CN113236358A - 一种矿用自动排水机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明一种矿用自动排水机器人，涉及排水机械设备技术领域；其包括若干机器人本体、若干水位流量监测装置和若干标签，单个水位流量监测装置和单个标签设置在一起，若干水位流量监测装置和若干标签间隔的布置在巷道内，机器人本体上设置有红外摄像头；红外摄像头用于拍摄并识别标签，确定机器人本体的当前所在位置；标签用于构建巷道的特征点地图；水位流量监测装置用于检测当前标签所在位置的水流和流量；机器人本体根据获得的水流、流量和位置信息，自动对巷道内的积水进行排水。本发明具有快速高效，节省人力，自动定位，实时监测的优点。
Description
技术领域
本发明涉及排水机械设备技术领域，尤其涉及一种矿用自动排水机器人。
背景技术
采矿生产过程中，大多数煤矿的地质条件都是比较复杂的水文地质，如果开采过程中因技术不够先进，没有探查清楚地质结构，就有可能破坏原有的含水层，导致煤矿巷道内大量的水涌入造成水害，对煤矿的开采造成安全隐患。另外由于天气原因，煤矿工作很容易受天气变化的影响，一旦出现雨天，就很有可能引起煤矿下巷道的内部积水问题，如果下雨时间过长，甚至有可能造成煤矿泥石流滑坡等灾害的发生。目前，都是采用人工在工作区域巡检然后用泵机排水，存在成本高，工作强度大，不能实时监测。因此我们提出一种矿用自动排水机器人来解决上述问题，用机器人代替人工进行工作，则可以避免很多人工巡检过程中的难题，且能随时调配机器人到达指定位置，可以在未知是否有险情的情况下进行检测和巡视。
在公开号为CN208105460U的中国专利文献中，提出了一种自行走抽排水机器人，采用在上壳体和下壳体之间布置抽水泵，在壳体和两侧设有进水孔，该方式需要将机器人遥控到已知需要排水地点，不能实现自动监控，自动工作，并且当水中杂质较多时，将会堵塞入水孔，给机器人带来一定损坏。无法工作。在公开号CN110886380A的中国专利文献中，提出一种水陆两栖消防供排水机器人中，采用在空腔中安装自动抽水泵，在浮箱的侧壁设排水孔、浮箱具有一定的体积，本装置具有排水泵能够将壳体内部的积水通过排水孔排到装置的外部，该方式不能适用于水量较少时，也无法实时监控工作，对排水未进行处理。在公开号CN211172335U的中国专利文献中，提出一种自动升降式排水机器人，采用升降排水泵的方式来进行排水工作，该机器人也无法实时监控，不能自主判断需要排水的地点，也不能自主决定是否排水，而且当水杂质过多时会造成泥质将堵塞管道无法工作。
发明内容
本发明的目的在针对现在技术的不足，提供一种自动排水机器人，具备自动监测和排水，解决煤矿巷道内积水过多的隐患。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种矿用自动排水机器人，包括若干机器人本体、若干水位流量监测装置和若干标签，单个水位流量监测装置和单个标签设置在一起，若干水位流量监测装置和若干标签间隔的布置在巷道内，机器人本体上设置有红外摄像头；红外摄像头用于拍摄并识别标签，确定机器人本体的当前所在位置；标签用于构建巷道的特征点地图；水位流量监测装置用于检测当前标签所在位置的水流和流量；机器人本体根据获得的水流、流量和位置信息，自动对巷道内的积水进行排水。
进一步地，所述机器人本体的下方设有履带行走机构，所述机器人本体的四周设有支腿油缸。
进一步地，所述机器人本体上设有主控模块以及分别与主控模块相连的无线通讯模块、距离传感器和供能装置，无线通讯模块用于与上位机进行信息通信，实现主控模块与上位机之间的信息交互；距离传感器用于测量所述机器人本体与四周障碍的距离；供能装置用于为本机器人提供能源供应。
进一步地，所述水位流量监测装置包括水位传感器和多普勒超声波流量计，水位传感器与所述主控模块无线相连，将被测点水位参量实时传输到上位机；多普勒超声波流量计与所述主控模块无线相连，将被测点水流速度实时传输到上位机。
进一步地，所述机器人本体上设有固液分离机、水箱和渣浆泵，机器人本体的前方设有升降口，升降口能够伸入到积水中，渣浆泵抽水，并泵送到固液分离机进行渣浆分离，分离得到的液体流入到水箱中。
进一步地，所述水箱上设有排水口，所述机器人本体设有卷水管装置，排水口与卷水管的入口相连通。
进一步地，所述机器人本体上设有电机、蓄电池和变量泵-定量马达，电机的输出端与变量泵-定量马达相连，变量泵-定量马达用于驱动所述履带行走机构和所述支腿油缸。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明采用渣浆泵和固液分离机共同工作，适应于煤矿的工作环境，减少对机器人本身的损耗，可以将污水更方便的排出。另外在煤矿巷道内布置水位流量监测装置、标签和红外摄像头形成监控网络实时监控，当出现积水较多的情况下可以实现排水机器人群自动决策，自动行走，自动排水，避免突发状况的出现，更好的保障煤矿安全。在机体上设置紧急停止可以防止意外情况发生。
附图说明
图1为本发明实施例提供的自动排水机器人的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的自动排水机器人的俯视图。
图3为本发明实施例提供的自动排水机器人在井下工作的示意图。
图中，1-升降口，2-变量泵-定量马达，3-电机，4-蓄电池，5-固液分离机，6-水箱，7-排水口，8-固体排出口，9-主控箱，10-显示屏，11-支腿油缸，12-履带行走机构，13-渣浆泵，14-红外摄像头，15-卷水管装置，17-水位流量监测装置，18-机器人本体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1-图3所示，本发明一种矿用自动排水机器人，包括若干机器人本体18、若干水位流量监测装置17和若干标签，单个水位流量监测装置17和单个标签设置在一起，若干水位流量监测装置17和若干标签间隔的布置在巷道内，机器人本体18上设置有红外摄像头14；红外摄像头14用于拍摄并识别标签，确定机器人本体18的当前所在位置；标签用于构建巷道的特征点地图；水位流量监测装置17用于检测当前标签所在位置的水流和流量；机器人本体18根据获得的水流、流量和位置信息，自动对巷道内的积水进行排水。
水位流量监测装置17包括水位传感器和多普勒超声波流量计，水位传感器与主控模块无线相连，将被测点水位参量实时传输到上位机；多普勒超声波流量计与主控模块无线相连，将被测点水流速度实时传输到上位机。上位机位于远程操控中心。
机器人本体18的下方设有履带行走机构12，机器人本体18的四周设有支腿油缸11。机器人本体18上设有主控模块以及分别与主控模块相连的无线通讯模块、距离传感器和供能装置，无线通讯模块用于与上位机进行信息通信，实现主控模块与上位机之间的信息交互；距离传感器用于测量机器人本体18与四周障碍的距离；供能装置用于为本机器人提供能源供应。其中，主控模块、无线通信模块、显示屏10设置在主控箱9中，显示屏10显示人机交互界面。
机器人本体18上设有固液分离机5、水箱6和渣浆泵13，机器人本体18的前方设有升降口1，升降口1能够伸入到积水中，渣浆泵13抽水，并泵送到固液分离机5进行渣浆分离，分离得到的液体流入到水箱6中。水箱6上设有排水口7，机器人本体18设有卷水管装置15，排水口7与卷水管的入口相连通。卷水管装置15由液压系统供能，当排水机器人接受危险信号前往目的地工作时，水管放开，当工作完成之后返回时将水管自动盘好。
机器人本体18上设有电机3、蓄电池4和变量泵-定量马达2，电机3的输出端与变量泵-定量马达2相连，变量泵-定量马达2用于驱动履带行走机构12和支腿油缸12。变量泵—定量马达12，利用双向变量泵和双向定量液压马达，通过改变液压回路流量控制液压马达的转速和方向，从而达到控制排水机器人前进、后退和转弯的目。变量泵—定量马达12采用防水处理。机器人本体18还装有电池管理系统，它将电池信息实时传递给主控模块，确定排水机器人的剩余行驶里程，进行蓄电池充电管理，并监测蓄电池电量情况，根据蓄电池的剩余电量，判断是否需要到充电处充电。
