CN111959627A - 一种高稳定性煤矿井下巡检机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机器人技术领域，尤其是涉及一种高稳定性煤矿井下巡检机器人，包括车体，所述车体的下表面安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上安装有驱动轮，所述驱动轮的两侧均设有上从动轮，两个所述上从动轮分别通过支撑弹簧与车体转动连接，两个所述上从动轮的下方设有两个下从动轮，所述驱动轮、上从动轮和下从动轮之间通过履带连接，所述上从动轮和下从动轮之间通过连接杆转动连接，两根所述连接杆的上端均转动连接有上螺纹杆。本发明可改变两个上从动轮和下从动轮之间的水平距离，以适应上坡和下坡路况，便于巡检机器人攀爬上坡，同时降低了其在陡峭下坡路段翻倒的可能性，稳定性更好，有利于煤矿井下巡检工作的顺利进行。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，尤其是涉及一种高稳定性煤矿井下巡检机器人。
背景技术
随着智能化科学技术水平的发展与进步，为提高煤矿巡检作业的安全性，降低工作人员的劳动强度，巡检机器人越来越多的投入到煤矿井下作业中使用。
为适应煤矿井下复杂的地形和环境，巡检机器人大多采用履带轮前进方式，以降低前进时颠簸、抖动的幅度，便于巡检拍摄，然而煤矿井下路面并不平坦，多存在上坡和下坡路段，而传统巡检机器人的履带轮结构，无法根据上下坡路段进行调节，导致传统巡检机器人攀爬上坡时较为困难，且在较陡峭下坡路段时易翻倒的问题，给煤矿井下工作带来不便。
为此，我们提出一种高稳定性煤矿井下巡检机器人来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述履带轮无法根据上下坡地形调节的问题，提供一种可根据上下坡地形调节履带轮的高稳定性煤矿井下巡检机器人。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种高稳定性煤矿井下巡检机器人，包括车体，所述车体的下表面安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上安装有驱动轮，所述驱动轮的两侧均设有上从动轮，两个所述上从动轮分别通过支撑弹簧与车体转动连接，两个所述上从动轮的下方设有两个下从动轮，所述驱动轮、上从动轮和下从动轮之间通过履带连接，所述上从动轮和下从动轮之间通过连接杆转动连接，两根所述连接杆的上端均转动连接有上螺纹杆，两根所述上螺纹杆外螺纹套接有上螺纹筒，两根所述连接杆的下端均转动连接有下螺纹杆，两根所述下螺纹杆外螺纹套接有下螺纹筒，所述车体的前端设有探测轮，所述探测轮通过传动机构与上螺纹筒和下螺纹筒传动连接。
优选的，两根所述上螺纹杆表面螺纹的螺旋方向相反，两根所述下螺纹杆表面螺纹的螺旋方向相反。
优选的，所述传动机构包括分别同轴固定套接在上螺纹筒和下螺纹筒外的上蜗轮和下蜗轮，所述车体内转动有竖直设置的蜗杆，所述蜗杆与上蜗轮和下蜗轮均啮合连接，所述蜗杆的上端同轴固定连接有冠齿轮，所述车体的内顶面通过压缩弹簧固定连接有齿条，所述齿条的下端贯穿车体的底面并与探测轮转动连接，所述车体的侧壁上的内侧壁上转动连接有转轴，所述转轴外安装有第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与齿条啮合，所述第二齿轮与冠齿轮啮合。
优选的，所述车体的底面固定安装有清障箱，所述清障箱的侧壁上固定连通有单向进气管和单向排气管，所述单向排气管的下端延伸至探测轮处设置，所述清障箱内密封滑动连接有活塞板，所述活塞板由铁磁性材料制成，所述活塞板的上表面通过复位弹簧与清障箱的内顶面固定连接，所述探测轮的侧壁上安装有永磁块。
与现有的技术相比，本高稳定性煤矿井下巡检机器人的优点在于：通过设置探测轮可探测车体前方路面的水平高度，由传动机构转动调节上螺纹筒和下螺纹筒，继而通过上螺纹杆和下螺纹杆的移动改变两个上从动轮和下从动轮之间的水平距离，以适应上坡和下坡路况，便于巡检机器人攀爬上坡，同时降低了其在陡峭下坡路段翻倒的可能性，稳定性更好，有利于煤矿井下巡检工作的顺利进行。
