CN116834035A - 矿用轨道巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种矿用轨道巡检机器人。该矿用轨道巡检机器人包括防爆壳体、随动支架、两个驱动轮组件、电机、传动轴、隔爆套、两个转动支架和两个限位轮组件。应用本发明的技术方案，当轨道机器人运动到弯曲的轨道处时，随动支架通过活动可以让两个驱动轮组件保持与轨道贴紧，保持限位轮组件与轨道两侧贴紧，这样就可以避免因为驱动轮组件或者限位轮组件相对于轨道打滑而产生静电。另一方面，电机通过安装支架安装在防爆壳体的输出口上并且位于防爆壳体内，电机通过传动轴输出电机的驱动端的转矩，并且有隔爆套间隔安装在传动轴和安装支架之间，就可以避免电机在使用时产生的电弧传递到防爆壳体外引起爆炸。

Description

矿用轨道巡检机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种矿用轨道巡检机器人。

背景技术

随着机器人的应用场合越来越广泛，在对安全性有一定要求的场合，越来越多的会采用沿轨道行走的机器人来提高设备移动的可靠性。目前，大多数轨道机器人采用工字型轨道来安装，一般在工字型轨道两侧的凹槽来安装滚轮，再通过驱动轮与工字型轨道的横面结构贴合来驱动轨道机器人运动。

在现有技术中，轨道机器人悬挂在轨道上，并通过电机让驱动轮转动实现轨道机器人运动。一方面，电机的驱动方式本来就容易产生电弧；另一方面，如果驱动轮在相对于轨道打滑时也容易产生静电。这两方面因素，都不利于轨道机器人在矿场的应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种矿用轨道巡检机器人，以解决现有技术中轨道机器人在使用时容易产生电弧或者静电不适用于矿场的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种矿用轨道巡检机器人，包括：防爆壳体，防爆壳体上开设有输出口，输出口上设置有安装支架，防爆壳体的前后两侧分别设置有第一悬挂轴和第二悬挂轴；随动支架，可活动地安装在第一悬挂轴和第二悬挂轴之间；两个驱动轮组件，分别安装在随动支架的两侧，用于与轨道的两侧贴合；电机，通过安装支架安装在防爆壳体内，电机的驱动端设置有传动轴，传动轴从安装支架上伸出防爆壳体与驱动轮组件驱动连接；隔爆套，安装在传动轴和安装支架之间；两个转动支架，分别可转动地安装在第一悬挂轴和第二悬挂轴上；两个限位轮组件，分别安装两个转动支架上，用于与轨道两侧贴合。

在一个实施方式中，两个驱动轮组件位于两个限位轮组件之间。

在一个实施方式中，随动支架包括：两个摇臂，两个摇臂的第一端与第一悬挂轴铰接，两个驱动轮组件分别安装在两个摇臂上；两个摆臂，两个摆臂的第一端与第二悬挂轴铰接，在第一悬挂轴和第二悬挂轴共同的一侧，一个摆臂的第二端通过复合铰链连接在一个摇臂的第二端，在第一悬挂轴和第二悬挂轴共同的另一侧，另一个摆臂的第二端通过复合铰链连接在另一个摇臂的第二端；两个弹性驱动件，分别安装在两个摆臂的第二端，弹性驱动件用于驱使两个摇臂相对靠近的转动。

在一个实施方式中，摇臂的第二端上开设有滑槽，摆臂的第二端从滑槽穿过，摆臂的第二端可相对于滑槽转动、可相对于滑槽滑动以及可相对于滑槽伸出或缩回。

在一个实施方式中，驱动轮组件包括驱动件和驱动轮，驱动件安装在摇臂上，驱动轮水平安装在驱动件上，驱动件与传动轴驱动连接。

在一个实施方式中，一个限位轮组件包括：两组承重轮部件，沿水平方向的轴线可转动地安装在转动支架上，两组承重轮部件用于与轨道两侧的底面相接触；两组导向轮部件，沿竖直方向的轴线可转动地安装在转动支架上，两组导向轮部件用于与轨道两侧的侧面相接触。

