CN117773980B - 一种紧凑型防爆巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，具体说是一种紧凑型防爆巡检机器人，包括工字形轨道，所述的工字形轨道前后两侧滑动安装有驱动部，驱动部下端固定安装有巡检台，巡检台下端面左侧固定设置有防爆电控箱，巡检台下端面中部固定安装有电池箱，电池箱、防爆电控箱以及驱动部之间均通过导线相连，电池箱下方设置有吸尘组件，吸尘组件上端和巡检台下端固定相连，吸尘组件右侧上端固定连接有巡检组件，通过优化机器人结构设计，减少了冗余结构，提高了空间利用率，同时还设置有吸尘组件，在巡检时能够进行除尘作业，同时还设置有合理的散热系统，保证散热效率，有效降低了巡检机器人巡检运行时的风险，从而提高了巡检效率。

Description

一种紧凑型防爆巡检机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体说是一种紧凑型防爆巡检机器人。

背景技术

在煤矿开采的过程中，对于井下一些输煤栈桥等区域需要进行定期巡检，目前，巡检机器人代替人工巡检已逐渐被广泛应用，对于一些易燃易爆炸高危险区域，需要使用防爆巡检机器人进行巡检。但是目前的防爆巡检机器人结构尺寸较大，且各结构之间安装不够紧凑，在井下巡检时受空间影响较大，且井下的昏暗以及煤尘环境会严重降低巡检作业的可靠性，此外，现有的巡检探头大多为固定式安装，当需要多方位巡检时需要整机移动，导致巡检范围局限性较大，从而无法保证巡检效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种紧凑型防爆巡检机器人，通过优化机器人结构设计，减少了冗余结构，提高了空间利用率，同时还设置有吸尘组件，在巡检时能够进行除尘作业，同时还设置有合理的散热系统，保证散热效率，有效降低了巡检机器人巡检运行时的风险，从而提高了巡检效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种紧凑型防爆巡检机器人,包括工字形轨道，所述的工字形轨道前后两侧滑动安装有驱动部，驱动部下端固定安装有巡检台，巡检台下端面左侧固定设置有防爆电控箱，巡检台下端面中部固定安装有电池箱，电池箱、防爆电控箱以及驱动部之间均通过导线相连，电池箱下方设置有吸尘组件，吸尘组件上端和巡检台下端固定相连，吸尘组件右侧上端固定连接有巡检组件。

优选的，所述的驱动部包括驱动轮，工字形轨道前后两侧内部滑动贴合对称设置有驱动轮，驱动轮中部固定安装在驱动电机输出轴上，驱动电机下端通过电机机座固定安装在巡检台上，驱动电机外侧沿其周向均匀贴合设置有若干防爆限位块，驱动轮两侧对称设置有辅助轮，辅助轮转动安装在辅助支架上端，辅助支架下端固定连接在巡检台上端。

优选的，所述的巡检台左右两侧中部对称安装有探照灯。

优选的，所述的吸尘组件包括竖杆，巡检台上靠近拐角的位置固定安装竖杆，竖杆下端固定连接有吸尘箱，吸尘箱上端固定安装有传感器总成箱，吸尘箱内部右侧设置有散热单元，散热单元左端连接有吸尘单元。

优选的，所述的传感器总成箱上端和电池箱下端相贴合且传感器总成箱的箱体由导热性能较好的材料制成。

优选的，所述的散热单元包括吸热板，吸尘箱内部靠近上端的位置安装有吸热板，吸尘箱内部靠近右端的位置设置有隔板，吸尘箱内部右侧壁中部通过电机机座固定安装有伺服电机，伺服电机左端固定连接有驱动轴，驱动轴左端转动连接在隔板上，驱动轴中部固定设置有凸轮，凸轮下方贴合设置有压板，压板上端对称安装有复位弹簧，复位弹簧上端固定连接在吸热板下端，压板下方设置有水囊，吸热板上端贴合安装有回形弯管，回形弯管的进水管和出水管分别通过单向阀和水囊内部相连通。

优选的，所述的吸尘单元包括螺杆，驱动轴左端通过联轴器连接有螺杆，螺杆左端转动安装在吸尘箱左侧壁上，螺杆上螺旋传动设置有凸形滑板，吸热板下端面中部开设有条形滑槽，凸形滑板上端滑动设置在条形滑槽内，螺杆下方的吸尘箱底部呈矩阵排列安装有若干吸气阀，螺杆左端四周开设有出气孔圈，出气孔圈左侧固定安装有出气阀，出气阀左端通过出气管密封安装有集尘布袋。

