CN111911234A - 一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统，涉及煤矿安全与开采设备技术领域。本发明包括中央处理器、摄像装置、预警装置、导航装置、控制装置、机器人和5G通信网络，通过5G通信网络将自动扶梯智能监控系统联系起来，通过设置在机器人上的摄像装置、导航装置和控制装置对机器人的周围环境的瓦斯浓度和移动的路径进行监测和控制，从而实现了一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警系统的联动管理，提高了系统的智能化水平；在使用时，可以有效敲击煤炭，使部分煤炭被击碎，掉落到地面上，在圆盘转动过程中，刷子可以对地面上的煤炭残渣进行清理，使得部分煤炭残渣依附在刷子上，达到收集煤炭残渣颗粒的目的。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿安全与开采设备技术领域，具体的是一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统。
背景技术
现有技术中对于煤矿开采过程中的安全保护设备有很多，提示的方法也更加多样化，但是仍有很多煤矿工人的疏忽大意，导致一些煤矿安全事故，所以需要实时提煤矿工人，目前由于煤矿开采区域的危险处都是张贴安全警示标语来提醒煤矿工人，由于井下光线不足且不容易引起矿工的注意，提示的效果大打折扣，现如今也有一些预警装备，但是由于不能移动无法完成煤矿样本的采集，为此，急需能够解决上述问题的一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统，本发明通过5G通信网络将自动扶梯智能监控系统联系起来，通过设置在机器人上的摄像装置、导航装置和控制装置对机器人的周围环境的瓦斯浓度和移动的路径进行监测和控制，从而实现了一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警系统的联动管理，提高了系统的智能化水平；
在使用时，可以有效敲击煤炭，使部分煤炭被击碎，掉落到地面上，在圆盘转动过程中，刷子可以对地面上的煤炭残渣进行清理，使得部分煤炭残渣依附在刷子上，达到收集煤炭残渣颗粒的目的。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统，包括中央处理器、摄像装置、预警装置、导航装置、控制装置、机器人和5G通信网络，所述导航装置与控制装置电连接，所述控制装置与机器人电连接，所述摄像装置、预警装置、导航装置和控制装置均通过5G通信网络与中央处理器电连接。
所述中央处理器设在煤矿的指挥控制中心，用于处理5G通信网络传输的信息。
所述摄像装置固定连接在机器人的侧壁上，用于收集矿区的地图信息。
所述预警装置固定连接在机器人的侧壁上，用于瓦斯浓度超标时发出预警信息进行安全报警。
所述导航装置固定连接在机器人的侧壁上，所述导航装置包括GPS定位模块和无线通信模块，GPS定位模块用于收集机器人所在区域的地理位置信息；无线通信模块用于将采集到的地理位置通过5G通信网络发送到中央处理器。
所述控制装置固定连接在机器人的侧壁上，所述控制装置包括转向模块、传动模块和制动模块，转向模块用于控制机器人在煤矿巷道中行进时的方向；传动模块用于将电能转换为机械能，从而为机器人在巷道行进时提供动力；制动模块用于紧急状态下机器人降低行进速度。
进一步地，所述机器人包括外壳，摄像装置、预警装置固定在外壳的一侧，导航装置和控制装置固定在外壳的另一侧。
进一步地，所述外壳的内部开设有空腔，外壳的上方两侧均设有铁板，铁板的底端固定有摇杆，铁板的两端均固定有铁锤。
进一步地，所述外壳的上方设有报警装置，报警装置固定连接在长杆上，长杆下端穿过外壳的上壁延伸至空腔中，长杆的底端连接有支撑杆，外壳的外侧壁固定连接有第一马达，第一马达的输出端贯穿外壳侧壁并延伸至空腔中固定连接有凸轮，凸轮和空腔的内壁转动连接，凸轮的侧壁与支撑杆的底部滑动连接。
进一步地，所述空腔两侧的侧壁中心位置均转动连接有短连杆，每个摇杆的下端通过贯穿外壳侧壁的轴承与一侧的短连杆一端固定连接，支撑杆靠近外壳上端的两侧分别转动连接有长连杆，长连杆的下端转动连接在对应短连杆远离旋转中心的一端。
进一步地，所述外壳的下端固定连接有短杆，短杆远离外壳的一端固定连接有盒子，盒子的内部开设有凹槽，凹槽内壁转动连接有转杆，转杆的两端延伸至盒子的外部分别连接有第一脚轮，盒子侧端连接有第二脚轮，短杆的外部转动套接有空心杆，空心杆的外侧壁固定连接有圆盘，圆盘的外部阵列设置有多个刷子，刷子的下端延伸至地面。
进一步地，所述外壳的底端固定连接有第二马达，第二马达的输出端连接有主动齿轮，主动齿轮的侧端啮合有从动齿轮，从动齿轮和空心杆固定连接。
本发明的有益效果：
1、本发明在外壳两侧设置可左右摆动的铁板，在本装置上方布置上下移动的预警装置，用来向附近的矿工发出预警信号，可以有效引起附近矿工的注意，提示附近矿工，降低危险发生的概率；
2、本发明通过5G通信网络将自动扶梯智能监控系统联系起来，通过设置在机器人上的摄像装置、导航装置和控制装置对机器人的周围环境的瓦斯浓度和移动的路径进行监测和控制，从而实现了一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警系统的联动管理，提高了系统的智能化水平；
3、本发明通过长杆在上下移动时，通过两侧的长连杆带动短连杆逆时针旋转、顺时针旋转、逆时针旋转，通过短连杆带动摇杆左右转动，摇杆带动铁板两端的铁锤左右转动，可以有效敲击煤炭，使部分煤炭被击碎，掉落到地面上，在圆盘转动过程中，刷子可以对地面上的煤炭残渣进行清理，使得部分煤炭残渣依附在刷子上，达到收集煤炭残渣颗粒的目的。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例提供的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的传动结构示意图；
图3为本发明实施例提供的外壳内部连接结构剖视图；
图4为本发明实施例提供的外壳和圆盘内部连接结构剖视图；
图5为本发明实施例提供的盒子内部局部剖视图。
图6为本发明实施例提供的一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统整体原理框图；
图7为本发明实施例提供的导航装置原理框图；
图8为本发明实施例提供的控制装置原理框图。
附图标记说明：
1、中央处理器，2、摄像装置，3、预警装置，4、导航装置，5、控制装置，6、机器人，7、5G通信网络，8、外壳，801、空腔，9、摇杆，10、铁板，11、长杆，12、报警装置，13、第一马达，14、刷子，15、圆盘，16、长连杆，17、支撑杆，18、短连杆，19、盒子，20、凸轮，21、转杆，22、空心杆，23、短杆，24、从动齿轮，25、主动齿轮，26、第二马达，211、第一脚轮，191、凹槽，192、第二脚轮，41、无线通信模块，42、GPS定位模块，51、转向模块，52、传动模块，53、制动模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统，包括中央处理器1、摄像装置2、预警装置3、导航装置4、控制装置5、机器人6和5G通信网络7，如图1和2所示，机器人6包括外壳8，其中，摄像装置2、预警装置3固定在外壳8的一侧，导航装置4和控制装置5固定在外壳8的另一侧。
外壳8的内部开设有空腔801，外壳的8上方两侧均设有铁板10，铁板10的底端固定有摇杆9，铁板10的两端均固定有铁锤101，铁板10的质量大，摆动时可以利用铁板10两端的铁锤101敲击附近的煤炭，可以使部分煤炭被击碎，掉落到地面上。
外壳8的上方设有报警装置12，报警装置12固定连接在长杆11上，长杆11下端穿过外壳8的上壁延伸至空腔801中，长杆11的底端连接有支撑杆17。外壳8的外侧壁固定连接有第一马达13，第一马达13的输出端贯穿外壳8侧壁并延伸至空腔801中固定连接有凸轮20，凸轮20和空腔801的内壁转动连接，凸轮20的侧壁与支撑杆17的底部滑动连接，驱动第一马达13，通过凸轮20带动支撑杆17和长杆11在外壳8内上下移动。
如图2和3所示，空腔801两侧的侧壁中心位置均转动连接有短连杆18，摇杆9的下端均通过贯穿外壳8侧壁的轴承与一侧的短连杆18一端固定连接，支撑杆17靠近外壳8上端的两侧分别转动连接有长连杆16，长连杆16的下端转动连接在对应短连杆18远离旋转中心的一端，长杆11在上下移动时，通过两侧的长连杆16带动短连杆18逆时针旋转、顺时针旋转、逆时针旋转，通过短连杆18带动摇杆9左右转动，摇杆9带动铁板10两端的铁锤101左右转动，可以有效敲击煤炭，使部分煤炭被击碎，掉落到地面上。
如图4和5所示，外壳8的下端固定连接有短杆23，短杆23远离外壳8的一端固定连接有盒子19，盒子19的内部开设有凹槽191，凹槽191内壁转动连接有转杆21，转杆21的两端延伸至盒子19的外部分别连接有第一脚轮211，盒子19侧端连接有第二脚轮192。短杆23的外部转动套接有空心杆22，空心杆22的外侧壁固定连接有圆盘15，圆盘15的外部阵列设置有多个刷子14，刷子14的下端延伸至地面，在圆盘15转动过程中，刷子14可以对地面上的煤炭残渣进行清理，使得部分煤炭残渣依附在刷子14上，达到收集煤炭残渣颗粒的目的。
外壳8的底端固定连接有第二马达26，第二马达26的输出端连接有主动齿轮25，主动齿轮25的侧端啮合有从动齿轮24，从动齿轮24和空心杆22固定连接，驱动第二马达26通过齿轮啮合可以带动圆盘15在短杆23上转动。
使用时，盒子19可带动本装置运动，运动的过程中通过第二马达26带动圆盘15在短杆23上转动，刷子14可对地面上的煤炭残渣进行清理，驱动第一马达13后，第一马达13带动凸轮20转动，凸轮20带动长杆11在外壳8内在上下滑动，预警装置3内设有闪光灯，用来向附近的工人发出预警信号，预警装置3上下运动，可以有效吸引煤矿工人们的注意力，长杆11在上下滑动时，可通过长连杆16带动两个短连杆18逆时针旋转、顺时针旋转、逆时针旋转，短连杆18可通过摇杆9带动铁板10两端的铁锤101左右旋转，可以有效敲击煤炭，使部分煤炭被击碎，掉落到地面上，在圆盘15转动过程中，刷子14可以对地面上的煤炭残渣进行清理，使得部分煤炭残渣依附在刷子14上，达到收集煤炭残渣颗粒的目的。
如图6、7和8所示，导航装置4与控制装置5电连接，控制装置5与机器人6电连接，摄像装置2、预警装置3、导航装置4和控制装置5均通过5G通信网络7与中央处理器1电连接。
导航装置4包括：GPS定位模块41和无线通信模块42，GPS定位模块41用于收集机器人6所在区域的地理位置信息；无线通信模块42用于将采集到的地理位置通过5G通信网络7发送到中央处理器1。
控制装置5包括：转向模块51、传动模块52和制动模块53，转向模块51用于控制机器人6在煤矿巷道中行进时的方向；传动模块52用于将电能转换为机械能，从而为机器人6在巷道行进时提供动力；制动模块53用于紧急状态下机器人6降低行进速度。
本发明通过5G通信网络7将自动扶梯智能监控系统联系起来，通过设置在机器人6上的摄像装置2、导航装置4和控制装置5对机器人6的周围环境的瓦斯浓度和移动的路径进行监测和控制，从而实现了一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警系统的联动管理，提高了系统的智能化水平。
中央处理器1设在煤矿的指挥控制中心，用于处理5G通信网络7传输的信息；摄像装置2固定连接在机器人6前侧的侧壁上，用于收集矿区的地图信息；预警装置3固定连接在机器人6前侧的侧壁上，用于瓦斯浓度超标时发出预警信息进行安全报警，需要说明的是，预警级别包括：安全级别和危险级别。
本发明通过预警装置3实时监控机器人6附近区域内的瓦斯浓度，确定预警装置3的预警级别，当预警装置3的预警级别为危险级别时，预警装置3会通过灯光的闪烁会发出报警信号，从而实现瓦斯浓度超标时运行的准确预警，再通过5G通信网络7将GPS定位模块41定位的位置信息传递到中央处理器1设在煤矿的指挥控制中心，能够有效预防瓦斯爆炸安全事故。
本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (7)
1.一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统，其特征在于，包括中央处理器(1)、摄像装置(2)、预警装置(3)、导航装置(4)、控制装置(5)、机器人(6)和5G通信网络(7)，所述导航装置(4)与控制装置(5)电连接，所述控制装置(5)与机器人(6)电连接，所述摄像装置(2)、预警装置(3)、导航装置(4)和控制装置(5)均通过5G通信网络(7)与中央处理器(1)电连接；
所述中央处理器(1)设在煤矿的指挥控制中心，用于处理5G通信网络(7)传输的信息；
所述摄像装置(2)固定连接在机器人(6)的侧壁上，用于收集矿区的地图信息；
所述预警装置(3)固定连接在机器人(6)的侧壁上，用于瓦斯浓度超标时发出预警信息进行安全报警；
所述导航装置(4)固定连接在机器人(6)的侧壁上，所述导航装置(4)包括GPS定位模块(41)和无线通信模块(42)，GPS定位模块(41)用于收集机器人(6)所在区域的地理位置信息；无线通信模块(42)用于将采集到的地理位置通过5G通信网络(7)发送到中央处理器(1)；
所述控制装置(5)固定连接在机器人(6)的侧壁上，所述控制装置(5)包括转向模块(51)、传动模块(52)和制动模块(53)，转向模块(51)用于控制机器人(6)在煤矿巷道中行进时的方向；传动模块(52)用于将电能转换为机械能，从而为机器人(6)在巷道行进时提供动力；制动模块(53)用于紧急状态下机器人(6)降低行进速度。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统，其特征在于，所述机器人(6)包括外壳(8)，摄像装置(2)、预警装置(3)固定在外壳(8)的一侧，导航装置(4)和控制装置(5)固定在外壳(8)的另一侧。
3.根据权利要求2所述的一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统，其特征在于，所述外壳(8)的内部开设有空腔(801)，外壳的(8)上方两侧均设有铁板(10)，铁板(10)的底端固定有摇杆(9)，铁板(10)的两端均固定有铁锤(101)。
4.根据权利要求2或3所述的一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统，其特征在于，所述外壳(8)的上方设有报警装置(12)，报警装置(12)固定连接在长杆(11)上，长杆(11)下端穿过外壳(8)的上壁延伸至空腔(801)中，长杆(11)的底端连接有支撑杆(17)，外壳(8)的外侧壁固定连接有第一马达(13)，第一马达(13)的输出端贯穿外壳(8)侧壁并延伸至空腔(801)中固定连接有凸轮(20)，凸轮(20)和空腔(801)的内壁转动连接，凸轮(20)的侧壁与支撑杆(17)的底部滑动连接。
5.根据权利要求4所述的一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统，其特征在于，所述空腔(801)两侧的侧壁中心位置均转动连接有短连杆(18)，摇杆(9)的下端均通过贯穿外壳(8)侧壁的轴承与一侧的短连杆(18)一端固定连接，支撑杆(17)靠近外壳(8)上端的两侧分别转动连接有长连杆(16)，长连杆(16)的下端转动连接在对应短连杆(18)远离旋转中心的一端。
6.根据权利要求2或3所述的一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统，其特征在于，所述外壳(8)的下端固定连接有短杆(23)，短杆(23)远离外壳(8)的一端固定连接有盒子(19)，盒子(19)的内部开设有凹槽(191)，凹槽(191)内壁转动连接有转杆(21)，转杆(21)的两端延伸至盒子(19)的外部分别连接有第一脚轮(211)，盒子(19)侧端连接有第二脚轮(192)，短杆(23)的外部转动套接有空心杆(22)，空心杆(22)的外侧壁固定连接有圆盘(15)，圆盘(15)的外部阵列设置有多个刷子(14)，刷子(14)的下端延伸至地面。
7.根据权利要求6所述的一种煤矿样本精准采集与瓦斯预警机器人系统，其特征在于，所述外壳(8)的底端固定连接有第二马达(26)，第二马达(26)的输出端连接有主动齿轮(25)，主动齿轮(25)的侧端啮合有从动齿轮(24)，从动齿轮(24)和空心杆(22)固定连接。
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| CN117027953A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-11-10 | 四川蜀能矿山开发技术咨询有限公司 | 一种煤矿瓦斯浓度检测及安全预警装置 |
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Legal Events
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| 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: 20201110 |
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