CN108762125A - 一种煤矿综采工作面巡检机器人及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种煤矿综采工作面巡检机器人及系统,该巡检机器人系统由轨道、巡检机器人、基站、远程工作站和手持遥控终端组成；巡检机器人由巡检机器人本体、控制模块、视频采集模块、音频采集模块、传感器模块、动力模块、驱动模块和升降机构组成，远程工作站通过基站与巡检机器人实现数据交互；该系统可实现对工作面实时的环境监测、设备状态监测、人员监测和设备点检功能，并提供综采工作面相关数据给远程工作站，本发明结构简单，适用性强，可应用于煤矿综采工作面复杂现场环境，为煤炭安全生产提供保障。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体说是一种煤矿综采工作面巡检机器人及系统。
背景技术
综采工作面作为煤炭的第一生产现场，具有作业空间狭小、机械设备多、视觉环境差、温度高的特点，是矿井事故的多发地点。在采煤工作面事故中，有80%的原因是由监测不到位引起的。由此可见，实时监测在采煤工作面安全生产中起着至关重要的作用。通过在采煤工作面安装巡检机器人可以实现对工作面实时的环境监测、设备状态监测、人员监测和设备点检功能，充分发挥科技在安全采煤中的作用，强化综采工作面管理，确保煤炭安全生产和人身安全。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种煤矿综采工作面巡检机器人及系统；
本发明采用的技术方案是：一种煤矿综采工作面巡检机器人，该巡检机器人包括：巡检机器人本体、控制模块、视频采集模块、音频采集模块、传感器模块、动力模块、驱动模块和升降机构；
本发明还提供了一种由上述煤矿综采工作面巡检机器人组成的煤矿综采工作面巡检机器人系统，该系统包括轨道、巡检机器人、基站、远程工作站和手持遥控终端；
所述巡检机器人吊挂在轨道上行走，巡检机器人、基站和远程工作站通过无线方式进行通讯，手持遥控终端利用无线通讯通过基站控制巡检机器人工作。
所述视频采集模块包括可见光摄像仪、红外摄像仪，通过连接机构万向节与巡检机器人本体连接；
所述音频采集模块包括拾音器、音频转换器，音频采集模块安装在巡检机器人本体上；
所述传感器模块包括烟雾传感器、气体传感器、红外传感器、超声波传感器和温度传感器，传感器模块安装在所述巡检机器人本体上；
所述驱动模块包括控制电机、驱动轮组及连接支架，驱动模块安装在巡检机器人本体上；
所述动力模块为可充电式蓄电池或锂离子动力电池，动力模块安装在所述巡检机器人本体上；
所述控制模块使用嵌入式单片机STM32作为核心控制单元，驱动模块、动力模块、视频采集模块、音频采集模块和传感器模块均与控制模块连接。
进一步地，在煤矿综采工作面巡检机器人系统中，所述导轨100为工字型轨道，采用刚性加柔性相结合的方式，安装于工作面液压支架下方，以适应液压支架上下、左右移动。
所述基站300可采用无线wifi、GPRS、2G、3G或4G通讯方式；
所述远程工作站500由安装在调度室的工控机组成，通过基站300与巡检机器人200实现数据交互。
所述手持遥控终端400可采用防爆手机或遥控器，通过基站300，用于就地控制巡检机器人200，巡检机器人200利用控制模块205通过基站300与远程工作站500及手持遥控终端400进行无线通信。
本发明的有益效果是：
(1)本发明结构简单，适用性强，可应用于煤矿综采工作面复杂现场环境；
（2）使用本发明可对综采工作面进行可靠巡检，实现现场无人监测滚筒与顶板、顶煤结合处、刮板机上负载状态、片帮、顶板破碎状态、支架拉架推溜等情况，为煤炭安全生产提供保障。
附图说明
图1是煤矿综采工作面巡检机器人组成结构示意图；
图2是煤矿综采工作面巡检机器人系统组成结构示意图；
图中：100.轨道， 200.巡检机器人， 300.基站， 400.手持遥控终端， 500.远程工作站，201.升降机构，202.驱动模块， 203.视频采集模块， 204.音频采集模块，205.控制模块， 206.动力模块， 207.传感器模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示的一种煤矿综采工作面巡检机器人，所述巡检机器人200包括巡检机器人本体、升降机构201、驱动模块202、视频采集模块203、音频采集模块204、控制模块205、动力模块206和传感器模块207。所述视频采集模块203、音频采集模块204、传感器模块207、动力模块206和驱动模块202均与控制模块205连接。所述视频采集模块203、音频采集模块204、控制模块205、动力模块206、传感器模块207均安装在巡检机器人本体上。
如图2所示，一种煤矿综采工作面巡检机器人系统，该系统由轨道100、巡检机器人200、基站300、手持遥控终端400和远程工作站500组成；巡检机器人200吊挂在轨道100上行走，巡检机器人200、基站300和远程工作站500通过无线方式进行通讯，手持遥控终端400利用无线通讯通过基站300控制巡检机器人200工作。
所述巡检机器人200中，巡检机器人本体通过驱动模块202悬挂安装于轨道100上，动力模块206驱动巡检机器人本体沿轨道100往复移动。巡检机器人200能够实现轨道100附近的管道、线缆及环境状态的监测，并将监测到的数据传送至控制模块205，控制模块205通过无线通讯将数据发送到基站300，并上传至远程工作站500。
