CN114310944B - 基于不接触充电技术的煤矿井筒罐道巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开基于不接触充电技术的煤矿井筒罐道巡检机器人，包括设置在井筒内的罐笼和固定在井筒侧壁上的罐道，所述罐笼的侧壁通过罐笼轮滑动连接在罐道上，所述罐笼的顶部通过钢绳与驱动装置连接，所述罐笼的罐笼顶板上设置有机器人轨道支架，所述机器人轨道支架上固定连接有轨道,所述轨道上滑动安装有机器人，所述机器人的底部安装有驱动轮。本发明，通过在罐笼的顶部设置机器人，机器人能够随着罐笼同步上下运行，实现对井壁、井筒罐道的检测，从而满足实时检测的目的，做到防患于未然，提高罐笼运行的安全性，并配合轨道，能够使高清摄像机和热成像仪进行转动，从而对井壁、井筒罐道进行环向检测，实现全面覆盖检测。

Description

基于不接触充电技术的煤矿井筒罐道巡检机器人

技术领域

本发明涉及煤矿井筒罐道巡检技术领域。具体地说是基于不接触充电技术的煤矿井筒罐道巡检机器人。

背景技术

随着社会对煤炭需求量的日益增长，开采能力不断提高，开采深度不断增加是井工开采的必然趋势,同时煤矿开采也带来了安全生产问题。煤矿主副立井负责原煤、人员、物资运输，是井工煤矿的关键设施，主副立井运行质量直接关系到煤矿的生产和人员安全，煤矿主副立井罐笼频繁运行，加之空间小、风速大、粉尘浓度高、湿度大，气体成分复杂，能见度低，人工巡检困难，存在多种安全隐患。

井筒罐道是立井提升系统的重要设备，在长期运行中，罐道容易发生磨损、变形、接头错位、固定螺栓脱落等安全隐患，为了不影响煤矿生产，传统罐道巡检必须停产检修时开展，不能及时发现安全隐患，事故的发生往往具有突发性和不可预见性，一旦发生事故，造成的后果也通常是比较严重的。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够实时对井壁进行检测并发现安全隐患的基于不接触充电技术的煤矿井筒罐道巡检机器人。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于不接触充电技术的煤矿井筒罐道巡检机器人，包括设置在井筒内的罐笼和固定在井筒侧壁上的罐道，所述罐笼的侧壁通过罐笼轮滑动连接在罐道上，所述罐笼的顶部通过钢绳与驱动装置连接，所述罐笼的罐笼顶板上设置有机器人轨道支架，所述机器人轨道支架上固定连接有轨道,所述轨道上滑动安装有机器人，所述机器人的底部安装有驱动轮，所述驱动轮与所述轨道驱动连接；所述井筒的侧壁上安装有电源发送组件，所述罐笼顶板上安装有电源接收组件，所述电源发送组件与所述电源接收组件相匹配，所述电源接收组件的电源输出端与所述机器人的电源输入端电连接。

上述基于不接触充电技术的煤矿井筒罐道巡检机器人，所述电源发送组件和所述电源接收组件的表面均套有隔爆外壳，所述电源发送组件包括整流回路、整流器回路和无线充电发射线圈，所述整流回路的输入端与交流电源连接，所述整流回路的输出端与所述整流器回路的输入端连接，所述整流器回路的输出端与所述无线充电发射线圈的输入端连接；所述电源接收组件包括整流及交直流转换电路、充放电保护电路、电池模块、本安电源模块和无线充电接收线圈，所述无线充电接收线圈的输出端与所述整流及交直流转换电路的输入端连接，所述整流及交直流转换电路的输出端与所述充放电保护电路的输入端连接，所述充放电保护电路的输出端与所述电池模块的输入端连接，所述电池模块的输出端与所述机器人的电源输入端连接；所述无线充电发射线圈和所述无线充电接收线圈相匹配。

上述基于不接触充电技术的煤矿井筒罐道巡检机器人，所述机器人包括外壳、驱动电机和主控制器，所述外壳滑动配合在所述轨道的顶部，所述驱动电机固定连接在所述外壳的内底壁上，且所述驱动电机的输出轴穿出所述外壳的底壁，所述驱动轮安装在所述驱动电机的输出轴上，且所述驱动轮驱动连接在所述轨道的侧壁上，所述主控制器安装在所述外壳的顶部，所述外壳的顶部安装有高清摄像机、热成像仪和环境监测传感器，所述外壳的内底壁上安装有无线通讯模块，所述高清摄像机、所述热成像仪、环境监测传感器、无线通讯模块和驱动电机分别与所述主控制器连接，所述高清摄像机和所述热成像仪的检测端朝向井筒壁设置，所述电源接收组件的输出端与所述主控制器的输入端电连接。

