CN113829389A - 一种井下巡检机器人分段牵引及动力装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下巡检机器人分段牵引及动力装置和方法，包括一段以上的牵引动力单元、小车，所述牵引动力单元排成一列，巡检机器人安装在小车上；所述牵引动力单元包括驱动总成、轨道总成、从动总成、钢丝绳，所述驱动总成、从动总成安装在轨道总成上，所述小车设置有两个以上的抱索器，所述抱索器用于抱紧或松开钢丝绳；当小车经过驱动总成、从动总成时，至少有一个抱索器抓紧钢丝绳。本发明不仅能够分段组合实现井下不同长度巷道巡检需求，而且能够保障机器人大坡度爬坡和变速运行，且能使巡检装置避免打滑。

Description

一种井下巡检机器人分段牵引及动力装置和方法

技术领域

本发明涉及一种井下巡检机器人分段牵引及动力装置和方法，属于矿井运输设备。

背景技术

机器人作为二十一世纪的战略性技术领域，已广泛应用各个行业，在煤矿行业中，机械化换人是一种趋势。巡检机器人的应用符合智慧矿山建设要求，能够降低工人劳动强度，减小巡检误差，提高工作效率。

皮带输送机是煤矿井下的主要运输设备，煤矿生产效率与输送机的性能有着直接关系，矿井用皮带运输机常见的故障有：皮带断裂、皮带跑偏、打滑、托辊长时间工作出现破损断裂等，不但会有影响到煤矿的生产效率，严重的甚至会发生生产事故。

目前，巡检机器人在国内煤矿中的应用还没有普及，大多数矿井主要以人工检测为主，即通过巡检人员以自身经验判断设备是否出现异常，这种巡检方法效率低、精确度差，不能做到实时检测，人工成本高。

近年来，随着机器人技术的发展，部分矿井逐渐采用皮带式巡检机器人,其轨道通过吊装，巡检机器人驱动轮在轨道上行走，以检测皮带运输机的状态情况，此类巡检机器人适用于现场环境较好、干燥的场合，在环境恶劣、潮湿的环境下运行，而煤矿井下工作环境恶劣，机器人需要克服爬坡、粉尘等极端复杂环境，容易产生打滑现象，给巡检工作带来不利影响，且当矿井隧道过长时，还容易发生动力不足。为此，为了避免皮带运输机设备损坏造成的严重后果，需要及时对运输机进行检测，设计了一种井下巡检机器人分段牵引及动力装置，可以带动巡检机器人对皮带运输机进行巡检。

发明内容

发明目的：为了避免皮带运输机设备损坏造成的严重后果，需要及时对运输机进行检测，本发明提供一种井下巡检机器人分段牵引及动力装置和方法，本发明可以带动巡检机器人对皮带运输机进行巡检，可根据现场需求，实现单次单段内的巡检作业，分段组合实现井下不同长度巷道巡检需求，应用于矿井下恶劣环境，能够保障机器人大坡度爬坡和变速运行，且能使巡检装置避免打滑。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种井下巡检机器人分段牵引及动力装置，包括一段以上的牵引动力单元、小车，所述牵引动力单元排成一列，巡检机器人安装在小车上。所述牵引动力单元包括驱动总成、轨道总成、从动总成、钢丝绳，所述驱动总成、从动总成安装在轨道总成上，其中：

所述驱动总成用于通过钢丝绳为小车提供驱动力。

所述从动总成用于为钢丝绳提供支撑力。

所述小车用于根据驱动总成通过钢丝绳为小车提供的驱动力在轨道总成上行驶。

所述小车设置有两个以上的抱索器，所述抱索器用于抱紧或松开钢丝绳。当小车在轨道总成上行驶时，至少有一个抱索器抓紧钢丝绳。当小车行驶到驱动总成时，待通过驱动总成的抱索器松开钢丝绳，通过驱动总成后的抱索器抱紧钢丝绳。当小车行驶到从动总成时，待通过从动总成的抱索器松开钢丝绳，通过从动总成后的抱索器抱紧钢丝绳。

优选的：包括张紧总成，所述张紧总成安装在轨道总成上，所述张紧总成用于为钢丝绳提供张紧力。当小车行驶到张紧总成时，待通过张紧总成的抱索器松开钢丝绳，通过张紧总成后的抱索器抱紧钢丝绳。

优选的：所述抱索器包括抓绳轮、抓绳小手、抱索器底板、抓绳轮支架、抓绳小手复位弹簧，所述抓绳小手用于抓紧或松开钢丝绳，所述抓绳小手通过轴承转动安装在抱索器底板上，且所述抓绳小手复位弹簧一端与抱索器底板固定连接，所述抓绳小手复位弹簧另一端与抓绳小手固定连接。所述抓绳轮支架与抓绳小手固定连接，所述抓绳轮安装在抓绳轮支架上。

优选的：所述小车包括小车轮子、小车上支架、小车下支架，其中，所述抱索器分布安装小车上支架上，所述小车下支架固定安装在小车上支架的下方，所述小车下支架用于安装巡检机器人。所述小车轮子安装在小车上支架上。