在上坡路段时，探测轮与地面接触并转动，永磁块周期性靠近或远离活塞板，当永磁块靠近活塞板时，磁吸力作用下带动活塞板向下移动，当永磁块远离活塞板时，磁吸力减小甚至消失，活塞板在复位弹簧的弹力作用下向上移动复位，即活塞板在清障箱内上下往复滑动，实现单向排气管周期性反复排气，将探测轮附近的杂物、小石块等吹除，为后续的履带清障，防止在上坡时因杂物卷至履带内造成滑移，进一步提升其爬坡能力。
附图说明
图1是本发明提供的一种高稳定性煤矿井下巡检机器人实施例1在平地或下坡路段时的结构示意图；
图2是本发明提供的一种高稳定性煤矿井下巡检机器人实施例1在上坡路段时的结构示意图；
图3是本发明提供的一种高稳定性煤矿井下巡检机器人实施例2的结构示意图。
图中，1车体；2上从动轮；3下从动轮；4支撑弹簧；5履带；6连接杆；7上螺纹杆；8上螺纹筒；9下螺纹杆；10下螺纹筒；11探测轮；12上蜗轮；13下蜗轮；14蜗杆；15冠齿轮；16压缩弹簧；17齿条；18转轴；19第一齿轮；20第二齿轮；21清障箱、22单向进气管、23单向排气管、24复位弹簧、25活塞板、26永磁块。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例1
如图1-2所示，一种高稳定性煤矿井下巡检机器人，包括车体1，车体1的下表面安装有驱动电机，驱动电机的输出轴上安装有驱动轮，驱动轮的两侧均设有上从动轮2，两个上从动轮2分别通过支撑弹簧4与车体1转动连接，两个上从动轮2的下方设有两个下从动轮3，驱动轮、上从动轮2和下从动轮3之间通过履带5连接，上从动轮2和下从动轮3之间通过连接杆6转动连接，两根连接杆6的上端均转动连接有上螺纹杆7，两根上螺纹杆7表面螺纹的螺旋方向相反，两根上螺纹杆7外螺纹套接有上螺纹筒8，两根连接杆6的下端均转动连接有下螺纹杆9，两根下螺纹杆9表面螺纹的螺旋方向相反，两根下螺纹杆9外螺纹套接有下螺纹筒10。
车体1的前端设有探测轮11，探测轮11通过传动机构与上螺纹筒8和下螺纹筒10传动连接，传动机构包括分别同轴固定套接在上螺纹筒8和下螺纹筒10外的上蜗轮12和下蜗轮13，车体1内转动有竖直设置的蜗杆14，蜗杆14与上蜗轮12和下蜗轮13均啮合连接，蜗杆14由螺旋方向相反的上下两段组成，且上下两段分别与上蜗轮12和下蜗轮13啮合，蜗杆14的上端同轴固定连接有冠齿轮15，车体1的内顶面通过压缩弹簧16固定连接有齿条17，齿条17的下端贯穿车体1的底面并与探测轮11转动连接，车体1的侧壁上的内侧壁上转动连接有转轴18，转轴18外安装有第一齿轮19和第二齿轮20，第一齿轮19与齿条17啮合，第二齿轮20与冠齿轮15啮合。
本实施例的工作原理如下：当车体1在平地或下坡路段行进巡检时，压缩弹簧16处于自然状态，探测轮11与地面不接触，此时两个下从动轮3之间的距离大于两个上从动轮2之间的距离，履带5呈等腰梯形状(如图1所示)，与地面的接触面积较大，行进更加平稳，保证其井下探测、巡检效果。
当车体1行进至上坡路段时，车体1前端的探测轮11首先与斜坡接触，并推动齿条17向上移动，压缩弹簧16被压缩，齿条17带动第一齿轮19转动，第一齿轮19通过转轴18带动第二齿轮20转动，从而带动与第二齿轮20啮合的冠齿轮15转动，则蜗杆14同步转动，带动上蜗轮12和下蜗轮13同步转动，则上螺纹筒8转动时，带动与之螺纹配合的两根上螺纹杆7相互远离，继而带动两个上从动轮2向相互远离的方向移动，同时，下螺纹筒10转动时，带动与之螺纹配合的两根下螺纹杆9相互靠近，继而带动两个下从动轮3向相互靠近的方向移动，此时履带5呈倒置的等腰梯形状(如图2所示)，履带5前端与水平面呈一定倾角，便于机器人攀爬上坡，有利于煤矿井下巡检工作的顺利进行。
当履带5完全行进至上坡面时，压缩弹簧16复位，带动上从动轮2和下从动轮3复位，履带5再次恢复为等腰梯形状，可自动调控上下坡行进状态，工作时更加灵活、稳定，适用于煤矿井下的复杂路面。