在一个实施方式中，限位轮组件还包括弹性部件，导向轮部件在水平方向上可浮动地安装在转动支架上，弹性部件安装在导向轮部件和转动支架之间。

在一个实施方式中，矿用轨道巡检机器人还包括减速机，减速机安装在电机和传动轴之间。

在一个实施方式中，安装支架上设置有减速机安装部，减速机固定安装在减速机安装部上，安装支架上还设置有传动轴安装部，隔爆套固定安装在传动轴安装部上，传动轴通过隔爆套安装在传动轴安装部上。

在一个实施方式中，安装支架上还开设有轴孔，传动轴从轴孔伸出，在轴孔和传动轴之间安装有密封圈。

应用本发明的技术方案，当轨道机器人运动到弯曲的轨道处时，随动支架通过活动可以让两个驱动轮组件保持与轨道贴紧，限位轮组件也可以通过转动支架相对于第一悬挂轴或第二悬挂轴转动，保持限位轮组件与轨道两侧贴紧，这样就可以避免因为驱动轮组件或者限位轮组件相对于轨道打滑而产生静电。另一方面，电机通过安装支架安装在防爆壳体的输出口上并且位于防爆壳体内，电机通过传动轴输出电机的驱动端的转矩，并且有隔爆套间隔安装在传动轴和安装支架之间，就可以避免电机在使用时产生的电弧传递到防爆壳体外引起爆炸。这样，本发明的技术方案，就可以从两方面来避免在使用时容易产生电弧或者静电不适用于矿场的技术问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的矿用轨道巡检机器人的实施例的立体结构示意图；

图2示出了图1的矿用轨道巡检机器人的实施例的剖视结构示意图；

图3示出了图2的矿用轨道巡检机器人的实施例的局部放大结构示意图；

图4示出了图1的矿用轨道巡检机器人的限位轮组件处的横剖结构示意图；

图5示出了图1的矿用轨道巡检机器人的限位轮组件处的纵剖结构示意图；

图6示出了图1的矿用轨道巡检机器人的随动支架的结构示意图；

图7示出了图6的随动支架在一种转弯状态下的结构示意图；

图8示出了图6的随动支架在另一种转弯状态下的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、防爆壳体；11、安装支架；12、第一悬挂轴；13、第二悬挂轴；20、随动支架；21、摇臂；22、摆臂；23、弹性驱动件；30、驱动轮组件；31、驱动件；32、驱动轮；40、电机；41、传动轴；42、隔爆套；43、减速机；44、密封圈；50、转动支架；60、限位轮组件；61、承重轮部件；62、导向轮部件；63、弹性部件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

图1、图2和图3示出了本发明的矿用轨道巡检机器人的实施方式，该矿用轨道巡检机器人包括防爆壳体10、随动支架20、两个驱动轮组件30、电机40、传动轴41、隔爆套42、两个转动支架50和两个限位轮组件60。其中，防爆壳体10上开设有输出口，输出口上设置有安装支架11，防爆壳体10的前后两侧分别设置有第一悬挂轴12和第二悬挂轴13。随动支架20可活动地安装在第一悬挂轴12和第二悬挂轴13之间，两个驱动轮组件30分别安装在随动支架20的两侧。电机40通过安装支架11安装在防爆壳体10内，电机40的驱动端设置有传动轴41，传动轴41从安装支架11上伸出防爆壳体10与驱动轮组件30驱动连接，隔爆套42安装在传动轴41和安装支架11之间。两个转动支架50分别可转动地安装在第一悬挂轴12和第二悬挂轴13上，两个限位轮组件60分别安装两个转动支架50上。在使用时，两个驱动轮组件30和两个限位轮组件60与轨道两侧贴合，两个驱动轮组件30用于驱动矿用轨道巡检机器人移动。

应用本发明的技术方案，当轨道机器人运动到弯曲的轨道H处时，随动支架通过活动可以让两个驱动轮组件30保持与轨道H贴紧，限位轮组件60也可以通过转动支架50相对于第一悬挂轴12或第二悬挂轴13转动，保持限位轮组件60与轨道H两侧贴紧，这样就可以避免因为驱动轮组件30或者限位轮组件60相对于轨道H打滑而产生静电。另一方面，电机40通过安装支架11安装在防爆壳体10的输出口上并且位于防爆壳体10内，电机40通过传动轴41输出电机40的驱动端的转矩，并且有隔爆套42间隔安装在传动轴41和安装支架11之间，就可以避免电机40在使用时产生的电弧传递到防爆壳体10外引起爆炸。这样，本发明的技术方案，就可以从两方面来避免在使用时容易产生电弧或者静电不适用于矿场的技术问题。

优选的，传动轴41选用绝缘材料制成，可以避免传动轴41传递电弧。

如图1和图2所示，作为一种可选的实施方式，在本实施例的技术方案中，两个驱动轮组件30位于两个限位轮组件60之间。通过两个限位轮组件60分别与第一悬挂轴12和第二悬挂轴13上配合，将矿用轨道巡检机器人悬挂限位在轨道H上，而且驱动轮组件30又位于第一悬挂轴12和第二悬挂轴13之间。在使用时，限位轮组件60两边从动的方式实现了悬挂轨道机器人稳定地悬挂限位在轨道H上，而且驱动轮组件30通过中间驱动的方式可以让矿用轨道巡检机器人运动的更加平稳，从而保证行走精度。

作为一种优选的实施方式，如图6、7和8所示，在本实施例的技术方案中，随动支架20包括两个摇臂21、两个摆臂22和两个弹性驱动件23。两个摇臂21的第一端与第一悬挂轴12铰接，两个驱动轮组件30分别安装在两个摇臂21上。两个摆臂22的第一端与第二悬挂轴13铰接，在第一悬挂轴12和第二悬挂轴13共同的一侧，一个摆臂22的第二端通过复合铰链连接在一个摇臂21的第二端。在第一悬挂轴12和第二悬挂轴13共同的另一侧，另一个摆臂22的第二端通过复合铰链连接在另一个摇臂21的第二端。两个弹性驱动件23分别安装在两个摆臂22的第二端，弹性驱动件23用于驱使两个摇臂21相对靠近的转动。在使用时，两个弹性驱动件23驱使两个摇臂21相对靠近的转动，使得两个驱动轮组件30可以加紧轨道H。当轨道机器人过弯时，机器人主体的作用容易让与弯道一侧相配合的驱动轮组件30发生打滑，在本申请的技术方案中，由于上述的摆臂22与摇臂21通过复合铰链连接的结构，在弹性驱动件23的驱动下，可以让轨道机器人用运动组件改变与轨道H的配合姿态，始终让两个驱动轮组件30与轨道H贴紧，提高轨道机器人的驱动轮与轨道接触的可靠性。

在本实施例的技术方案中，更为优选的，摇臂21的第二端上开设有滑槽，摆臂22的第二端从滑槽穿过，摆臂22的第二端可相对于滑槽转动、可相对于滑槽滑动以及可相对于滑槽伸出或缩回。作为其他的可选的实施方式，上述的复合铰链还可以用其他的二级杆组结构来实现。

在本实施例的技术方案中，弹性驱动件23安装在摆臂22的第二端从滑槽伸出的部分。更为优选的，在本实施例的技术方案中，在摆臂22的第二端的端部安装有端帽，端帽将弹性驱动件23压缩在端帽和摇臂21之间。在本实施例的技术方案中，通过端帽可以调节弹性驱动件23的张紧状态，最终使得驱动轮组件30以一定的压力压紧在轨道H。可选的，端帽可以是封头螺帽，也可以是沿摆臂22移动的螺母。优选的，在本实施例的技术方案中，弹性驱动件23为弹簧，弹簧套设在摆臂22的第二端从滑槽伸出的部分上。作为其他的可选的实施方式，弹性驱动件23还可以为弹性材料柱，弹性材料柱可以由弹性橡胶材料制成。

在本实施例的技术方案中，两个摇臂21连同第一悬挂轴12形成U形抱卡结构。通过U形抱卡结构，可以让两个驱动轮组件30更便于贴近到轨道H的两侧。

如图2所示，作为一种优选的实施方式，在本实施例的技术方案中，驱动轮组件30包括驱动件31和驱动轮32，驱动件31安装在摇臂21上，驱动轮32水平安装在驱动件31上，驱动件31与传动轴41驱动连接。驱动件31可以是电机，也可以是电机和减速机的组合件，最终让驱动件31的输出轴与驱动轮32连接，实现对驱动轮32的驱动。

如图2、图4和图5所示，作为一种可选的实施方式，在本实施例的技术方案中，一个限位轮组件60包括两组承重轮部件61和两组导向轮部件62，两组承重轮部件61沿水平方向的轴线可转动地安装在转动支架50上，两组导向轮部件62沿竖直方向的轴线可转动地安装在转动支架50上。在使用时，两组承重轮部件61与轨道两侧的底面相接触，承重轮部件61主要用于承载轨道机器人的整体重量，两组导向轮部件62与轨道两侧的侧面相接触，导向轮部件62用于限位轨道机器人沿轨道运动。

作为一种更为优选的实施方式，在本实施例的技术方案中，限位轮组件60还包括弹性部件63，导向轮部件62在水平方向上可浮动地安装在转动支架50上，弹性部件63安装在导向轮部件62和转动支架50之间。弹性部件63可以持续对导向轮部件62提供压力，保持导向轮部件62与轨道两侧的侧面贴近，从而更好的限位轨道机器人的运动。优选的，在本实施例的技术方案中，导向轮部件62通过轴可浮动地安装在转动支架50上，弹性部件63为套在轴上的弹簧。作为其他的可选的实施方式，弹性部件63为弹性体也是可行的。

在本实施例的技术方案中，如图4和图5所示，每组导向轮部件62包括2个导向轮部件62，每组承重轮部件61包括1个承重轮部件61。作为其他的可选的实施方式，每组导向轮部件62也可以包括1个或者更多个导向轮部件62，每组承重轮部件61也可以包括2个或者更多个承重轮部件61。

如图5所示，在本实施例的技术方案中，转动支架50为U字形，两组承重轮部件61分别安装在转动支架50的相对的两侧，两组导向轮部件62也分别安装在转动支架50的相对的两侧，从而便于与轨道的两侧相配合。由此可知，本发明的技术方案更适用于工字型轨道的使用。

在本实施例的技术方案中，如图2和图3所示，矿用轨道巡检机器人还包括减速机43，减速机43安装在电机40和传动轴41之间。由于减速机43自身也不会产生电火花，因此采用减速机43一方面可以进一步降低电机40上产生的电火花可能传递出防爆壳体10的可能，另一方面减速机43也可以改变电机40的输出力矩。

如图3所示，优选的，在本实施例的技术方案中，安装支架11上设置有减速机安装部，减速机43固定安装在减速机安装部上，安装支架11上还设置有传动轴安装部，隔爆套42固定安装在传动轴安装部上，传动轴41通过隔爆套42安装在传动轴安装部上。具体的，在本实施例的技术方案中，减速机安装部为形成在安装支架11上与减速机43相适配的阶梯孔，减速机43装卡在阶梯孔上，并通过螺钉与减速机43固定连接。在本实施例的技术方案中，传动轴安装部也为形成在安装支架11上与传动轴41形状相适配的阶梯孔，这样也可以对传动轴41起到定位安装的作用。在安装时，先将隔爆套42安装在传动轴安装部上并通过螺钉固定，再将减速机43连同传动轴41一起插入安装支架11内。

作为一种更为优选的实施方式，如图3所示，在本实施例的技术方案中，所述安装支架11上还开设有轴孔，所述传动轴41从所述轴孔伸出，在所述轴孔和所述传动轴41之间安装有密封圈44。密封圈44一方面可以起到防尘密封的作用，避免煤矿场所的灰尘进入到减速机43或者防爆壳体10中；另一方也可以进一步起到防止电火花可能传递出防爆壳体10的作用。优选的，密封圈44为唇型密封圈44或者迷宫密封圈44，这两种密封圈都能很好的起到上述的两种作用。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿用轨道巡检机器人，其特征在于，包括：

防爆壳体(10)，所述防爆壳体(10)上开设有输出口，所述输出口上设置有安装支架(11)，所述防爆壳体(10)的前后两侧分别设置有第一悬挂轴(12)和第二悬挂轴(13)；

