CN217597112U - 煤矿巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于矿用巡检机器人行走领域，提供煤矿巡检机器人。包括驱动单元和行走辅助单元；所述驱动单元包括两组滚轮行走部和两组链轮行走部，两组所述滚轮行走部、两组所述链轮行走部分别对应设置在所述工字钢轨道的两侧，所述滚轮行走部设置在所述链轮行走部的下方，同侧的所述滚轮行走部和所述链轮行走部传动连接有同一驱动组件，所述滚轮行走部对应设置在所述工字钢轨道水平运行段，所述链轮行走部对应设置在所述工字钢轨道倾斜运行段。本实用新型能够在煤矿巷道水平段由两组滚轮行走部提供动力使煤矿巡检机器人进行高效的运行，在倾斜段通过两组链轮行走部保证其平稳爬行，同时两种驱动模式之间切换平稳，不会对监测系统产生干扰。

Description

煤矿巡检机器人

技术领域

本实用新型属于矿用巡检机器人行走领域，尤其涉及煤矿巡检机器人。

背景技术

煤矿用巡检机器人能够代替人工对煤矿带式输送机、变电室、瓦斯抽采泵站等特殊场合进行自动巡检，采集设备运行状态数据以及环境数据，及时发现异常情况并预警，自动生成巡检数据表，提高巡检效率，保障安全生产。现有煤矿巡检机器人主要以吊挂方式沿行走轨道巡检，行走轨道多为架设在巷道顶部的工字钢，依靠管路与工字钢之间的摩擦进行前进，由于煤矿巷道起伏多变，经常有较陡的上下坡道，造成巡检机器人在运行至坡道时由于检测系统自重大，滚轮与工字钢之间的摩擦力较小，容易出现滚轮打滑的情况，严重的甚至阻碍巡检机器人的正常前进，影响的巡检完整进行。因此，亟需煤矿巡检机器人，在非陡峭坡段能以较高效率运行，在上坡道时能保持平稳运行，确保巡检工作的顺利开展，且设备投入小，成效高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供煤矿巡检机器人，以解决上述问题，高效低成本的达到在起伏多变的煤矿巷道内顺利运行的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：煤矿巡检机器人，包括工字钢轨道、保护壳体和行走装置，所述行走装置设置在所述保护壳体与所述工字钢轨道之间，所述行走装置的活动端连接在所述工字钢轨道上，所述行走装置的固定端连接在所述保护壳体内，所述保护壳体底部连接有监测系统，所述行走装置包括驱动单元和行走辅助单元；

所述驱动单元包括两组滚轮行走部和两组链轮行走部，两组所述滚轮行走部、两组所述链轮行走部分别对应设置在所述工字钢轨道的两侧，所述滚轮行走部设置在所述链轮行走部的下方，同侧的所述滚轮行走部和所述链轮行走部传动连接有同一驱动组件，所述滚轮行走部对应设置在所述工字钢轨道水平运行段，所述链轮行走部对应设置在所述工字钢轨道倾斜运行段；

所述链轮行走部包括缓冲过渡组件和啮合组件，所述缓冲过渡组件设置在所述啮合组件内，所述啮合组件固定连接在所述工字钢轨道的一侧，所述缓冲过渡组件与所述驱动组件传动连接。

优选的，所述啮合组件包括异形链条、链轮和驱动轴，所述异形链条固定连接在所述工字钢轨道倾斜段的一侧面上，所述链轮与所述异形链条相啮合，所述缓冲过渡组件设置在所述链轮和驱动轴之间，所述驱动组件依次驱动所述驱动轴、所述缓冲过渡组件和所述链轮。

优选的，所述缓冲过渡组件包括轴套、若干齿形凹槽和第一通孔，所述轴套固定套设在所述驱动轴顶端外侧，所述轴套一端边部对称铰接有两个棘爪，所述棘爪和所述轴套之间铰接有弹簧，所述第一通孔同轴线开设在所述链轮中心，所述第一通孔内壁上周向等间距开设有若干所述齿形凹槽，所述棘爪对应设置在其中一组所述齿形凹槽内，所述轴套顶部外壁螺纹连接有端盖，所述端盖转动连接在所述链轮的上表面。

