CN113977605B - 一种矿用本安型智能巡检机器人系统装置及其巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种矿用本安型智能巡检机器人系统装置及其巡检方法，包括监控平台、沿矿道布置的导轨以及巡检机器人，导轨上设置有换电仓，监控平台接收巡检机器人发出的信号并反馈控制巡检机器人；巡检机器人包括：主体，主体设置有检测组件和通讯组件，检测组件包括至少一个插接设置于主体上的传感器，检测组件用于检测巡检机器人的工作环境参数，通讯组件用于发送检测组件的检测信号；电源模块，电源模块可更换设置于主体上，电源模块为巡检机器人提供电源，巡检机器人运动与换电仓进行换电操作；运动模块，运动模块沿导轨滑动并带动巡检机器人运动。本发明具有换电时间短和重量轻等特点。

Description

一种矿用本安型智能巡检机器人系统装置及其巡检方法

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种矿用本安型智能巡检机器人系统装置及其巡检方法。

背景技术

随着本安型智能巡检机器人系统研发成功投入市场后，井下不同生产岗位如水泵房和皮带传输将实现“无人值班、无人巡检、配置减员”安全生产模式。实现各设备的无人巡检，降低运输环节的人工成本，提高巡检效率，提升巡检质量，实现了井下固定岗位无人值守和无人巡检，减少了井下作业人员，提升了作业安全性。

目前，市场上各行各业的无线巡检机器人，基本采用“长时间待机”充电方式。当机器人需要充电时，必须返回到充电区，同时停止巡检工作，转入“待机”充电状态。另外当前所用的其它机器人，电池均安装在巡检机器人腔体内部，且固定无法自由更换，如果因电池容量衰减必须由专业技术人员更换。

CN206195414U公开了一种智能挂轨巡检机器人供电系统，包括：若干分布式充电站及用于挂轨巡检机器人移动的轨道；各分布式充电站间隔一定距离沿所述轨道分布；每个分布式充电站包括：一配电箱及从配电箱内充电电路的充电接口连接并伸出的滑触线，滑触线伸至移动在轨道上的挂轨巡检机器人的充电电极能够直接接触的位置，实现挂轨巡检机器人的接触式充电。便于挂轨巡检机器人的自动化充电，保证巡检工作的正常进行。

现有巡检机器人存在充电时间久和巡检时间短等问题，因此，如何提供一种巡检机器人，对矿道内参数进行检测，并且能够避免电池长时间充电，减少巡检机器人待机时间，成为目前迫切需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种矿用本安型智能巡检机器人系统装置及其巡检方法，通过设置可更换电池以及换电仓，在巡检过程中，巡检机器人的电量低，能够通过进入换电仓进行换电，避免了巡检机器人充电待机时间久的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种矿用本安型智能巡检机器人系统装置，所述系统装置包括监控平台、沿矿道布置的导轨以及巡检机器人，所述导轨上设置有换电仓，所述监控平台接收巡检机器人发出的信号并反馈控制巡检机器人。

所述巡检机器人包括：

主体，所述主体设置有检测组件和通讯组件，所述检测组件包括至少一个插接设置于主体上的传感器，所述检测组件用于检测所述巡检机器人的工作环境参数，所述通讯组件用于发送检测组件的检测信号。

电源模块，所述电源模块可更换设置于主体上，所述电源模块为所述巡检机器人提供电源，所述巡检机器人运动与换电仓进行换电操作。

运动模块，所述运动模块沿导轨滑动并带动所述巡检机器人运动。

本发明中巡检机器人设置检测组件对矿道环境进行巡检，以机器人代替人工，实现无人巡检的安全生产模式，有效提高巡检质量和效率，提高了巡检作业的安全性，有效减少安全事故；此外，本发明中通过设置可更换的电源模块以及换电仓，巡检机器人电量低时，能够直接进入换电仓进行换电，从而继续进行巡检工作，避免电池充电时间久、待机时间长的问题；进一步地，本发明中巡检机器人采用本安型设计，达到结构轻量化的要求，其总重量仅25kg。

需要说明的是，本发明对运动模块与导轨的配合方式不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据配合方式合理设置，例如，运动模块包括支架，支架用于搭载主体和电源模块，支架上还设置有驱动件，以及与驱动件传动连接的驱动轮，所述驱动轮位于导轨上驱动巡检机器人运动，此外，还可以在支架上设置承重轮提高稳定性，以及设置限位轮避免碰撞。

