CN113386942A - 一种井下巡航用无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下巡航用无人机，包括主体、固定设置于主体上的多个架臂以及固定设置于架臂端部的动力机构，所述主体的顶部安装有驱动电机，所述驱动电机上转动设置有第一丝杆，所述第一丝杆上螺纹传动设置有第一滑块，所述第一滑块上铰接设置有多个顶杆，所述第一丝杆的端部固定设置有第二丝杆，所述第二丝杆上螺纹传动设置有第二滑块。该设备通过第一安全网以及第二安全网的防护，防止了矿井中掉落的碎石砸在无人机上，避免了无人机遭受损坏，同时天线跟随轨道架进行展开，增加了信号的传输能力，从而保证了信号传输的稳定性，并通过伞骨与顶杆折叠，对第一安全网与第二安全网进行收纳，方便无人机的存放，节省存放的空间。

Description

一种井下巡航用无人机

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种井下巡航用无人机。

背景技术

矿井环境是一种典型的地下环境，无GPS信号覆盖，颜色单一，特征点稀少，环境较为复杂，为了保证矿井的生产安全，工人们每日不可避免地要去井下工作面的危险区域执行巡检任务，及时发现事故隐患和险情，工作的过程较为重复且危险，因此会选择使用无人机代替工人对井下进行巡检。

在无人机在矿井飞行巡检时，矿井内难免会掉落碎石，对无人机的巡检工作造成一定程度的威胁，因此需要对无人机安装防护装置以适应矿井中的环境，防止无人机受到掉落的物体的撞击而遭到破坏，现有的无人机防护装置不够完善且不便于收纳，同时在无人机在进入矿井较深处时，信号的传输较差，使无人机的巡检受到影响，甚至无法正常工作，不利于巡检工作的进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种井下巡航用无人机投入使用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种井下巡航用无人机，包括主体、固定设置于主体上的多个架臂以及固定设置于架臂端部的动力机构，所述主体的顶部安装有驱动电机，所述驱动电机上转动设置有第一丝杆，所述第一丝杆上螺纹传动设置有第一滑块，所述第一滑块上铰接设置有多个顶杆，所述第一丝杆的端部固定设置有第二丝杆，所述第二丝杆上螺纹传动设置有第二滑块，所述第二滑块上铰接设置有多个伞骨，所述伞骨上固定设置有滑杆，所述滑杆上滑动设置有与顶杆铰接设置的滑套，所述伞骨的端部铰接设置有轨道架，所述架臂上铰接设置有与轨道架铰接设置的支撑杆，所述伞骨之间以及轨道架之间均安装有第一安全网，所述轨道架上安装有第二安全网；

所述轨道架上安装有用于传输信号的天线。

优选的，所述主体的底部固定设置有扩展支架，所述扩展支架上固定设置有机载计算机，所述主体上固定设置有深度相机，所述深度相机与机载计算机电性连接，所述主体的顶部与机载计算机的底部均固定设置有红外传感器，所述主体的顶部固定设置有多个照明灯，所述机载计算机的内部固定设置有WIFI模块，所述WIFI模块与天线电性连接。

优选的，所述第一安全网以及第二安全网的构造绳上包裹有多个反光条，所述第一安全网上安装有光带，所述光带与机载计算机电性连接。

优选的，所述动力机构包括固定设置于架臂端部的电动伸缩杆、固定设置于电动伸缩杆端部的无刷电机、传动设置于无刷电机上的减速器、固定设置于减速器输出端的螺旋桨以及固定设置于机载计算机上的电调模块，所述电调模块与无刷电机电性连接，多个所述电动伸缩杆与机载计算机电性连接。

优选的，所述扩展支架上固定设置有多个微型马达，多个所述微型马达呈360度均匀设置于主体侧边下方，所述微型马达与电调模块电性连接，所述微型马达上转动设置有桨叶。

优选的，所述主体上固定设置有瓦斯传感器与粉尘传感器，所述瓦斯传感器与粉尘传感器均与机载计算机电性连接。

本发明的技术效果和优点：

1、通过顶杆与伞骨的展开，使第一安全网以及第二安全网进入防护的状态，防止了矿井中掉落的碎石等物体砸在无人机上，有效的避免了无人机遭受损坏，同时，在防护的状态下，天线跟随轨道架进行展开，增加了WIFI模块的传输信号，从而保证了无人机在巡检的过程中，信号传输的更加的稳定，并且在防护的状态下，反光条也跟随展开，是无人机更加的显眼，防止移动的工人与无人机发生碰撞，从而使无人机的巡检工作更加的顺利、稳定，并且通过伞骨与顶杆复位，使第一安全网与第二安全网折叠，从而对第一安全网与第二安全网进行收纳，方便无人机的存放，节省存放的空间。