优选的，所述滚轮行走部包括主动轮和提升执行组件，所述主动轮与所述工字钢轨道的一侧壁滚动配合，所述主动轮沿轴线方向开设有第二通孔，所述第二通孔内壁固定连接有主动轮花键，所述驱动轴外壁开设有驱动轴键槽，所述主动轮花键适配于所述驱动轴键槽内，所述主动轮转动连接在所述提升执行组件之间，所述提升执行组件转动套设在所述驱动轴上。

优选的，所述提升执行组件包括主动轮提升架、提升台、旋转盘和压簧，所述主动轮提升架顶面和所述主动轮的底面转动连接，所述主动轮提升架底部固定连接有压盘，所述主动轮提升架和所述压盘转动套设在所述驱动轴上，所述提升台固定连接在所述工字钢轨道的下导面上，所述压盘底面与所述提升台顶面滑动连接，所述压簧套设在所述驱动轴的外侧，所述旋转盘转动连接在所述驱动轴的外侧壁，所述旋转盘、所述压簧和所述主动轮从上至下依次转动连接。

优选的，所述行走辅助单元包括四组辅助轮板，四组所述辅助轮板固定连接在所述保护壳体的内侧底面，所述辅助轮板靠近工字钢轨道的侧面固定连接有承重轮轴，所述承重轮轴外侧转动套设有承重轮，所述承重轮与所述工字钢轨道下导面滚动配合，所述辅助轮板与所述工字钢轨道之间设置有导向组件。

本实用新型具有如下技术效果：滚轮行走部的主要作用是使煤矿巡检机器人在工字钢轨道1的水平段高效运行，链轮行走部的主要作用是使煤矿巡检机器人在工字钢轨道1的倾斜段稳定前进，避免打滑现象出现，啮合组件的主要作用是保证由链轮行走部驱动时，煤矿巡检机器人不会出现打滑情况，驱动组件的主要作用是为滚轮行走部和链轮行走部提供动力，缓冲过度组件的主要作用是在啮合组件开始工作时，实现滚轮行走部和链轮行走部之间的平稳切换。整体上，本实用新型能够在煤矿巷道水平段由两组滚轮行走部提供动力使煤矿巡检机器人进行高效的运行，在倾斜段通过两组链轮行走部保证其平稳爬行，同时两种驱动模式之间切换平稳，不会对监测系统产生干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型爬坡状态的主视图；

图2为本实用新型爬坡状态的左视图；

图3为图2中的A局部放大图；

图4为主动轮的主视剖视图；

图5为主动轮提升架的结构示意图；

图6为链轮的主视剖视图；

图7为链轮的俯视剖视图；

其中，1、工字钢轨道；2、异形链条；3、主动轮；4、链轮；5、承重轮；6、辅助轮板；7、减速电机；8、驱动轴；9、承重轮轴；10、导向轮；11、导向轮组伸缩杆；12、导向轮组弹簧；13、导向轮夹持框；14、主动轮提升架；15、压盘；16、驱动轴键槽；17、主动轮花键；18、提升台；19、动力轴通孔；20、棘爪；21、轴套；22、端盖；23、齿形凹槽；24、旋转盘；25、压簧；26、保护壳体；27、弹簧。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-7所示，本实用新型提供了一种煤矿巡检机器人，包括工字钢轨道1、保护壳体26和行走装置，行走装置设置在保护壳体26与工字钢轨道1之间，行走装置的活动端连接在工字钢轨道1上，行走装置的固定端连接在保护壳体26内，保护壳体26底部连接有监测系统，行走装置包括驱动单元和行走辅助单元；

驱动单元包括两组滚轮行走部和两组链轮行走部，两组滚轮行走部、两组链轮行走部分别对应设置在工字钢轨道1的两侧，滚轮行走部设置在链轮行走部的下方，同侧的滚轮行走部和链轮行走部传动连接有同一驱动组件，滚轮行走部对应设置在工字钢轨道1水平运行段，链轮行走部对应设置在工字钢轨道1倾斜运行段；

链轮行走部包括缓冲过渡组件和啮合组件，缓冲过渡组件设置在啮合组件内，啮合组件固定连接在工字钢轨道1的一侧，缓冲过渡组件与驱动组件传动连接。

工字钢轨道1设置在煤矿巷道顶部，滚轮行走部的主要作用是使煤矿巡检机器人在工字钢轨道1的水平段高效运行，链轮行走部的主要作用是使煤矿巡检机器人在工字钢轨道1的倾斜段稳定前进，避免打滑现象出现，啮合组件的主要作用是保证由链轮行走部驱动时，煤矿巡检机器人不会出现打滑情况，驱动组件的主要作用是为滚轮行走部和链轮行走部提供动力，缓冲过度组件的主要作用是在啮合组件开始工作时，实现滚轮行走部和链轮行走部之间的平稳切换。整体上，本实用新型能够在煤矿巷道水平段由两组滚轮行走部提供动力使煤矿巡检机器人进行高效的运行，在倾斜段通过两组链轮行走部保证其平稳爬行，同时在两种驱动模式之间切换平稳，不会对监测系统产生干扰。

进一步优化方案，啮合组件包括异形链条2、链轮4和驱动轴8，异形链条2固定连接在工字钢轨道1倾斜段的一侧面上，链轮4与异形链条2相啮合，缓冲过渡组件设置在链轮4和驱动轴8之间，驱动组件依次驱动轴8、缓冲过渡组件和链轮4。

驱动组件通过驱动轴8和缓冲过渡组件带动链轮4转动，通过链轮4在异形齿条2上滚动前进，可以有效杜绝煤矿巡检机器人在上坡时出现轮子打滑的情况。

进一步优化方案，缓冲过渡组件包括轴套21、若干齿形凹槽23和第一通孔，轴套21固定套设在驱动轴8顶端外侧，轴套21一端边部对称铰接有两个棘爪20，棘爪20和轴套21之间铰接有弹簧27，第一通孔同轴线开设在链轮4中心，第一通孔内壁上周向等间距开设有若干齿形凹槽23，棘爪20对应设置在其中一组齿形凹槽23内，轴套21顶部外壁螺纹连接有端盖22，端盖22转动连接在链轮4的上表面。

链轮4可在端盖22和轴套21之间进行转动，棘爪20和齿形凹槽23形成棘轮结构，使驱动轴8可以正向驱动链轮4进行旋转，链轮4无法正向驱动轴8进行旋转，对啮合初段产生的速度差与因链轮齿和链条非对正啮合导致的冲击进行缓冲。

进一步优化方案，滚轮行走部包括主动轮3和提升执行组件，主动轮3与工字钢轨道1的一侧壁滚动配合，主动轮3沿轴线方向开设有第二通孔，第二通孔内壁固定连接有主动轮花键17，驱动轴8外壁开设有驱动轴键槽16，主动轮花键17适配于驱动轴键槽16内，主动轮3转动连接在提升执行组件之间，提升执行组件转动套设在驱动轴8上。

主动轮3的主要作用是为煤矿巡检机器人在轨道水平段运行时提供前进的动力，通过主动轮花键17和动力轴键槽16的啮合实现主动轮3和驱动轴8之间的动力传递。通过提升执行组件控制主动轮花键17和动力轴键槽16的啮合和脱离。

进一步优化方案，提升执行组件包括主动轮提升架14、提升台18、旋转盘24和压簧25，主动轮提升架14顶面和主动轮3的底面转动连接，主动轮提升架14底部固定连接有压盘15，主动轮提升架14和压盘15转动套设在驱动轴8上，提升台18固定连接在工字钢轨道1的下导面上，压盘15底面与提升台18顶面滑动连接，压簧25套设在驱动轴8的外侧，旋转盘24转动连接在驱动轴8的外侧壁，旋转盘24、压簧25和主动轮3从上至下依次转动连接。

主动轮提升架14和压盘15中心部位开设有同轴设置的动力轴通孔19，驱动轴8穿过动力轴通孔19使主动轮提升架14能沿驱动轴8上下移动，主动轮提升架14的主要作用是直接接触主动轮3，并在倾斜段将主动轮3提升至与驱动轴8切断动力传递，压盘15的主要作用是沿提升台18滑移，并带动主动轮提升架14沿驱动轴8上下滑动，提升台18设置有上坡道和下坡道，其最高滑行平台对应在异形链条2起始端和末尾端之间，压簧25的主要作用是在主动轮3需要落下时，对主动轮3提供向下的推力，辅助主动轮花键17和动力轴键槽16啮合。