优选的，所述的吸气阀和出气阀均为单向阀。

优选的，所述的巡检组件包括立板，吸尘箱右侧上端固定连接有立板，立板右侧壁固定安装有巡检箱，巡检箱前侧设置有急停控制器，巡检箱内部设置有转向单元，转向单元下端固定连接有巡检探头，巡检探头位于巡检箱下方。

优选的，所述的转向单元包括转向轴，巡检箱底部靠近右端的位置转动安装有转向轴，转向轴下端固定连接有巡检探头，转向轴上端通过扭簧安装有转向轮，巡检箱左侧壁对应转向轮的位置安装有改向轮，转向轮侧部设置有电动推杆，电动推杆通过推杆底座固定安装在巡检箱侧壁上，转向轮上绕设有牵引绳，牵引绳端头绕过改向轮并固定栓接在电动推杆伸缩端。

本发明的有益效果：

1、本发明提供了一种紧凑型防爆巡检机器人，采用悬挂驱动的方式，将防爆电控箱、电池箱以及传感器总成箱贴合设置安装，不仅有利于导热，同时还能使得该防爆巡检机器人能够在狭窄复杂的矿井环境中快速响应、灵活作业，保证了巡检效率；

2、本发明提供了一种紧凑型防爆巡检机器人，设置的吸尘组件能够在巡检时对巡检探头前方的空气进行吸收并除去其内部的煤尘，保证了巡检探头前方空气的洁净性，保证了巡检探头拍摄时的清晰度，从而更有利于及时发现危险，在吸尘组件内部设置散热单元，在实现了该紧凑型防爆巡检机器人结构安装紧凑的同时，散热单元能够及时将各产热部件产生的热量及时传递并导出，保证了防爆仓内部温度稳定，提高了安全巡检效率；

3、本发明提供了一种紧凑型防爆巡检机器人，设置的巡检组件能够带动巡检探头在一定范围内进行转动，从而提高了该紧凑型防爆巡检机器人在危险环境下的作业能力，增大的巡检范围，保证了巡检效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明中吸尘组件去掉竖杆、传感器总成箱以及吸尘箱上侧壁和前侧壁之后的立体结构示意图；

图3是本发明中吸尘箱、散热单元和吸尘单元之间的立体连接结构示意图；

图4是本发明中巡检箱、急停控制器和巡检探头之间的立体连接结构示意图；

图5是本发明中巡检箱、转向单元和巡检探头之间的立体连接结构示意图。

图中：

1、工字形轨道；2、驱动部；21、驱动电机；22、驱动轮；23、防爆限位块；24、辅助支架；25、辅助轮；

3、巡检台；31、探照灯；4、防爆电控箱；5、电池箱；

6、吸尘组件；61、竖杆；62、吸尘箱；63、传感器总成箱；

64、散热单元；641、吸热板；642、隔板；643、伺服电机；644、驱动轴；645、凸轮；646、压板；647、复位弹簧；648、水囊；649、回形弯管；

65、吸尘单元；651、螺杆；652、凸形滑板；653、出气孔圈；654、吸气阀；655、出气阀；656、出气管；657、集尘布袋；

7、巡检组件；71、立板；72、巡检箱；73、急停控制器；74、转向单元；741、电动推杆；742、改向轮；743、转向轴；744、扭簧；745、转向轮；746、牵引绳；75、巡检探头。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例一：

参阅图1，一种紧凑型防爆巡检机器人,包括工字形轨道1，工字形轨道1前后两侧滑动安装有驱动部2，驱动部2下端固定安装有巡检台3，巡检台3左右两侧中部对称安装有探照灯31，巡检台3下端面左侧固定设置有防爆电控箱4，巡检台3下端面中部固定安装有电池箱5，电池箱5、防爆电控箱4以及驱动部2之间均通过导线相连。

所述的驱动部2包括驱动轮22，工字形轨道1前后两侧内部滑动贴合对称设置有驱动轮22，驱动轮22中部固定安装在驱动电机21输出轴上，驱动电机21下端通过电机机座固定安装在巡检台3上，驱动电机21外侧沿其周向均匀贴合设置有若干防爆限位块23，驱动轮22两侧对称设置有辅助轮25，辅助轮25转动安装在辅助支架24上端，辅助支架24下端固定连接在巡检台3上端。

具体工作时，电池箱5能够为驱动部2提供源源不断的动力，从而使其持续运行，防爆电控箱4能够控制驱动部2启停，巡检时，通过人工打开驱动部2开关，此时驱动电机21运行并带动驱动轮22转动，通过驱动轮22和工字形轨道1之间的摩擦力带动整个紧凑型防爆巡检机器人沿着工字形轨道1移动，从而完成巡检作业，在此过程中，辅助轮25能够为整个装置提供一定的支撑力，从而保证驱动轮22稳定顺利运行，探照灯31能够提供一定照明，从而保证巡检过程中图像或视频的清晰度。

实施例二：

与实施例一技术方案基本相同，参阅图1至图3，区别在于：

所述的电池箱5下方设置有吸尘组件6，吸尘组件6上端和巡检台3下端固定相连，所述的吸尘组件6包括竖杆61，巡检台3上靠近拐角的位置固定安装竖杆61，竖杆61下端固定连接有吸尘箱62，吸尘箱62上端固定安装有传感器总成箱63，所述的传感器总成箱63上端和电池箱5下端相贴合且传感器总成箱63的箱体由导热性能较好的材料制成，吸尘箱62内部右侧设置有散热单元64，散热单元64左端连接有吸尘单元65。

所述的散热单元64包括吸热板641，吸尘箱62内部靠近上端的位置安装有吸热板641，吸尘箱62内部靠近右端的位置设置有隔板642，吸尘箱62内部右侧壁中部通过电机机座固定安装有伺服电机643，伺服电机643左端固定连接有驱动轴644，驱动轴644左端转动连接在隔板642上，驱动轴644中部固定设置有凸轮645，凸轮645下方贴合设置有压板646，压板646上端对称安装有复位弹簧647，复位弹簧647上端固定连接在吸热板641下端，压板646下方设置有水囊648，吸热板641上端贴合安装有回形弯管649，回形弯管649的进水管和出水管分别通过单向阀和水囊648内部相连通。

所述的吸尘单元65包括螺杆651，驱动轴644左端通过联轴器连接有螺杆651，螺杆651左端转动安装在吸尘箱62左侧壁上，螺杆651上螺旋传动设置有凸形滑板652，吸热板641下端面中部开设有条形滑槽，凸形滑板652上端滑动设置在条形滑槽内，螺杆651下方的吸尘箱62底部呈矩阵排列安装有若干吸气阀654，螺杆651左端四周开设有出气孔圈653，出气孔圈653左侧固定安装有出气阀655，出气阀655左端通过出气管656密封安装有集尘布袋657，所述的吸气阀654和出气阀655均为单向阀。

具体工作时，在该紧凑型防爆巡检机器人沿着工字形轨道1移动的过程中，启动伺服电机643，通过伺服电机643带动驱动轴644和凸轮645进行往复转动，凸轮645在往复转动过程中会不断挤压压板646，从而挤压水囊648并将其内部的冷却液挤压至回形弯管649内，同时回形弯管649内部的冷却液进入到水囊648内部，从而形成一个闭环，在此过程中，电池箱5运行时产生的热量会先传递至传感器总成箱63，再通过传感器总成箱63传递至吸尘箱62上端，回形弯管649在安装时和吸尘箱62上端相贴合，回形弯管649内部的冷却液能够吸收并带走吸尘箱62上端的热量，随后传递至吸热板641，从而达到对电池箱5和传感器总成箱63进行降温的目的；

驱动轴644在往复转动过程中还会带动螺杆651进行往复转动，从而带动凸形滑板652进行左右往复移动，在凸形滑板652向右移动的过程中，吸尘箱62内部会形成负压，此时吸尘箱62下方的空气会通过吸气阀654进入到吸尘箱62内部，在凸形滑板652向左移动的过程中，吸尘箱62内部的空气会通过出气孔圈653、出气阀655以及出气管656进入到集尘布袋657内，最终在集尘布袋657的过滤下将灰尘集中收集，如此往复，吸尘箱62下方空气中的煤尘便会大量减少，从而能够提高后续巡检组件7拍摄照片或者视频的清晰度。

需要说明的一点就是，在吸尘箱62内部的空气会通过出气孔圈653排出吸尘箱62的过程中，该部分气流能够同时对吸热板641下端面进行散热处理。

实施例三：

与实施例二技术方案基本相同，参阅图1图4和图5，区别在于：

所述的吸尘组件6右侧上端固定连接有巡检组件7，所述的巡检组件7包括立板71，吸尘箱62右侧上端固定连接有立板71，立板71右侧壁固定安装有巡检箱72，巡检箱72前侧设置有急停控制器73，巡检箱72内部设置有转向单元74，转向单元74下端固定连接有巡检探头75，巡检探头75位于巡检箱72下方。