优选的：所述抱索器底板通过抱索器固定架固定安装小车上支架上。

优选的：所述小车下支架通过螺栓固定安装在小车上支架的下方，所述螺栓的外侧设置有铜套。

优选的：所述驱动总成包括变频防爆电机、电机支架、主动轮支架、张紧导向轮、开手凸台一、主动轮、主动轴、联轴器、减速器，其中：

所述变频防爆电机固定在电机支架上，所述主动轮支架与电机支架固定安装，所述主动轮支架安装在轨道上。所述主动轮、张紧导向轮沿小车行驶方向分布安装在主动轮支架上，所述开手凸台一安装在主动轮支架上，且所述开手凸台一位于主动轮、张紧导向轮下方，所述变频防爆电机、减速器、联轴器、主动轴、主动轮依次传动连接。

优选的：所述张紧总成包括张紧装置支架、张紧螺栓、张紧轮、开手凸台二、托绳机构、张紧导向轮、张紧轮轴，其中：

所述张紧轮安装在张紧轴轮上，所述张紧轴轮上下滑动安装在张紧装置支架上，所述张紧螺栓下端通过弹簧与张紧轴轮固定连接，所述张紧螺栓上端安装在张紧装置支架上。所述张紧导向轮、开手凸台二安装在张紧装置支架上，且所述张紧导向轮、张紧轮沿小车行驶方向分布设置，而所述开手凸台二位于张紧导向轮、张紧轮的下方。

优选的：所述轨道总成包括第一后合手凸台、第一前合手凸台、第二后合手凸台、第二前合手凸台、第三后合手凸台、第三前合手凸台、KBK轨道，其中：

所述第一后合手凸台、第一前合手凸台、第二后合手凸台、第二前合手凸台、第三后合手凸台、第三前合手凸台依次安装在KBK轨道上，且所述第一前合手凸台位于驱动总成的前方，所述第一后合手凸台位于驱动总成后方。所述第二前合手凸台位于张紧总成的前方，所述第二后合手凸台位于张紧总成后方。所述第三前合手凸台位于从动总成的前方，所述第三后合手凸台位于从动总成后方。

优选的：所述从动总成包括从动轮支架、从动张紧导向轮、开手凸台三、从动轮，其中：所述从动张紧导向轮、从动轮沿小车行驶方向安装在从动轮支架上，所述开手凸台三安装在从动轮支架上，且所述开手凸台三位于从动张紧导向轮、从动轮下方。

本发明相比现有技术，具有以下有益效果：

本发明采用钢丝绳分段牵引，可根据现场需求，实现单次单段200米以内的巡检作业，分段组合实现井下不同长度巷道巡检需求，避免了动力不足。通过张紧总成，避免了巡检机器人运动打滑。机器人本体安装在小车上，更换机器人时更加方便，且避免了机器人与轨道之间接触发生磨损。能够在较大倾角坡度下实现爬坡运行，在小车经过主从动轮、张紧总成和下一段轨道时，设置合手凸台和开手凸台，使得小车能够抓紧钢丝绳顺利通过。

附图说明

图1是本发明的一种井下巡检机器人分段牵引及动力装置立体图。

图2是本发明的抱索器的结构示意图。

图3是本发明的小车的结构示意图。

图4是本发明的驱动总成的结构示意图。

图5是本发明的张紧总成的结构示意图。

图6是本发明的轨道总成的结构示意图。

图7是本发明的从动总成的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种井下巡检机器人分段牵引及动力装置，包括一段以上的牵引动力单元、小车1，所述牵引动力单元排成一列，巡检机器人安装在小车1上。所述牵引动力单元包括驱动总成2、张紧总成3、轨道总成4、从动总成5、钢丝绳，所述轨道总成4吊挂安装在井道内，所述驱动总成2、张紧总成3、从动总成5安装在轨道总成4上，所述轨道总成4用于小车1行驶轨道，其中：

所述驱动总成2用于通过钢丝绳为小车1提供驱动力。

所述张紧总成3用于为钢丝绳提供张紧力，主要保证钢丝绳张紧，防止机器人运行过程中发生打滑。

所述从动总成5用于为钢丝绳提供支撑力。从动总成5通过摩擦力转动，主要起到支撑作用。

所述小车1用于根据驱动总成2通过钢丝绳为小车1提供的驱动力在轨道总成4上行驶。

所述小车1设置有两个以上的抱索器，所述抱索器用于抱紧或松开钢丝绳。当小车1在轨道总成4上行驶时，至少有一个抱索器抓紧钢丝绳。当小车1行驶到驱动总成2时，待通过驱动总成2的抱索器松开钢丝绳，通过驱动总成2后的抱索器抱紧钢丝绳，当小车1行驶到张紧总成3时，待通过张紧总成3的抱索器松开钢丝绳，通过张紧总成3后的抱索器抱紧钢丝绳。当小车1行驶到从动总成5时，待通过从动总成5的抱索器松开钢丝绳，通过从动总成5后的抱索器抱紧钢丝绳。

所述抱索器包括抓绳轮、抓绳小手、抱索器底板、抓绳轮支架、抓绳小手复位弹簧，所述抓绳小手用于抓紧或松开钢丝绳，所述抓绳小手通过轴承转动安装在抱索器底板上，且所述抓绳小手复位弹簧一端与抱索器底板固定连接，所述抓绳小手复位弹簧另一端与抓绳小手固定连接。所述抓绳轮支架与抓绳小手固定连接，所述抓绳轮安装在抓绳轮支架上。

