CN107054384B - 一种4g巡检机器人及巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种4G巡检机器人及巡检系统，属于巡检设备技术领域。该4G巡检机器人，包括：单轨轨道、车体和用于采集信息的挂载装置；车体包括可拆装的车本体、至少2个行走组件、至少1个导向组件及至少1个转向组件，行走组件包括：电机和由其驱动的主动轮；导向组件包括导向轮，转向组件包括转向轮；主动轮、导向轮与转向轮沿单轨轨道的2个侧壁滚动；挂载装置设于车体的下方。该巡检系统，包括：上述4G巡检机器人、安装支架和多个非接触式充电座。本发明用于井下作业的巡检与维护，使用时将其固定在巡检现场的侧壁上，其设计科学、结构紧凑、体积较小，因而移动灵活、巡检效率高，可以及时、准确地到达指定位置。

Description

一种4G巡检机器人及巡检系统

技术领域

本发明涉及巡检设备技术领域，特别是指一种用于煤矿井下巡检作业的4G巡检机器人及巡检系统。

背景技术

煤矿井下等领域的安全生产和可靠运行非常重要，因而需要定期巡检和维护。由于煤矿井下的内部设施数量多、分布散，巡检工作量大、效率低、成本高且巡检受人的主观性影响大，巡检数据无法真实、准确的记录，因而很难发现设备异常或潜在的安全隐患。再者，当安全事故发生时，受事故发生空间的局限或出于安全考虑，救援人员无法到达事故发生地，严重影响救援工作的进行。现有技术采用巡检机器人进行巡检与救援，克服了现有技术的上述缺陷。但是，现有的巡检机器人结构复杂、体积庞大，因而移动不便、巡检效率低，无法及时、准确地到达指定位置。

发明内容

为解决以上现有技术的不足，本发明提出了一种4G巡检机器人及巡检系统。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种4G巡检机器人，包括：单轨轨道、车体和用于采集信息的挂载装置；车体包括可拆装的车本体、至少2个行走组件、至少1个导向组件及至少1个转向组件，行走组件包括：电机和由其驱动的主动轮，主动轮设于车本体的上部；导向组件包括导向轮，转向组件包括转向轮，导向轮与转向轮分别并列设于车本体的下部；主动轮与导向轮、转向轮之间形成通道，单轨轨道位于通道处，主动轮、导向轮与转向轮沿单轨轨道的2个侧壁滚动，进而带动整个车体移动；挂载装置设于车体的下方。

作为本发明的进一步改进：行走组件还包括：主驱动，包括：主动齿轮，固设于电机的输出轴上；次驱动，包括：被动齿轮、被动齿轮轴、轴承座，被动齿轮与主动齿轮啮合，主动轮和被动齿轮固设于被动齿轮轴上，被动齿轮轴的两端通过轴承座固设于车本体的上部。

作为本发明的进一步改进：主驱动为1个，次驱动为2个，2个被动齿轮分别位于主动齿轮的两侧，并与主动齿轮啮合，进而由一个主驱动带动两个次驱动转动。

作为本发明的进一步改进：导向组件还包括：导向轮轴、导向轮轴支架、导向轮轴销、导向轮调整板、导向轮调整螺栓、导向轮调整螺母和导向轮连接螺栓，导向轮套设于导向轮轴上，导向轮轴销将导向轮轴固定在导向轮轴支架上，导向轮调整板通过导向轮连接螺栓与导向轮轴支架的底部固连，导向轮调整螺栓的顶部穿过车本体的底板与导向轮调整板固连；导向轮调整螺母与导向轮调整螺栓配合，且位于导向轮调整板与车本体的底板之间。

作为本发明的进一步改进：转向组件还包括：转向轮轴、转向轮轴支架、转向轮轴销、转向轮调整板、转向轮调整螺栓、转向轮调整螺母、转向轮连接螺栓、滚球和转向轮安装板，转向轮套设在转向轮轴上，转向轮轴销将转向轮轴固定在转向轮轴支架上，转向轮安装板通过转向轮连接螺栓与转向轮轴支架的底部固连，转向轮调整螺栓的顶部穿过车本体的底板与转向轮调整板固连；转向轮调整螺母与转向轮调整螺栓相配合，且位于车本体的底板与转向轮调整板之间，转向轮调整板与转向轮安装板相对设置，且相对的两面分别设有凹槽，滚球夹设于2个凹槽之间，并与2个凹槽滑动接触。

作为本发明的进一步改进：车本体由可拆装的上壳体、下壳体及侧板组成。

作为本发明的进一步改进：挂载装置包括：挂载装置壳体及设于挂载装置壳体内的可充电电池、巡检电子眼和电路板；车本体上设有挂耳，挂载装置通过挂钩与车本体活动连接。

本发明还涉及一种巡检系统，包括：上述4G巡检机器人、安装支架和多个非接触式充电座；4G巡检机器人，包括：单轨轨道、车体和用于采集信息的挂载装置；车体包括可拆装的车本体、至少2个行走组件、至少1个导向组件及至少1个转向组件，行走组件包括主动轮，主动轮设于车本体的上部；导向组件包括导向轮，转向组件包括转向轮，导向轮与转向轮分别并列设于车本体的下部；主动轮与导向轮、转向轮之间形成通道，单轨轨道位于通道处，主动轮、导向轮与转向轮沿单轨轨道的2个侧壁滚动，进而带动整个车体移动；挂载装置设于车体的下方；单轨轨道与安装支架固连；用于为4G巡检机器人充电的非接触式充电座，沿4G巡检机器人的路线间隔设置，与挂载装置正对。

作为本发明的进一步改进：还包括：垫板，单轨轨道位于垫板和工字型安装支架之间，通过连接螺栓和连接螺母将三者固定在一起。

作为本发明的进一步改进：还包括：设于挂载装置上的无线通讯系统，用于与井下基站建立通讯联系。

本发明用于井下作业的巡检与维护，使用时将其固定在巡检现场的侧壁上，其设计科学、结构紧凑、体积较小，因而移动灵活、巡检效率高，可以及时、准确地到达指定位置，具有维护方便、运行费用低、连续工作时间长、移动无噪音污染及工作性能可靠等优点，有利于大范围推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为实施例中车体的结构示意图；

图3为实施例中行走组件的结构示意图；

图4为实施例中导向组件的结构示意图；

图5为图4所示视图的侧视图；

图6为实施例中转向组件的结构示意图；

图7为图6所示视图的侧视图；

图8为实施例中车本体的结构示意图；

图9为图8所示视图的侧视图；

图10为实施例中挂载装置的结构示意图；

图11为实施例中单轨轨道与安装支架的连接示意图一；

图12为实施例中单轨轨道与安装支架的连接示意图二。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-7所示，为实施例中4G巡检机器人的结构示意图。

实施例中4G巡检机器人，包括：单轨轨道1、车体4和用于采集信息的挂载装置5；车体4包括可拆装的车本体14、至少2个行走组件15、至少1个导向组件16及至少1个转向组件17，行走组件15包括：电机21和由其驱动的主动轮25，主动轮25设于车本体14的上部；导向组件16包括导向轮28，转向组件17包括转向轮36，导向轮28与转向轮36分别并列设于车本体14的下部；主动轮25与导向轮28、转向轮36之间形成通道，单轨轨道1位于通道处，主动轮25、导向轮28与转向轮36沿单轨轨道1的2个侧壁滚动，进而带动整个车体4移动、转向；挂载装置5设于车体4的下方。

实施例中，主动轮25的驱动可以采用现有技术，作为一种优选的技术方案，如图3所示，为实施例中行走组件的结构示意图。实施例中，行走组件15还包括：主驱动和次驱动；其中，

主驱动包括：主动齿轮22，主动齿轮22固设于电机21的输出轴上；

次驱动包括：被动齿轮23、被动齿轮轴24、轴承座26，被动齿轮23与主动齿轮22啮合，主动轮25和被动齿轮23固设于被动齿轮轴24上，被动齿轮轴24的两端通过轴承座26固设于车本体14的上部。

优选地，电机21为自带减速的本安电机。

作为一种优选的技术方案，主驱动为1个，次驱动为2个，2个被动齿轮23分别位于主动齿轮22的两侧，并与主动齿轮22啮合，进而由一个主驱动带动两个次驱动转动。

优选地，次驱动还包括：套筒27，套设在被动齿轮轴24上；被动齿轮23的结构自带定向筒，呈凸台型；主动轮25位于套筒27和定向筒之间，将主动轮25固定在二者之间。

作为一种优选的技术方案，如图4和5所示，为实施例中导向组件的结构示意图。实施例中，导向组件16还包括：导向轮轴29、导向轮轴支架30、导向轮轴销31、导向轮调整板32、导向轮调整螺栓33、导向轮调整螺母34和导向轮连接螺栓35，导向轮28套设于导向轮轴29上，导向轮轴销31将导向轮轴29固定在导向轮轴支架30上，导向轮调整板32通过导向轮连接螺栓35与导向轮轴支架30的底部固连，导向轮调整螺栓33的顶部穿过车本体14的底板与导向轮调整板32固连；导向轮调整螺母34与导向轮调整螺栓33配合，且位于导向轮调整板32与车本体14的底板之间。

上述实施例中，导向轮调整螺栓33和导向轮调整螺母34之间的相对运动可以对导向轮调整板32的位置高低进行灵活调整，继而调整导向轮28的高低位置，以实现导向轮28和主动轮25之间的距离适合单轨轨道1的尺寸差异，导向轮28与主动轮25之间的距离缩小使得车体4与单轨轨道1接触，实现车体4安装于单轨轨道1上；导向轮28与主动轮25之间的距离拉大使得车体4脱离单轨轨道1。

作为一种优选的技术方案，图6和7所示，为实施例中转向组件的结构示意图。实施例中，转向组件17还包括：转向轮轴37、转向轮轴支架38、转向轮轴销39、转向轮调整板40、转向轮调整螺栓41、转向轮调整螺母42、转向轮连接螺栓43、滚球44和转向轮安装板45，转向轮36套设在转向轮轴37上，转向轮轴销39将转向轮轴37固定在转向轮轴支架38上，转向轮安装板45通过转向轮连接螺栓43与转向轮轴支架38的底部固连，转向轮调整螺栓41的顶部穿过车本体14的底板与转向轮调整板40固连；转向轮调整螺母42与转向轮调整螺栓41相配合，且位于车本体14的底板与转向轮调整板40之间，转向轮调整板40与转向轮安装板45相对设置，且相对的两面分别设有凹槽，滚球44夹设于2个凹槽之间，并与2个凹槽滑动接触，通过滚球44在凹槽中的滚动实现转向。

上述实施例中，转向轮调整螺栓41和转向轮调整螺母42之间的相对运动可以对转向轮36的位置高低进行灵活调整，继而使得转向轮36与主动轮25之间的距离适合单轨轨道1的尺寸差异，转向轮36与主动轮25之间的距离缩小实现车体4安装于单轨轨道1，转向轮36与主动轮25之间的距离拉大实现车体4脱离单轨轨道1。

作为一种优选的技术方案，如图8和9所示，为实施例中车本体的结构示意图。实施例中，车本体14包括可拆装的上壳体18、下壳体19及侧板20。车本体14的设计结构有助于内部零件的安装、检查及更换，极大地方便了维护工作。

作为一种优选的技术方案，如图10所示，为实施例中挂载装置的结构示意图。实施例中，挂载装置5包括：挂载装置壳体46及设于挂载装置壳体46内的可充电电池47、巡检电子眼48和电路板49；车本体14上设有挂耳，挂载装置5通过挂钩50与车本体14活动连接。

上述实施例中，挂载装置5可以灵活挂接或者脱离车本体14，因而维护、检修方便；巡检电子眼48优选矿用的本质安全型摄像装置，自带红外功能，可以调焦并不间断地传输视频、音频、图片等信号。

本发明还涉及一种巡检系统，包括：上述实施例中的4G巡检机器人、安装支架2和多个非接触式充电座；单轨轨道1与安装支架2固连；用于为4G巡检机器人充电的非接触式充电座，沿4G巡检机器人的路线间隔设置，与挂载装置5正对。

作为一种优选的技术方案，如图11和12所示，为实施例中单轨轨道与安装支架的连接示意图。实施例中，巡检系统还包括：垫板12，单轨轨道1位于垫板12和工字型安装支架2之间，通过连接螺栓10和连接螺母13将三者固定在一起。

上述实施例中，单轨轨道1通过安装支架2固定于侧壁11上，非接触式充电座沿4G巡检机器人的路线间隔固定在侧壁11上，与挂载装置5之间留有间隙，该间隙不能太大，需保证当4G巡检机器人需要充电时，停在相应位置不影响其充电；该间隙又不能太小，以免影响4G巡检机器人正常通行。该间隙通常为2-10mm。

作为一种优选的技术方案，实施例中，巡检系统还包括：设于挂载装置5上的无线通讯系统，用于与井下基站建立通讯联系，采用4G和/或wifi通信体制进行传输。

设计时，先对本发明的重量进行计算，再根据整机重量、现场角度、主动轮25半径、摩擦系数等参数计算需要的扭矩，再根据所需扭矩和本发明的行驶速度等参数进行计算，从而确定本安电机21的功率、转速、扭矩等参数，继而根据参数选择合适型号的本安电机21的选型，使本发明兼具移动与爬坡功能，计算方法如下所示：

(1)牵引力计算：F＝mga(F-牵引力，m-整机重量，a-现场角度)；

(2)主动轮扭矩计算：T＝Frk(r-主动轮半径，k-系数)；

(3)电机转速：n＝v/2r(v-行驶速度)；

(4)电机功率P＝Tn/9550(n-电机转速)。

上述实施例中，本发明采用的单轨轨道1既可以更好地适应曲折多变的煤矿井下巷道，又能有效降低摩擦力，节约动力能源，降低生产成本。本发明结构紧凑、设计科学、体积较小，因而移动灵活、巡检效率高，可以及时、准确地到达指定位置，具有维护方便、运行费用低、连续工作时间长、移动无噪音污染及工作性能可靠等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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4G巡检机器人，其特征在于：包括：单轨轨道(1)、车体(4)和用于采集信息的挂载装置(5)；

所述车体(4)包括可拆装的车本体(14)、至少2个行走组件(15)、至少1个导向组件(16)及至少1个转向组件(17)，行走组件(15)包括：电机(21)和由其驱动的主动轮(25)，主动轮(25)设于所述车本体(14)的上部；所述导向组件(16)包括导向轮(28)，所述转向组件(17)包括转向轮(36)，所述导向轮(28)与所述转向轮(36)分别并列设于所述车本体(14)的下部；所述主动轮(25)与所述导向轮(28)、所述转向轮(36)之间形成通道，所述单轨轨道(1)位于所述通道处，所述主动轮(25)、所述导向轮(28)与所述转向轮(36)沿所述单轨轨道(1)的2个侧壁滚动，进而带动整个所述车体(4)移动；所述挂载装置(5)设于所述车体(4)的下方。

2.根据权利要求1所述的4G巡检机器人，其特征在于：所述行走组件(15)还包括：

主驱动，包括：主动齿轮(22)，固设于所述电机(21)的输出轴上；

次驱动，包括：被动齿轮(23)、被动齿轮轴(24)、轴承座(26)，所述被动齿轮(23)与所述主动齿轮(22)啮合，所述主动轮(25)和所述被动齿轮(23)固设于所述被动齿轮轴(24)上，所述被动齿轮轴(24)的两端通过所述轴承座(26)固设于所述车本体(14)的上部。

3.根据权利要求2所述的4G巡检机器人，其特征在于：所述主驱动为1个，所述次驱动为2个，2个所述被动齿轮(23)分别位于所述主动齿轮(22)的两侧，并与所述主动齿轮(22)啮合，进而由一个所述主驱动带动两个所述次驱动转动。

4.根据权利要求2所述的4G巡检机器人，其特征在于：所述导向组件(16)还包括：导向轮轴(29)、导向轮轴支架(30)、导向轮轴销(31)、导向轮调整板(32)、导向轮调整螺栓(33)、导向轮调整螺母(34)和导向轮连接螺栓(35)，所述导向轮(28)套设于所述导向轮轴(29)上，所述导向轮轴销(31)将所述导向轮轴(29)固定在所述导向轮轴支架(30)上，所述导向轮调整板(32)通过所述导向轮连接螺栓(35)与所述导向轮轴支架(30)的底部固连，所述导向轮调整螺栓(33)的顶部穿过所述车本体(14)的底板与所述导向轮调整板(32)固连；所述导向轮调整螺母(34)与所述导向轮调整螺栓(33)配合，且位于所述导向轮调整板(32)与所述车本体(14)的底板之间。

5.根据权利要求1所述的4G巡检机器人，其特征在于：所述转向组件(17)还包括：转向轮轴(37)、转向轮轴支架(38)、转向轮轴销(39)、转向轮调整板(40)、转向轮调整螺栓(41)、转向轮调整螺母(42)、转向轮连接螺栓(43)、滚球(44)和转向轮安装板(45)，所述转向轮(36)套设在所述转向轮轴(37)上，所述转向轮轴销(39)将所述转向轮轴(37)固定在所述转向轮轴支架(38)上，所述转向轮安装板(45)通过所述转向轮连接螺栓(43)与所述转向轮轴支架(38)的底部固连，所述转向轮调整螺栓(41)的顶部穿过所述车本体(14)的底板与所述转向轮调整板(40)固连；所述转向轮调整螺母(42)与所述转向轮调整螺栓(41)相配合，且位于所述车本体(14)的底板与所述转向轮调整板(40)之间，所述转向轮调整板(40)与所述转向轮安装板(45)相对设置，且相对的两面分别设有凹槽，所述滚球(44)夹设于2个所述凹槽之间，并与2个所述凹槽滑动接触。

6.根据权利要求1所述的4G巡检机器人，其特征在于：所述车本体(14)由可拆装的上壳体(18)、下壳体(19)及侧板(20)组成。

7.根据权利要求1所述的4G巡检机器人，其特征在于：所述挂载装置(5)包括：挂载装置壳体(46)及设于所述挂载装置壳体(46)内的可充电电池(47)、巡检电子眼(48)和电路板(49)；所述车本体(14)上设有挂耳，所述挂载装置(5)通过挂钩(50)与所述车本体(14)活动连接。

8.一种巡检系统，其特征在于：包括：如权利要求1-7任一权利要求所述的4G巡检机器人、安装支架(2)和多个非接触式充电座；

所述4G巡检机器人，包括：单轨轨道(1)、车体(4)和用于采集信息的挂载装置(5)；所述车体(4)包括可拆装的车本体(14)、至少2个行走组件(15)、至少1个导向组件(16)及至少1个转向组件(17)，行走组件(15)包括主动轮(25)，主动轮(25)设于所述车本体(14)的上部；所述导向组件(16)包括导向轮(28)，所述转向组件(17)包括转向轮(36)，所述导向轮(28)与所述转向轮(36)分别并列设于所述车本体(14)的下部；所述主动轮(25)与所述导向轮(28)、所述转向轮(36)之间形成通道，所述单轨轨道(1)位于所述通道处，所述主动轮(25)、所述导向轮(28)与所述转向轮(36)沿所述单轨轨道(1)的2个侧壁滚动，进而带动整个所述车体(4)移动；挂载装置(5)设于所述车体(4)的下方；

单轨轨道(1)与所述安装支架(2)固连；

用于为所述4G巡检机器人充电的所述非接触式充电座，沿所述4G巡检机器人的路线间隔设置，与所述挂载装置(5)正对。

9.根据权利要求8所述的巡检系统，其特征在于：还包括：垫板(12)，所述单轨轨道(1)位于所述垫板(12)和工字型所述安装支架(2)之间，通过连接螺栓(10)和连接螺母(13)将三者固定在一起。

10.根据权利要求8所述的巡检系统，其特征在于：还包括：设于所述挂载装置(5)上的无线通讯系统，用于与井下基站建立通讯联系。