随动支架(20)，可活动地安装在所述第一悬挂轴(12)和所述第二悬挂轴(13)之间；

两个驱动轮组件(30)，分别安装在所述随动支架(20)的两侧，用于与轨道的两侧贴合；

电机(40)，通过所述安装支架(11)安装在所述防爆壳体(10)内，所述电机(40)的驱动端设置有传动轴(41)，所述传动轴(41)从所述安装支架(11)上伸出所述防爆壳体(10)与所述驱动轮组件(30)驱动连接；

隔爆套(42)，安装在所述传动轴(41)和所述安装支架(11)之间；

两个转动支架(50)，分别可转动地安装在所述第一悬挂轴(12)和所述第二悬挂轴(13)上；

两个限位轮组件(60)，分别安装两个所述转动支架(50)上，用于与轨道两侧贴合。

2.根据权利要求1所述的矿用轨道巡检机器人，其特征在于，两个所述驱动轮组件(30)位于两个所述限位轮组件(60)之间。

3.根据权利要求2所述的矿用轨道巡检机器人，其特征在于，所述随动支架(20)包括：

两个摇臂(21)，两个所述摇臂(21)的第一端与所述第一悬挂轴(12)铰接，两个所述驱动轮组件(30)分别安装在两个所述摇臂(21)上；

两个摆臂(22)，两个所述摆臂(22)的第一端与所述第二悬挂轴(13)铰接，在所述第一悬挂轴(12)和所述第二悬挂轴(13)共同的一侧，一个所述摆臂(22)的第二端通过复合铰链连接在一个所述摇臂(21)的第二端，在所述第一悬挂轴(12)和所述第二悬挂轴(13)共同的另一侧，另一个所述摆臂(22)的第二端通过复合铰链连接在另一个所述摇臂(21)的第二端；

两个弹性驱动件(23)，分别安装在两个所述摆臂(22)的第二端，所述弹性驱动件(23)用于驱使两个所述摇臂(21)相对靠近的转动。

4.根据权利要求3所述的矿用轨道巡检机器人，其特征在于，所述摇臂(21)的第二端上开设有滑槽(211)，所述摆臂(22)的第二端从所述滑槽(211)穿过，所述摆臂(22)的第二端可相对于所述滑槽(211)转动、可相对于所述滑槽(211)滑动以及可相对于所述滑槽(211)伸出或缩回。

5.根据权利要求4所述的矿用轨道巡检机器人，其特征在于，所述驱动轮组件(30)包括驱动件(31)和驱动轮(32)，所述驱动件(31)安装在所述摇臂(21)上，所述驱动轮(32)水平安装在所述驱动件(31)上，所述驱动件(31)与所述传动轴(41)驱动连接。

6.根据权利要求1所述的矿用轨道巡检机器人，其特征在于，一个所述限位轮组件(60)包括：

两组承重轮部件(61)，沿水平方向的轴线可转动地安装在所述转动支架(50)上，两组所述承重轮部件(61)用于与轨道两侧的底面相接触；

两组导向轮部件(62)，沿竖直方向的轴线可转动地安装在所述转动支架(50)上，两组所述导向轮部件(62)用于与轨道两侧的侧面相接触。

7.根据权利要求6所述的矿用轨道巡检机器人，其特征在于，所述限位轮组件(60)还包括弹性部件(63)，所述导向轮部件(62)在水平方向上可浮动地安装在所述转动支架(50)上，所述弹性部件(63)安装在所述导向轮部件(62)和所述转动支架(50)之间。

8.根据权利要求1所述的矿用轨道巡检机器人，其特征在于，所述矿用轨道巡检机器人还包括减速机(43)，所述减速机(43)安装在所述电机(40)和所述传动轴(41)之间。

9.根据权利要求8所述的矿用轨道巡检机器人，其特征在于，所述安装支架(11)上设置有减速机安装部，所述减速机(43)固定安装在所述减速机安装部上，所述安装支架(11)上还设置有传动轴安装部，所述隔爆套(42)固定安装在所述传动轴安装部上，所述传动轴(41)通过所述隔爆套(42)安装在所述传动轴安装部上。

10.根据权利要求1所述的矿用轨道巡检机器人，其特征在于，所述安装支架(11)上还开设有轴孔，所述传动轴(41)从所述轴孔伸出，在所述轴孔和所述传动轴(41)之间安装有密封圈(44)。