2、通过红外传感器的作用，弥补了在矿井中，遭遇粉尘较多时，深度相机受到干扰，无法准确获取信息的情况，无人机在飞行巡检的过程中，机载计算机通过深度相机以及红外传感器获取物体表面和纹理信息，指导无人机的导航与避障，从而实现无人机的自动避障功能，通过红外传感器配合深度相机的共同工作，使无人机的避障功能实时、高效，且无人机也能够进行多方位避障，安全性能也得到了极大的提升，减少矿井中的灰尘对无人机避障功能的影响。

附图说明

图1为本发明无人机防护时的结构示意图；

图2为本发明无人机收纳时的结构示意图；

图3为本发明的俯视图。

图中：

1、主体；2、架臂；

3、动力机构；31、电动伸缩杆；32、无刷电机；33、减速器；34、螺旋桨；

4、扩展支架；5、机载计算机；6、深度相机；7、红外传感器；

81、第一丝杆；82、第一滑块；83、顶杆；84、第二丝杆；85、第二滑块；86、伞骨；87、轨道架；88、第一安全网；89、第二安全网；

9、反光条；10、光带；11、微型马达；12、桨叶。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-3所示的一种井下巡航用无人机，包括主体1、固定设置于主体1上的多个架臂2以及固定设置于架臂2端部的动力机构3，所述主体1的顶部安装有驱动电机，所述驱动电机上转动设置有第一丝杆81，所述第一丝杆81上螺纹传动设置有第一滑块82，所述第一滑块82上铰接设置有多个顶杆83，所述第一丝杆81的端部固定设置有第二丝杆84，所述第二丝杆84上螺纹传动设置有第二滑块85，所述第二滑块85上铰接设置有多个伞骨86，所述伞骨86上固定设置有滑杆，所述滑杆上滑动设置有与顶杆83铰接设置的滑套，所述伞骨86的端部铰接设置有轨道架87，所述架臂2上铰接设置有与轨道架87铰接设置的支撑杆，所述伞骨86之间以及轨道架87之间均安装有第一安全网88，所述轨道架87上安装有第二安全网89；

所述轨道架87上安装有用于传输信号的天线。

在进行工作时，驱动电机带动第一丝杆81进行转动，第一丝杆81螺纹传动带动第一滑块82进行竖向运动，第一滑块82带动顶杆83进行展开，同时驱动电机带动第二丝杆84进行转动，第二丝杆84螺纹传动带动第二滑块85进行竖向运动，第二滑块85带动伞骨86进行展开，伞骨86与顶杆83张开的同时，带动支撑杆进行张开，从而使第一安全网88以及第二安全网89进行展开，当无人机在矿井下工作时，防止了矿井中掉落的碎石等物体砸在主体1，影响无人机的飞行，有效的对无人机进行防护，当无人机上方的碎石掉落时，第一安全网88对掉落的碎石进行阻挡，同时顺着轨道杆掉落至地面，减少了掉落的碎石等物体对飞行的无人机遭受损坏，延长无人机的使用寿命，并且当轨道架87进行展开时，天线也跟随着展开，从而增加了WIFI模块的传输信号，从而保证了无人机在巡检的过程中，信号传输的更加的稳定，保证工作的顺利进行，同时在巡检完毕以后，再次调节驱动电机，驱动电机带动第一丝杆81与第二丝杆84进行转动，使伞骨86与顶杆83复位，使第一安全网88与第二安全网89折叠，从而对第一安全网88与第二安全网89进行收纳，方便无人机的存放，节省存放的空间。

所述主体1的底部固定设置有扩展支架4，所述扩展支架4上固定设置有机载计算机5，所述主体1上固定设置有深度相机6，所述深度相机6与机载计算机5电性连接，所述主体1的顶部与机载计算机5的底部均固定设置有红外传感器7，所述主体1的顶部固定设置有多个照明灯，所述机载计算机5的内部固定设置有WIFI模块，所述WIFI模块与天线电性连接，工作时，使用者通过遥控器来操控无人机进入矿井中，之后，无人机在矿井中巡检，无人机所应用到的深度相机6为RGB-D相机，RGB-D相机获取深度和RGB数据，测量深度后，RGB-D相机自动完成深度与彩色图像素之间的配对，输出意义对应的彩色图和深度图，读取深度信息和色彩信息，计算像素的3D相机坐标，生成点云，可在图像层面或点云层面对RGB-D数据进行处理，主体1顶部的红外传感器7用于限高防碰撞以及监测周边物体，机载计算机5的底部的红外传感器7用于测高和辅助降落以及监测周边物体，通过红外传感器7的作用，弥补了在矿井中，遭遇粉尘较多时，深度相机6受到干扰，无法准确获取信息的情况，通过深度相机6与红外传感器7的相互配合，获取矿井内的信息，检测矿井巷道变形、渗水以及漏水的情况，同时在飞行巡检的过程中，机载计算机5通过深度相机6以及红外传感器7获取物体表面和纹理信息，指导无人机的导航与避障，从而实现无人机的自动避障功能，通过红外传感器7配合深度相机6的共同工作，使无人机的避障功能实时、高效，且无人机也能够进行多方位避障，安全性能也得到了极大的提升，减少矿井中的灰尘对无人机避障功能的影响。