所述的转向单元74包括转向轴743，巡检箱72底部靠近右端的位置转动安装有转向轴743，转向轴743下端固定连接有巡检探头75，转向轴743上端通过扭簧744安装有转向轮745，巡检箱72左侧壁对应转向轮745的位置安装有改向轮742，转向轮745侧部设置有电动推杆741，电动推杆741通过推杆底座固定安装在巡检箱72侧壁上，转向轮745上绕设有牵引绳746，牵引绳746端头绕过改向轮742并固定栓接在电动推杆741伸缩端。

具体工作时，在该紧凑型防爆巡检机器人巡检过程中，启动电动推杆741，通过电动推杆741带动牵引绳746拉伸，从而带动转向轮745转动，此时扭簧744扭力逐渐增大，而转向轴743也会进行转动，通过转向轴743带动巡检探头75转动，当电动推杆741带动牵引绳746收卷时，扭簧744的反作用力会带动转向轮745和转向轴743复位，从而带动巡检探头75复位，如此往复，便能增大巡检探头75的巡检范围，提高巡检作业的安全性。

本发明在使用时的工作原理：

一：在该紧凑型防爆巡检机器人运行时，电池箱5能够为驱动部2提供源源不断的动力，从而使其持续运行，防爆电控箱4能够控制驱动部2启停，巡检时，通过人工打开驱动部2开关，此时驱动电机21运行并带动驱动轮22转动，通过驱动轮22和工字形轨道1之间的摩擦力带动整个紧凑型防爆巡检机器人沿着工字形轨道1移动，从而完成巡检作业，在此过程中，辅助轮25能够为整个装置提供一定的支撑力，从而保证驱动轮22稳定顺利运行，探照灯31能够提供一定照明，从而保证巡检过程中图像或视频的清晰度；

二：上述步骤一进行过程中，启动伺服电机643，通过伺服电机643带动驱动轴644和凸轮645进行往复转动，凸轮645在往复转动过程中会不断挤压压板646，从而挤压水囊648并将其内部的冷却液挤压至回形弯管649内，同时回形弯管649内部的冷却液进入到水囊648内部，从而形成一个闭环，在此过程中，电池箱5运行时产生的热量会先传递至传感器总成箱63，再通过传感器总成箱63传递至吸尘箱62上端，回形弯管649在安装时和吸尘箱62上端相贴合，回形弯管649内部的冷却液能够吸收并带走吸尘箱62上端的热量，从而达到对电池箱5和传感器总成箱63进行降温的目的；

三：驱动轴644在往复转动过程中还会带动螺杆651进行往复转动，从而带动凸形滑板652进行左右往复移动，在凸形滑板652向右移动的过程中，吸尘箱62内部会形成负压，此时吸尘箱62下方的空气会通过吸气阀654进入到吸尘箱62内部，在凸形滑板652向左移动的过程中，吸尘箱62内部的空气会通过出气孔圈653、出气阀655以及出气管656进入到集尘布袋657内，最终在集尘布袋657的过滤下将灰尘集中收集，如此往复，吸尘箱62下方空气中的煤尘便会大量减少，从而能够提高后续巡检组件7拍摄照片或者视频的清晰度；

四：上述步骤三进行的同时，启动电动推杆741，通过电动推杆741带动牵引绳746拉伸，从而带动转向轮745转动，此时扭簧744扭力逐渐增大，而转向轴743也会进行转动，通过转向轴743带动巡检探头75转动，当电动推杆741带动牵引绳746收卷时，扭簧744的反作用力会带动转向轮745和转向轴743复位，从而带动巡检探头75复位，如此往复，便能增大巡检探头75的巡检范围，提高巡检作业的安全性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种紧凑型防爆巡检机器人,其特征在于，包括：

