CN202806376U - 液压驱动式矿井环境探测机器人移动平台 - Google Patents

Abstract

一种液压驱动式矿井环境探测机器人移动平台，包括液压系统，隔爆壳体盖，隔爆壳体，连接轴，履带组件，隔爆壳体盖与隔爆壳体由螺栓连接，形成隔爆腔。液压系统的元器件除了液压马达意外都安装在这个隔爆腔内，由隔爆腔引出液压管路连接上外部的液压马达，既可以实现图1所示液压系统的功能。液压马达安装在履带组件内部，直接驱动履带组件内的驱动轮，从而驱动履带进行运转。履带组件通过连接轴与隔爆壳体连接，从而组成液压移动平台。本实用新型专利能够实现在得到工作人员指令后在救援现场进行自动行走，在移动平台上装上相应的传感器，即可以探测灾害现场环境。本移动平台具有易于控制，结构简单，驱动力矩大等特点，适用于进入复杂环境的移动机器人。

Description

液压驱动式矿井环境探测机器人移动平台

技术领域

本实用新型专利涉及一种液压驱动式机器人移动平台，尤其适用于进入煤矿矿井瓦斯爆炸后的灾害现场进行救援工作的机器人。 

背景技术

煤矿井下地形环境复杂，尤其是发生爆炸灾害后的煤矿地形环境为非结构化的地形环境，开发非结构地形环境下的移动机器人是当今机器人研究中的重点课题。迄今为止，国内外移动机器人移动平台特别是救援机器人的机械移动平台大都采用传统的驱动方式——电机直接驱动或者电机+减速器驱动，如已有的机器人：(1)地震救援机器人，例如日本千叶工业大学研制的搜救机器人“木槿”能够在复杂环境中畅行无阻，该机器人有6条履带，包括两个主履带和2对独立驱动的摆臂履带，主履带由电机驱动，摆臂履带又电机+减速器驱动，主体部分被履带包裹，该机器人可以灵活的遥控，且可以在复杂的环境中行进，不易翻倒与卡阻；(2)消防机器人，如我国江苏省常州市消防部门和常州宝盾消防装备厂联合设计制造的消防机器人，在后方人员的遥控下，可在方圆300米的范围内自由活动，可翻越30度左右坡度的障碍物如履平地，其自带的水炮射程可达60米。行走机构为履带行走机构，履带驱动方式为电机+减速器进行驱动；(3)排险机器人，如国内的排险机器人有上海交通大学和沈阳自动化所联合研制的“勇士号”遥控移动式作业机器人。这种机器人能够完成探测现场情况、去污、取样、检修等任务；这种机器人的履带行走机构是由电机直接驱动；(4)反恐机器人，例如我国研制的灵蜥系列多功能排险机器人，由沈阳自动化研究所开发，应用于非结构环境或危险、恶劣环境，具有自主移动和可遥操作的能力，由履带行走机构、多种作业功能机械手(爪)及控制、无线通讯、专用履带等部分组成，其中履带行走机构是由电机+减速器方式进行驱动。 

然而采用以上传统的驱动方式存在一些问题，主要问题有：(1)爬坡及越障时驱动力不足；(2)在越障及不规则路面行驶时会产生瞬间大电 流，烧毁电子元件。 

因此需要设计一种更合理的移动平台来代替传统的机器人移动平台，来解决目前传动方式所带来的两大问题。 

实用新型内容

针对以上问题，综合分析各种传动系统后，选用闭式液压系统作为驱动单元，不仅可以很好地解决以上两个问题，而且还有以下优点：由于液压系统中液压马达的转动是靠液压系统中液压油来驱动的，不需要电力来驱动，因此液压马达本身是防爆的，可以直接设置在隔爆腔外而不用采取防爆措施，这样可以有效地减小隔爆腔的体积，从而降低机器人的重量。机器人的重量降低后，在电池容量一定的情况下，可以有效地增加续航时间。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：隔爆壳体盖(14)与隔爆壳体(15)由螺栓连接，形成隔爆腔。闭式液压系统的元器件除液压马达I(5)和液压马达II(6)以外都安装在这个隔爆腔内。液压马达I(5)、液压马达II(6)安装在履带组件(16、17)内部的驱动轮。履带组件(16、17)通过连接轴(18、19)与隔爆壳体(15)连接，从而形成液压移动平台。用电机(1)驱动液压泵I(2)，由液压泵I(2)通过隔爆腔引出的液压管路驱动液压马达I(5)、液压马达II(6)，从而驱动履带运转。 

本实用新型专利具有的有益效果是：能够实现在收到控制人员指令后在救援现场进行自动行走，在移动平台上装上相应的传感器，即可以探测灾害现场环境。本移动平台具有易于控制，结构简单，驱动力矩大等特点，驱动力矩的增大可以增大机器人的越障能力，越障能力的增强可以使机器人移动平台更好的适应矿灾发生后矿井下的非结构化地形，因此本实用新型专利更适用于进入煤矿复杂环境的移动机器人。 

附图说明

图1为煤矿救援机器人液压驱动移动平台液压原理示意图。 

图2、3为煤矿救援机器人液压移动平台示意图。 

图1中：1-电机，2-液压泵I，3-双向溢流阀，4-手动换向阀，5-液压马达I，6-液压马达II，7-油箱，8-液压泵II，9-单向阀I，10-单向阀II，11-溢流阀，12-电磁换向阀I，13-电磁换向阀II。 

图2、3中：14-隔爆壳体盖，15-隔爆壳体，16、17-履带组件，18、19-连接轴，5-液压马达I、6-液压马达II。 

具体实施方式

图1示出了本实用新型专利的一种具体液压传动方式--用于煤矿救援机器人液压移动平台。 

如图1所示： 

1、前进功能是通过主回路来实现，主回路的组成：1-电机，2-液压泵I，3-双向溢流阀，4-手动换向阀，5-液压马达。 

工作原理是：通过电机(1)驱动液压泵(2)旋转，液压泵(2)即可带动液压马达I(5)、液压马达II(6)旋转。双向溢流阀(3)的作用是当系统的压力过高时溢流，保护液压系统。手动换向阀(4)的作用是当系统出现故障时，可以调节手动换向阀，使高压回路与低压回路相通，既可以推动移动平台行走。 

主回路工作时，液压泵II(2)和液压马达I(5)、液压马达II(6)都有内泄漏，因此需要随时对系统进行补油，并且将内泄漏的油引入油箱，否则会引起严重的发热，因此需要添加补油回路。补油回路系统组成：1-电动机，8-液压泵I，9-单向阀I，10-单向阀II，11-溢流阀。 

补油回路的工作原理是：补油回路由电机(1)带动补油泵，向低压回路进行补油，并且带有溢流阀(11)，保护系统安全。当补油回路工作时，不仅可以向系统补油，而且可以在低压油侧形成背压，使系统运行稳定。 

2、原地转弯功能的实现：能够原地转弯的功能是通过电磁换向阀I(12)和电磁换向阀II(13)来控制的，当工况需要原地转弯时，只须控制一侧电磁换向阀I(12)(或电磁换向阀II(13))与另外一侧的电磁换向阀II(13)(或电磁换向阀I(12))处于相反的位即可实现原地转弯。 

当工况需要转弯的角度不是很大时，也可以选择一侧电磁换向阀I(12)(或电磁换向阀II(13))正常运行，另外一侧电磁换向阀II(13)(或电磁换向阀I(12))调到中位，即可实现小角度转弯，此状态下转弯时，虽然转弯半径小，但此时液压系统的冲击较小。 

图2、3示出了本实用新型的一种煤矿救援机器人液压移动平台具体实现形式。 

如图2、3所示： 

隔爆壳体盖(14)与隔爆壳体(15)由螺栓连接，形成隔爆腔。闭式液压系统的元器件除液压马达I(5)和液压马达II(6)以外都安装在这个隔爆腔内。液压马达I(5)、液压马达II(6)安装在履带组件(16、17)内部的驱动轮。履带组件(16、17)通过连接轴(18、19)与隔爆壳体(15)连接，从而形成液压移动平台。用电机(1)驱动液压泵I(2)，由液压泵I(2)通过隔爆腔引出的液压管路驱动液压马达I(5)、液压马达II(6)，从而驱动履带运转。 

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型专利所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型专利只局限于这些说明。对于本实用新型专利所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型专利结构的前提下，做出的推演和替换，都应属于本实用新型专利的保护范围。 

Claims (1)

1.一种液压驱动式矿井环境探测机器人移动平台，该液压驱动式矿井环境探测机器人移动平台包括由电机(1)、通过联轴器与电机(1)连接的液压泵I(2)、通过液压管路与液压泵I(2)连接的电磁换向阀I(12)和电磁换向阀II(13)、通过液压管路与电磁换向阀I(12)连接的液压马达I(5)、通过液压管路与电磁换向阀I(13)连接的液压马达II(6)、与进油管路与回油管路连接的双向溢流阀(3)、与进油管路与回油管路连接的手动换向阀(4)、与电机(1)连接的液压泵II(8)、通过液压管路与液压泵II(8)连接的单向阀I(9)和单向阀II(10)、通过液压管路与液压泵II(8)连接的溢流阀(11)、接油箱(7)组成的闭式液压系统、由隔爆壳体盖(14)、隔爆壳体(15)组成的隔爆腔、履带组件(16、17)，其特征在于：

隔爆壳体盖(14)与隔爆壳体(15)由螺栓连接，形成隔爆腔，闭式液压系统的元器件除液压马达I(5)和液压马达II(6)以外都安装在这个隔爆腔内，液压马达I(5)、液压马达II(6)安装在履带组件(16、17)内部的驱动轮，履带组件(16、17)通过连接轴(18、19)与隔爆壳体(15)连接，从而形成液压移动平台，用电机(1)驱动液压泵I(2)，由液压泵I(2)通过隔爆腔引出的液压管路驱动液压马达I(5)、液压马达II(6)，从而驱动履带运转。 

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