对于牵引动力单元只有一段的井下巡检机器人分段牵引及动力装置，小车通过从动总成5后，本段的牵引动力单元的驱动总成2停止驱动，小车停止。对于牵引动力单元两段以上的井下巡检机器人分段牵引及动力装置，小车1通过本段的从动总成5后过渡到下一段的牵引动力单元的驱动总成2，至此完成一次循环。因此本发明可根据矿井现场需求，实现单次单段200米以内的巡检作业，分段组合实现井下不同长度巷道巡检需求。

所述小车1包括两个抱索器，小车轮子1-3、小车上支架1-4、小车下支架1-8，两个抱索器分别为前抱索器、后抱索器1-1，其中，

所述前抱索器包括前抓绳轮1-5、前抓绳小手1-6、前抱索器底板、前抓绳轮支架、前抓绳小手复位弹簧，所述前抓绳小手1-6通过轴承转动安装在前抱索器底板上，且所述前抓绳小手复位弹簧一端与前抱索器底板固定连接，另一端与前抓绳小手1-6固定连接。所述前抓绳轮支架与前抓绳小手1-6固定连接，所述前抓绳轮1-5安装在前抓绳轮支架上。所述前抱索器底板固定安装在前抱索器固定架上。

所述后抱索器1-1包括后抓绳轮1-1-1、后抓绳小手1-1-2、后抱索器底板1-1-3、后抓绳轮支架、后抓绳小手复位弹簧，所述后抓绳小手1-1-2通过轴承转动安装在后抱索器底板1-1-3上，且所述后抓绳小手复位弹簧一端与后抱索器底板1-1-3固定连接，另一端与后抓绳小手1-1-2固定连接。所述后抓绳轮支架与后抓绳小手1-1-2固定连接，所述后抓绳轮1-1-1安装在后抓绳轮支架上。所述后抱索器底板1-1-3固定安装在后抱索器固定架1-2上。

所述后抱索器固定架1-2安装在小车上支架1-4的后端，所述前抱索器固定架安装在小车上支架1-4的前端。所述小车下支架1-8固定安装在小车上支架1-4的下方，所述小车下支架1-8用于安装巡检机器人。所述小车轮子1-3安装在小车上支架1-4上。所述抱索器底板通过抱索器固定架固定安装小车上支架1-4上。所述小车下支架1-8用于安装巡检机器人，所述小车下支架1-8通过螺栓1-9固定安装在小车上支架1-4的下方，所述螺栓1-9的外侧设置有铜套1-7以保护螺栓。

小车1的前抓绳小手1-6通过前抓绳小手复位弹簧与前抓绳轮1-5固定连接，后抓绳小手1-1-2通过后抓绳小手复位弹簧与后抓绳轮1-1-1、固连，依靠前抓绳小手复位弹簧、后抓绳小手复位弹簧的弹簧张紧力，实现行走状态下，前抓绳小手1-6和后抓绳小手1-1-2始终抓紧钢丝绳，带动小车1运行。

当小车1经过驱动总成2、张紧总成3、从动总成5和换下一段的牵引动力单元时，只有一个抱索器的抓绳小手抓紧钢丝绳前抱索器抓紧钢丝绳或者后抱索器1-1抓紧钢丝绳，小车1的前抓绳轮1-5先爬上合手凸台，此时前抓绳轮1-5高度提升，进而使前抓绳小手1-6能更有效的抓紧钢丝绳，当小车1前部开始进入上述几个部分时，首先经过开手凸台，沿开手凸台下缘行驶，此时前抓绳轮1-5由于被开手凸台强制下压，在连接弹簧作用下，使得前抓绳小手1-6张开，以避免小车1发生碰撞，此时，小车1的后抓绳轮1-1-1爬上合手凸台，后抓绳轮1-1-1高度提升，使得后抓绳小手1-1-2更有效的抓紧钢丝绳，以保证此时小车1有足够的驱动力，当小车1前部驶出上述几个总成部分时，此时小车1前抓绳轮1-5再次爬上合手凸台，前抓绳轮1-5高度再次提升，使得前抓绳小手1-6更有效的抓紧钢丝绳，而后抓绳轮1-1-1爬上开手凸台，使得后抓绳轮1-1-1被强制下压，后抓绳小手1-1-2张开，从而使小车1能够在不发生碰撞、有效抓紧钢丝绳的情况下顺利通过。

所述驱动总成2包括变频防爆电机2-1、电机支架2-2、主动轮支架2-3、张紧导向轮2-5、开手凸台一2-6、主动轮2-7、主动轴2-8、联轴器2-9、减速器2-10，其中：

