CN106671992B - 一种煤矿综采工作面巡检机器人 - Google Patents

一种煤矿综采工作面巡检机器人 Download PDF

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Abstract

一种煤矿综采工作面巡检机器人，以解决煤矿综采工作面没有长距离重复的巡视检测设备的问题。主动摩擦轮的轴线与被动摩擦轮的轴线平行设置，钢丝缆绳缠绕在主动摩擦轮和被动摩擦轮上，主动摩擦轮安装在主动摩擦轮支架上，被动摩擦轮安装在被动摩擦轮支架上，缆车轿厢通过缆车轿厢链接件安装在钢丝缆绳上，主动摩擦轮固装在驱动电机的输出轴上，敏感气体传感器、视觉和激光传感器、电池和防爆计算机均安装在缆车轿厢中，数个辅助支撑钢丝绳装置依次设置在封闭的钢丝缆绳中，且辅助支撑钢丝绳装置的两端分别支撑在钢丝缆绳的上下端，主动摩擦轮和被动摩擦轮的直径均为1m～2m。本发明用于煤矿综采工作面检查。

Description

一种煤矿综采工作面巡检机器人
技术领域
本发明涉及一种巡检机器人，具体涉及一种对大型壁式综合采煤装置所在工作面进行自动巡检的机器人。
背景技术
煤矿综采工作面是壁式采煤法的一种大型采煤工作面。工作面一般由滚筒采煤机、刮板输送机、液压支架三大设备组成。采煤工作面长度较长(一般为80～300米)，纵向推进距离较深(几千米～几十千米)，工作面全长由多组可动液压支架支护，滚筒采煤机垂直于煤壁逐层割煤，刮板输送机沿煤壁方向将煤输送到工作面一端的巷道，由皮带输送机运出。
由于壁式采煤设备数量较多，尺寸较长，且随着采煤的进行，配套的各设备需要跟随采煤摇臂和滚筒做垂直煤壁的前进运动。工作面内部设备的多个相对运动环节可能会出现故障和危险，而采煤设备内部传感器不能准确反馈事故状况，这样就必须对采煤设备定期巡视检查。但采煤运输巷道环境恶劣、危险，目前都是通过人工进入采煤巷道进行巡视检查，工人危险系数高，工作环境恶劣，工作强度大，急需机器人替代人工进行自动巡检。
但由于综采工作面三大设备林立、工作空间狭窄、多种设备动态运行，目前没有任何一种煤矿综采工作面巡检机器人能够代替人工进行长距离重复的巡视检测，并适应煤矿综采设备的相对运动。
现有巡检机器人专利大都集中在室内、室外宽敞空间等环境，利用轮式或履带式结构作为移动载体，将传感器配置在移动载体上，形成自动巡检的机器人系统。这种机器人系统行走区域地形简单，没有太多动态变化，完全无法适应煤矿综采工作面的使用要求。
发明内容
本发明为解决煤矿综采工作面没有长距离重复的巡视检测设备的问题，而提出一种煤矿综采工作面巡检机器人。
本发明的一种煤矿综采工作面巡检机器人，所述机器人包括主动摩擦轮、被动摩擦轮、钢丝缆绳、主动摩擦轮支架、被动摩擦轮支架、缆车轿厢、缆车轿厢链接件、驱动电机、敏感气体传感器、视觉和激光传感器、电池、防爆计算机和数个辅助支撑钢丝绳装置，主动摩擦轮的轴线与被动摩擦轮的轴线平行设置，钢丝缆绳缠绕在主动摩擦轮和被动摩擦轮上，主动摩擦轮上的轮轴通过轴承安装在主动摩擦轮支架上，被动摩擦轮上的轮轴通过轴承安装在被动摩擦轮支架上，缆车轿厢通过缆车轿厢链接件安装在钢丝缆绳上，主动摩擦轮固装在驱动电机的输出轴上，敏感气体传感器、视觉和激光传感器、电池和防爆计算机均安装在缆车轿厢中，数个辅助支撑钢丝绳装置依次设置在封闭的钢丝缆绳中，且辅助支撑钢丝绳装置的两端分别支撑在钢丝缆绳的上下端，主动摩擦轮和被动摩擦轮的直径均为1m～2m，主动摩擦轮1与被动摩擦轮2的轴间距为80m～300m。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
一、本发明采用三相电机和两个大直径摩擦轮，利用摩擦轮的摩擦力带动钢丝缆绳和缆车轿厢运动，运动过程中，钢丝缆绳始终处于拉紧状态。通过敏感气体传感器和视觉和激光传感器可对采煤设备进行巡视检查，通过防爆计算机及时反馈巡视信息。
二、本发明提供一种煤矿综采工作面巡检机器人，可适应采煤设备的相对运动，实现长距离自动往复运动，并利用所携带的敏感气体传感器和视觉和激光传感器检测各采煤设备相对位置和状态、煤壁状态、危险气体指标等，发现异常及时自动报警。
三、本发明的主动摩擦轮与被动摩擦轮均采用大型摩擦滚轮，利用摩擦力带动钢丝缆绳转动。同时在上下钢丝缆绳之间增加多个辅助支撑钢丝绳装置，以调节钢丝缆绳受重力影响的自然下垂。缆车轿厢与钢丝缆绳紧固，由于钢丝缆绳的运动，从而带动缆车轿厢运动，通过敏感气体传感器和视觉和激光传感器实现跟踪检测。
四、本发明具有结构简单、工作可靠、制造成本低和操作简单的特点。
附图说明
图1是本发明的整体结构主视图；
图2是主动摩擦轮1与主动摩擦轮支架4、缆车轿厢6与钢丝缆绳3的位置关系立体图；
图3是辅助支撑钢丝绳装置13与钢丝缆绳3的位置关系立体图；
图4是本发明机器人安装在采煤液压支架15的顶部的主视图；
图5是本发明机器人安装在采煤液压支架15的顶部的立体图。
采煤设备通常由摇臂带动滚筒旋转，将煤矿逐层滚落到下部刮板上，通过刮板机将采出的煤运出巷道，随着采煤摇臂不断沿着煤层平行前进的时候，后部采煤液压支架15会及时向前平移，保证采煤液压支架15始终贴靠煤层面上。利用若干个采煤支架支撑出运煤巷道。本发明为方便表示仅绘出七件大型采煤液压支架15。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图3说明本实施方式，本实施方式包括主动摩擦轮1、被动摩擦轮2、钢丝缆绳3、主动摩擦轮支架4、被动摩擦轮支架5、缆车轿厢6、缆车轿厢链接件7、驱动电机8、敏感气体传感器9、视觉和激光传感器10、电池11、防爆计算机12和数个辅助支撑钢丝绳装置13，主动摩擦轮1的轴线与被动摩擦轮2的轴线平行设置，钢丝缆绳3缠绕在主动摩擦轮1和被动摩擦轮2上，主动摩擦轮1上的轮轴通过轴承安装在主动摩擦轮支架4上，被动摩擦轮2上的轮轴通过轴承安装在被动摩擦轮支架5上，缆车轿厢6通过缆车轿厢链接件7安装在钢丝缆绳3上，主动摩擦轮1固装在驱动电机8的输出轴上，敏感气体传感器9、视觉和激光传感器10、电池11和防爆计算机12均安装在缆车轿厢6中，数个辅助支撑钢丝绳装置13依次设置在封闭的钢丝缆绳3中，且辅助支撑钢丝绳装置13的两端分别支撑在钢丝缆绳3的上下端，主动摩擦轮1和被动摩擦轮2的直径均为1m～2m，主动摩擦轮1与被动摩擦轮2的轴间距为80m～300m。
使用时，辅助支撑钢丝绳装置13的顶端与采煤液压支架15固连。由于巡视面长度会由几十米到几百米，这样主动摩擦轮1与被动摩擦轮2之间的钢丝缆绳3会由于重力作用自然下垂，辅助支撑钢丝绳装置13可以抵消由于重力产生的钢丝缆绳3弯曲变形。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式为主动摩擦轮1和被动摩擦轮2的直径均为1.5m。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式为主动摩擦轮1与被动摩擦轮2的轴间距为150m。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式为主动摩擦轮1与被动摩擦轮2的轴间距为200m。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式为主动摩擦轮1的直径与被动摩擦轮2的直径相等。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式为数个辅助支撑钢丝绳装置13均布设置在主动摩擦轮1与被动摩擦轮2之间。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图3说明本实施方式，本实施方式为辅助支撑钢丝绳装置13包括槽型板13-1、立板13-2、立杆13-3和两个支撑滚轮13-4，立板13-2和立杆13-3分别设置在槽型板13-1的上下端，且立板13-2和立杆13-3与槽型板13-1制成一体，两个支撑滚轮13-4分别固装在立板13-2和立杆13-3上，支撑滚轮13-4的圆周表面上设有环形凹槽13-4-1，每个支撑滚轮13-4位于钢丝缆绳3的下面，用于支撑钢丝缆绳3，钢丝缆绳3沿环形凹槽13-4-1移动。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图3说明本实施方式，本实施方式为支撑滚轮13-4上设有助力面13-6。利用助力面13-6来推动钢丝缆绳3随着采煤液压支架15运动。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：结合图3说明本实施方式，本实施方式为辅助支撑钢丝绳装置13还包括四个限位轮13-5，两个限位轮13-5对应一个支撑滚轮13-4，该个限位轮13-5平行设置在支撑滚轮13-4的上方，限位轮13-5固装在相应的立板13-2或立杆13-3上。限位轮13-5可以保证钢丝缆绳3不会在支撑点滚轮上脱落，并限制钢丝绳运动轨迹。其它组成及连接关系与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：结合图3说明本实施方式，本实施方式为在限位轮13-5和支撑滚轮13-4的一侧留有间隙T。间隙T用以保证缆车轿厢链接件7通过，进而保证缆车轿厢6又可顺畅通过。其它组成及连接关系与具体实施方式九相同。
本发明的工作原理：
使用时，将主动摩擦轮支架4和被动摩擦轮支架5吊挂在采煤液压支架15的顶部位置，见图4，驱动电机8驱动主动摩擦轮1转动，带动钢丝缆绳3移动，缆车轿厢6随之移动，缆车轿厢6运动到需要检测的位置时，通过敏感气体传感器9、视觉和激光传感器10对摇臂的工作状态进行巡视，通过视觉和激光传感器10对采煤支架、内部链接导线、刮板运输状态，摇臂及采煤滚轮和煤块体积等状况进行检查，通过敏感气体传感器9对巷道内部空气进行采集。采集回来结果通过防爆计算机12进行分析，并将结果通过无线网络传递到远程控制室。