所述升降机构201与巡检机器人本体安装在一起，利用升降机构201可使巡检机器人本体上下移动，实现综采工作面大型采煤设备垂直方向动态监测；
所述视频采集模块203包括可见光摄像仪、红外摄像仪，通过连接机构万向节与巡检机器人本体连接；
所述视频采集模块203可实现综采工作面动态视频采集，对采煤机及液压支架工作状态实时监控，并对异常情况报警；
所述音频采集模块204包括拾音器、音频转换器，可实时采集现场音频信号，并存储分析，对异常音频信号报警；
所述传感器模块207包括烟雾传感器、气体传感器、红外传感器、超声波传感器和温度传感器。
所述烟雾传感器可判断综采工作面是否存在烟雾，及时发现潜在的火灾状态，避免事故扩大化。
所述红外传感器可判断巡检机器人行进方向是否有障碍物，避免巡检机器人行走过程中碰撞设备及人。所述气体传感器可检测综采工作面瓦斯含量，如瓦斯含量超标及时报警。
所述超声波传感器用于检测工作面煤层内部状态及地壳形变，所述温度传感器用于检测现场设备温升情况以及检测工作面环境温度。
所述驱动模块202包括控制电机、驱动轮组及连接支架，驱动模块202安装在巡检机器人本体上；驱动模块可实现巡检机器人本体与轨道100的连接及驱动巡检机器人200沿轨道行走。
所述动力模块206为可充电式蓄电池或锂离子动力电池，所述动力模块206分别与控制模块205、视频采集模块203、音频采集模块204、驱动模块202、传感器模块207连接，为上述模块提供动力能源供给。
所述控制模块205使用嵌入式单片机STM32作为核心控制单元，控制机器人的整体运动及数据处理；
在某些实施方式中，所述巡检机器人200还包括安装在巡检机器人本体上的照明装置。
进一步地，在煤矿综采工作面巡检机器人系统中，优选地，所述导轨100为工字型轨道，采用刚性加柔性相结合的方式，安装于工作面液压支架下方，适应液压支架上下、左右移动。
所述基站300可采用无线wifi、GPRS、2G、3G或4G通讯方式；
所述远程工作站500由安装在调度室的工控机组成，通过基站300与巡检机器人200实现数据交互；
所述手持遥控终端400可采用防爆手机或遥控器，通过基站300，用于就地控制巡检机器人200，巡检机器人200利用控制模块205通过基站300与远程工作站500及手持遥控终端400进行无线通信，远程工作站500及手持遥控终端400可管理控制巡检机器人200移动并与其进行信息交互。
Claims (6)
1.一种煤矿综采工作面巡检机器人，其特征在于：所述巡检机器人（200）包括巡检机器人本体、升降机构（201）、驱动模块（202）、视频采集模块（203）、音频采集模块（204）、控制模块（205）、动力模块（206）和传感器模块（207）；所述视频采集模块（203）、音频采集模块（204）、传感器模块（207）、动力模块（206）和驱动模块（202）均与控制模块（205）连接，所述视频采集模块（203）、音频采集模块（204）、控制模块（205）、动力模块（206）、传感器模块（207）均安装在巡检机器人本体上，巡检机器人本体通过驱动模块（202）悬挂安装于轨道（100）上，动力模块（206）通过驱动模块（202）使巡检机器人本体沿轨道（100）往复移动。
2.一种煤矿综采工作面巡检机器人系统，其特征在于：该系统由轨道（100）、巡检机器人（200）、基站（300）、手持遥控终端（400）和远程工作站（500）组成，巡检机器人（200）吊挂在轨道（100）上行走，巡检机器人（200）、基站（300）和远程工作站（500）通过无线方式进行通讯，手持遥控终端（400）利用无线通讯通过基站（300）控制巡检机器人（200）工作。
3.根据权利要求1所述一种煤矿综采工作面巡检机器人，其特征在于：所述升降机构（201）与巡检机器人本体安装在一起，利用升降机构（201）使巡检机器人本体上下移动；所述视频采集模块（203）包括可见光摄像仪和红外摄像仪，通过连接机构万向节与巡检机器人本体连接。
4.根据权利要求1所述一种煤矿综采工作面巡检机器人，其特征在于：所述音频采集模块（204）包括拾音器和音频转换器，所述传感器模块（207）包括烟雾传感器、气体传感器、红外传感器、超声波传感器和温度传感器；所述驱动模块（202）包括控制电机、驱动轮组及连接支架，驱动模块（202）安装在巡检机器人本体上；所述动力模块（206）为可充电式蓄电池或锂离子动力电池，所述动力模块（206）分别与控制模块（205）、视频采集模块（203）、音频采集模块（204）、驱动模块（202）、传感器模块（207）连接，为上述模块提供动力能源供给。
5.根据权利要求1所述一种煤矿综采工作面巡检机器人，其特征在于：所述控制模块（205）使用嵌入式单片机STM32作为核心控制单元。
6.根据权利要求2所述一种煤矿综采工作面巡检机器人系统，其特征在于：所述基站（300）可采用无线wifi、GPRS、2G、3G或4G通讯方式；所述远程工作站（500）由安装在调度室的工控机组成，通过基站（300）与巡检机器人（200）实现数据交互；所述手持遥控终端（400）可采用防爆手机或遥控器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181106 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |