CN112751389A - 一种用于矿用巡检机器人的充电装置 - Google Patents

一种用于矿用巡检机器人的充电装置 Download PDF

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杨晓东
杨孝新
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Abstract

本发明涉及充电设备的领域，公开了一种用于矿用巡检机器人的充电装置，包括设置在矿用巡检机器人上的电池组件机构，以及设置在矿用巡检机器人的运行轨道上的充电桩组件，所述电池组件机构包括电池、与电池电连接的触头机构以及加热器，所述充电桩组件包括设置在壳体内部的充电器，所述充电器与供电电源电连接，所述触头机构用于通过伸缩方式控制与充电器的正负极电连接，完成对电池的充电和加热器的加热控制，所述加热器用于对电池进行加热。本发明的结构简单，制造方便，实用性强，使用效果好。

Description

一种用于矿用巡检机器人的充电装置
技术领域
本发明涉及充电设备的技术领域，具体涉及一种用于矿用巡检机器人的充电装置。
背景技术
传统矿用胶带机的巡检主要靠人工，皮带太长巡检工作量大，人工手持测温仪、测振仪进行巡检发现问题不及时，存在着重大设备安全隐患，因此，利用机器人配备红外热成像仪、拾音传感器、高清摄像头、激光测速仪等代替人工沿线巡检，已经逐渐成为一种常规作业模式。大多数的巡检机器人采用锂电池供电方式，需要在巡检沿线配备专门用于巡检机器人的自动充电站，但这些自动充电站体积大，占用空间多，不宜多数量设置，而设置在巡检机器人运行轨道上的自动充电站，由于充电接头多裸露在外，在充电过程中易产生电火花，存在安全隐患，同时，没有合适的加热装置和防尘措施，很难保证在高煤尘、超低温(-40℃)气候条件下稳定运行。
发明内容
本发明提供了一种用于矿用巡检机器人的充电装置，解决了现有巡检机器人的充电装置体积大，不宜布置，在充电过程中易产生电火花，存在安全隐患等问题。
本发明可通过以下技术方案实现：
一种用于矿用巡检机器人的充电装置，包括设置在矿用巡检机器人上的电池组件机构，以及设置在矿用巡检机器人的运行轨道上的充电桩组件，所述电池组件机构包括电池、与电池电连接的触头机构以及加热器，所述充电桩组件包括设置在壳体内部的充电器，所述充电器与供电电源电连接，所述触头机构用于通过伸缩方式控制与充电器的正负极电连接，完成对电池的充电和加热器的加热控制，所述加热器用于对电池进行加热。
进一步，所述触头机构包括平行间隔设置的两个充电杆，两个所述充电杆均采用中空结构，其顶端均与接触电极电连接，底端分别与电池、加热器电连接，中部均与移动机构相连，内部均设置有与接触电极连接的旋转伸缩机构，所述移动机构用于带动两个充电杆同时上升或者下降，再结合旋转机构控制接触电极旋转，进入或者离开壳体内部，完成与充电器正负极的电连接和切断电连接。
进一步，所述移动机构包括设置在两个充电杆之间的双轴电动机，所述双轴电动机中两个水平方向的输出轴分别与齿轮的中心轴连接，所述齿轮与沿充电杆的表面轴向设置的齿纹啮合，所述双轴电动机用于带动两个齿轮同时转动，从而带动与齿轮啮合的两个充电杆同时上升或者下降；
所述充电杆的顶端设置有相互配合的防尘盒和触头座，两者通过旋转伸缩机构连接，所述触头座上设置有具体弹性的正负接触电极，所述旋转伸缩机构用于结合移动机构，控制触头座伸出或者缩回防尘盒，并旋转90度后，进入或者离开壳体内部，使其上的正负接触电极与充电器电连接或者切断电连接。
进一步，所述旋转机构包括T形结构的触头座，所述防尘盒套装在充电杆的顶端，两者通过弹簧连接在一起，所述触头座包括竖直杆和水平板，所述水平板上设置有正负接触电极，其与防尘盒配合，所述竖直杆与充电杆的内腔配合，其尾部与电动机的输出轴连接，
利用移动机构带动两个充电杆同时上升，使两个防尘盒同时接触壳体，两个防尘盒受到阻力向下运动，触头座伸出防尘盒进入壳体内部，再利用电动机带动触头座的竖直杆正向转动，使水平板旋转90度，其上的正负接触电极与充电器的正负极对应电连接；
电动机带动触头座的竖直杆反向转动，使水平板旋转90度，切断其上的正负接触电极与充电器的正负极对应电连接，再利用移动机构带动两个充电杆同时下降，使两个防尘盒同时远离充电器的壳体，两个防尘盒向上运动，触头座离开壳体，缩回防尘盒内部。
进一步，所述防尘盒的顶面设置有与水平板配合的开口，其内部通过多个弹簧与充电杆的顶面连接，所述正负接触电极朝向防尘盒的内部设置。
进一步，所述壳体的一个侧面设置有供水平板通过的开口，所述开口的两侧均设置有带电板，两个所述带电板均成拱桥形结构，分别与设置在壳体内部的充电器的正极和负极电连接。
本发明有益的技术效果在于：
通过伸缩方式控制触头机构与设置在壳体内部的充电器电连接，完成对电池的充电以及加热器的加热控制，从而实现与壳体内部的充电器电连接，避免将充电接头裸露在外，减少充电过程产生的电火花对高煤尘环境的安全影响，同时，配备加热器，可以在充电的同时对电池进行加热，确保电池在超低温环境下的稳定运行。本发明的结构简单，制造方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用的单轨巡检机器人的行走机构。
附图说明
图1为本发明的总体结构的示意图一；
图2为本发明的总体结构的示意图二；
图3为本发明的总体结构的示意图三；
图4为本发明的移动机构的结构示意图；
图5为本发明的旋转伸缩机构的结构示意图；
图6为本发明的防尘盒和充电杆配合的结构示意图；
其中，1-充电杆，2-接触电极，3-电池，4-加热器，5-壳体，6-充电器，7-双轴电动机，8-齿轮，9-防尘盒，10-触头座，11-弹簧，12-电动机。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-3所示，本发明提供了一种用于矿用巡检机器人的充电装置，包括设置在矿用巡检机器人上的电池组件机构，以及设置在矿用巡检机器人的运行轨道上的充电桩组件，该电池组件机构包括电池、与电池电连接的触头机构以及加热器，该充电桩组件包括设置在壳体内部的充电器，该充电器与供电电源电连接，该触头机构用于通过伸缩方式控制与充电器的正负极电连接，完成对电池的充电和加热器的加热控制，该加热器用于对电池进行加热。这样，通过伸缩方式控制触头机构与设置在壳体内部的充电器电连接，完成对电池的充电以及加热器的加热控制，从而实现与壳体内部的充电器电连接，避免将充电接头裸露在外，减少充电过程产生的电火花对高煤尘环境的安全影响，同时，配备加热器，可以在充电的同时对电池进行加热，确保电池在超低温环境下的稳定运行。
具体地，该触头机构包括平行间隔设置的两个充电杆1，这两个充电杆1均采用中空结构，其顶端均与接触电极2电连接，底端分别与电池3、加热器4电连接，中部均与移动机构相连，内部均设置有与接触电极连接的旋转伸缩机构，该壳体5的一个侧面设置开口51，内部设置有充电器6，该移动机构用于带动两个充电杆1同时上升或者下降，再结合旋转机构控制接触电极旋转，进入或者离开壳体5内部，完成与充电器6的正负极电连接和切断电连接。
如图4所示，该移动机构包括设置在两个充电杆1之间的双轴电动机7，该双轴电动机7中两个水平方向的输出轴分别与齿轮8的中心轴连接，该齿轮8与沿充电杆1的表面轴向设置的齿纹啮合，在充电杆1的顶端设置有相互配合的防尘盒9和触头座10，两者通过旋转伸缩机构连接，利用防尘盒9实现对触头座10的防尘保护，在触头座10上设置有具体弹性的正负接触电极3，这样，该双轴电动机7带动两个齿轮8同时转动，从而带动与齿轮8啮合的两个充电杆1同时上升或者下降，再结合旋转伸缩机构控制触头座10伸出或者缩回防尘盒9，并旋转90度后，进入或者离开壳体5内部，使其上的正负接触电极3与充电器6电连接或者切断电连接。
如图5和6所示，该旋转机构包括T形结构的触头座10，包括竖直杆和水平板，该防尘盒9套装在充电杆1的顶端，可以是倒扣的桶状，顶面设置一个与水平板配合的开口，同时壳体5上的开口也与水平板配合，在水平板朝向防尘盒9的一面上设置正负接触电极3，可以将正负接触电极3完全保护在防尘盒9的内部，同时防尘盒9和充电杆1的顶面通过弹簧11连接在一起，该触头座10竖直杆与充电杆1的内腔配合，其尾部与电动机12的输出轴连接，该电动机12固定在充电杆1的内腔里，这样，当需要充电时，利用移动机构带动两个充电杆1同时上升，使两个防尘盒9同时接触壳体5时，两个防尘盒9受到阻力向下运动，其内部的弹簧11被压缩，触头座10伸出防尘盒9通过壳体5上的开口进入壳体5内部，再利用电动机12带动触头座10的竖直杆正向转动，从而使水平板旋转90度，其上的正负接触电极3与充电器6的正负极对应电连接；
当充电完成时，由电动机12带动触头座10的竖直杆反向转动，使水平板旋转90度，切断其上的正负接触电极3与充电器6的正负极对应电连接，再利用移动机构带动两个充电杆1同时下降，此时两个防尘盒9同时远离充电器6的壳体5，其内部的弹簧11伸张，使两个防尘盒9向上运动，而触头座10随着充电杆1的运动逐渐穿出壳体5上开口，离开壳体5，缩回防尘盒9内部，以便为下一次充电做准备。
为了方便与充电器6的电连接，可以在壳体5上开口的两侧均设置带电板，这两个带电板均成拱桥形结构，中间凸起，两边逐渐降低，分别与设置在壳体5内部的充电器6的正极和负极电连接，这样，拱桥形结构可以使弹性的接触电极3在旋转的同时，逐渐被压缩，使其可以平滑地与带电板连接。
为了控制防尘盒9的运动距离，可以在充电杆1表面的对应位置设置激光传感器，当防尘盒9向下运动到位时，其侧壁的底边可以挡住激光传感器，这样，激光传感器就可以传递信号给处理器，处理器就可以控制双轴电动机7停止转动，同时控制电动机12开始转动，带动触头座10旋转，当然，也可以通过双轴电动机7的转速和转动时间来控制充电杆1的上升和下降距离，进而控制防尘盒9的运动位置。另外，在充电时，我们还可以让触头座10多向壳体5内部伸进一些，在触头座10旋转后，再利用双轴电动机7带动充电杆1向下运动，直至和壳体5内部的带电板接触即可，这样就可以将接触电极3与带电板之间的转动接触连接转换为平移连接，从而减少对接触电极3的磨损。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.一种用于矿用巡检机器人的充电装置，其特征在于：包括设置在矿用巡检机器人上的电池组件机构，以及设置在矿用巡检机器人的运行轨道上的充电桩组件，所述电池组件机构包括电池、与电池电连接的触头机构以及加热器，所述充电桩组件包括设置在壳体内部的充电器，所述充电器与供电电源电连接，所述触头机构用于通过伸缩方式控制与充电器的正负极电连接，完成对电池的充电和加热器的加热控制，所述加热器用于对电池进行加热。
2.根据权利要求1所述的用于矿用巡检机器人的充电装置，其特征在于：所述触头机构包括平行间隔设置的两个充电杆，两个所述充电杆均采用中空结构，其顶端均与接触电极电连接，底端分别与电池、加热器电连接，中部均与移动机构相连，内部均设置有与接触电极连接的旋转伸缩机构，所述移动机构用于带动两个充电杆同时上升或者下降，再结合旋转机构控制接触电极旋转，进入或者离开壳体内部，完成与充电器正负极的电连接和切断电连接。
3.根据权利要求2所述的用于矿用巡检机器人的充电系统，其特征在于：所述移动机构包括设置在两个充电杆之间的双轴电动机，所述双轴电动机中两个水平方向的输出轴分别与齿轮的中心轴连接，所述齿轮与沿充电杆的表面轴向设置的齿纹啮合，所述双轴电动机用于带动两个齿轮同时转动，从而带动与齿轮啮合的两个充电杆同时上升或者下降；
所述充电杆的顶端设置有相互配合的防尘盒和触头座，两者通过旋转伸缩机构连接，所述触头座上设置有具体弹性的正负接触电极，所述旋转伸缩机构用于结合移动机构，控制触头座伸出或者缩回防尘盒，并旋转90度后，进入或者离开壳体内部，使其上的正负接触电极与充电器电连接或者切断电连接。
4.根据权利要求3所述的用于矿用巡检机器人的充电系统，其特征在于：所述旋转机构包括T形结构的触头座，所述防尘盒套装在充电杆的顶端，两者通过弹簧连接在一起，所述触头座包括竖直杆和水平板，所述水平板上设置有正负接触电极，其与防尘盒配合，所述竖直杆与充电杆的内腔配合，其尾部与电动机的输出轴连接，
利用移动机构带动两个充电杆同时上升，使两个防尘盒同时接触壳体，两个防尘盒受到阻力向下运动，触头座伸出防尘盒进入壳体内部，再利用电动机带动触头座的竖直杆正向转动，使水平板旋转90度，其上的正负接触电极与充电器的正负极对应电连接；
电动机带动触头座的竖直杆反向转动，使水平板旋转90度，切断其上的正负接触电极与充电器的正负极对应电连接，再利用移动机构带动两个充电杆同时下降，使两个防尘盒同时远离充电器的壳体，两个防尘盒向上运动，触头座离开壳体，缩回防尘盒内部。
5.根据权利要求4所述的用于矿用巡检机器人的充电系统，其特征在于：所述防尘盒的顶面设置有与水平板配合的开口，其内部通过多个弹簧与充电杆的顶面连接，所述正负接触电极朝向防尘盒的内部设置。
6.根据权利要求4所述的用于矿用巡检机器人的充电系统，其特征在于：所述壳体的一个侧面设置有供水平板通过的开口，所述开口的两侧均设置有带电板，两个所述带电板均成拱桥形结构，分别与设置在壳体内部的充电器的正极和负极电连接。
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