Claims (9)

1.一种煤矿综采工作面巡检机器人，所述机器人包括主动摩擦轮(1)、被动摩擦轮(2)、钢丝缆绳(3)、主动摩擦轮支架(4)、被动摩擦轮支架(5)、缆车轿厢(6)、缆车轿厢链接件(7)、驱动电机(8)、敏感气体传感器(9)、视觉和激光传感器(10)、电池(11)、防爆计算机(12)和数个辅助支撑钢丝绳装置(13)，主动摩擦轮(1)的轴线与被动摩擦轮(2)的轴线平行设置，钢丝缆绳(3)缠绕在主动摩擦轮(1)和被动摩擦轮(2)上，主动摩擦轮(1)上的轮轴通过轴承安装在主动摩擦轮支架(4)上，被动摩擦轮(2)上的轮轴通过轴承安装在被动摩擦轮支架(5)上，缆车轿厢(6)通过缆车轿厢链接件(7)安装在钢丝缆绳(3)上，主动摩擦轮(1)固装在驱动电机(8)的输出轴上，敏感气体传感器(9)、视觉和激光传感器(10)、电池(11)和防爆计算机(12)均安装在缆车轿厢(6)中，数个辅助支撑钢丝绳装置(13)依次设置在封闭的钢丝缆绳(3)中，且辅助支撑钢丝绳装置(13)的两端分别支撑在钢丝缆绳(3)的上下端，主动摩擦轮(1)和被动摩擦轮(2)的直径均为1m～2m，主动摩擦轮(1)与被动摩擦轮(2)的轴间距为80m～300m，
其特征在于：所述辅助支撑钢丝绳装置(13)包括槽型板(13-1)、立板(13-2)、立杆(13-3)和两个支撑滚轮(13-4)，立板(13-2)和立杆(13-3)分别设置在槽型板(13-1)的上下端，且立板(13-2)和立杆(13-3)与槽型板(13-1)制成一体，两个支撑滚轮(13-4)分别固装在立板(13-2)和立杆(13-3)上，支撑滚轮(13-4)的圆周表面上设有环形凹槽(13-4-1)，每个支撑滚轮(13-4)位于钢丝缆绳(3)的下面。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿综采工作面巡检机器人，其特征在于：所述主动摩擦轮(1)和被动摩擦轮(2)的直径均为1.5m。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿综采工作面巡检机器人，其特征在于：所述主动摩擦轮(1)与被动摩擦轮(2)的轴间距为150m。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿综采工作面巡检机器人，其特征在于：所述主动摩擦轮(1)与被动摩擦轮(2)的轴间距为200m。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种煤矿综采工作面巡检机器人，其特征在于：所述主动摩擦轮(1)的直径与被动摩擦轮(2)的直径相等。
6.根据权利要求5所述的一种煤矿综采工作面巡检机器人，其特征在于：数个辅助支撑钢丝绳装置(13)均布设置在主动摩擦轮(1)与被动摩擦轮(2)之间。
7.根据权利要求1所述的一种煤矿综采工作面巡检机器人，其特征在于：所述支撑滚轮(13-4)上设有助力面(13-6)。
8.根据权利要求7所述的一种煤矿综采工作面巡检机器人，其特征在于：所述辅助支撑钢丝绳装置(13)还包括四个限位轮(13-5)，两个限位轮(13-5)对应一个支撑滚轮(13-4)，该个限位轮(13-5)平行设置在支撑滚轮(13-4)的上方，限位轮(13-5)固装在相应的立板(13-2)或立杆(13-3)上。
9.根据权利要求8所述的一种煤矿综采工作面巡检机器人，其特征在于：在限位轮(13-5)和支撑滚轮(13-4)的一侧留有间隙T。
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