所述变频防爆电机2-1固定在电机支架2-2上，为了使电机更加固定，避免轨道侧翻，对电机支架2-2进行锚杆吊装，所述主动轮支架2-3与电机支架2-2固定安装，所述主动轮支架2-3安装在轨道4上。所述主动轮2-7、张紧导向轮2-5沿小车1行驶方向分布安装在主动轮支架2-3上，张紧导向轮2-5通过螺栓安装在主动轮支架2-3上，起到增大张紧力和导向作用，所述开手凸台一2-6安装在主动轮支架2-3上，且所述开手凸台一2-6位于主动轮2-7、张紧导向轮2-5下方，所述变频防爆电机2-1、减速器2-10、联轴器2-9、主动轴2-8、主动轮2-7依次传动连接。钢丝绳绕过主动轮2-7，主动轮2-7通过摩擦作用带动钢丝绳运动。当小车1沿开手凸台一2-6下缘行驶时，开手凸台一下缘依次强制压下在开手凸台一行驶的前抓绳轮1-5和后抓绳轮1-1-1，使前抓绳小手1-6和后抓绳小手1-1-2依次张开，避免触碰到主动轮2-7和张紧导向轮2-5，从而顺利通过。主动轮支架2-3安装在轨道4上，其中主动轮支架2-3为对称布置，通过合页一2-4将两个支架固定在一起，为了看清内部结构，本发明配图中将另一侧主动轮支架2-3予以隐藏。

所述张紧总成3包括张紧装置支架3-1、张紧螺栓3-2、张紧轮3-4、开手凸台二3-5、托绳机构3-6、张紧导向轮3-7、张紧轮轴3-8，其中：

所述张紧轮3-4安装在张紧轴轮3-8上，所述张紧轴轮3-8上下滑动安装在张紧装置支架3-1上，所述张紧螺栓3-2下端通过弹簧与张紧轴轮3-8固定连接，所述张紧螺栓3-2上端安装在张紧装置支架3-1上。所述张紧导向轮3-7、开手凸台二3-5安装在张紧装置支架3-1上，且所述张紧导向轮3-7、张紧轮3-4沿小车1行驶方向分布设置，而所述开手凸台二3-5位于张紧导向轮3-7、张紧轮3-4的下方。张紧轮3-4通过张紧轴轮3-8安装在张紧装置支架3-1上，且张紧轮3-4可上下移动，能够适应巡检过程中张力变换，左右两个张紧装置支架3-1通过合页二3-3连接在一起，开手凸台二3-5通过螺栓与张紧装置支架3-1固定，开手凸台二3-5和张紧装置支架3-1通过螺栓安装在KBK轨道5-2上，开手凸台二3-5主要作用是小车2通过时依次强制压下小车2的前抓绳轮1-5和后抓绳轮2-1-1，使前抓绳小手1-6和后抓绳小手1-1-2依次张开，以免发生碰撞，从而顺利通过张紧总成3，张紧螺栓3-2上装有弹簧，安装在张紧轮轴3-8，当张紧轮上下移动时，弹簧可起到缓冲作用，托绳装置3-6的托绳架轴承能够转动，钢丝绳与其接触面积减小，从而减少钢丝绳的磨损。

所述轨道总成4包括第一后合手凸台4-1、第一前合手凸台4-2、第二后合手凸台、第二前合手凸台、第三后合手凸台、第三前合手凸台、KBK轨道4-3，其中：

所述第一后合手凸台4-1、第一前合手凸台4-2、第二后合手凸台、第二前合手凸台、第三后合手凸台、第三前合手凸台依次安装在KBK轨道4-3上，且所述第一前合手凸台4-2位于驱动总成2的前方，所述第一后合手凸台4-1位于驱动总成2后方。所述第二前合手凸台位于张紧总成3的前方，所述第二后合手凸台位于张紧总成3后方。所述第三前合手凸台位于从动总成5的前方，所述第三后合手凸台位于从动总成5后方。

当小车1经过驱动总成2张紧总成3、从动总成5时，此过程首先是小车1的前抓绳轮1-5爬上第一后合手凸台4-1、第二后合手凸台、第三后合手凸台后合，使得前抓绳轮1-5高度提升，通过连接弹簧使得前抓绳小手1-6更有效的抓紧钢丝绳，当小车1进入驱动总成2、张紧总成3、从动总成5时，只有一个抓绳小手抓紧钢丝绳，此时小车1的后抓绳轮1-1-1爬上第一后合手凸台4-1、第二后合手凸台、第三后合手凸台，使得后抓绳小手1-1-2抓牢钢丝绳，前抓绳小手1-6张开，当小车1驶出上述总成部分的前部时，小车1的前抓绳轮1-5爬上第一前合手凸台4-2第二前合手凸台、第三前合手凸台，使得前抓绳小手1-6再次合拢，更牢的抓紧钢丝绳，而后抓绳小手1-1-2张开，从而避免碰撞，顺利通过，同时保证抓绳小手更有效的抓紧钢丝绳。

所述从动总成5包括从动轮支架5-2、从动张紧导向轮5-4、开手凸台三5-5、从动轮5-6，其中：所述从动张紧导向轮5-4、从动轮5-6沿小车1行驶方向安装在从动轮支架5-2上，所述开手凸台三5-5安装在从动轮支架5-2上，且所述开手凸台三5-5位于从动张紧导向轮5-4、从动轮5-6下方。从动轮5-5通过螺栓5-1安装在从动轮支架5-2上，两个从动轮支架5-2通过合页5-3连接在一起，从动张紧导向轮5-4通过螺栓安装在从动轮支架5-2上，起到张紧的作用，调节钢丝绳的松紧程度，同时使钢丝绳能够按照既定方向运转。

一种井下巡检机器人分段牵引及动力装置的牵引方法，包括以下步骤：

步骤1，根据巷道需求，在巷道内设置一段以上的牵引动力单元，在巷道内将牵引动力单元排成一列，且相邻的两个牵引动力单元相互紧贴，使得前一段牵引动力单元的开手凸台三5-5与下一段牵引动力单元的开手凸台一2-6相互接触连接。

步骤2，将小车1放在初始的牵引动力单元的轨道总成4上，且初始的牵引动力单元的从动总成5位于小车1的前方，初始的牵引动力单元的驱动总成2位于小车1的后方，将小车1的抱索器分别抱紧在初始的牵引动力单元的钢丝绳上。

步骤3，启动初始的牵引动力单元的驱动总成2，小车1在钢丝绳的牵引下，在初始的牵引动力单元的轨道总成4上行走。

步骤4，当小车行走到本段牵引动力单元的张紧总成3时，前抓绳轮1-5遇上本段牵引动力单元的开手凸台二3-5，在本段牵引动力单元的开手凸台二3-5的作用下，前抓绳轮1-5被强制压下，使得前抓绳轮1-5行走在本段牵引动力单元的开手凸台二3-5上，此时，由于前抓绳轮1-5被强制压下，前抓绳轮1-5带动前抓绳小手1-6绕前抱索器底板转动，使得前抓绳小手1-6张开，进而松开本段牵引动力单元的钢丝绳，实现前抱索器经过张紧总成松开本段牵引动力单元的钢丝绳。当前抓绳轮1-5驶过本段牵引动力单元的开手凸台二3-5后，前抓绳轮1-5、前抓绳小手1-6在前抓绳小手复位弹簧的作用下进行复位，使得前抓绳小手1-6抱紧本段牵引动力单元的钢丝绳，实现前抱索器经过张紧总成后抱紧本段牵引动力单元的钢丝绳。

小车继续行驶，后抓绳轮1-1-1遇上本段牵引动力单元的开手凸台二3-5，在本段牵引动力单元的开手凸台二3-5的作用下，后抓绳轮1-1-1被强制压下，使得后抓绳轮1-1-1行走在本段牵引动力单元的开手凸台二3-5上，此时，由于后抓绳轮1-1-1被强制压下，后抓绳轮1-1-1带动后抓绳小手1-1-2绕后抱索器底板1-1-3转动，使得后抓绳轮1-1-1张开，进而松开本段牵引动力单元的钢丝绳，实现后抱索器1-1经过张紧总成3松开本段牵引动力单元的钢丝绳。当后抓绳轮1-1-1驶过开手凸台二3-5后，后抓绳轮1-1-1、后抓绳小手1-1-2在后抓绳小手复位弹簧的作用下进行复位，使得后抓绳小手1-1-2抱紧本段牵引动力单元的钢丝绳，实现后抱索器1-1经过张紧总成3后抱紧本段牵引动力单元的钢丝绳。

步骤5，当小车行走到本段牵引动力单元的从动总成5时，前抓绳轮1-5遇上本段牵引动力单元的开手凸台三5-5，在本段牵引动力单元的开手凸台三5-5的作用下，前抓绳轮1-5被强制压下，使得前抓绳轮1-5行走在本段牵引动力单元的开手凸台三5-5上，此时，由于前抓绳轮1-5被强制压下，前抓绳轮1-5带动前抓绳小手1-6绕前抱索器底板转动，使得前抓绳小手1-6张开，进而松开本段牵引动力单元的钢丝绳，实现前抱索器经过从动总成5松开本段牵引动力单元的钢丝绳。

小车继续行驶，前抓绳轮1-5遇上下一段牵引动力单元的驱动总成2时，前抓绳轮1-5遇上下一段牵引动力单元的开手凸台一2-6，由于前一段牵引动力单元的开手凸台三5-5与下一段牵引动力单元的开手凸台一2-6相互接触连接，因此使得前抓绳轮1-5在下一段牵引动力单元的开手凸台一2-6的作用下，前抓绳轮1-5行走在下一段牵引动力单元的开手凸台一2-6上，当前抓绳轮1-5驶过下一段牵引动力单元的开手凸台一2-6后，前抓绳轮1-5、前抓绳小手1-6在前抓绳小手复位弹簧的作用下进行复位，使得前抓绳小手1-6抱紧下一段牵引动力单元的钢丝绳，实现前抱索器经过下一段牵引动力单元的驱动总成2后抱紧下一段牵引动力单元的钢丝绳。

步骤6，小车继续行驶，后抓绳轮1-1-1遇上本段牵引动力单元的开手凸台三5-5，在本段牵引动力单元的开手凸台三5-5的作用下，后抓绳轮1-1-1被强制压下，使得后抓绳轮1-1-1行走在开手凸台三5-5上，此时，由于后抓绳轮1-1-1被强制压下，后抓绳轮1-1-1带动后抓绳小手1-1-2绕后抱索器底板1-1-3转动，使得后抓绳轮1-1-1张开，进而松开本段牵引动力单元的钢丝绳，实现后抱索器1-1经过从动总成5松开本段牵引动力单元的钢丝绳。