本发明机器人的工作方式如下：操作人员可以在远程操控中心控制排水机器人，也可以到现场检测，保证排水机器人的可靠性。利用若干水位流量监测装置形成水位监控网络，产生排水需求信号，主控模块根据监控网络给排水机器人自动规划路径，水机器人的蓄电池4为电机3提供动力，电机3带动变量泵-定量马达2进行液压系统的运行，液压系统驱动履带行走机构12行进转向，行驶到需要排水的地点，并且卷水管装置15启动，将排水管道铺开，行进过程中通过机身上的速度传感器，红外摄像头14保证机器人本体的安全行进。排水工作时，将支腿油缸11放下支撑整个机器人本体18，保证其稳定工作，液压系统控制油缸来调整升降口1上下位置，方便伸入路面低洼出吸水，适应矿下的工作环境，然后开始抽水，污水经过渣浆泵13后经过固液分离机5，固体通过固体排出口8直接排出，将液体排入水箱6，水箱6有外接管口7可以接水管，将水排出。当污水水位排至监测网络的下限时，停止排水工作，将升降口1收回，按照原规划路线原路返回并且将水管重新卷起，回到起始地点。另外，在机体上的显示屏10可以查看排水机器人的各种数据，方便工人进行检测，并可以直接控制其工作状态，可以进行紧急停止等。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。
Claims (7)
1.一种矿用自动排水机器人，其特征在于：包括若干机器人本体（18）、若干水位流量监测装置（17）和若干标签，单个水位流量监测装置（17）和单个标签设置在一起，若干水位流量监测装置（17）和若干标签间隔的布置在巷道内，机器人本体（18）上设置有红外摄像头（14）；红外摄像头（14）用于拍摄并识别标签，确定机器人本体（18）的当前所在位置；标签用于构建巷道的特征点地图；水位流量监测装置（17）用于检测当前标签所在位置的水流和流量；机器人本体（18）根据获得的水流、流量和位置信息，自动对巷道内的积水进行排水。
2.根据权利要求1所述的一种矿用自动排水机器人，其特征在于：所述机器人本体（18）的下方设有履带行走机构（12），所述机器人本体（18）的四周设有支腿油缸（11）。
3.根据权利要求1所述的一种矿用自动排水机器人，其特征在于：所述机器人本体（18）上设有主控模块以及分别与主控模块相连的无线通讯模块、距离传感器和供能装置，无线通讯模块用于与上位机进行信息通信，实现主控模块与上位机之间的信息交互；距离传感器用于测量所述机器人本体（18）与四周障碍的距离；供能装置用于为本机器人提供能源供应。
4.根据权利要求3所述的一种矿用自动排水机器人，其特征在于：所述水位流量监测装置（17）包括水位传感器和多普勒超声波流量计，水位传感器与所述主控模块无线相连，将被测点水位参量实时传输到上位机；多普勒超声波流量计与所述主控模块无线相连，将被测点水流速度实时传输到上位机。
5.根据权利要求3所述的一种矿用自动排水机器人，其特征在于：所述机器人本体（18）上设有固液分离机（5）、水箱（6）和渣浆泵（13），机器人本体（18）的前方设有升降口（1），升降口（1）能够伸入到积水中，渣浆泵（13）抽水，并泵送到固液分离机（5）进行渣浆分离，分离得到的液体流入到水箱（6）中。
6.根据权利要求5所述的一种矿用自动排水机器人，其特征在于：所述水箱（6）上设有排水口（7），所述机器人本体（18）设有卷水管装置（15），排水口（7）与卷水管的入口相连通。
7.根据权利要求2所述的一种矿用自动排水机器人，其特征在于：所述机器人本体（18）上设有电机（3）、蓄电池（4）和变量泵-定量马达（2），电机（3）的输出端与变量泵-定量马达（2）相连，变量泵-定量马达（2）用于驱动所述履带行走机构（12）和所述支腿油缸（12）。
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