上述基于不接触充电技术的煤矿井筒罐道巡检机器人，所述轨道的为椭圆形。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1、本发明，通过在罐笼的顶部设置机器人，机器人能够随着罐笼同步上下运行，实现对井壁、井筒罐道的检测，实现实时检测的目的，做到防患于未然，提高罐笼运行的安全性，并配合轨道，能够使高清摄像机和热成像仪进行转动，从而对井壁、井筒罐道进行环向检测，实现全面覆盖检测。

2、本发明，通过电源发送组件和电源接收组件，实现不接触充电，并配合隔爆壳，由于井筒内存在易燃易爆气体环境，且罐笼上没有电源，设置不接触充电，既能够满足机器人的用电需求，又解决了井筒内的防爆要求，同时能够避免人工充电的麻烦。

附图说明

图1本发明的正视剖面结构示意图；

图2本发明中机器人的立体结构示意图；

图3本发明电源发送组件和电源接收组件的电路连接示意图。

图中附图标记表示为：1-井筒；2-罐笼轮；3-罐道；4-电源接收组件；41-整流及交直流转换电路；42-充放电保护电路；43-电池模块；44-本安电源模块；5-机器人；6-钢绳；7-机器人轨道支架；8-电源发送组件；81-整流回路；82-整流器回路；9-罐笼；10-轨道；11-外壳；12-主控制器；13-高清摄像机；14-热成像仪；15-驱动电机；16-驱动轮；17-罐笼顶板；18-无线通讯模块；19-环境监测传感器。

具体实施方式

本实施例中基于不接触充电技术的煤矿井筒罐道巡检机器人，请参阅图1，包括设置在井筒1内的罐笼9和固定在井筒1侧壁上的罐道3，所述罐笼9的侧壁通过罐笼轮2滑动连接在罐道3上，所述罐笼9的顶部通过钢绳6与驱动装置连接，所述罐笼8的罐笼顶板17上设置有机器人轨道支架7，所述机器人轨道支架7上固定连接有轨道10,所述轨道10上滑动安装有机器人5，所述机器人5的底部安装有驱动轮16，所述驱动轮16与所述轨道10驱动连接；所述井筒1的侧壁上安装有电源发送组件8，所述罐笼顶板17上安装有电源接收组件4，所述电源发送组件8与所述电源接收组件4相匹配，所述电源接收组件4的电源输出端与所述机器人5的电源输入端电连接，通过在罐笼9的顶部设置机器人5，机器人5能够随着罐笼9同步上下运行，实现对井壁、井筒罐道的检测，从而满足实时检测的目的，做到防患于未然，提高罐笼9运行的安全性，并配合轨道10，能够使高清摄像机13和热成像仪14进行转动，从而对井壁、井筒罐道进行环向检测，实现全面覆盖检测。

如图3所示，所述电源发送组件8和所述电源接收组件4的表面均套有隔爆外壳，所述电源发送组件8包括整流回路81、整流器回路82和无线充电发射线圈，所述整流回路81的输入端与交流电源连接，所述整流回路81的输出端与所述整流器回路82的输入端连接，所述整流器回路82的输出端与所述无线充电发射线圈的输入端连接；所述电源接收组件4包括整流及交直流转换电路41、充放电保护电路42、电池模块43、本安电源模块44和无线充电接收线圈，所述无线充电接收线圈的输出端与所述整流及交直流转换电路41的输入端连接，所述整流及交直流转换电路41的输出端与所述充放电保护电路42的输入端连接，所述充放电保护电路42的输出端与所述电池模块43的输入端连接，所述电池模块43的输出端与所述机器人5的电源输入端连接；所述无线充电发射线圈和所述无线充电接收线圈相匹配。

如图2所示，所述机器人5包括外壳11、驱动电机15和主控制器12，所述外壳11滑动配合在所述轨道10的顶部，所述轨道10的为椭圆形，所述驱动电机15固定连接在所述外壳11的内底壁上，且所述驱动电机15的输出轴穿出所述外壳11的底壁，所述驱动轮16安装在所述驱动电机15的输出轴上，且所述驱动轮16驱动连接在所述轨道10的侧壁上，所述主控制器12安装在所述外壳11的顶部，所述外壳11的顶部安装有高清摄像机13、热成像仪14和环境监测传感器19，所述外壳11的内底壁上安装有无线通讯模块18，所述高清摄像机13、所述热成像仪14、环境监测传感器19、无线通讯模块18和驱动电机15分别与所述主控制器12连接，所述高清摄像机13和所述热成像仪14的检测端朝向井筒1壁设置，所述电池模块43的输出端与所述主控制器12的输入端电连接，通过电源发送组件8和电源接收组件4，实现不接触充电，并配合隔爆壳，由于井筒1内存在易燃易爆气体环境，且罐笼9上没有电源，设置不接触充电，既能够满足机器人5的用电需求，并有效解决了井筒内的防爆要求，同时能够避免人工充电的麻烦。

工作原理：罐笼9通过地面的驱动装置上下运动，驱动装置为卷扬机，带动机器人5同步的上下运动，在机器人5上下运动时，环境监测传感器19能够监测井筒1内的有毒有害气体，高清摄像机13和热成像仪14对罐道变形、罐道接头移位、罐道磨损和井筒变形等危险源进行巡检，主控制器12收集采集到的信息，并将信息发送至无线通讯模块18，传输至地面的控制台，对各项数据进行实时的监测；在实际使用中，可以将高清摄像机13和热成像仪14通过云台安装在外壳11上，实现高清摄像机13和热成像仪14的角度可以调节，以达到更好的检测效果；

通过控制驱动电机15，带动驱动轮16转动，使机器人5沿轨道10运行，实现对罐道的环向检测；

当罐笼9运行到电源发送组件8位置时，127V交流电供给电源发送组件8，经整流回路81整流后，再整流器回路82接入无线充电发射线圈，产生电磁感应，由电磁感应原理，电源发送组件8的无线充电接收线圈中产生交流电，经整流及交直流转换电路41整流，并转换为直流电，输入充放电保护电路42给电池模块43充电，电池模块43输出直流电给本安电源模块44，本本安电源模块44可为机器人5提供本安电源，充放电保护电路42负责电池组充放电管理。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (1)

1.基于不接触充电技术的煤矿井筒罐道巡检机器人，包括设置在井筒（1）内的罐笼（9）和固定在井筒（1）侧壁上的罐道（3），所述罐笼（9）的侧壁通过罐笼轮（2）滑动连接在罐道（3）上，所述罐笼（9）的顶部通过钢绳（6）与驱动装置连接，其特征在于，所述罐笼（9）的罐笼顶板（17）上设置有机器人轨道支架（7），所述机器人轨道支架（7）上固定连接有轨道（10）,所述轨道（10）上滑动安装有机器人（5），所述机器人（5）的底部安装有驱动轮（16），所述驱动轮（16）与所述轨道（10）驱动连接；所述井筒（1）的侧壁上安装有电源发送组件（8），所述罐笼顶板（17）上安装有电源接收组件（4），所述电源发送组件（8）与所述电源接收组件（4）相匹配，所述电源接收组件（4）的电源输出端与所述机器人（5）的电源输入端电连接；

所述机器人（5）包括外壳（11）、驱动电机（15）和主控制器（12），所述外壳（11）滑动配合在所述轨道（10）的顶部，所述驱动电机（15）固定连接在所述外壳（11）的内底壁上，且所述驱动电机（15）的输出轴穿出所述外壳（11）的底壁，所述驱动轮（16）安装在所述驱动电机（15）的输出轴上，且所述驱动轮（16）驱动连接在所述轨道（10）的侧壁上，所述主控制器（12）安装在所述外壳（11）的顶部，所述外壳（11）的顶部安装有高清摄像机（13）、热成像仪（14）和环境监测传感器（19），所述外壳（11）的内底壁上安装有无线通讯模块（18），所述高清摄像机（13）、所述热成像仪（14）、环境监测传感器（19）、无线通讯模块（18）和驱动电机（15）分别与所述主控制器（12）连接，所述高清摄像机（13）和所述热成像仪（14）的检测端朝向井筒（1）壁设置，所述电源接收组件（4）的输出端与所述主控制器（12）的输入端电连接；所述轨道（10）为椭圆形；

所述电源发送组件（8）和所述电源接收组件（4）的表面均套有隔爆外壳，所述电源发送组件（8）包括整流回路（81）、整流器回路（82）和无线充电发射线圈，所述整流回路（81）的输入端与交流电源连接，所述整流回路（81）的输出端与所述整流器回路（82）的输入端连接，所述整流器回路（82）的输出端与所述无线充电发射线圈的输入端连接；所述电源接收组件（4）包括整流及交直流转换电路（41）、充放电保护电路（42）、电池模块（43）、本安电源模块（44）和无线充电接收线圈，所述无线充电接收线圈的输出端与所述整流及交直流转换电路（41）的输入端连接，所述整流及交直流转换电路（41）的输出端与所述充放电保护电路（42）的输入端连接，所述充放电保护电路（42）的输出端与所述电池模块（43）的输入端连接，所述电池模块（43）的输出端与所述机器人（5）的电源输入端连接；所述无线充电发射线圈和所述无线充电接收线圈相匹配。