小车继续行驶，后抓绳轮1-1-1遇上下一段牵引动力单元的驱动总成2时，后抓绳轮1-1-1遇上下一段牵引动力单元的开手凸台一2-6，由于前一段牵引动力单元的开手凸台三5-5与下一段牵引动力单元的开手凸台一2-6相互接触连接，因此使得后抓绳轮1-1-1在下一段牵引动力单元的开手凸台一2-6的作用下，后抓绳轮1-1-1行走在下一段牵引动力单元的开手凸台一2-6上，当后抓绳轮1-1-1驶过下一段牵引动力单元的开手凸台一2-6后，后抓绳轮1-1-1、后抓绳小手1-1-2在后抓绳小手复位弹簧的作用下进行复位，使得后抓绳小手1-1-2抱紧下一段牵引动力单元的钢丝绳，实现后抱索器1-1经过下一段牵引动力单元的驱动总成2后抱紧下一段牵引动力单元的钢丝绳。

本发明巡检机器人分段牵引及动力装置，可根据现场需求，实现单次单段200米以内的巡检作业，分段组合实现井下不同长度巷道巡检需求，应用于矿井下恶劣环境，能够保障机器人大坡度爬坡和变速运行，且能使巡检装置避免打滑。本发明采用分段式巡检方式，巡检机器人吊装，便于拆装维护，动力装置集成在轨道上，进一步减轻巡检机器人重量和体积，实现型量化巡检作业。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种井下巡检机器人分段牵引及动力装置，其特征在于：包括一段以上的牵引动力单元、小车(1)，所述牵引动力单元排成一列，巡检机器人安装在小车(1)上；所述牵引动力单元包括驱动总成(2)、轨道总成(4)、从动总成(5)、钢丝绳，所述驱动总成(2)、从动总成(5)安装在轨道总成(4)上，其中：

所述驱动总成(2)用于通过钢丝绳为小车(1)提供驱动力；

所述从动总成(5)用于为钢丝绳提供支撑力；

所述小车(1)用于根据驱动总成(2)通过钢丝绳为小车(1)提供的驱动力在轨道总成(4)上行驶；

所述小车(1)设置有两个以上的抱索器，所述抱索器用于抱紧或松开钢丝绳；当小车(1)在轨道总成(4)上行驶时，至少有一个抱索器抓紧钢丝绳；当小车(1)行驶到驱动总成(2)时，待通过驱动总成(2)的抱索器松开钢丝绳，通过驱动总成(2)后的抱索器抱紧钢丝绳；当小车(1)行驶到从动总成(5)时，待通过从动总成(5)的抱索器松开钢丝绳，通过从动总成(5)后的抱索器抱紧钢丝绳。

2.根据权利要求1所述井下巡检机器人分段牵引及动力装置，其特征在于：包括张紧总成(3)，所述张紧总成(3)安装在轨道总成(4)上，所述张紧总成(3)用于为钢丝绳提供张紧力；当小车(1)行驶到张紧总成(3)时，待通过张紧总成(3)的抱索器松开钢丝绳，通过张紧总成(3)后的抱索器抱紧钢丝绳。

3.根据权利要求2所述井下巡检机器人分段牵引及动力装置，其特征在于：所述抱索器包括抓绳轮、抓绳小手、抱索器底板、抓绳轮支架、抓绳小手复位弹簧，所述抓绳小手用于抓紧或松开钢丝绳，所述抓绳小手通过轴承转动安装在抱索器底板上，且所述抓绳小手复位弹簧一端与抱索器底板固定连接，所述抓绳小手复位弹簧另一端与抓绳小手固定连接；所述抓绳轮支架与抓绳小手固定连接，所述抓绳轮安装在抓绳轮支架上。

4.根据权利要求3所述井下巡检机器人分段牵引及动力装置，其特征在于：所述小车(1)包括小车轮子(1-3)、小车上支架(1-4)、小车下支架(1-8)，其中，所述抱索器分布安装小车上支架(1-4)上，所述小车下支架(1-8)固定安装在小车上支架(1-4)的下方，所述小车下支架(1-8)用于安装巡检机器人；所述小车轮子(1-3)安装在小车上支架(1-4)上。

5.根据权利要求4所述井下巡检机器人分段牵引及动力装置，其特征在于：所述驱动总成(2)包括变频防爆电机(2-1)、电机支架(2-2)、主动轮支架(2-3)、张紧导向轮(2-5)、开手凸台一(2-6)、主动轮(2-7)、主动轴(2-8)、联轴器(2-9)、减速器(2-10)，其中：

所述变频防爆电机(2-1)固定在电机支架(2-2)上，所述主动轮支架(2-3)与电机支架(2-2)固定安装，所述主动轮支架(2-3)安装在轨道(4)上；所述主动轮(2-7)、张紧导向轮(2-5)沿小车(1)行驶方向分布安装在主动轮支架(2-3)上，所述开手凸台一(2-6)安装在主动轮支架(2-3)上，且所述开手凸台一(2-6)位于主动轮(2-7)、张紧导向轮(2-5)下方，所述变频防爆电机(2-1)、减速器(2-10)、联轴器(2-9)、主动轴(2-8)、主动轮(2-7)依次传动连接。

