。
本发明优点：实现了井下机器人光纤的自动施放和回收，卷线方便快捷，紧密度好，而且完全按照GB3836煤矿爆炸性气体环境相关要求对各部分进行了防爆设计，实用性强，在实现功能的同时，使井下探测机器人更安全可靠。
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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种煤矿井下探测机器人，包括机器人本体(1)，其特征在于，还包括：自动收放光纤装置(24)、控制器(20)、升降防爆云台(22)及本安摄像头(23)，所述自动收放光纤装置(24)设置于机器人本体(1)的上方，所述控制器(20)布置于机器人本体正压腔内，通过本安控制电路与自动收放光纤装置(24)相连接；升降防爆云台(22)安装在机器人本体(1)上，在升降防爆云台(22)上设置有本安摄像头(23)；
所述自动收放光纤装置(24)包括：带传动驱动电机(5)、第二减速装置(6)、联轴器(7)、主动带轮(8)、从动带轮(9)、传送带(10)、第一轴承(11)、第二轴承(12)、第一轴承座(13)及第二轴承座(14)，带传动驱动电机(5)设置于机器人本体(1)的正压腔内，第二减速装置(6)布置于机器人本体(1)的正压腔内，其输入端与带传动驱动电机(5)相连接，输出端通过联轴器(7)与主动带轮(8)动密封相连，主动带轮(8)和从动带轮(9)通过传送带(10)相连接，并且，通过第一轴承(11)和第二轴承(12)分别安装在第一轴承座(13)及第二轴承座(14)上，第一轴承座(13)及第二轴承座(14)固定连接在机器人本体(1)上；
所述自动收放光纤装置(24)还包括：光纤轴驱动电机(2)、第一减速装置(3)、光纤轴(4)、光纤线(15)、限位圈(16)、张紧装置(17)，第一减速装置(3)的输入端与光纤轴驱动电机(2)相连，输出端与光纤轴(4)动密封相连，光纤轴驱动电机(2)与第一减速装置(3)均置于机器人本体(1)内，光纤轴(4)固连在机器人本体(1)上，光纤线(15)的一端缠绕在光纤轴(4)上，另一端通过张紧装置(17)和安装在传送带(10)上的限位圈(16)与遥操作盒相连。
2.如权利要求1所述的煤矿井下探测机器人，其特征在于，所述自动收放光纤装置(24)还包括：布置于光纤轴(4)两侧的第一本安接近开关(18)和第二本安接近开关(19)，所述第一本安接近开关(18)和第二本安接近开关(19)通过本安控制电路与控制器(20)相连。
3.如权利要求1所述的煤矿井下探测机器人，其特征在于，所述自动收放光纤装置(24)还包括：传感器(21)，所述传感器(21)设置于第一减速装置(3)的隔爆腔内，并与光纤轴(4)相连接。
4.如权利要求1所述的煤矿井下探测机器人，其特征在于，本安摄像头(23)具体有三个，分别设置于升降防爆云台(22)的前方、后方及上方三个方向。
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