CN117246287A - 一种矿用巡检机器人制动保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿用制动保护装置技术领域，具体公开了一种矿用巡检机器人制动保护装置，包括：主体框架、电磁锁机构、驱动行走机构、保护执行机构和控制机构；电磁锁机构包括：电磁锁本体和底座；驱动行走机构包括：驱动轮和电机；保护执行机构包括：扭簧、转轴、制动架和底座，制动架包括限位端和制动端；控制机构与电磁锁机构电连接且其内设置有超速检测单元；电磁锁本体和磁吸块吸合时，制动端与驱动轮不接触；电磁锁本体和磁吸块不吸合时，制动架在扭簧的作用下沿转轴转动使得制动端逐渐接触并压紧驱动轮。本发明结构紧凑、重量轻、制动保护高效、可靠性好，可以在矿用巡检机器人自有制动系统失灵时为其提供有效的制动保护。

Description

一种矿用巡检机器人制动保护装置

技术领域

本发明涉及矿用制动保护装置技术领域，具体公开了一种矿用巡检机器人制动保护装置。

背景技术

随着智慧矿山建设工程的推进，巡检机器人已经逐步推广应用，其能代替矿工对矿山重要设备的全生命周期进行健康管理（包括但不限于在线监测和故障智能诊断），有助于实现矿山生产少人化、无人化，保证矿工安全。

目前，矿山行业井下巡检机器人的制动主要是靠驱动机构自带的制动功能来实现的，当驱动机构的制动功能存在机械故障或电路控制故障时，巡检机器人会出现溜车现象，巡检机器人加速下滑极有可能对自身造成损坏，甚至导致更为严重的安全事故。因此，如何有效的对矿用巡检机器人进行制动保护，杜绝上述情况下的安全隐患，是目前急需解决的技术问题。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种矿用巡检机器人制动保护装置，以期以较低的成本、科学的设计、简单的操作，实现对矿山内移动设备的传动数据的准确采集。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种矿用巡检机器人制动保护装置，包括：主体框架、电磁锁机构、驱动行走机构、保护执行机构和控制机构；

电磁锁机构包括：电磁锁本体和底座，电磁锁本体与底座固定连接，底座与主体框架固定连接；

驱动行走机构包括：驱动轮和用于向驱动轮提供动力支持的电机；

保护执行机构包括：扭簧、转轴、制动架和磁吸块，制动架通过转轴与主体框架可转动连接，制动架包括限位端和制动端，磁吸块与所述限位端固定连接，扭簧设置于转轴上且一端固定、另一端作用于制动端；

所述控制机构与电磁锁机构电连接且其内设置有超速检测单元；电磁锁本体和磁吸块吸合时，所述制动端与驱动轮不接触；电磁锁本体和磁吸块不吸合时，制动架在扭簧的作用下沿转轴转动使得制动端逐渐接触并压紧驱动轮。

可选地，所述制动端与驱动轮接触的部分设置有用于增大摩擦力的制动辅助结构。

可选地，所述制动辅助结构为橡胶垫。

可选地，电机为本安型电机。

可选地，所述限位端和所述制动端一体成型，制动架通过所述限位端与所述制动端的交汇处与转轴可转动连接。

可选地，主体框架包括相对且垂直设置的第一立架和第二立架，第一立架和第二立架的底部连接有横架，第一立架、第二立架和横架的中部均为镂空结构。

可选地，驱动行走机构穿设于第一立架的所述镂空结构和第二立架的所述镂空结构之间且固定于横架上。

可选地，驱动行走机构还包括支架，第一立架和第二立架之间连接有水平设置的加强柱，所述加强柱的底端垂直设置有限位柱，支架一端与电机固定连接、相对的另一端与所述限位柱卡合。

可选地，第一立架、第二立架和横架上均设置有多个固定孔。

与现有技术相比，本发明具有结构紧凑、合理、重量轻、制动保护高效、可靠性好的优点，可以为矿用巡检机器人提供有效的制动保护，解决了现有矿山行业巡检机器人驱动制动失灵、速度超限时存在安全隐患甚至导致重大事故的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请的结构示意图一；