6.根据权利要求5所述井下巡检机器人分段牵引及动力装置，其特征在于：所述张紧总成(3)包括张紧装置支架(3-1)、张紧螺栓(3-2)、张紧轮(3-4)、开手凸台二(3-5)、托绳机构(3-6)、张紧导向轮(3-7)、张紧轮轴(3-8)，其中：

所述张紧轮(3-4)安装在张紧轴轮(3-8)上，所述张紧轴轮(3-8)上下滑动安装在张紧装置支架(3-1)上，所述张紧螺栓(3-2)下端通过弹簧与张紧轴轮(3-8)固定连接，所述张紧螺栓(3-2)上端安装在张紧装置支架(3-1)上；所述张紧导向轮(3-7)、开手凸台二(3-5)安装在张紧装置支架(3-1)上，且所述张紧导向轮(3-7)、张紧轮(3-4)沿小车(1)行驶方向分布设置，而所述开手凸台二(3-5)位于张紧导向轮(3-7)、张紧轮(3-4)的下方。

7.根据权利要求6所述井下巡检机器人分段牵引及动力装置，其特征在于：所述轨道总成(4)包括第一后合手凸台(4-1)、第一前合手凸台(4-2)、第二后合手凸台、第二前合手凸台、第三后合手凸台、第三前合手凸台、KBK轨道(4-3)，其中：

所述第一后合手凸台(4-1)、第一前合手凸台(4-2)、第二后合手凸台、第二前合手凸台、第三后合手凸台、第三前合手凸台依次安装在KBK轨道(4-3)上，且所述第一前合手凸台(4-2)位于驱动总成(2)的前方，所述第一后合手凸台(4-1)位于驱动总成(2)后方；所述第二前合手凸台位于张紧总成(3)的前方，所述第二后合手凸台位于张紧总成(3)后方；所述第三前合手凸台位于从动总成(5)的前方，所述第三后合手凸台位于从动总成(5)后方。

8.根据权利要求7所述井下巡检机器人分段牵引及动力装置，其特征在于：所述从动总成(5)包括从动轮支架(5-2)、从动张紧导向轮(5-4)、开手凸台三(5-5)、从动轮(5-6)，其中：所述从动张紧导向轮(5-4)、从动轮(5-6)沿小车(1)行驶方向安装在从动轮支架(5-2)上，所述开手凸台三(5-5)安装在从动轮支架(5-2)上，且所述开手凸台三(5-5)位于从动张紧导向轮(5-4)、从动轮(5-6)下方。

9.根据权利要求8所述井下巡检机器人分段牵引及动力装置，其特征在于：所述抱索器的个数为2个，这2个抱索器分别记为前抱索器、后抱索器(1-1)，其中：

所述前抱索器包括前抓绳轮(1-5)、前抓绳小手(1-6)、前抱索器底板、前抓绳轮支架、前抓绳小手复位弹簧，所述前抓绳小手(1-6)通过轴承转动安装在前抱索器底板上，且所述前抓绳小手复位弹簧一端与前抱索器底板固定连接，另一端与前抓绳小手(1-6)固定连接。所述前抓绳轮支架与前抓绳小手(1-6)固定连接，所述前抓绳轮(1-5)安装在前抓绳轮支架上。所述前抱索器底板固定安装在前抱索器固定架上；

所述后抱索器(1-1)包括后抓绳轮(1-1-1)、后抓绳小手(1-1-2)、后抱索器底板(1-1-3)、后抓绳轮支架、后抓绳小手复位弹簧，所述后抓绳小手(1-1-2)通过轴承转动安装在后抱索器底板(1-1-3)上，且所述后抓绳小手复位弹簧一端与后抱索器底板(1-1-3)固定连接，另一端与后抓绳小手(1-1-2)固定连接。所述后抓绳轮支架与后抓绳小手(1-1-2)固定连接，所述后抓绳轮(1-1-1)安装在后抓绳轮支架上。所述后抱索器底板(1-1-3)固定安装在后抱索器固定架(1-2)上。

10.一种基于权利要求9所述井下巡检机器人分段牵引及动力装置的牵引方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据巷道需求，在巷道内设置一段以上的牵引动力单元，在巷道内将牵引动力单元排成一列，且相邻的两个牵引动力单元相互紧贴，使得前一段牵引动力单元的开手凸台三(5-5)与下一段牵引动力单元的开手凸台一(2-6)相互接触连接；

步骤2，将小车(1)放在初始的牵引动力单元的轨道总成(4)上，且初始的牵引动力单元的从动总成(5)位于小车(1)的前方，初始的牵引动力单元的驱动总成(2)位于小车(1)的后方，将小车(1)的抱索器分别抱紧在初始的牵引动力单元的钢丝绳上；

步骤3，启动初始的牵引动力单元的驱动总成(2)，小车(1)在钢丝绳的牵引下，在初始的牵引动力单元的轨道总成(4)上行走；

步骤4，当小车行走到本段牵引动力单元的张紧总成(3)时，前抓绳轮(1-5)遇上本段牵引动力单元的开手凸台二(3-5)，在本段牵引动力单元的开手凸台二(3-5)的作用下，前抓绳轮(1-5)被强制压下，使得前抓绳轮(1-5)行走在本段牵引动力单元的开手凸台二(3-5)上，此时，由于前抓绳轮(1-5)被强制压下，前抓绳轮(1-5)带动前抓绳小手(1-6)绕前抱索器底板转动，使得前抓绳小手(1-6)张开，进而松开本段牵引动力单元的钢丝绳，实现前抱索器经过张紧总成松开本段牵引动力单元的钢丝绳；当前抓绳轮(1-5)驶过本段牵引动力单元的开手凸台二(3-5)后，前抓绳轮(1-5)、前抓绳小手(1-6)在前抓绳小手复位弹簧的作用下进行复位，使得前抓绳小手(1-6)抱紧本段牵引动力单元的钢丝绳，实现前抱索器经过张紧总成后抱紧本段牵引动力单元的钢丝绳；