工字形轨道（1）；

驱动部（2），所述的工字形轨道（1）前后两侧滑动安装有驱动部（2）；

巡检台（3），所述的驱动部（2）下端固定安装有巡检台（3）；

防爆电控箱（4），所述的巡检台（3）下端面左侧固定设置有防爆电控箱（4）；

电池箱（5），所述的巡检台（3）下端面中部固定安装有电池箱（5），电池箱（5）、防爆电控箱（4）以及驱动部（2）之间均通过导线相连；

吸尘组件（6），所述的电池箱（5）下方设置有吸尘组件（6），吸尘组件（6）上端和巡检台（3）下端固定相连；

巡检组件（7），所述的吸尘组件（6）右侧上端固定连接有巡检组件（7）；

所述的吸尘组件（6）包括竖杆（61），巡检台（3）上靠近拐角的位置固定安装竖杆（61），竖杆（61）下端固定连接有吸尘箱（62），吸尘箱（62）上端固定安装有传感器总成箱（63），吸尘箱（62）内部右侧设置有散热单元（64），散热单元（64）左端连接有吸尘单元（65）；

所述的散热单元（64）包括吸热板（641），吸尘箱（62）内部靠近上端的位置安装有吸热板（641），吸尘箱（62）内部靠近右端的位置设置有隔板（642），吸尘箱（62）内部右侧壁中部通过电机机座固定安装有伺服电机（643），伺服电机（643）左端固定连接有驱动轴（644）；

所述的吸尘单元（65）包括螺杆（651），驱动轴（644）左端通过联轴器连接有螺杆（651），螺杆（651）左端转动安装在吸尘箱（62）左侧壁上，螺杆（651）上螺旋传动设置有凸形滑板（652），吸热板（641）下端面中部开设有条形滑槽，凸形滑板（652）上端滑动设置在条形滑槽内，螺杆（651）下方的吸尘箱（62）底部呈矩阵排列安装有若干吸气阀（654），螺杆（651）左端四周开设有出气孔圈（653），出气孔圈（653）左侧固定安装有出气阀（655），出气阀（655）左端通过出气管（656）密封安装有集尘布袋（657）。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型防爆巡检机器人，其特征在于：所述的驱动部（2）包括驱动轮（22），工字形轨道（1）前后两侧内部滑动贴合对称设置有驱动轮（22），驱动轮（22）中部固定安装在驱动电机（21）输出轴上，驱动电机（21）下端通过电机机座固定安装在巡检台（3）上，驱动电机（21）外侧沿其周向均匀贴合设置有若干防爆限位块（23），驱动轮（22）两侧对称设置有辅助轮（25），辅助轮（25）转动安装在辅助支架（24）上端，辅助支架（24）下端固定连接在巡检台（3）上端。

3.根据权利要求1所述的一种紧凑型防爆巡检机器人，其特征在于：所述的巡检台（3）左右两侧中部对称安装有探照灯（31）。

4.根据权利要求1所述的一种紧凑型防爆巡检机器人，其特征在于：所述的传感器总成箱（63）上端和电池箱（5）下端相贴合。

5.根据权利要求4所述的一种紧凑型防爆巡检机器人，其特征在于：驱动轴（644）左端转动连接在隔板（642）上，驱动轴（644）中部固定设置有凸轮（645），凸轮（645）下方贴合设置有压板（646），压板（646）上端对称安装有复位弹簧（647），复位弹簧（647）上端固定连接在吸热板（641）下端，压板（646）下方设置有水囊（648），吸热板（641）上端贴合安装有回形弯管（649），回形弯管（649）的进水管和出水管分别通过单向阀和水囊（648）内部相连通。

6.根据权利要求1所述的一种紧凑型防爆巡检机器人，其特征在于：所述的吸气阀（654）和出气阀（655）均为单向阀。

7.根据权利要求1所述的一种紧凑型防爆巡检机器人，其特征在于：所述的巡检组件（7）包括立板（71），吸尘箱（62）右侧上端固定连接有立板（71），立板（71）右侧壁固定安装有巡检箱（72），巡检箱（72）前侧设置有急停控制器（73），巡检箱（72）内部设置有转向单元（74），转向单元（74）下端固定连接有巡检探头（75），巡检探头（75）位于巡检箱（72）下方。

8.根据权利要求7所述的一种紧凑型防爆巡检机器人，其特征在于：所述的转向单元（74）包括转向轴（743），巡检箱（72）底部靠近右端的位置转动安装有转向轴（743），转向轴（743）下端固定连接有巡检探头（75），转向轴（743）上端通过扭簧（744）安装有转向轮（745），巡检箱（72）左侧壁对应转向轮（745）的位置安装有改向轮（742），转向轮（745）侧部设置有电动推杆（741），电动推杆（741）通过推杆底座固定安装在巡检箱（72）侧壁上，转向轮（745）上绕设有牵引绳（746），牵引绳（746）端头绕过改向轮（742）并固定栓接在电动推杆（741）伸缩端。