作为本发明的一个优选技术方案，所述检测组件还包括设置于主体底部的摄像组件。

优选地，所述摄像组件包括分别位于主体两端的AI摄像机和升降摄像机，所述升降摄像机通过升降件与主体连接。

本发明通过设置AI摄像机，能够通过内置的芯片进行识别，进一步地本发明通过设置升降摄像机，在使用过程中能够通过升降件进行上下移动，进一步地结合摄像头的旋转，实现多方位的摄像，能够通过调控摄像机的位置高度和角度，减少摄像死角，此外，本发明中的AI摄像机和升降摄像机在正常工作状态下的摄像方向为巡检机器人的运动方向。

优选地，所述传感器包括声音识别传感器、烟雾传感器、气体检测传感器、声音采集传感器、位置定位传感器、温度传感器或巡检距离传感器中的任意一种。

本发明通过插接设置传感器，遵循工作协调的“一致性”、“通用性”、“可扩充性”等，本发明中巡检机器人中各组件中CPU一致，例如均采用STM32系列。

优选地，所述检测组件还包括设置于电源模块上的电量传感器。

本发明通过检测电池电量，进一步地根据巡检距离传感器的数据，计算换电应保持电量，有效避免巡检机器人半路停机。

作为本发明的一个优选技术方案，所述通讯组件包括无线通讯器和红外接收器，所述红外接收器匹配设置有遥控器。

本发明通过设置红外接收器，在使用过程中，能够直接通过遥控器进行控制。

优选地，所述主体上还设置有扬声器，所述扬声器用于报警或播放语音。

优选地，所述主体的两侧设置有雷达避障器；所述主体上还设置有指示灯和数据显示屏。

优选地，所述巡检机器人还包括设置于主体上的控制组件，所述控制组件分别与运动模块、通讯组件电性连接，所述控制组件用于接收通讯组件的信号，并反馈控制控制运动模块。

优选地，所述监控平台通过至少一个无线基站与通讯组件电性连接。

作为本发明的一个优选技术方案，所述导轨包括依次拼接的导轨单体。

需要说明的是，本发明对导轨的结构不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据导轨设计合理选择，例如导轨为H型钢。

优选地，所述导轨单体两端的下表面设置有下拼接结构，所述下拼接结构包括分别设置于导轨单体两端的内凹下托卡箍和外凸下托卡箍，位于相邻所述导轨单体拼接处，所述外凸下托卡箍的外凸结构和内凹下托卡箍的内凹结构拼接后锁合固定。

优选地，所述导轨单体两端的上表面设置有上拼接结构，所述上拼接结构包括分别设置于导轨单体两端的插接环，两端的所述插接环错位设置，位于相邻所述导轨单体拼接处，所述插接环错位拼接并且插接环的环孔同轴，所述插接环通过插销固定。

本发明通过在导轨单体的两端分别设置拼接结构，下表面采用相互嵌合的内凹结构和外凸结构，安装时将两部分拼接固定，进一步地通过在上表面设置插销固定的插接环，同时保证导轨单体拼接部水平方向和竖直方向的力学稳定性，此外，本发明在安装过程中无需采用螺栓和焊接等操作，直接拼接即可完成组装固定，在矿下安装，有效避免零部件繁琐和焊接火花，具有安全性高、成本低和安装效率高等特点。

作为本发明的一个优选技术方案，所述导轨还包括呈倒人字型的吊索，所述吊索的顶点穿过拼接后的插接环提拉导轨。

优选地，所述吊索通过U型件提拉所述插接环，所述U型件的两端设置有插销孔，所述U型件的插销孔与插接环的环孔同轴，插入固定销后固定，所述吊索穿过U型件提拉导轨。

优选地，所述外凸下托卡箍的外凸结构沿水平方向拼接至所述内凹下托卡箍的内凹结构。

需要说明的是，本发明中沿水平方向拼接的外凸结构和内凹结构，即拼接使用后，外凸结构和内凹结构无法沿竖直方向移动。

优选地，所述内凹结构包括锁合槽和连接槽，所述外凸结构设置有锁合凸起和连接凸起，所述内凹结构和外凸结构拼接后，所述锁合槽与锁合凸起拼合，所述连接槽与连接凸起拼合。

需要说明的是，本发明中所述锁合槽的形状与锁合凸起的形状相同，所述连接槽的形状与连接凸起的形状相同，从而保证拼接后呈一体式结构，保证结构强度，例如所述锁合槽的形状为圆形或多边形，所述连接部的形状为矩形。

优选地，所述插接环通过连接座与导轨单体连接固定。

优选地，所述插接环与连接座为一体式结构。

作为本发明的一个优选技术方案，所述电源模块包括至少两个用于放置电池的放电插口，至少一个所述放电插口内设置有电池，所述放电插口内设置有电量检测器以及固定所述电池的卡合件，所述电池分为充电部和放电部，所述电池的放电部插入插口内。

优选地，所述换电仓设置有至少两个用于插设所述电池的充电部的充电插口。

示例性地，提供一种巡检机器人进入换电仓换电的换电方法：

所述巡检机器人将电源模块和换电仓对接，换电仓内电池和电源模块中电池分别插入放电插口和充电插口，巡检机器人控制卡合件的开启，安装换电仓内电池并卸载电源模块中的电池。

本发明通过在巡检机器人上设置可更换的电池，在巡检机器人需要充电时，利用电源模块和换电仓进行对接，控制卡合件对电池的固定，将满电电池装至电源模块，未满电电池装至换电仓，从而实现电池的快速更换，巡检机器人的电源只换不充，换电时间缩短至1～5min，全自动换电，有效缩短巡检机器人由于充电过程中的待机时间。

需要说明的是，本发明中对于放电插口内电池的插入占比不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据巡检路径合理选择，例如，电池的插入占比为1:1。

优选地，所述电池位于充电部的一端设置有充电导向块，所述充电插口内设置有与充电导向块相匹配的充电定位槽。

优选地，所述电池位于充电部设置有卡位槽，所述充电插口内设置有位置对应的弹力卡位销，所述电池的充电部插入充电插口内，所述弹力卡位销卡合所述卡位槽。

本发明通过在充电插口内设置弹力卡位销，通过弹力卡位销对电池进行卡位，从而保证电池不脱离充电插口并固定电池的充电状态，若卡合件卡合固定电池，则在巡检机器人脱离换电仓的时候，由于卡合件对电池的固定，巡检机器人带动电池运动，弹力卡位销在力的作用下脱离卡位槽，从而使电池脱离换电仓。

优选地，所述电池位于放电部的一端设置有放电导向块，所述放电插口内设置有与放电导向块相匹配的放电定位槽。

优选地，所述电池位于放电部设置有脱机槽，所述卡合件通过卡合脱机槽固定电池。

优选地，所述电池位于充电部的一端设置有充电极孔，位于放电部的一端设置有放电极孔。

优选地，所述充电定位槽和放电定位槽内均设置有到位检测器，所述到位检测器用于检测电池位置。

作为本发明的一个优选技术方案，所述电源模块还包括设置于巡检机器人内的备用电池，所述备用电池用于换电过程中驱动巡检机器人。

本发明通过设置备用电池，在电源模块中的电池切断使用时，启用备用电池，从而使巡检机器人继续工作，驱动巡检机器人完成换电，备用电池在巡检机器人内间歇工作，当电源模块中电池电量充足时，备用电池处于浮充状态，保证备用电池的电量充足。

优选地，所述巡检机器人设置有换电仓感应器，所述换电仓感应器用于感应巡检机器人进入换电仓所在区域。

优选地，所述巡检机器人和换电仓均设置有无线通讯模块，所述换电仓感应器感应到巡检机器人进入换电仓所在区域，所述备用电池启动并切断电池供电，所述换电仓内电池停止充电，所述巡检机器人脱离换电仓所在区域，恢复电源模块中电池供电，以及换电仓内充电。

优选地，所述放电插口均设置有复位挡板，所述放电插口内无电池状态下复位挡板闭合放电插口。

优选地，所述放电插口和充电插口内均设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测电池的温度。

作为本发明的一个优选技术方案，所述放电插口内设置有放电极针，所述放电极针插入放电极孔内形成电连接。

优选地，所述充电插口内设置有充电极针，所述充电极针插入充电极孔内形成电连接。

优选地，所述放电极孔、放电极针、充电极孔和充电极针均设置有保护套。

本发明通过设置保护套，例如保护套为橡胶保护套，通过在电池上设置放电极孔和充电极孔，采用“内藏”式结构并由保护套保护隐藏，防止因意外情况发生，即电池正负电极和充电仓中电极之间短接产生火花，此外，放电极针和充电极针也采用保护套，只要不是人为故意强行短接，很难发生“短路”现象。

第二方面，本发明提供了一种第一方面所述矿用本安型智能巡检机器人系统装置的巡检方法，所述巡检方法包括：

所述巡检机器人沿导轨运动，对矿道内的参数进行检测，所述电源模块电量低时，所述巡检机器人进入换电仓进行换电操作，将满电电池装至巡检机器人，将巡检机器人的中未满电电池卸至换电仓内进行充电，换电完成后，所述巡检机器人继续巡检工作。

需要说明的是，本发明中电源模块的电量低，即不能够满足巡检机器人运动至换电仓内进行换电操作的电量，该电量可以是通过巡检机器人与换电仓之间的距离与电源模块剩余电量计算，也可以是设定与电源模块上的低电量阈值。

作为本发明的一个优选技术方案，所述巡检方法具体包括以下步骤：

所述巡检机器人沿导轨进行巡检，所述传感器将检测到的参数，以及摄像机拍摄到的画面通过通讯模块发送至监控平台，当附近员工通过遥控器或监控平台向巡检机器人发送控制信号进行移动，则控制组件控制运动模块运动；

当电池电量低时，巡检机器人进入换电仓，向监控平台发送信号，进行换电操作，所述换电仓感应器感应到巡检机器人进入换电仓区域，所述换电仓感应器分别向巡检机器人和换电仓发出信号，分别切断所述电源模块中电池供电以及换电仓内电池充电，所述备用电池驱动巡检机器人将电源模块和换电仓对接；

对接过程中所述电源模块和换电仓内的电池相互插接，插入所述换电仓内的电池的卡位槽由弹力卡位销固定，所述电量检测器检测电池电量，所述巡检机器人控制放置有满电电池的放电插口内卡合件卡合固定电池，控制放置有未满电电池的放电插口内卡合件取消固定电池；

所述巡检机器人脱离换电仓，所述换电仓感应器感应到巡检机器人脱离换电仓区域，接通换电仓内电池充电，以及电源模块中电池工作，完成换电操作，巡检机器人继续巡检工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明中巡检机器人设置检测组件对矿道环境进行巡检，以机器人代替人工，实现无人巡检的安全生产模式，有效提高巡检质量和效率，提高了巡检作业的安全性，有效减少安全事故；此外，本发明中通过设置可更换的电源模块以及换电仓，巡检机器人电量低时，能够直接进入换电仓进行换电，从而继续进行巡检工作，避免电池充电时间久、待机时间长的问题，换电时间仅1～5min；进一步地，本发明中巡检机器人采用本安型设计，达到结构轻量化的要求，其总重量仅25kg。

附图说明

图1为本发明一个具体实施方式中提供的矿用本安型智能巡检机器人系统装置的结构示意图；

图2为本发明一个具体实施方式中提供的巡检机器人的结构示意图；

图3为本发明一个具体实施方式中提供的导轨的拼接结构示意图；

图4为本发明一个具体实施方式中提供的下拼接结构示意图；

图5为本发明一个具体实施方式中提供的下拼接结构示意图；

图6为本发明一个具体实施方式中提供的电池与换电仓对接示意图；

图7为本发明一个具体实施方式中提供的电池结构示意图。

其中，1-巡检机器人；2-导轨；3-监控平台；4-换电仓；5-主体；6-电源模块；7-运动模块；8-无线基站；9-AI摄像机；10-升降摄像机；11-升降件；12-红外接收器；13-无线通讯器；14-扬声器；15-数据显示屏；16-指示灯；17-雷达避障器；18-导轨单体；19-下拼接结构；20-上拼接结构；21-U型件；22-内凹下托卡箍；23-外凸下托卡箍；24-内凹结构；25-外凸结构；26-第一插接环；27-第二插接环；28-连接座；29-环孔；30-电池；31-放电插口；32-充电插口；33-放电定位槽；34-充电定位槽；35-充电极针；36-放电极针；37-弹力卡位销；38-卡合件；39-保护套；40-放电导向块；41-放电极孔；42-脱机槽；43-卡位槽；44-充电导向块；45-充电极孔。

具体实施方式

需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在一个具体实施方式中，如图1所示，本发明提供了一种矿用本安型智能巡检机器人1系统装置，所述系统装置包括监控平台3、沿矿道布置的导轨2以及巡检机器人1，所述导轨2上设置有换电仓4，所述监控平台3接收巡检机器人1发出的信号并反馈控制巡检机器人1。

所述巡检机器人1包括：

主体5，所述主体5设置有检测组件和通讯组件，所述检测组件包括至少一个插接设置于主体5上的传感器，所述检测组件用于检测所述巡检机器人1的工作环境参数，所述通讯组件用于发送检测组件的检测信号。

电源模块6，所述电源模块6可更换设置于主体5上，所述电源模块6为所述巡检机器人1提供电源，所述巡检机器人1运动与换电仓4进行换电操作。

运动模块7，所述运动模块7沿导轨2滑动并带动所述巡检机器人1运动。

本发明中巡检机器人1设置检测组件对矿道环境进行巡检，以机器人代替人工，实现无人巡检的安全生产模式，有效提高巡检质量和效率，提高了巡检作业的安全性，有效减少安全事故；此外，本发明中通过设置可更换的电源模块6以及换电仓4，巡检机器人1电量低时，能够直接进入换电仓4进行换电，从而继续进行巡检工作，避免电池30充电时间久、待机时间长的问题；进一步地，本发明中巡检机器人1采用本安型设计，达到结构轻量化的要求，其总重量仅25kg。

需要说明的是，本发明对运动模块7与导轨2的配合方式不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据配合方式合理设置，例如，运动模块7包括支架，支架用于搭载主体5和电源模块6，支架上还设置有驱动件，以及与驱动件传动连接的驱动轮，所述驱动轮位于导轨2上驱动巡检机器人1运动，此外，还可以在支架上设置承重轮提高稳定性，以及设置限位轮避免碰撞。

具体地，如图2所示，所述检测组件还包括设置于主体5底部的摄像组件。所述摄像组件包括分别位于主体5两端的AI摄像机9和升降摄像机10，所述升降摄像机10通过升降件11与主体5连接。本发明通过设置AI摄像机9，能够通过内置的芯片进行识别，进一步地本发明通过设置升降摄像机10，在使用过程中能够通过升降件11进行上下移动，进一步地结合摄像头的旋转，实现多方位的摄像，能够通过调控摄像机的位置高度和角度，减少摄像死角，此外，本发明中的AI摄像机9和升降摄像机10在正常工作状态下的摄像方向为巡检机器人1的运动方向。

具体地，所述传感器包括声音识别传感器、烟雾传感器、气体检测传感器、声音采集传感器、位置定位传感器、温度传感器或巡检距离传感器中的任意一种。本发明通过插接设置传感器，遵循工作协调的“一致性”、“通用性”、“可扩充性”等，本发明中巡检机器人1中各组件中CPU一致，例如均采用STM32系列。

具体地，所述检测组件还包括设置于电源模块6上的电量传感器。本发明通过检测电池30电量，进一步地根据巡检距离传感器的数据，计算换电应保持电量，有效避免巡检机器人1半路停机。

具体地，所述通讯组件包括无线通讯器13和红外接收器12，所述红外接收器12匹配设置有遥控器。本发明通过设置红外接收器12，在使用过程中，能够直接通过遥控器进行控制。所述主体5上还设置有扬声器14，所述扬声器14用于报警或播放语音，所述主体的两侧设置有雷达避障器17；所述主体上还设置有指示灯16和数据显示屏15。

具体地，所述巡检机器人1还包括设置于主体5上的控制组件，所述控制组件分别与运动模块7、通讯组件电性连接，所述控制组件用于接收通讯组件的信号，并反馈控制控制运动模块7。

具体地，所述监控平台3通过至少一个无线基站8与通讯组件电性连接。

在一个实施例中，如图3所示，所述导轨2包括依次拼接的导轨单体18。

具体地，如图4所示，所述导轨单体18两端的下表面设置有下拼接结构19，所述下拼接结构19包括分别设置于导轨单体18两端的内凹下托卡箍22和外凸下托卡箍23，位于相邻所述导轨单体18拼接处，所述外凸下托卡箍23的外凸结构25和内凹下托卡箍22的内凹结构24拼接后锁合固定。

具体地，如图5所示，所述导轨单体18两端的上表面设置有上拼接结构20，所述上拼接结构20包括分别设置于导轨单体18两端的插接环，例如分别为第一插接环26和第二插接环27，两端的所述插接环错位设置，位于相邻所述导轨单体18拼接处，所述插接环错位拼接并且插接环的环孔29同轴，所述插接环通过插销固定。

本发明通过在导轨单体18的两端分别设置拼接结构，下表面采用相互嵌合的内凹结构24和外凸结构25，安装时将两部分拼接固定，进一步地通过在上表面设置插销固定的插接环，同时保证导轨单体18拼接部水平方向和竖直方向的力学稳定性，此外，本发明在安装过程中无需采用螺栓和焊接等操作，直接拼接即可完成组装固定，在矿下安装，有效避免零部件繁琐和焊接火花，具有安全性高、成本低和安装效率高等特点。

具体地，所述导轨2还包括呈倒人字型的吊索，所述吊索的顶点穿过拼接后的插接环提拉导轨2。所述吊索通过U型件21提拉所述插接环，所述U型件21的两端设置有插销孔，所述U型件21的插销孔与插接环的环孔29同轴，插入固定销后固定，所述吊索穿过U型件21提拉导轨2。

具体地，所述外凸下托卡箍23的外凸结构25沿水平方向拼接至所述内凹下托卡箍22的内凹结构24。沿水平方向拼接的外凸结构25和内凹结构24，即拼接使用后，外凸结构25和内凹结构24无法沿竖直方向移动。

具体地，所述内凹结构24包括锁合槽和连接槽，所述外凸结构25设置有锁合凸起和连接凸起，所述内凹结构24和外凸结构25拼接后，所述锁合槽与锁合凸起拼合，所述连接槽与连接凸起拼合。所述锁合槽的形状与锁合凸起的形状相同，所述连接槽的形状与连接凸起的形状相同，从而保证拼接后呈一体式结构，保证结构强度，例如所述锁合槽的形状为圆形或多边形，所述连接部的形状为矩形。

具体地，所述插接环通过连接座28与导轨单体18连接固定。进一步地，所述插接环与连接座28为一体式结构。

在一个实施例中，如图6所示，所述电源模块6包括至少两个用于放置电池30的放电插口31，至少一个所述放电插口31内设置有电池30，可选地，电池30的插入占比为1:1，所述放电插口31内设置有电量检测器以及固定所述电池30的卡合件38，所述电池30分为充电部和放电部，所述电池30的放电部插入插口内。

具体地，所述换电仓4设置有至少两个用于插设所述电池30的充电部的充电插口32；所述巡检机器人1将电源模块6和换电仓4对接，换电仓4内电池30和电源模块6中电池30分别插入放电插口31和充电插口32，巡检机器人1控制卡合件38的开启，安装换电仓4内电池30并卸载电源模块6中的电池30。

本发明通过在巡检机器人1上设置可更换的电池30，在巡检机器人1需要充电时，利用电源模块6和换电仓4进行对接，控制卡合件38对电池30的固定，将满电电池30装至电源模块6，未满电电池30装至换电仓4，从而实现电池30的快速更换，巡检机器人1的电源只换不充，换电时间缩短至1～5min，全自动换电，有效缩短巡检机器人1由于充电过程中的待机时间。

具体地，如图7所示，所述电池30位于充电部的一端设置有充电导向块44，所述充电插口32内设置有与充电导向块44相匹配的充电定位槽34。所述电池30位于充电部设置有卡位槽43，所述充电插口32内设置有位置对应的弹力卡位销37，所述电池30的充电部插入充电插口32内，所述弹力卡位销37卡合所述卡位槽43。

本发明通过在充电插口32内设置弹力卡位销37，通过弹力卡位销37对电池30进行卡位，从而保证电池30不脱离充电插口32并固定电池30的充电状态，若卡合件38卡合固定电池30，则在巡检机器人1脱离换电仓4的时候，由于卡合件38对电池30的固定，巡检机器人1带动电池30运动，弹力卡位销37在力的作用下脱离卡位槽43，从而使电池30脱离换电仓4。

具体地，所述电池30位于放电部的一端设置有放电导向块40，所述放电插口31内设置有与放电导向块40相匹配的放电定位槽33。所述电池30位于放电部设置有脱机槽42，所述卡合件38通过卡合脱机槽42固定电池30。

具体地，所述电池30位于充电部的一端设置有充电极孔45，位于放电部的一端设置有放电极孔41。所述充电定位槽34和放电定位槽33内均设置有到位检测器，所述到位检测器用于检测电池30位置。

具体地，所述电源模块6还包括设置于巡检机器人1内的备用电池30，所述备用电池30用于换电过程中驱动巡检机器人1。本发明通过设置备用电池30，在电源模块6中的电池30切断使用时，启用备用电池30，从而使巡检机器人1继续工作，驱动巡检机器人1完成换电，备用电池30在巡检机器人1内间歇工作，当电源模块6中电池30电量充足时，备用电池30处于浮充状态，保证备用电池30的电量充足。

优选地，所述巡检机器人1设置有换电仓4感应器，所述换电仓4感应器用于感应巡检机器人1进入换电仓4所在区域。

优选地，所述巡检机器人1和换电仓4均设置有无线通讯模块，所述换电仓4感应器感应到巡检机器人1进入换电仓4所在区域，所述备用电池30启动并切断电池30供电，所述换电仓4内电池30停止充电，所述巡检机器人1脱离换电仓4所在区域，恢复电源模块6中电池30供电，以及换电仓4内充电。

具体地，所述放电插口31均设置有复位挡板，所述放电插口31内无电池30状态下复位挡板闭合放电插口31。

具体地，所述放电插口31和充电插口32内均设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测电池30的温度。

具体地，所述放电插口31内设置有放电极针36，所述放电极针36插入放电极孔41内形成电连接。所述充电插口32内设置有充电极针35，所述充电极针35插入充电极孔45内形成电连接。

具体地，所述放电极孔41、放电极针36、充电极孔45和充电极针35均设置有保护套39。本发明通过设置保护套39，例如保护套39为橡胶保护套39，通过在电池30上设置放电极孔41和充电极孔45，采用“内藏”式结构并由保护套39保护隐藏，防止因意外情况发生，即电池30正负电极和充电仓中电极之间短接产生火花，此外，放电极针36和充电极针35也采用保护套39，只要不是人为故意强行短接，很难发生“短路”现象。

在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种第一方面所述矿用本安型智能巡检机器人1系统装置的巡检方法，所述巡检方法具体包括以下步骤：

所述巡检机器人1沿导轨2进行巡检，所述传感器将检测到的参数，以及摄像机拍摄到的画面通过通讯模块发送至监控平台3，当附近员工通过遥控器或监控平台3向巡检机器人1发送控制信号进行移动，则控制组件控制运动模块7运动；

当电池30电量低时，巡检机器人1进入换电仓4，向监控平台3发送信号，进行换电操作，所述换电仓4感应器感应到巡检机器人1进入换电仓4区域，所述换电仓4感应器分别向巡检机器人1和换电仓4发出信号，分别切断所述电源模块6中电池30供电以及换电仓4内电池30充电，所述备用电池30驱动巡检机器人1将电源模块6和换电仓4对接；

对接过程中所述电源模块6和换电仓4内的电池30相互插接，插入所述换电仓4内的电池30的卡位槽43由弹力卡位销37固定，所述电量检测器检测电池30电量，所述巡检机器人1控制放置有满电电池30的放电插口31内卡合件38卡合固定电池30，控制放置有未满电电池30的放电插口31内卡合件38取消固定电池30；

所述巡检机器人1脱离换电仓4，所述换电仓4感应器感应到巡检机器人1脱离换电仓4区域，接通换电仓4内电池30充电，以及电源模块6中电池30工作，完成换电操作，巡检机器人1继续巡检工作。

通过一个具体实施方式，本发明中巡检机器人1设置检测组件对矿道环境进行巡检，以机器人代替人工，实现无人巡检的安全生产模式，有效提高巡检质量和效率，提高了巡检作业的安全性，有效减少安全事故；此外，本发明中通过设置可更换的电源模块6以及换电仓4，巡检机器人1电量低时，能够直接进入换电仓4进行换电，从而继续进行巡检工作，避免电池30充电时间久、待机时间长的问题，换电时间仅1～5min；进一步地，本发明中巡检机器人1采用本安型设计，达到结构轻量化的要求，其总重量仅25kg。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (22)

1.一种矿用本安型智能巡检机器人系统装置，其特征在于，所述系统装置包括监控平台、沿矿道布置的导轨以及巡检机器人，所述导轨上设置有换电仓，所述监控平台接收巡检机器人发出的信号并反馈控制巡检机器人；

所述巡检机器人包括：

主体，所述主体设置有检测组件和通讯组件，所述检测组件包括至少一个插接设置于主体上的传感器，所述检测组件用于检测所述巡检机器人的工作环境参数，所述通讯组件用于发送检测组件的检测信号；

电源模块，所述电源模块可更换设置于主体上，所述电源模块为所述巡检机器人提供电源，所述巡检机器人运动与换电仓进行换电操作，所述电源模块包括至少两个用于放置电池的放电插口，至少一个所述放电插口内设置有电池，所述放电插口内设置有电量检测器以及固定所述电池的卡合件，所述电池分为充电部和放电部，所述电池的放电部插入放电插口内；

所述换电仓设置有至少两个用于插设所述电池的充电部的充电插口，所述电池位于充电部的一端设置有充电导向块，所述充电插口内设置有与充电导向块相匹配的充电定位槽，所述电池位于充电部设置有卡位槽，所述充电插口内设置有位置对应的弹力卡位销，所述电池的充电部插入充电插口内，所述弹力卡位销卡合所述卡位槽，所述电池位于放电部的一端设置有放电导向块，所述放电插口内设置有与放电导向块相匹配的放电定位槽，所述电池位于放电部设置有脱机槽，所述卡合件通过卡合脱机槽固定电池，所述电池位于充电部的一端设置有充电极孔，位于放电部的一端设置有放电极孔，所述充电定位槽和放电定位槽内均设置有到位检测器，所述到位检测器用于检测电池位置；

运动模块，所述运动模块沿导轨滑动并带动所述巡检机器人运动，所述导轨包括依次拼接的导轨单体，所述导轨单体两端的下表面设置有下拼接结构，所述下拼接结构包括分别设置于导轨单体两端的内凹下托卡箍和外凸下托卡箍，位于相邻所述导轨单体拼接处，所述外凸下托卡箍的外凸结构和内凹下托卡箍的内凹结构拼接后锁合固定，所述外凸下托卡箍的外凸结构沿水平方向拼接至所述内凹下托卡箍的内凹结构；

所述导轨单体两端的上表面设置有上拼接结构，所述上拼接结构包括分别设置于导轨单体两端的插接环，两端的所述插接环错位设置，位于相邻所述导轨单体拼接处，所述插接环错位拼接并且插接环的环孔同轴，所述插接环通过插销固定。

2.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述检测组件还包括设置于主体底部的摄像组件。

3.根据权利要求2所述的系统装置，其特征在于，所述摄像组件包括分别位于主体两端的AI摄像机和升降摄像机，所述升降摄像机通过升降件与主体连接。

4.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述传感器包括声音识别传感器、烟雾传感器、气体检测传感器、声音采集传感器、位置定位传感器、温度传感器或巡检距离传感器中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述通讯组件包括无线通讯器和红外接收器，所述红外接收器匹配设置有遥控器。

6.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述主体上还设置有扬声器，所述扬声器用于播放语音。

7.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述主体的两侧设置有雷达避障器，所述主体上还设置有指示灯和数据显示屏。

8.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述巡检机器人还包括设置于主体上的控制组件，所述控制组件分别与运动模块、通讯组件电性连接，所述控制组件用于接收通讯组件的信号，并反馈控制运动模块；

所述监控平台通过至少一个无线基站与通讯组件电性连接。

9.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述导轨还包括呈倒人字型的吊索，所述吊索的顶点穿过拼接后的插接环提拉导轨。

10.根据权利要求9所述的系统装置，其特征在于，所述吊索通过U型件提拉所述插接环，所述U型件的两端设置有插销孔，所述U型件的插销孔与插接环的环孔同轴，插入固定销后固定，所述吊索穿过U型件提拉导轨。

11.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述内凹结构包括锁合槽和连接槽，所述外凸结构设置有锁合凸起和连接凸起，所述内凹结构和外凸结构拼接后，所述锁合槽与锁合凸起拼合，所述连接槽与连接凸起拼合。

12.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述插接环通过连接座与导轨单体连接固定。

13.根据权利要求12所述的系统装置，其特征在于，所述插接环与连接座为一体式结构。

14.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述电源模块还包括设置于巡检机器人内的备用电池，所述备用电池用于换电过程中驱动巡检机器人。

15.根据权利要求14所述的系统装置，其特征在于，所述巡检机器人设置有换电仓感应器，所述换电仓感应器用于感应巡检机器人进入换电仓所在区域。

16.根据权利要求15所述的系统装置，其特征在于，所述巡检机器人和换电仓均设置有无线通讯模块，所述换电仓感应器感应到巡检机器人进入换电仓所在区域，所述备用电池启动并切断电池供电，所述换电仓内电池停止充电，所述巡检机器人脱离换电仓所在区域，恢复电源模块中电池供电，以及换电仓内充电。

17.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述放电插口均设置有复位挡板，所述放电插口内无电池状态下复位挡板闭合放电插口。

18.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述放电插口和充电插口内均设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测电池的温度。

19.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述放电插口内设置有放电极针，所述放电极针插入放电极孔内形成电连接。

20.根据权利要求19所述的系统装置，其特征在于，所述充电插口内设置有充电极针，所述充电极针插入充电极孔内形成电连接。

21.根据权利要求20所述的系统装置，其特征在于，所述放电极孔、放电极针、充电极孔和充电极针均设置有保护套。

22.一种权利要求1-21任一项所述矿用本安型智能巡检机器人系统装置的巡检方法，其特征在于，所述巡检方法包括：

所述巡检机器人沿导轨运动，对矿道内的参数进行检测，所述电源模块电量低时，所述巡检机器人进入换电仓进行换电操作，将满电电池装至巡检机器人，将巡检机器人的中未满电电池卸至换电仓内进行充电，换电完成后，所述巡检机器人继续巡检工作。

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