进一步优化方案，行走辅助单元包括四组辅助轮板6，四组辅助轮板6固定连接在保护壳体26的内侧底面，辅助轮板6靠近工字钢轨道1的侧面固定连接有承重轮轴9，承重轮轴9外侧转动套设有承重轮5，承重轮5与工字钢轨道1下导面滚动配合，辅助轮板6与工字钢轨道1之间设置有导向组件。

四组承重轮5的主要作用是通过辅助轮板6使煤矿巡检机器人在工字钢轨道1上平稳滑行，通过设置导向组件使煤矿巡检机器人在工字钢轨道1出现左右弯曲时顺利转向。

进一步优化方案，导向组件包括两个导向轮组伸缩杆11，导向轮组伸缩杆11靠近工字钢轨道1的端面固定连接有导向轮夹持框13，导向轮夹持框13内侧转动连接有导向轮10，导向轮10与工字钢轨道1下导面侧壁滚动连接，导向轮夹持框13与辅助轮板6之间设置有导向轮组弹簧12。

导向轮10的主要作用是在煤矿巡检机器人进行转向时减小煤矿巡检机器人与工字钢轨道1之间的摩擦，确保顺利转向，通过在导向轮夹持框13和辅助轮板6之间设置导向轮组弹簧12，减小煤矿巡检机器人在转向过程中因导向轮10和工字钢轨道1之间挤压而产生的震动。

进一步优化方案，驱动组件包括减速电机7，减速电机7固定连接在保护壳体26的外侧底面，减速电机7的输出端与驱动轴8的底端固定连接。

减速电机通过驱动轴8为链轮4和主动轮3提供旋转动力，为煤矿巡检机器人提供正常运行的动力。

本实施例的工作过程如下：

四组承重轮5压在工字钢轨道1的下导向面上，使煤矿巡检机器人悬挂在工字钢轨道1上并平稳前进或后退；四组导向轮10压在工字钢轨道1的下导面侧壁上，在煤矿巡检机器人需要转向时，弯角内侧的导向轮10与工字钢轨道1侧壁发生挤压，通过导向轮10带动导向轮夹持框13向辅助轮板6靠近，同时挤压导向轮组弹簧12，导向轮组弹簧12将弹力作用在辅助轮板6上，使煤矿巡检机器人随工字钢轨道1的走向改变而平稳转向。当煤矿巡检机器人沿工字钢轨道1水平段运行时，主动轮3在自重和设置在其上部的压簧25的推力作用下，主动轮花键17卡入驱动轴8的驱动轴键槽16内，使减速电机的动力通过驱动轴8传递至主动轮3上，通过主动轮3在工字钢轨道1上滚动为煤矿巡检机器人提供行走的动力；当煤矿巡检机器人需要在工字钢轨道1倾斜段前进时，在工字钢轨道1水平段和倾斜段之间的过渡区域，压盘15从工字钢轨道1下导向面上沿提升台18的斜坡滑向提升台18，随压盘15的提升，主动轮提升架14向上推动主动轮3，使主动轮3相对驱动轴8进行滑移，同时压缩主动轮3顶部的压簧25，当主动轮3运行至倾斜面时，链轮4与异形链条2相啮合，此时压盘15未运行到提升台18最高处，主动轮3和链轮4均能提供前进的动力，通过链轮4内的棘轮结构对啮合初段产生的速度差与因链轮齿和链条非对正啮合导致的冲击进行缓冲；当煤矿巡检机器人继续前进至压盘15沿斜坡滚到提升台18后，主动轮3在主动轮提升架14的作用下提升至最高位置，此时主动轮花键17和驱动轴键槽16脱开，主动轮失去牵引力，煤矿巡检机器人前进的动力完全由链轮在链条上滚动提供；当煤矿巡检机器人即将驶出倾斜段时，在链轮4脱离异形链条2前，压盘15开始从提升台18沿斜坡驶向工字钢轨道下导面，此时主动轮3在自重和压簧25的弹力作用下重新与驱动轴8进行啮合并开始提供前进的动力，直至链轮4运行出异形链条2，煤矿巡检机器人完全由主动轮3提供前进的动力。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.煤矿巡检机器人，包括工字钢轨道(1)、保护壳体(26)和行走装置，所述行走装置设置在所述保护壳体(26)与所述工字钢轨道(1)之间，所述行走装置的活动端连接在所述工字钢轨道(1)上，所述行走装置的固定端连接在所述保护壳体(26)内，所述保护壳体(26)底部连接有监测系统，其特征在于：所述行走装置包括驱动单元和行走辅助单元；

所述驱动单元包括两组滚轮行走部和两组链轮行走部，两组所述滚轮行走部、两组所述链轮行走部分别对应设置在所述工字钢轨道(1)的两侧，所述滚轮行走部设置在所述链轮行走部的下方，同侧的所述滚轮行走部和所述链轮行走部传动连接有同一驱动组件，所述滚轮行走部对应设置在所述工字钢轨道(1)水平运行段，所述链轮行走部对应设置在所述工字钢轨道(1)倾斜运行段；

所述链轮行走部包括缓冲过渡组件和啮合组件，所述缓冲过渡组件设置在所述啮合组件内，所述啮合组件固定连接在所述工字钢轨道(1)的一侧，所述啮合组件与所述驱动组件传动连接。

2.根据权利要求1所述的煤矿巡检机器人，其特征在于：所述啮合组件包括异形链条(2)、链轮(4)和驱动轴(8)，所述异形链条(2)固定连接在所述工字钢轨道(1)倾斜段的一侧面上，所述链轮(4)与所述异形链条(2)相啮合，所述缓冲过渡组件设置在所述链轮(4)和驱动轴(8)之间，所述驱动组件依次驱动所述驱动轴(8)、所述缓冲过渡组件和所述链轮(4)。

3.根据权利要求2所述的煤矿巡检机器人，其特征在于：所述缓冲过渡组件包括轴套(21)、若干齿形凹槽(23)和第一通孔，所述轴套(21)固定套设在所述驱动轴(8)顶端外侧，所述轴套(21)一端边部对称铰接有两个棘爪(20)，所述棘爪(20)和所述轴套(21)之间铰接有弹簧(27)，所述第一通孔同轴线开设在所述链轮(4)中心，所述第一通孔内壁上周向等间距开设有若干所述齿形凹槽(23)，所述棘爪(20)对应设置在其中一组所述齿形凹槽(23)内，所述轴套(21)顶部外壁螺纹连接有端盖(22)，所述端盖(22)转动连接在所述链轮(4)的上表面。

4.根据权利要求2所述的煤矿巡检机器人，其特征在于：所述滚轮行走部包括主动轮(3)和提升执行组件，所述主动轮(3)与所述工字钢轨道(1)的一侧壁滚动配合，所述主动轮(3)沿轴线方向开设有第二通孔，所述第二通孔内壁固定连接有主动轮花键(17)，所述驱动轴(8)外壁开设有驱动轴键槽(16)，所述主动轮花键(17)适配于所述驱动轴键槽(16)内，所述主动轮(3)转动连接在所述提升执行组件之间，所述提升执行组件转动套设在所述驱动轴(8)上。

5.根据权利要求4所述的煤矿巡检机器人，其特征在于：所述提升执行组件包括主动轮提升架(14)、提升台(18)、旋转盘(24)和压簧(25)，所述主动轮提升架(14)顶面和所述主动轮(3)的底面转动连接，所述主动轮提升架(14)底部固定连接有压盘(15)，所述主动轮提升架(14)和所述压盘(15)转动套设在所述驱动轴(8)上，所述提升台(18)固定连接在所述工字钢轨道(1)的下导面上，所述压盘(15)底面与所述提升台(18)顶面滑动连接，所述压簧(25)套设在所述驱动轴(8)的外侧，所述旋转盘(24)转动连接在所述驱动轴(8)的外侧壁，所述旋转盘(24)、所述压簧(25)和所述主动轮(3)从上至下依次转动连接。

6.根据权利要求1所述的煤矿巡检机器人，其特征在于：所述行走辅助单元包括四组辅助轮板(6)，四组所述辅助轮板(6)固定连接在所述保护壳体(26)的内侧底面，所述辅助轮板(6)靠近工字钢轨道(1)的侧面固定连接有承重轮轴(9)，所述承重轮轴(9)外侧转动套设有承重轮(5)，所述承重轮(5)与所述工字钢轨道(1)下导面滚动配合，所述辅助轮板(6)与所述工字钢轨道(1)之间设置有导向组件。

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