小车继续行驶，后抓绳轮(1-1-1)遇上本段牵引动力单元的开手凸台二(3-5)，在本段牵引动力单元的开手凸台二(3-5)的作用下，后抓绳轮(1-1-1)被强制压下，使得后抓绳轮(1-1-1)行走在本段牵引动力单元的开手凸台二(3-5)上，此时，由于后抓绳轮(1-1-1)被强制压下，后抓绳轮(1-1-1)带动后抓绳小手(1-1-2)绕后抱索器底板(1-1-3)转动，使得后抓绳轮(1-1-1)张开，进而松开本段牵引动力单元的钢丝绳，实现后抱索器(1-1)经过张紧总成(3)松开本段牵引动力单元的钢丝绳；当后抓绳轮(1-1-1)驶过开手凸台二(3-5)后，后抓绳轮(1-1-1)、后抓绳小手(1-1-2)在后抓绳小手复位弹簧的作用下进行复位，使得后抓绳小手(1-1-2)抱紧本段牵引动力单元的钢丝绳，实现后抱索器(1-1)经过张紧总成(3)后抱紧本段牵引动力单元的钢丝绳；

步骤5，当小车行走到本段牵引动力单元的从动总成(5)时，前抓绳轮(1-5)遇上本段牵引动力单元的开手凸台三(5-5)，在本段牵引动力单元的开手凸台三(5-5)的作用下，前抓绳轮(1-5)被强制压下，使得前抓绳轮(1-5)行走在本段牵引动力单元的开手凸台三(5-5)上，此时，由于前抓绳轮(1-5)被强制压下，前抓绳轮(1-5)带动前抓绳小手(1-6)绕前抱索器底板转动，使得前抓绳小手(1-6)张开，进而松开本段牵引动力单元的钢丝绳，实现前抱索器经过从动总成(5)松开本段牵引动力单元的钢丝绳；

小车继续行驶，前抓绳轮(1-5)遇上下一段牵引动力单元的驱动总成(2)时，前抓绳轮(1-5)遇上下一段牵引动力单元的开手凸台一(2-6)，由于前一段牵引动力单元的开手凸台三(5-5)与下一段牵引动力单元的开手凸台一(2-6)相互接触连接，因此使得前抓绳轮(1-5)在下一段牵引动力单元的开手凸台一(2-6)的作用下，前抓绳轮(1-5)行走在下一段牵引动力单元的开手凸台一(2-6)上，当前抓绳轮(1-5)驶过下一段牵引动力单元的开手凸台一(2-6)后，前抓绳轮(1-5)、前抓绳小手(1-6)在前抓绳小手复位弹簧的作用下进行复位，使得前抓绳小手(1-6)抱紧下一段牵引动力单元的钢丝绳，实现前抱索器经过下一段牵引动力单元的驱动总成(2)后抱紧下一段牵引动力单元的钢丝绳；

步骤6，小车继续行驶，后抓绳轮(1-1-1)遇上本段牵引动力单元的开手凸台三(5-5)，在本段牵引动力单元的开手凸台三(5-5)的作用下，后抓绳轮(1-1-1)被强制压下，使得后抓绳轮(1-1-1)行走在开手凸台三(5-5)上，此时，由于后抓绳轮(1-1-1)被强制压下，后抓绳轮(1-1-1)带动后抓绳小手(1-1-2)绕后抱索器底板(1-1-3)转动，使得后抓绳轮(1-1-1)张开，进而松开本段牵引动力单元的钢丝绳，实现后抱索器(1-1)经过从动总成(5)松开本段牵引动力单元的钢丝绳；

小车继续行驶，后抓绳轮(1-1-1)遇上下一段牵引动力单元的驱动总成(2)时，后抓绳轮(1-1-1)遇上下一段牵引动力单元的开手凸台一(2-6)，由于前一段牵引动力单元的开手凸台三(5-5)与下一段牵引动力单元的开手凸台一(2-6)相互接触连接，因此使得后抓绳轮(1-1-1)在下一段牵引动力单元的开手凸台一(2-6)的作用下，后抓绳轮(1-1-1)行走在下一段牵引动力单元的开手凸台一(2-6)上，当后抓绳轮(1-1-1)驶过下一段牵引动力单元的开手凸台一(2-6)后，后抓绳轮(1-1-1)、后抓绳小手(1-1-2)在后抓绳小手复位弹簧的作用下进行复位，使得后抓绳小手(1-1-2)抱紧下一段牵引动力单元的钢丝绳，实现后抱索器(1-1)经过下一段牵引动力单元的驱动总成(2)后抱紧下一段牵引动力单元的钢丝绳。

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