CN111390929A - 矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构，包括驱动巡检机器人行走的行走机构及爬坡辅助机构，所述行走机构包括设置于巡检机器人上的行走轮及行走轨道，所述行走轮在行走轨道的限位导向下带动巡检机器人行走；所述爬坡辅助机构包括与所述行走轮同轴设置的链轮及设置于行走轨道坡道处的链条，所述链轮可与所述链条咬合。本发明公开的一种矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构能够辅助巡检机器人在上下坡道时运行可靠，避免打滑和溜车现象的发生，保证巡检机器人的正常巡检工作有条不紊的进行，提高巡检机器人系统的可靠性，并且结构简单，成本低廉。

Description

矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构

技术领域

本发明涉及矿用巡检机器人行走技术领域，具体涉及一种矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构。

背景技术

矿用轨道式巡检机器人以吊挂方式沿行走轨道巡检，行走轨道通常为架设在巷道顶部的H型钢或工字钢，巡检机器人通过主动轮吊挂在行走轨道上借助摩擦力行走进行矿山巷道的巡检工作。

但是矿山巷道起伏多变，经常有上下坡道，当矿山井下粉尘、水汽积聚在斜坡行走轨道上时，容易造成行走轨道摩擦系数减小，进而导致巡检机器人打滑，影响正常巡检，严重时还会造成溜车事故，以致巡检机器人无法进行矿山巷道的正常巡检工作。

根据二力平衡原理，F驱动力输出＝F行驶阻力时，巡检机器人可正常匀速巡检，当F驱动力输出<F行驶阻力时，巡检机器人打滑、溜车。

由摩擦力计算公式F驱动力输出＝N*μ(N为法向正压力，μ为摩擦系数)可知，可通过增大N或增大μ来提高F驱动力输出F。

目前解决上述问题的方法主要有二种：齿条驱动和备用驱动。

齿条驱动属于改善摩擦系数μ的一种实现方式，具体来说是在斜坡巡检轨道上增加齿条，在巡检机器人驱动机构中增加齿轮。当巡检机器人行驶到斜坡轨道时，驱动力从驱动轮切换到驱动齿轮，驱动齿轮与齿条啮合驱动机器人行走。这种方式能达到很好的效果，但需要在坡道上安装齿条、机器人上设计驱动齿轮，且需要设计齿轮、车轮切换机构，造价高、结构精度要求高，在煤矿环境下保证不了齿轮和齿条啮合精度。

备用驱动方式属于同时增加N和μ的一种实现方式，俱体来说是为巡检机器人设计一套备用驱动装置，当巡检机器人水平行走时备用驱动不工作，当爬坡时备用驱动投入工作，通过增加驱动力的方式提高巡检机器人爬坡能力。该方式需要额外设计一套备用驱动机构，会造成巡检机器人成本、重量、能耗较大增加，影响巡检机器人巡航能力。

因此，为解决以上问题，需要一种矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构，能够辅助巡检机器人在上下坡道时运行可靠，避免打滑和溜车现象的发生，保证巡检机器人的正常巡检工作有条不紊的进行，提高巡检机器人系统的可靠性，并且结构简单，成本低廉，维修简单便捷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构，能够辅助巡检机器人在上下坡道时运行可靠，避免打滑和溜车现象的发生，保证巡检机器人的正常巡检工作有条不紊的进行，提高巡检机器人系统的可靠性，并且结构简单，成本低廉，维修简单便捷。

一种矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构，包括驱动巡检机器人行走的行走机构及爬坡辅助机构，所述行走机构包括设置于巡检机器人上的行走轮及行走轨道，所述行走轮在行走轨道的限位导向下带动巡检机器人行走；所述爬坡辅助机构包括与所述行走轮同轴设置的链轮及设置于行走轨道坡道处的链条，所述链轮可与所述链条咬合，巡检机器人挂在行走机构底盘上；驱动轮、从动轮通过电机箱体连接，共同承受巡检机器人的整机重量；水平轮架与底盘通过垂直连接杆刚性连接。行走机构驱动轮和链轮安装在同一个驱动轴上，通过驱动轴同时带动驱动轮和链轮进行同步转动。巡检机器人在水平轨道运行时，在未安装链条段上，链轮悬空，机器人行走靠驱动轮的摩擦力驱动，当机器人驱动轮运行到水平方向安装有链条的位置时，限位臂限制链轮轴向窜动，让链轮与链条进行咬合后，驱动轮的驱动力自动转换成链轮和链条的咬合力驱动机器人运行，这个时候链轮作为主要的驱动力产生部件。

巡检机器人在斜坡轨道运行时，由于在进入爬坡前，链轮和链条已经完全进入咬合状态，同时限位臂可以限制链轮的轴向窜动，链条在轨道拐弯弧度处按轨道弧度安装链条，因此链轮在拐弯处可以顺利的通过链轮和链条的咬合进入爬坡而不会出现卡死或者溜坡的现象

进一步，所述行走轨道为工字型钢或T型钢，所述行走轮左右对称地设置于行走轨道上，左右对称的设置行走轮，对称地承受巡检机器人的重量，保证巡检机器人平稳地运行，避免单边轮驱动的不稳定性。

进一步，所述行走轮包括主动轮及从动轮，所述主动轮由设置于行走机构上的电机驱动，电机设置于远离行走轨道中心的一侧，电机设置于行走轨道的外侧有利于散热也为链轮和行走轮的布置预留空间，保证整个巡检机器人系统结构紧凑。

进一步，所述链轮位于所述行走轮及电机之间，便于装配和限位臂的限位。

进一步，所述链条固定安装于所述行走轨道的坡道段两侧，两端延伸至行走轨道水平段，链条的两端延伸至行走轨道的水平段上有利于保障链轮和链条提前进行咬合，在坡道时可以达到最佳咬合状态，在带动巡检机器人运行的时候稳定性更好。

进一步，还包括限制所述链轮轴向窜动的限位臂，限定连楼的轴向传动，保证链轮更好地与链条咬合，更好地辅助巡检机器人的巡检运行。

本发明的有益效果是：本发明公开的一种矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构能够辅助巡检机器人在上下坡道时运行可靠，避免打滑和溜车现象的发生，保证巡检机器人的正常巡检工作有条不紊的进行，提高巡检机器人系统的可靠性，并且结构简单，成本低廉，维修简单便捷，整个爬坡辅助机构结构简单，重量轻，不需要复杂的动力系统或切换装置，巡检机器人整机重量增加较小，有利于减小能耗，延长续航，并且链轮链条结构安装精度要求低，链轮和链条咬合精度要求也低，链轮和链条咬合方式可以解决爬坡拐弯和爬坡结束拐弯问题，并且链条选用标准件，更换方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的轴测图；

图4为行走机构及巡检机器人的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的整体结构示意图，图2为图1的俯视图，图3为图1的轴测图，图4为行走机构及巡检机器人的结构示意图，如图所示，本实施例中的矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构包括驱动巡检机器人6行走的行走机构及爬坡辅助机构，所述行走机构包括设置于巡检机器人6上的行走轮1及行走轨道2，所述行走轮1在行走轨道2的限位导向下带动巡检机器人6行走；所述爬坡辅助机构包括与所述行走轮1同轴设置的链轮3及设置于行走轨道2坡道处的链条4，所述链轮3可与所述链条4咬合，巡检机器人6挂在行走机构底盘上；驱动轮、从动轮通过电机箱体5连接，共同承受巡检机器人6的整机重量；水平轮架与底盘通过垂直连接杆刚性连接。行走机构驱动轮和链轮3安装在同一个驱动轴上，通过驱动轴同时带动驱动轮和链轮3进行同步转动。巡检机器人6在水平轨道运行时，在未安装链条4段上，链轮3悬空，机器人行走靠驱动轮的摩擦力驱动，当机器人驱动轮运行到水平方向安装有链条4的位置时，限位臂7限制链轮3轴向窜动，让链轮3与链条4进行咬合后，驱动轮的驱动力自动转换成链轮3和链条4的咬合力驱动机器人运行，这个时候链轮3作为主要的驱动力产生部件。

巡检机器人6在斜坡轨道运行时，由于在进入爬坡前，链轮3和链条4已经完全进入咬合状态，同时限位臂7可以限制链轮3的轴向窜动，链条4在轨道拐弯弧度处按轨道弧度安装链条4，因此链轮3在拐弯处可以顺利的通过链轮3和链条4的咬合进入爬坡而不会出现卡死或者溜坡的现象

本实施例中，所述行走轨道2为工字型钢或T型钢，所述行走轮1左右对称地设置于行走轨道2上，左右对称的设置行走轮1，对称地承受巡检机器人6的重量，保证巡检机器人6平稳地运行，避免单边轮驱动的不稳定性。

本实施例中，所述行走轮1包括主动轮及从动轮，所述主动轮由设置于行走机构上的电机驱动，电机设置于远离行走轨道2中心的一侧，电机设置于行走轨道2的外侧有利于散热也为链轮3和行走轮1的布置预留空间，保证整个巡检机器人6系统结构紧凑。

本实施例中，所述链轮3位于所述行走轮1及电机之间，便于装配和限位臂7的限位。

本实施例中，所述链条4固定安装于所述行走轨道2的坡道段两侧，两端延伸至行走轨道2水平段，链条4的两端延伸至行走轨道2的水平段上有利于保障链轮3和链条4提前进行咬合，在坡道时可以达到最佳咬合状态，在带动巡检机器人6运行的时候稳定性更好。

本实施例中，还包括限制所述链轮3轴向窜动的限位臂7，限定连楼的轴向传动，保证链轮3更好地与链条4咬合，更好地辅助巡检机器人6的巡检运行。

本发明公开的一种矿用轨道式巡检机器人6链条4爬坡辅助机构能够辅助巡检机器人6在上下坡道时运行可靠，避免打滑和溜车现象的发生，保证巡检机器人6的正常巡检工作有条不紊的进行，提高巡检机器人6系统的可靠性，并且结构简单，成本低廉，维修简单便捷，整个爬坡辅助机构结构简单，重量轻，不需要复杂的动力系统或切换装置，巡检机器人6整机重量增加较小，有利于减小能耗，延长续航，并且链轮3链条4结构安装精度要求低，链轮3和链条4咬合精度要求也低，链轮3和链条4咬合方式可以解决爬坡拐弯和爬坡结束拐弯问题，并且链条4选用标准件，更换方便。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构，其特征在于：包括驱动巡检机器人行走的行走机构及爬坡辅助机构，所述行走机构包括设置于巡检机器人上的行走轮及行走轨道，所述行走轮在行走轨道的限位导向下带动巡检机器人行走；所述爬坡辅助机构包括与所述行走轮同轴设置的链轮及设置于行走轨道坡道处的链条，所述链轮可与所述链条咬合。

2.根据权利要求1所述的矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构，其特征在于：所述行走轨道为工字型钢或T型钢，所述行走轮左右对称地设置于行走轨道上。

3.根据权利要求1所述的矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构，其特征在于：所述行走轮包括主动轮及从动轮，所述主动轮由设置于行走机构上的电机驱动，电机设置于远离行走轨道中心的一侧。

4.根据权利要求3所述的矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构，其特征在于：所述链轮位于所述行走轮及电机之间。

5.根据权利要求4所述的矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构，其特征在于：所述链条固定安装于所述行走轨道的坡道段两侧，两端延伸至行走轨道水平段。

6.根据权利要求5所述的矿用轨道式巡检机器人链条爬坡辅助机构，其特征在于：还包括限制所述链轮轴向窜动的限位臂。

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