图2为图1的左视图；

图3为本申请的结构示意图二；

图4为图3中驱动行走机构的俯视图；

图5为本申请的结构示意图三；

图6为图5中的局部结构示意图；

图7为图3的部分结构示意图；

图8为图7的爆炸图。

附图标记：

1、主体框架；11、第一立架；12、第二立架；13、横架；2、电磁锁机构；21、电磁锁本体；22、底座；3、驱动行走机构；31、电机；32、驱动轮；33、支架；4、保护执行机构；41、扭簧；42、转轴；43、制动架；431、制动端；432、限位端；433、限位片；434、连接耳；44、磁吸块；45、橡胶垫。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如上所述，发明人在对矿用巡检机器人制动保护装置的研究中发现，矿山行业井下巡检机器人的制动主要是靠驱动机构自带的制动功能来实现的，当驱动机构的制动功能存在机械故障或电路控制故障时，巡检机器人会出现溜车现象，巡检机器人加速下滑极有可能对自身造成损坏，甚至导致更为严重的安全事故。因此，如何有效的对矿用巡检机器人进行制动保护，杜绝上述情况下的安全隐患，是目前急需解决的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种矿用巡检机器人制动保护装置，本发明具有结构紧凑、合理、重量轻、制动保护高效、可靠性好的优点，可以为矿用巡检机器人提供有效的制动保护，解决了现有矿山行业巡检机器人驱动制动失灵、速度超限时存在安全隐患甚至导致重大事故的问题。

参见图1-图6所示，一种矿用巡检机器人制动保护装置，包括：主体框架1、电磁锁机构2、驱动行走机构3、保护执行机构4和控制机构（未示出），电磁锁机构2、驱动行走机构3、保护执行机构4和控制机构均集成于主体框架1上，主体框架1在满足安装要求的前提下优选采用体积小、重量轻的技术方案，以满足安装空间有限的环境中的使用需求；

电磁锁机构2包括：电磁锁本体21和底座22，电磁锁本体21固定于底座22上，底座22与主体框架1固定连接；驱动行走机构3包括：驱动轮32和用于向驱动轮32提供动力支持的电机31；保护执行机构4包括：扭簧41、转轴42、制动架43和磁吸块44，制动架43通过转轴42与主体框架1可转动连接，制动架43包括限位端432和制动端431，磁吸块44与制动架43的所述限位端432固定连接，扭簧41设置于转轴42上且一端固定、另一端作用于制动端431；

控制机构内设置有超速检测单元，该超速检测单元用于检测巡检机器人的行走速度，控制机构与电磁锁机构2电连接；电磁锁本体21和磁吸块44吸合时，制动端431与驱动轮32不接触；电磁锁本体21和磁吸块44不吸合时，制动架43在扭簧41的作用下沿转轴42转动使得制动端431逐渐接触并压紧驱动轮32。

工作原理：当巡检机器人行走正常时，电磁锁本体21和磁吸块44吸合，由于磁吸块44与制动架43的限位端432固定连接，此时在磁吸块44的作用下，制动架43处于其制动端431不接触驱动轮32的状态，本发明随巡检机器人正常行走；当巡检机器人行走不正常，即出现机械故障或电路故障导致其超速行驶时，控制机构内的超速检测单元会检测到该超速信息并反馈给控制机构，控制机构随即发出断开电磁锁机构2的命令，之后电磁锁本体21与磁吸块44之间的磁吸力消失，当制动架43的限位端432解除限位之后，制动架43在扭簧41的作用下沿转轴42转动使得制动端431逐渐接触并压紧驱动轮32，继而发挥制动功能。

需要说明的是：本发明中，扭簧41、电磁锁机构2均为现有技术，实际应用中本领域技术人员可以根据巡检机器人的重量进行灵活选择。制动架43通过转轴42与主体框架1可转动连接，具体来说，转轴42设置于主体框架1上且可转动，制动架43的制动端431与限位端432的交汇处与转轴42固定连接使得制动架43可以随着转轴42的转动而转动；转轴42与主体框架1的具体连接方式不限，任何可以实现转轴42与主体框架1可转动连接的现有技术均可；制动端431与限位端432的交汇处与转轴42的具体固定方式不限，任何可以实现所述交汇处与转轴42固定使得制动架43可以随转轴42转动而转动的现有技术均可以。

在本申请中，优选如下具体的实施方式：如图7和图8所示：限位端432的底部向外水平延伸形成限位片433，制动端431、制动端431与限位端432的交汇处、限位端432及限位片433使得制动架43整体呈现“几”字形结构，磁吸块44固定在限位片433上，制动端431与限位端432的交汇处的上表面设置有连接耳434，转轴42安装于主体框架1的一个侧板上，制动架43通过连接耳434与转轴42连接；扭簧41的一个扭臂与主体框架1固定连接、另一个扭臂与制动端431固定连接，当电磁锁本体21与磁吸块44之间的磁吸力消失后，限位端432解除限位，制动架43在扭簧41的作用下转动使得制动端431逐渐接触并压紧驱动轮32。

另外，电磁锁机构2执行控制机构的断开命令，可以是通过通电消磁的方式，还可以是断电消磁的方式，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择和设置。选用通电消磁的方式时，电磁锁本体21内优选设置失电型电磁铁，当出现机械故障或电路故障导致超速行驶时，控制机构向失电型电磁铁发出信号，失电型电磁铁瞬间通电消磁并与磁吸块44解除吸合，此时制动架43被解除限位，其沿转轴42转动并压紧驱动轮32继而发挥制动功能；选用断电消磁的方式时，当控制机构发出相关信号时电磁铁断电，电磁锁本体21与磁吸块44解除吸合，同样可以发挥制动功能。

示例性的，为了有效制动且减少制动端431在制动过程中的磨损，所述制动端431与驱动轮32接触的部分设置有用于增大摩擦力的制动辅助结构。

进一步来说，所述制动辅助结构为橡胶垫45，橡胶垫45优选采用可拆卸连接，以便视使用情况定期进行更换，以避免制动时对制动架43造成无法逆转的磨损，久而久之影响制动效果。

示例性的，电机31为本安型电机。本安型电机不管是内部短路或断路，都不会引起周围环境的易燃易爆气体爆炸，适合在矿下环境中使用，以确保矿下环境的绝对安全。

在一些实施例中，为了便于加工与使用，同时保证制动架43旋转的灵活性，所述限位端432和所述制动端431一体成型，制动架43通过所述限位端432与所述制动端431的交汇处与转轴42可转动连接。

需要说明的是，制动架43的具体结构不限，只要其一端可以与磁吸块44固定连接发挥电磁锁机构2对制动架43的限位作用以及一端在限位端432解除限位后可以与驱动轮32接触发挥对驱动轮32的制动作用即可；制动架43的具体材质不限，任何具有一定强度、刚度、韧性和耐磨损性，能充分发挥制动功能且适宜在矿下环境中使用的现有或者未来出现的任一种材料均可以。

主体框架1的具体结构不限，只要具有一定的结构稳定性和耐用性，可以稳定安装电磁锁机构2、驱动行走机构3、保护执行机构4和控制机构并确保上述机构在矿下环境中正常工作即可。本发明中，主体框架1包括相对且垂直设置的第一立架11和第二立架12，第一立架11和第二立架12的底部连接有横架13，第一立架11、第二立架12和横架13的中部均为镂空结构，镂空结构一方面可以有效降低本发明的重量，避免对巡检机器人产生较大的负载压力，另一方面还方便各个部件的安装操作，而且还有利于电机31的散热，确保其工作性能稳定发挥。

进一步来说，在上述实施例中，驱动行走机构3穿设于第一立架11的所述镂空结构和第二立架12的所述镂空结构之间且固定于横架13上。

作为一种优选的实施方式，驱动行走机构3还包括支架33，第一立架11和第二立架12之间连接有水平设置的加强柱，所述加强柱的底端垂直设置有限位柱，支架33一端与电机31固定连接、相对的另一端与所述限位柱卡合。如图4所示：支架33未与电机31连接的一端设置有U型的卡合口，支架33通过该卡合口与所述限位柱卡合继而起到对电机31的限位作用，以确保电机31工作时的稳定性，尽量避免对驱动轮32以及巡检机器人产生不良影响。需要说明的是：如图3所示：所述加强柱与所述限位柱整体呈“T”字形结构，转轴42位于所述加强柱的下方且制动架43插空设计，整个制动架43在整个转动过程中位于所述加强柱下方的无障碍、敞开空间内且不与所述加强柱、所述限位柱或两者相关的安装件接触。

本发明的第一立架11、第二立架12和横架13上均设置有多个固定孔，这些固定孔的设置以便于安装电磁锁机构2、驱动行走机构3、保护执行机构4、控制机构为原则，同时兼顾主体框架1与待制动的巡检机器人的安装需要，比如在第一立架11和第二立架12顶部相对的位置设置几组安装孔或连接耳；为了确保主体框架1的结构稳固性，第一立架11、第二立架12和横架13优选为一体成型结构，主体框架1整体材质不限，任何具有一定强度、刚度、韧性和承载能力，且适宜在矿下环境中使用的现有或者未来出现的任一种材料均可以。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种矿用巡检机器人制动保护装置，其特征在于：包括：主体框架（1）、电磁锁机构（2）、驱动行走机构（3）、保护执行机构（4）和控制机构；

电磁锁机构（2）包括：电磁锁本体（21）和底座（22），电磁锁本体（21）与底座（22）固定连接，底座（22）与主体框架（1）固定连接；

驱动行走机构（3）包括：驱动轮（32）和用于向驱动轮（32）提供动力支持的电机（31）；

保护执行机构（4）包括：扭簧（41）、转轴（42）、制动架（43）和磁吸块（44），制动架（43）通过转轴（42）与主体框架（1）可转动连接，制动架（43）包括限位端（432）和制动端（431），磁吸块（44）与所述限位端（432）固定连接，扭簧（41）设置于转轴（42）上且一端固定、另一端作用于所述制动端（431）；

所述控制机构与电磁锁机构（2）电连接且其内设置有超速检测单元；电磁锁本体（21）和磁吸块（44）吸合时，所述制动端（431）与驱动轮（32）不接触；电磁锁本体（21）和磁吸块（44）不吸合时，制动架（43）在扭簧（41）的作用下沿转轴（42）转动使得所述制动端（431）逐渐接触并压紧驱动轮（32）。

2.如权利要求1所述的矿用巡检机器人制动保护装置，其特征在于：所述制动端（431）与驱动轮（32）接触的部分设置有用于增大摩擦力的制动辅助结构。

3.如权利要求2所述的矿用巡检机器人制动保护装置，其特征在于：所述制动辅助结构为橡胶垫（45）。

4.如权利要求1所述的矿用巡检机器人制动保护装置，其特征在于：电机（31）为本安型电机。

5.如权利要求1所述的矿用巡检机器人制动保护装置，其特征在于：所述限位端（432）和所述制动端（431）一体成型，制动架（43）通过所述限位端（432）与所述制动端（431）的交汇处与转轴（42）可转动连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的矿用巡检机器人制动保护装置，其特征在于：主体框架（1）包括相对且垂直设置的第一立架（11）和第二立架（12），第一立架（11）和第二立架（12）的底部连接有横架（13），第一立架（11）、第二立架（12）和横架（13）的中部均为镂空结构。

7.如权利要求6所述的矿用巡检机器人制动保护装置，其特征在于：驱动行走机构（3）穿设于第一立架（11）的所述镂空结构和第二立架（12）的所述镂空结构之间且固定于横架（13）上。

8.如权利要求7所述的矿用巡检机器人制动保护装置，其特征在于：驱动行走机构（3）还包括支架（33），第一立架（11）和第二立架（12）之间连接有水平设置的加强柱，所述加强柱的底端垂直设置有限位柱，支架（33）一端与电机（31）固定连接、相对的另一端与所述限位柱卡合。

9.如权利要求6所述的矿用巡检机器人制动保护装置，其特征在于：第一立架（11）、第二立架（12）和横架（13）上均设置有多个固定孔。