所述第一安全网88以及第二安全网89的构造绳上包裹有多个反光条9，所述第一安全网88上安装有光带10，所述光带10与机载计算机5电性连接，由于工人在矿井中工作，工人的移动不规则，无人机无法判断工人的移动轨迹，且矿井空间较为狭小，因此在遇到工人时需要工人暂停或主动避让以配合无人机的巡检工作，当红外传感器7感应到无人机附近有工人时，将信号传输给机载计算机5，机载计算机5根据信号，启动光带10，反光条9反射光，使无人机更加的显眼，防止移动的工人与无人机发生碰撞。

所述动力机构3包括固定设置于架臂2端部的电动伸缩杆31、固定设置于电动伸缩杆31端部的无刷电机32、传动设置于无刷电机32上的减速器33、固定设置于减速器33输出端的螺旋桨34以及固定设置于机载计算机5上的电调模块，所述电调模块与无刷电机32电性连接，多个所述电动伸缩杆31与机载计算机5电性连接，无人机在进行巡检时，遇到掉落的物体时，深度相机6将信号传输给机载计算机5，机载计算机5下达避让指令，调节电调模块与电动伸缩杆31，使无人机快速地对障碍物进行避让，以适应矿井内复杂的环境。

所述扩展支架4上固定设置有多个微型马达11，多个所述微型马达11呈360度均匀设置于主体1侧边下方，所述微型马达11与电调模块电性连接，所述微型马达11上转动设置有桨叶12，无人机在进行巡检时，电调模块调节微型马达11，使桨叶12进行转动，辅助无人机快速的发生避让。

所述主体1上固定设置有瓦斯传感器与粉尘传感器，所述瓦斯传感器与粉尘传感器均与机载计算机5电性连接，对矿井全空间的瓦斯浓度、粉尘浓度进行检测，能够实时掌握矿井空间的实时信息，当所测数据超标时会进行预警。

Claims (6)

1.一种井下巡航用无人机，包括主体(1)、固定设置于主体(1)上的多个架臂(2)以及固定设置于架臂(2)端部的动力机构(3)，其特征在于：所述主体(1)的顶部安装有驱动电机，所述驱动电机上转动设置有第一丝杆(81)，所述第一丝杆(81)上螺纹传动设置有第一滑块(82)，所述第一滑块(82)上铰接设置有多个顶杆(83)，所述第一丝杆(81)的端部固定设置有第二丝杆(84)，所述第二丝杆(84)上螺纹传动设置有第二滑块(85)，所述第二滑块(85)上铰接设置有多个伞骨(86)，所述伞骨(86)上固定设置有滑杆，所述滑杆上滑动设置有与顶杆(83)铰接设置的滑套，所述伞骨(86)的端部铰接设置有轨道架(87)，所述架臂(2)上铰接设置有与轨道架(87)铰接设置的支撑杆，所述伞骨(86)之间以及轨道架(87)之间均安装有第一安全网(88)，所述轨道架(87)上安装有第二安全网(89)；

所述轨道架(87)上安装有用于传输信号的天线。

2.根据权利要求1所述的一种井下巡航用无人机，其特征在于：所述主体(1)的底部固定设置有扩展支架(4)，所述扩展支架(4)上固定设置有机载计算机(5)，所述主体(1)上固定设置有深度相机(6)，所述深度相机(6)与机载计算机(5)电性连接，所述主体(1)的顶部与机载计算机(5)的底部均固定设置有红外传感器(7)，所述主体(1)的顶部固定设置有多个照明灯，所述机载计算机(5)的内部固定设置有WIFI模块，所述WIFI模块与天线电性连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种井下巡航用无人机，其特征在于：所述第一安全网(88)以及第二安全网(89)的构造绳上包裹有多个反光条(9)，所述第一安全网(88)上安装有光带(10)，所述光带(10)与机载计算机(5)电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种井下巡航用无人机，其特征在于：所述动力机构(3)包括固定设置于架臂(2)端部的电动伸缩杆(31)、固定设置于电动伸缩杆(31)端部的无刷电机(32)、传动设置于无刷电机(32)上的减速器(33)、固定设置于减速器(33)输出端的螺旋桨(34)以及固定设置于机载计算机(5)上的电调模块，所述电调模块与无刷电机(32)电性连接，多个所述电动伸缩杆(31)与机载计算机(5)电性连接。

5.根据权利要求1或4所述的一种井下巡航用无人机，其特征在于：所述扩展支架(4)上固定设置有多个微型马达(11)，多个所述微型马达(11)呈360度均匀设置于主体(1)侧边下方，所述微型马达(11)与电调模块电性连接，所述微型马达(11)上转动设置有桨叶(12)。

6.根据权利要求1所述的一种井下巡航用无人机，其特征在于：所述主体(1)上固定设置有瓦斯传感器与粉尘传感器，所述瓦斯传感器与粉尘传感器均与机载计算机(5)电性连接。

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