实施例2
如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：车体1的底面固定安装有清障箱21，清障箱21的侧壁上固定连通有单向进气管22和单向排气管23，,单向进气管22仅允许外界空气进入清障箱21内，单向排气管23仅允许清障箱21内的空气排出，单向排气管23的下端延伸至探测轮11处设置，清障箱21内密封滑动连接有活塞板25，活塞板25由铁磁性材料制成，活塞板25的上表面通过复位弹簧24与清障箱21的内顶面固定连接，探测轮11的侧壁上安装有永磁块26。
在本实施例中，在上坡路段时，探测轮11与地面接触并转动，永磁块26周期性靠近或远离活塞板25，当永磁块26靠近活塞板25时，磁吸力作用下带动活塞板25向下移动，当永磁块26远离活塞板25时，磁吸力减小甚至消失，活塞板25在复位弹簧24的弹力作用下向上移动复位，即活塞板25在清障箱21内上下往复滑动，实现单向排气管23周期性反复排气，将探测轮11附近的杂物、小石块等吹除，为后续的履带5清障，防止在上坡时因杂物卷至履带5内造成滑移，进一步提升其爬坡能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高稳定性煤矿井下巡检机器人，包括车体(1)，所述车体(1)的下表面安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上安装有驱动轮，其特征在于，所述驱动轮的两侧均设有上从动轮(2)，两个所述上从动轮(2)分别通过支撑弹簧(4)与车体(1)转动连接，两个所述上从动轮(2)的下方设有两个下从动轮(3)，所述驱动轮、上从动轮(2)和下从动轮(3)之间通过履带(5)连接，所述上从动轮(2)和下从动轮(3)之间通过连接杆(6)转动连接，两根所述连接杆(6)的上端均转动连接有上螺纹杆(7)，两根所述上螺纹杆(7)外螺纹套接有上螺纹筒(8)，两根所述连接杆(6)的下端均转动连接有下螺纹杆(9)，两根所述下螺纹杆(9)外螺纹套接有下螺纹筒(10)，所述车体(1)的前端设有探测轮(11)，所述探测轮(11)通过传动机构与上螺纹筒(8)和下螺纹筒(10)传动连接。
2.根据权利要求1所述的高稳定性煤矿井下巡检机器人，其特征在于，两根所述上螺纹杆(7)表面螺纹的螺旋方向相反，两根所述下螺纹杆(9)表面螺纹的螺旋方向相反。
3.根据权利要求1所述的高稳定性煤矿井下巡检机器人，其特征在于，所述传动机构包括分别同轴固定套接在上螺纹筒(8)和下螺纹筒(10)外的上蜗轮(12)和下蜗轮(13)，所述车体(1)内转动有竖直设置的蜗杆(14)，所述蜗杆(14)与上蜗轮(12)和下蜗轮(13)均啮合连接，所述蜗杆(14)的上端同轴固定连接有冠齿轮(15)，所述车体(1)的内顶面通过压缩弹簧(16)固定连接有齿条(17)，所述齿条(17)的下端贯穿车体(1)的底面并与探测轮(11)转动连接，所述车体(1)的侧壁上的内侧壁上转动连接有转轴(18)，所述转轴(18)外安装有第一齿轮(19)和第二齿轮(20)，所述第一齿轮(19)与齿条(17)啮合，所述第二齿轮(20)与冠齿轮(15)啮合。
4.根据权利要求1所述的高稳定性煤矿井下巡检机器人，其特征在于，所述车体(1)的底面固定安装有清障箱(21)，所述清障箱(21)的侧壁上固定连通有单向进气管(22)和单向排气管(23)，所述单向排气管(23)的下端延伸至探测轮(11)处设置，所述清障箱(21)内密封滑动连接有活塞板(25)，所述活塞板(25)由铁磁性材料制成，所述活塞板(25)的上表面通过复位弹簧(24)与清障箱(21)的内顶面固定连接，所述探测轮(11)的侧壁上安装有永磁块(26)。
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Application publication date: 20201120 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |