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CN107139159A - 有线控制煤矿救援探测机器人及其线缆收放方法 - Google Patents

有线控制煤矿救援探测机器人及其线缆收放方法 Download PDF

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CN107139159A
CN107139159A CN201710548015.5A CN201710548015A CN107139159A CN 107139159 A CN107139159 A CN 107139159A CN 201710548015 A CN201710548015 A CN 201710548015A CN 107139159 A CN107139159 A CN 107139159A
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Abstract

本发明公开了一种有线控制煤矿救援探测机器人及其线缆收放方法，其有线控制煤矿救援探测机器人包括机器人本体和设置在机器人本体顶部的线缆收放箱，线缆收放箱内设有线缆收放装置；机器人本体包括机身箱体、两个行走履带组件和四个摆臂履带组件，机身箱体包括下箱腔体、上箱腔体、传感器腔体、三个齿轮腔体和两个支撑轮腔体；线缆收放装置包括线缆收放电机和与线缆收放电机的输出轴连接的同步带传动机构，以及与同步带传动机构均连接的线缆卷取机构和排线机构；其线缆收放方法包括步骤：一、连接线缆；二、收放线缆。本发明线缆收放有序，松紧合适，减少了线缆出现缠绕、断裂的问题，能够保证控制信号和相关传感器信息及电源的稳定传输。

Description

有线控制煤矿救援探测机器人及其线缆收放方法
技术领域
本发明属于智能机器人技术领域，具体涉及一种有线控制煤矿救援探测 机器人及其线缆收放方法。
背景技术
在煤矿井下发生瓦斯爆炸、塌方等事故后或是其它灾难环境下，周围 环境到严重破坏，受灾环境信息无法直接传送到救援指挥中心，救援人员 无法从事救援行动，严重影响救援效率，救援人员承受巨大生命风险。那 么迫切需要救援机器人在复杂环境下探索灾难环境信息，并把灾难环境信 息传送给救援指挥中心。但同时，灾难环境十分复杂，这就需要机器人能 够根据环境信息，进行自主控制，寻找信号源，并把灾难环境信息传送给 救援指挥人员。
另一方面，电源是保证机器人工作的动力源，而通信系统是保证移动机 器人与控制台之间信息的双向传输，使得操作人员能够获得现场和机器人自 身状态和动作信息，从而有效对机器人监控与遥操作。机器人供电方式有外 部电源供电和电池供电两种，外部电源供电需要外接电源线，电池供电的续 航能力较差；机器人通讯方式有无线通讯与有线通讯两种，无线通讯的无线 模块体积小、使用方便，但是数据传输的误码率较高，易受电磁干扰，传输 有滞后现象。在矿井下、防空洞等巷道环境中，通讯距离短，在电磁干扰严 重的场所也无法使用。而在使用外部电源供电和有线通讯时，电源线和通讯 线这些线缆的稳定可靠收放是保证机器人有线控制和完成探测任务的必要条 件。有线控制机器人要越过各类障碍，线缆很有可能受到划伤或发生缠绕而 影响机器人的移动性能，这就对有线控制机器人及其线缆收放方式提出了要 求。目前，对于有线控制机器人的线缆收放，一般有拖缆和放缆两种方式。 拖缆方式是指线缆一端连接在机器人上，储缆装置如线缆绞盘放置在控制端， 机器人前进过程中拖动线缆使其释放达到延长供电距离和通讯距离的目的； 放缆方式是指线缆的储缆装置安装在机器人上，随着机器人移动主动或被动 地释放线缆延长供电距离和通讯距离。采用拖缆方式时，随着机器人移动与 线缆的延长，线缆与地面的摩擦阻力逐渐增大，且在复杂的地形环境下线缆 容易卡阻，造成断缆现象，因此一般在地形较为光滑的短距离通讯的情况下 采用。采用放缆方式能够减少断缆的情况发生，但是，现有技术中的放缆多 采用被动放缆，例如李允旺的博士学位论文《矿井救灾机器人行走机构研究》 一文中给出的放缆装置，由光纤绞盘和支架构成，采用被动放缆的方式，仅 有线缆卷曲机构，没有动力源和排线机构，放缆基本能够较好的实现，但是， 收揽采用手动的方式，当放缆较长时，很难实现很好的收揽，这样也就影响 了下次放缆；为此，需要考虑主动放缆的方式，以实现机器人稳定可靠地放 缆和收揽，而采用主动放缆时，还需要考虑控制的问题，以达到最好的控制 稳定性及有效性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一 种有线控制煤矿救援探测机器人，其结构紧凑，设计新颖合理，智能化程 度高，工作稳定性和可靠性高，线缆收放有序，松紧合适，稳定性及有效 性好，减少了线缆出现缠绕、断裂的问题，能够保证控制信号和相关传感 器信息及电源的稳定传输，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种有线控制煤矿救 援探测机器人，其特征在于：包括机器人本体和设置在机器人本体顶部的 线缆收放箱，所述线缆收放箱内设置有线缆收放装置；
所述机器人本体包括机身箱体、两个行走履带组件和四个摆臂履带组 件，所述机身箱体包括下箱腔体、上箱腔体、传感器腔体、三个齿轮腔体 和两个支撑轮腔体，所述上箱腔体设置在下箱腔体的上部，所述传感器腔 体设置在上箱腔体的上部前侧，三个所述齿轮腔体分别为前齿轮腔体、左 后齿轮腔体和右后齿轮腔体，所述前齿轮腔体设置在下箱腔体的前侧，所 述左后齿轮腔体设置在下箱腔体的后方左侧，所述右后齿轮腔体设置在下 箱腔体的后方右侧，两个所述支撑轮腔体分别为左支撑轮腔体和右支撑轮 腔体，所述左支撑轮腔体设置在下箱腔体的左侧，所述右支撑轮腔体设置 在下箱腔体的右侧；两个行走履带组件分别为设置在左支撑轮腔体上的左 行走履带组件和设置在右支撑轮腔体上的右行走履带组件，四个摆臂履带 组件分别为设置在左支撑轮腔体前侧的左前摆臂履带组件、设置在左支撑 轮腔体后侧的左后摆臂履带组件、设置在右支撑轮腔体前侧的右前摆臂履 带组件和设置在右支撑轮腔体后侧的右后摆臂履带组件；所述下箱腔体内 设置有用于驱动左行走履带组件的左行走电机和用于驱动右行走履带组 件的右行走电机；以及用于驱动左前摆臂履带组件的左前摆臂电机、用于 驱动左后摆臂履带组件的左后摆臂电机、用于驱动右前摆臂履带组件的右 前摆臂电机和用于驱动右后摆臂履带组件的右后摆臂电机；所述左行走电 机上安装有用于对左行走电机的转速进行实时检测的左行走电机编码器， 所述右行走电机上安装有用于对右行走电机的转速进行实时检测的右行 走电机编码器；所述下箱腔体的外部前侧设置有用于对救援机器人前方的 障碍物进行检测的超声波传感器；所述上箱腔体内设置有机器人控制计算 机、电池、变压器、电机驱动器组和三维数字罗盘；所述电机驱动器组包 括左行走电机驱动器、右行走电机驱动器、左前摆臂电机驱动器、右前摆 臂电机驱动器、左后摆臂电机驱动器和右后摆臂电机驱动器，所述左行走 电机编码器、右行走电机编码器和超声波传感器均与机器人控制计算机的 输入端连接，所述左行走电机驱动器、右行走电机驱动器、左前摆臂电机 驱动器、右前摆臂电机驱动器、左后摆臂电机驱动器和右后摆臂电机驱动 器均与机器人控制计算机的输出端连接，所述左行走电机与左行走电机驱 动器的输出端连接，所述右行走电机与右行走电机驱动器的输出端连接，所述左前摆臂电机与左前摆臂电机驱动器的输出端连接，所述右前摆臂电 机与右前摆臂电机驱动器的输出端连接，所述左后摆臂电机与左后摆臂电 机驱动器的输出端连接，所述右后摆臂电机与右后摆臂电机驱动器的输出 端连接；所述传感器腔体内设置有环境信息传感器、双目视觉传感器、激 光雷达传感器和照明灯；所述环境信息传感器的输出端、双目视觉传感器 的输出端和激光雷达传感器的输出端均与机器人控制计算机的输入端连 接；所述前齿轮腔体内设置有用于将左前摆臂电机的动力传递给左前摆臂 履带组件的左前摆臂齿轮传动组件、用于将右前摆臂电机的动力传递给右 前摆臂履带组件的右前摆臂齿轮传动组件、用于将左行走电机的动力传递 给左行走履带组件的左行走齿轮传动组件和用于将右行走电机的动力传 递给右行走履带组件的右行走齿轮传动组件；所述左后齿轮腔体内设置有 用于将左后摆臂电机的动力传递给左后摆臂履带组件的左后摆臂齿轮传 动组件，所述右后齿轮腔体内设置有用于将右后摆臂电机的动力传递给右 后摆臂履带组件的右后摆臂齿轮传动组件；所述左支撑轮腔体内设置有左 减震支架和安装在左减震支架上的左减震支撑轮组件，所述左支撑轮腔体 外部设置有用于对救援机器人左侧的障碍物进行检测的左红外传感器；所 述右支撑轮腔体内设置有右减震支架和安装在右减震支架上的右减震支 撑轮组件，所述右支撑轮腔体外部设置有用于对救援机器人右侧的障碍物进行检测的右红外传感器；所述左红外传感器和右红外传感器均与机器人 控制计算机的输入端连接；
所述线缆收放装置包括线缆收放电机和与线缆收放电机的输出轴连 接的同步带传动机构，以及与同步带传动机构均连接的线缆卷取机构和排 线机构；所述同步带传动机构包括主驱动同步带轮、卷筒驱动同步带轮和 丝杠驱动同步带轮，所述主驱动同步带轮和卷筒驱动同步带轮上跨接有卷 筒驱动同步带，所述卷筒驱动同步带轮和丝杠驱动同步带轮上跨接有丝杠 驱动同步带，所述主驱动同步带轮固定连接在线缆收放电机的输出轴上；所述线缆卷取机构包括卷筒以及间隔设置的第一卷筒支架和第二卷筒支 架，所述第一卷筒支架上设置有第一卷筒轴承，所述第一卷筒轴承上安装 有卷筒驱动轴，所述卷筒驱动同步带轮固定连接在卷筒驱动轴上，所述卷 筒驱动轴上固定连接有卷筒驱动轮，所述卷筒与卷筒驱动轮固定连接；所 述第二卷筒支架上安装有卷筒支撑轴，所述卷筒支撑轴上安装有第二卷筒 轴承，所述第二卷筒轴承上安装有卷筒随动轮，所述卷筒与卷筒随动轮固 定连接；所述排线机构包括双向丝杠以及间隔设置的第一丝杠支架和第二 丝杠支架，所述第一丝杠支架上设置有第一丝杠轴承，所述第二丝杠支架 上设置有第二丝杠轴承，所述双向丝杠的一端安装在第一丝杠轴承中，所 述双向丝杠的另一端安装在第二丝杠轴承中，所述丝杠驱动同步带轮固定 连接在双向丝杠上，所述双向丝杠上螺纹连接有丝杠滑块，所述第一丝杠 支架和第二丝杠支架上架设有与双向丝杠相平行的光轴，所述光轴穿过设 置在丝杠滑块上的导向孔，所述丝杠滑块顶部设置有用于排线的导线块， 所述导线块上设置有供有线控制煤矿救援探测机器人的线缆穿过的导线 孔。
上述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述环境信息传 感器包括温度传感器、氧气传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器。
上述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述左前摆臂履 带组件、右前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件和右后摆臂履带组件的结 构相同且均包括摆臂轴、摆臂支架以及转动连接在摆臂支架前端的摆臂前 轮和转动连接在摆臂支架后端的摆臂驱动轮，所述摆臂轴通过花键与摆臂 支架连接，所述摆臂支架的中部转动连接有上下相对设置的摆臂上支撑轮 和摆臂下支撑轮，所述摆臂前轮的直径小于摆臂驱动轮的直径，所述摆臂前轮、摆臂上支撑轮、摆臂驱动轮和摆臂下支撑轮上跨接有摆臂橡胶履带， 所述摆臂轴上通过轴承转动连接有摆臂套筒轴，所述摆臂驱动轮固定连接 在摆臂套筒轴上；
所述左前摆臂齿轮传动组件、右前摆臂齿轮传动组件、左后摆臂齿轮 传动组件和右后摆臂齿轮传动组件的结构相同且均包括摆臂电机锥齿轮 和与摆臂电机锥齿轮啮合的摆臂轴锥齿轮，所述摆臂电机锥齿轮固定连接 在左前摆臂电机、右前摆臂电机、左后摆臂电机或右后摆臂电机的输出轴 上，所述摆臂轴锥齿轮与摆臂轴固定连接；
所述左行走履带组件和右行走履带组件的结构相同且均包括主动行 走轮和从动行走轮，以及跨接在所述主动行走轮和所述从动行走轮上的行 走橡胶履带，所述右行走履带组件中的主动行走轮固定连接在右前摆臂履 带组件中的摆臂套筒轴上，所述右行走履带组件中的从动行走轮固定连接 在右后摆臂履带组件中的摆臂套筒轴上，所述左行走履带组件中的主动行 走轮固定连接在左前摆臂履带组件中的摆臂套筒轴上，所述左行走履带组 件中的从动行走轮固定连接在左后摆臂履带组件中的摆臂套筒轴上，所述 主动行走轮和从动行走轮的直径相等；
所述左行走齿轮传动组件和右行走齿轮传动组件的结构相同且均包 括行走电机锥齿轮和与行走电机锥齿轮啮合的行走轮锥齿轮，所述行走电 机锥齿轮固定连接在左行走电机或右行走电机的输出轴上，所述行走轮锥 齿轮与摆臂套筒轴固定连接。
上述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述左减震支撑 轮组件包括三个左减震支撑轮组，每个所述左减震支撑轮组均包括与左减 震支架固定连接的左减震轮固定板和与左减震轮固定板通过左减震轮旋 转轴转动连接的左减震轮连接板，所述左减震轮连接板的两端各转动连接 有一个左减震轮，三个所述左减震支撑轮组中的其中两个设置在左减震支 架的下部，三个所述左减震支撑轮组中的另外一个设置在左减震支架的上 部，所述左减震支架上固定连接有罩住三个左减震支撑轮组的左减震护 板；
所述右减震支撑轮组件包括三个右减震支撑轮组，每个所述右减震支 撑轮组均包括与右减震支架固定连接的右减震轮固定板和与右减震轮固 定板通过右减震轮旋转轴转动连接的右减震轮连接板，所述右减震轮连接 板的两端各转动连接有一个右减震轮，三个所述右减震支撑轮组中的其中 两个设置在右减震支架的下部，三个所述右减震支撑轮组中的另外一个设 置在右减震支架的上部，所述右减震支架上固定连接有罩住三个右减震支 撑轮组的右减震护板。
上述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述第一卷筒轴 承、第二卷筒轴承、第一丝杠轴承和第二丝杠轴承均为圆锥滚子轴承。
上述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述卷筒支撑轴 内安装有光电滑环。
上述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述卷筒通过螺 钉与卷筒驱动轮固定连接；所述卷筒通过螺钉与卷筒随动轮固定连接；所 述导线块通过螺钉与丝杠滑块固定连接。
上述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述线缆收放电 机上安装有用于对线缆收放电机转过的圈数进行实时检测的线缆收放电 机编码器。
本发明还公开了一种方法步骤简单、实现方便、通过将线缆释放或收 取长度与机器人行走距离进行比较、能够使得线缆释放或收取长度始终与 机器人行走距离相配合、使得线缆收放有序、松紧合适、减少了线缆出现 缠绕、断裂的问题的有线控制煤矿救援探测机器人的线缆收放方法，其特 征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、连接线缆：将有线控制煤矿救援探测机器人的线缆缆缠绕在 卷筒上后先穿过光电滑环，再穿过设置在导线块上的导线孔与远端机器人 控制箱连接；所述远端机器人控制箱内设置有远端控制器，所述远端机器 人控制箱上设置有远端控制计算机，所述远端控制器上接有用于连接远端 控制器与远端控制计算机的第一通信电路模块，所述远端控制计算机上连 接有用于连接机器人控制计算机的第二通信电路模块，所述机器人控制计 算机上连接有用于与第二通信电路模块通信的第三通信电路模块，所述线 缆收放电机编码器与远端控制器的输入端连接，所述远端控制器的输出端 接有线缆收放电机驱动器，所述线缆收放电机与线缆收放电机驱动器的输 出端连接；
步骤二、收放线缆，其具体过程为：
步骤201、有线控制煤矿救援探测机器人行走前，查看缠绕在卷筒上 的线缆层数n和每层排布的排数m，输入远端控制计算机；并操作远端控 制计算机，设定左行走电机和右行走电机的转速均为ω2，线缆释放的长度 Lx与有线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S的差值阈值X，以及线缆 收取的长度Lx′与有线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S的差值阈值 X′；其中，n的取值为1～6的整数，m的取值为1～20的整数；
步骤202、远端控制计算机根据公式ω1＝(D2·ω2)/(D+2(n-1)d)计算得到 线缆收放装置的线缆收放电机的转速ω1，其中，D为卷筒的直径，D2为主 动行走轮的直径，d为线缆直径；
步骤203、远端控制计算机将左行走电机和右行走电机的转速通过第 二通信电路模块、线缆和第三通信电路模块传输给机器人控制计算机，机 器人控制计算机通过左行走电机驱动器驱动左行走电机，并通过右行走电 机驱动器驱动右行走电机，使有线控制煤矿救援探测机器人以设定的转速 前进或后退；
当有线控制煤矿救援探测机器人前进时，远端控制计算机控制线缆收 放电机驱动器驱动线缆收放电机以转速ω1正转进行线缆释放，同时，线缆 收放电机编码器对线缆收放电机转过的圈数进行周期性检测并将检测到 的信号输出给远端控制计算机，每检测一次，远端控制计算机就根据公式 Lx＝L-m·π·[nD+n(n-1)d]计算得到线缆释放的长度Lx，并根据公式 S＝i·πD2·ω2·t计算得到有线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S，再对有 线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S和线缆释放的长度Lx进行比较， 当S>Lx时，线缆上的张力会增大，此时，远端控制计算机通过线缆收放电 机驱动器控制线缆收放电机的转速增大，使线缆释放速度跟上有线控制煤 矿救援探测机器人的行走速度；当S＝Lx时，远端控制计算机继续控制线缆 收放电机驱动器驱动线缆收放电机以转速ω1正转进行线缆释放；当S<Lx时，远端控制计算机再将Lx与S的差值与X进行比较，当Lx与S的差值大于X时，说明线缆释放的速度过快，远端控制计算机通过线缆收放电机驱 动器控制线缆收放电机的转速减小，当Lx与S的差值小于X时，说明线缆 的释放速度还在合理的范围内，远端控制计算机继续控制线缆收放电机驱 动器驱动线缆收放电机以转速ω1正转进行线缆释放；
当有线控制煤矿救援探测机器人后退时，远端控制计算机控制线缆收 放电机驱动器驱动线缆收放电机以转速ω1反转进行线缆收取，同时，线缆 收放电机编码器对线缆收放电机转过的圈数进行周期性检测并将检测到 的信号输出给远端控制计算机，每检测一次，远端控制计算机就根据公式 L′x＝L-m·π·[nD+n(n-1)d]计算得到线缆收取的长度L′x，并根据公式 S＝i·πD2·ω2·t计算得到有线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S，再对有 线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S和线缆收取的长度L′x进行比较， 当S<L′x时，线缆上的张力会增大，此时，远端控制计算机通过线缆收放电 机驱动器控制线缆收放电机的转速减小，使线缆释放速度跟上有线控制煤 矿救援探测机器人的行走速度；当S＝L′x时，远端控制计算机继续控制线缆 收放电机驱动器驱动线缆收放电机以转速ω1反转进行线缆收取；当S>L′x时，远端控制计算机再将S与L′x的差值与X′进行比较，当S与L′x的差值大 于X′时，说明线缆收取的速度过慢，远端控制计算机通过线缆收放电机驱 动器控制线缆收放电机的转速增大，当S与L′x的差值小于X′时，说明线缆 的释放速度还在合理的范围内，远端控制计算机继续控制线缆收放电机驱 动器驱动线缆收放电机以转速ω1反转进行线缆收取；
其中，L为线缆总长度，i为有线控制煤矿救援探测机器人行走传动比， t为有线控制煤矿救援探测机器人行走的时间；
步骤二中，线缆收放电机转动时，带动主驱动同步带轮转动，主驱动 同步带轮通过卷筒驱动同步带带动卷筒驱动同步带轮转动，卷筒驱动同步 带轮通过丝杠驱动同步带带动丝杠驱动同步带轮转动，卷筒驱动同步带轮 作为中间传输轮实现了扭矩的传递，卷筒驱动同步带轮带动所述线缆卷取 机构动作，丝杠驱动同步带轮带动所述排线机构动作；其中，所述线缆卷 取机构的动作过程为：卷筒驱动同步带轮带动卷筒驱动轴转动，卷筒驱动轴带动卷筒驱动轮转动，进而带动卷筒转动，实现线缆的释放和收取；所 述排线机构的动作过程为：卷筒驱动同步带轮带动双向丝杠转动，通过双 向丝杠和丝杠滑块的配合把转动转变为丝杠滑块的左右移动，导线块随丝 杠滑块一起运动，利用导线块的移动实现有线控制煤矿救援探测机器人的 线缆的排布，将有线控制煤矿救援探测机器人的线缆整齐地缠绕在卷筒 上。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明有线控制煤矿救援探测机器人的结构紧凑，设计新颖合理， 实现方便。
2、本发明的四个摆臂履带组件包含有四个独立的驱动电机，四个摆 臂履带组件能够实现独立360°旋转运动，实现机体的多姿态变化，同时 机器人的四个摆臂履带组件能够单独拆解，方便了机器人的安装及调试。
3、本发明的两个行走履带组件包含有两个独立的驱动电机，机器人 的前进、倒退及转向运动能够通过控制两电机的速度来实现，机器人的转 向运动中，机器人以不同的速度差行驶时，可实现不同转向半径的运动， 当机器人两个行走履带组件速度大小相等，方向相反时，机器人能够实现 零半径转向运动。
4、本发明的有线控制煤矿救援探测机器人包含有多种环境传感器， 如三维数字罗盘，激光传感器，红外传感器，双目视觉传感器等，能够全 面感知机器人运行环境，实现自动避障。
5、本发明有线控制煤矿救援探测机器人的智能化程度高，工作稳定 性和可靠性高，其中的线缆收放装置的工作稳定性和可靠性高。
6、本发明的线缆收放装置，由同步带传动机构、线缆卷取机构和排线机 构三个模块构成，利用一台线缆收放电机来实现线缆的收放和排布，且能够 实现线缆的主动释放和收取，与现有技术中仅能被动释放线缆，无法自动收 取线缆的被动放缆方式相比，能够实现有线控制煤矿救援探测机器人稳定可 靠地放缆和收揽，且线缆收放有序，松紧合适，稳定性及有效性好。
7、本发明线缆收放装置的结构简单，设计合理，实现方便且成本低。
8、本发明的线缆收放装置能够实现线缆的主动释放和收取与有线控制 煤矿救援探测机器人行走相配合，能够为有线控制煤矿救援探测机器人的 有线控制建立稳定的通信线路，保证控制信号和相关传感器信息及电源的稳 定传输。
9、本发明有线控制煤矿救援探测机器人的线缆收放方法步骤简单， 实现方便，通过将线缆释放或收取长度与机器人行走距离进行比较，能够 使得线缆释放或收取长度始终与机器人行走距离相配合，使得线缆收放有 序，松紧合适，减少了线缆出现缠绕、断裂的问题。
10、本发明的实用性强，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本发明的设计新颖合理，智能化程度高，工作稳定性和可 靠性高，线缆收放有序，松紧合适，稳定性及有效性好，减少了线缆出现 缠绕、断裂的问题，能够保证控制信号和相关传感器信息及电源的稳定传 输，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明有线控制煤矿救援探测机器人的结构示意图。
图2为本发明机器人本体的结构示意图。
图3为本发明机器人本体的俯视上箱腔体剖视图。
图4为本发明机器人本体的俯视下箱腔体剖视图。
图5为本发明左前摆臂履带组件、右前摆臂履带组件、左后摆臂履带 组件或右后摆臂履带组件的结构示意图。
图6为图5的俯视剖视图。
图7为本发明主动行走轮、摆臂套筒轴和摆臂轴的连接关系示意图。
图8为本发明左支撑轮腔体的内部结构示意图。
图9为图8的仰视图。
图10为本发明右支撑轮腔体的内部结构示意图。
图11为图10的仰视图。
图12为本发明线缆收放装置的结构示意图。
图13为本发明同步带传动机构的结构示意图。
图14为本发明线缆卷取机构的结构示意图。
图15为本发明排线机构的结构示意图。
图16为本发明机器人控制计算机与其他各单元的连接关系示意图。
图17为本发明有线控制煤矿救援探测机器人的线缆收放方法的方法 流程框图。
附图标记说明:
1—左前摆臂履带组件；2—左支撑轮腔体；3—左后摆臂履带组件；
4—左行走履带组件；5—机器人本体；6—右后摆臂履带组件；
7—右行走履带组件；8—上箱腔体；9—传感器腔体；
10—右前摆臂履带组件；11—摆臂电机锥齿轮；12—摆臂轴锥齿轮；
13—行走电机锥齿轮；14—主动行走轮；15—行走轮锥齿轮；
16—从动行走轮；17—下箱腔体；18—左行走电机；
19—左前摆臂电机；20—三维数字罗盘；21—电池；
22—电机驱动器组；22-1—右行走电机驱动器；
22-2—左行走电机驱动器；22-3—右前摆臂电机驱动器；
22-4—右后摆臂电机驱动器；22-5—左前摆臂电机驱动器；
22-6—左后摆臂电机驱动器；23—机器人控制计算机；
24—变压器；25—远程监控计算机；26—线缆收放箱；
27—环境信息传感器；27-1—温度传感器；27-2—氧气传感器；
27-3—甲烷传感器；27-4—一氧化碳传感器；
28—双目视觉传感器；29—激光雷达传感器；
30—照明灯；31—摆臂轴；32—摆臂支架；
33—摆臂前轮；34—摆臂驱动轮；35—摆臂上支撑轮；
36—摆臂下支撑轮；37—摆臂橡胶履带；38—轴承；
39—摆臂套筒轴；40—行走橡胶履带；41—右行走电机；
42—右减震支架；43—右减震轮固定板；44—右减震轮旋转轴；
45—右减震轮连接板；46—右减震轮；47—右减震护板；
48—右减震支撑轮组；49—左减震支架；50—左减震轮固定板；
51—左减震轮旋转轴；52—左减震轮连接板；53—左减震轮；
54—左减震护板；55—左减震支撑轮组；56—右前摆臂电机；
57—右后摆臂电机；58—左后摆臂电机；59—超声波传感器；
60—右支撑轮腔体；61—右红外传感器；62—左红外传感器；
63—前齿轮腔体；64—左后齿轮腔体；65—右后齿轮腔体；
66—线缆收放装置；66-1—线缆收放电机；66-2—同步带传动机构；
66-21—主驱动同步带轮；66-22—卷筒驱动同步带；
66-23—卷筒驱动同步带轮；66-24—丝杠驱动同步带；
66-25—丝杠驱动同步带轮；66-3—线缆卷取机构；
66-31—卷筒；66-32—第一卷筒支架；66-33—第二卷筒支架；
66-34—第一卷筒轴承；66-35—卷筒驱动轴；66-36—卷筒驱动轮；
66-37—卷筒支撑轴；66-38—第二卷筒轴承；66-39—卷筒随动轮；
66-310—光电滑环；66-4—排线机构；66-41—双向丝杠；
66-42—第一丝杠支架；66-43—第二丝杠支架；66-44—第一丝杠轴承；
66-45—第二丝杠轴承；66-46—丝杠滑块；66-47—光轴；
66-48—导线块；66-49—导线孔；67—远端控制器；
68—远端控制计算机；69—第一通信电路模块；70—第二通信电路模块；
71—第三通信电路模块；72—线缆收放电机编码器；
73—线缆收放电机驱动器；74-1—右行走电机编码器；
74-2—左行走电机编码器。
具体实施方式
如图1所示，本发明的有线控制煤矿救援探测机器人，包括机器人本 体5和设置在机器人本体5顶部的线缆收放箱26，所述线缆收放箱26内 设置有线缆收放装置66；
如图2、图3和图4所示，所述机器人本体5包括机身箱体、两个行走 履带组件和四个摆臂履带组件，所述机身箱体包括下箱腔体17、上箱腔体 8、传感器腔体9、三个齿轮腔体和两个支撑轮腔体，所述上箱腔体8设置 在下箱腔体17的上部，所述传感器腔体9设置在上箱腔体8的上部前侧， 三个所述齿轮腔体分别为前齿轮腔体63、左后齿轮腔体64和右后齿轮腔 体65，所述前齿轮腔体63设置在下箱腔体17的前侧，所述左后齿轮腔体 64设置在下箱腔体17的后方左侧，所述右后齿轮腔体65设置在下箱腔体 17的后方右侧，两个所述支撑轮腔体分别为左支撑轮腔体2和右支撑轮腔 体60，所述左支撑轮腔体2设置在下箱腔体17的左侧，所述右支撑轮腔 体60设置在下箱腔体17的右侧；两个行走履带组件分别为设置在左支撑 轮腔体2上的左行走履带组件4和设置在右支撑轮腔体60上的右行走履 带组件7，四个摆臂履带组件分别为设置在左支撑轮腔体2前侧的左前摆 臂履带组件1、设置在左支撑轮腔体2后侧的左后摆臂履带组件3、设置 在右支撑轮腔体60前侧的右前摆臂履带组件10和设置在右支撑轮腔体60 后侧的右后摆臂履带组件6；所述下箱腔体17内设置有用于驱动左行走履 带组件4的左行走电机18和用于驱动右行走履带组件7的右行走电机41； 以及用于驱动左前摆臂履带组件1的左前摆臂电机19、用于驱动左后摆臂 履带组件3的左后摆臂电机58、用于驱动右前摆臂履带组件10的右前摆 臂电机56和用于驱动右后摆臂履带组件6的右后摆臂电机57；所述左行 走电机18上安装有用于对左行走电机18的转速进行实时检测的左行走电 机编码器74-2，所述右行走电机41上安装有用于对右行走电机41的转速进行实时检测的右行走电机编码器74-1；所述下箱腔体17的外部前侧设 置有用于对救援机器人前方的障碍物进行检测的超声波传感器59；所述上 箱腔体8内设置有机器人控制计算机23、电池21、变压器24、电机驱动 器组22和三维数字罗盘20；结合图16，所述电机驱动器组22包括左行 走电机驱动器22-2、右行走电机驱动器22-1、左前摆臂电机驱动器22-5、右前摆臂电机驱动器22-3、左后摆臂电机驱动器22-6和右后摆臂电机驱 动器22-4，所述左行走电机编码器74-2、右行走电机编码器74-1和超声 波传感器59均与机器人控制计算机23的输入端连接，所述左行走电机驱 动器22-2、右行走电机驱动器22-1、左前摆臂电机驱动器22-5、右前摆 臂电机驱动器22-3、左后摆臂电机驱动器22-6和右后摆臂电机驱动器22-4均与机器人控制计算机23的输出端连接，所述左行走电机18与左行 走电机驱动器22-2的输出端连接，所述右行走电机41与右行走电机驱动 器22-1的输出端连接，所述左前摆臂电机19与左前摆臂电机驱动器22-5 的输出端连接，所述右前摆臂电机56与右前摆臂电机驱动器22-3的输出 端连接，所述左后摆臂电机58与左后摆臂电机驱动器22-6的输出端连接， 所述右后摆臂电机57与右后摆臂电机驱动器22-4的输出端连接；所述传 感器腔体9内设置有环境信息传感器27、双目视觉传感器28、激光雷达 传感器29和照明灯30；所述环境信息传感器27的输出端、双目视觉传感 器28的输出端和激光雷达传感器29的输出端均与机器人控制计算机23 的输入端连接；使用时，所述双目视觉传感器28和激光雷达传感器29用 于检测机器人前方障碍物信息；所述前齿轮腔体63内设置有用于将左前 摆臂电机19的动力传递给左前摆臂履带组件1的左前摆臂齿轮传动组件、 用于将右前摆臂电机56的动力传递给右前摆臂履带组件10的右前摆臂齿 轮传动组件、用于将左行走电机18的动力传递给左行走履带组件4的左 行走齿轮传动组件和用于将右行走电机41的动力传递给右行走履带组件 7的右行走齿轮传动组件；所述左后齿轮腔体64内设置有用于将左后摆臂 电机58的动力传递给左后摆臂履带组件3的左后摆臂齿轮传动组件，所 述右后齿轮腔体65内设置有用于将右后摆臂电机58的动力传递给右后摆 臂履带组件3的右后摆臂齿轮传动组件；所述左支撑轮腔体2内设置有左 减震支架49和安装在左减震支架49上的左减震支撑轮组件，所述左支撑 轮腔体外部设置有用于对救援机器人左侧的障碍物进行检测的左红外传 感器62；所述右支撑轮腔体60内设置有右减震支架42和安装在右减震支 架42上的右减震支撑轮组件，所述右支撑轮腔体60外部设置有用于对救 援机器人右侧的障碍物进行检测的右红外传感器61；所述左红外传感器 62和右红外传感器61均与机器人控制计算机23的输入端连接；所述左支 撑轮腔体2和右支撑轮腔体60为单独可拆解结构；
结合图12，所述线缆收放装置66包括线缆收放电机66-1和与线缆收 放电机66-1的输出轴连接的同步带传动机构66-2，以及与同步带传动机 构66-2均连接的线缆卷取机构66-3和排线机构66-4；结合图13，所述 同步带传动机构66-2包括主驱动同步带轮66-21、卷筒驱动同步带轮 66-23和丝杠驱动同步带轮66-25，所述主驱动同步带轮66-21和卷筒驱动同步带轮66-23上跨接有卷筒驱动同步带66-22，所述卷筒驱动同步带 轮66-23和丝杠驱动同步带轮66-25上跨接有丝杠驱动同步带66-24，所 述主驱动同步带轮66-21固定连接在线缆收放电机66-1的输出轴上；结 合图14，所述线缆卷取机构66-3包括卷筒66-31以及间隔设置的第一卷 筒支架66-32和第二卷筒支架66-33，所述第一卷筒支架66-32上设置有第一卷筒轴承66-34，所述第一卷筒轴承66-34上安装有卷筒驱动轴 66-35，所述卷筒驱动同步带轮66-23固定连接在卷筒驱动轴66-35上， 所述卷筒驱动轴66-35上固定连接有卷筒驱动轮66-36，所述卷筒66-31 与卷筒驱动轮66-36固定连接；所述第二卷筒支架66-33上安装有卷筒支 撑轴66-37，所述卷筒支撑轴66-37上安装有第二卷筒轴承66-38，所述 第二卷筒轴承66-38上安装有卷筒随动轮66-39，所述卷筒66-31与卷筒 随动轮66-39固定连接；结合图15，所述排线机构66-4包括双向丝杠66-41 以及间隔设置的第一丝杠支架66-42和第二丝杠支架66-43，所述第一丝 杠支架66-42上设置有第一丝杠轴承66-44，所述第二丝杠支架66-43上 设置有第二丝杠轴承66-45，所述双向丝杠66-41的一端安装在第一丝杠 轴承66-44中，所述双向丝杠66-41的另一端安装在第二丝杠轴承66-45 中，所述丝杠驱动同步带轮66-25固定连接在双向丝杠66-41上，所述双 向丝杠66-41上螺纹连接有丝杠滑块66-46，所述第一丝杠支架66-42和 第二丝杠支架66-43上架设有与双向丝杠66-41相平行的光轴66-47，所 述光轴66-47穿过设置在丝杠滑块66-46上的导向孔，所述丝杠滑块66-46顶部设置有用于排线的导线块66-48，所述导线块66-48上设置有供有线 控制煤矿救援探测机器人的线缆穿过的导线孔66-49。
本发明的线缆收放装置66，不仅包括线缆卷取机构66-3，还包括线 缆收放电机66-1、同步带传动机构66-2和排线机构66-4，同步带传送机 构66-2用于将线缆收放电机66-1的动力传递给线缆卷取机构66-3和排 线机构66-4，能够实现线缆的主动释放和收取，与现有技术中仅能被动释 放线缆，无法自动收取线缆的被动放缆方式相比，能够实现有线控制煤矿 救援探测机器人稳定可靠地放缆和收揽，且线缆收放有序，松紧合适，稳 定性及有效性好。
本实施例中，如图16所示，所述环境信息传感器27包括温度传感器 27-1、氧气传感器27-2、甲烷传感器27-3和一氧化碳传感器27-4。
本实施例中，如图5和图6所示，所述左前摆臂履带组件1、右前摆 臂履带组件10、左后摆臂履带组件3和右后摆臂履带组件6的结构相同且 均包括摆臂轴31、摆臂支架32以及转动连接在摆臂支架32前端的摆臂前 轮33和转动连接在摆臂支架32后端的摆臂驱动轮34，所述摆臂轴31通 过花键与摆臂支架32连接，所述摆臂支架32的中部转动连接有上下相对 设置的摆臂上支撑轮35和摆臂下支撑轮36，所述摆臂前轮33的直径小于 摆臂驱动轮34的直径，所述摆臂前轮33、摆臂上支撑轮35、摆臂驱动轮 34和摆臂下支撑轮36上跨接有摆臂橡胶履带37，所述摆臂轴31上通过 轴承38转动连接有摆臂套筒轴39，所述摆臂驱动轮34固定连接在摆臂套 筒轴39上；具体实施时，所述摆臂驱动轮34通过平键固定连接在摆臂套筒轴39上；所述左前摆臂履带组件1、右前摆臂履带组件10、左后摆臂 履带组件3和右后摆臂履带组件6均采用了同心轴的传动方式，此方式在 传动中，摆臂套筒轴39与摆臂轴31能够实现独立的旋转运动，互不干涉 运动，简化了机器人传动所需空间。所述左前摆臂履带组件1、右前摆臂 履带组件10、左后摆臂履带组件3和右后摆臂履带组件6能够单独拆解，方便救援机器人的安装及调试。
本实施例中，如图3和图4所示，所述左前摆臂齿轮传动组件、右前 摆臂齿轮传动组件、左后摆臂齿轮传动组件和右后摆臂齿轮传动组件的结 构相同且均包括摆臂电机锥齿轮11和与摆臂电机锥齿轮11啮合的摆臂轴 锥齿轮12，所述摆臂电机锥齿轮11固定连接在左前摆臂电机19、右前摆 臂电机56、左后摆臂电机58或右后摆臂电机57的输出轴上，所述摆臂轴 锥齿轮12与摆臂轴31固定连接；
本实施例中，如图3、图4和图7所示，所述左行走履带组件4和右 行走履带组件7的结构相同且均包括主动行走轮14和从动行走轮16，以 及跨接在所述主动行走轮14和所述从动行走轮16上的行走橡胶履带40， 所述右行走履带组件7中的主动行走轮14固定连接在右前摆臂履带组件 10中的摆臂套筒轴39上，所述右行走履带组件7中的从动行走轮16固定连接在右后摆臂履带组件6中的摆臂套筒轴39上，所述左行走履带组件4 中的主动行走轮14固定连接在左前摆臂履带组件1中的摆臂套筒轴39上， 所述左行走履带组件4中的从动行走轮16固定连接在左后摆臂履带组件3 中的摆臂套筒轴39上，所述主动行走轮14和从动行走轮16的直径相等； 具体实施时，所述左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16 分别设置在左支撑轮腔体的前后两侧，所述右行走履带组件7中的主动行 走轮14和从动行走轮16分别设置在右支撑轮腔体60的前后两侧；
本实施例中，如图3和图4所示，所述左行走齿轮传动组件和右行走 齿轮传动组件的结构相同且均包括行走电机锥齿轮13和与行走电机锥齿 轮13啮合的行走轮锥齿轮15，所述行走电机锥齿轮13固定连接在左行走 电机18或右行走电机41的输出轴上，所述行走轮锥齿轮15与摆臂套筒 轴39固定连接。
使用时，所述左前摆臂履带组件1、右前摆臂履带组件10、左后摆臂 履带组件3和右后摆臂履带组件6能够实现独立360°旋转运动，所述左 前摆臂电机19、右前摆臂电机56、左后摆臂电机58或右后摆臂电机57 的旋转运动通过摆臂电机锥齿轮11和摆臂轴锥齿轮12传递到摆臂轴31 上，然后通过摆臂轴31的花键把摆臂轴31的旋转运动传递到摆臂支架32上，实现左前摆臂齿轮传动组件、右前摆臂齿轮传动组件、左后摆臂齿轮 传动组件或右前摆臂齿轮传动组件的旋转运动。所述左行走电机18或右 行走电机41的旋转运动通过行走电机锥齿轮13传递到摆臂套筒轴39上， 再传递给主动行走轮14和摆臂驱动轮34，行走橡胶履带40把主动行走轮 14的旋转运动传递给从动行走轮16，实现左行走履带组件4和右行走履 带组件7的行走运动，完成机器人的行走运动；摆臂橡胶履带37把摆臂 驱动轮34的旋转运动传递给摆臂前轮33，摆臂上支撑轮35和摆臂下支撑 轮36能够调节摆臂橡胶履带37的张紧及支撑作用。
本实施例中，如图8和图9所示，所述左减震支撑轮组件包括三个左 减震支撑轮组55，每个所述左减震支撑轮组55均包括与左减震支架49 固定连接的左减震轮固定板50和与左减震轮固定板50通过左减震轮旋转 轴51转动连接的左减震轮连接板52，所述左减震轮连接板52的两端各转 动连接有一个左减震轮53，三个所述左减震支撑轮组55中的其中两个设 置在左减震支架49的下部，三个所述左减震支撑轮组55中的另外一个设 置在左减震支架49的上部，所述左减震支架49上固定连接有罩住三个左 减震支撑轮组55的左减震护板54；使用时，两个左减震轮53通过左减震 轮旋转轴51进行旋转，调整角度，机器人在遇到较低障碍时，两个左减 震轮53能够自行调整旋转角度，以辅助机器人平滑越障障碍；
本实施例中，如图10和图11所示，所述右减震支撑轮组件包括三个 右减震支撑轮组48，每个所述右减震支撑轮组48均包括与右减震支架42 固定连接的右减震轮固定板43和与右减震轮固定板43通过右减震轮旋转 轴44转动连接的右减震轮连接板45，所述右减震轮连接板45的两端各转 动连接有一个右减震轮46，三个所述右减震支撑轮组48中的其中两个设 置在右减震支架42的下部，三个所述右减震支撑轮组48中的另外一个设 置在右减震支架42的上部，所述右减震支架42上固定连接有罩住三个右 减震支撑轮组48的右减震护板47。使用时，两个右减震轮46通过右减震 轮旋转轴44进行旋转，调整角度，机器人在遇到较低障碍时，两个右减 震轮46能够自行调整旋转角度，以辅助机器人平滑越障障碍。
本实施例中，所述第一卷筒轴承66-34、第二卷筒轴承66-38、第一 丝杠轴承66-44和第二丝杠轴承66-45均为圆锥滚子轴承。通过在线缆卷 取机构66-3中使用成对的圆锥滚子轴承，第一个圆锥滚子轴承用来支撑 安装卷筒驱动轴66-35，第二个圆锥滚子轴承用来支撑安装卷筒支撑轴 66-37，使得线缆卷取机构66-3有了双向承受轴向力的功能，在进行线缆 卷取时，具有了更好的稳定性和可靠性；通过在排线机构66-4中使用成 对的圆锥滚子轴承，第一个圆锥滚子轴承和第二个圆锥滚子轴承相配合用 来支撑安装双向丝杠66-41，使得排线机构66-4有了双向承受轴向力的功 能，具有了更好的稳定性和可靠性。
如图14所示，本实施例中，所述卷筒支撑轴66-37内安装有光电滑 环66-310。光电滑环66-310用来实现信号从旋转平台向静止平台的传输， 防止线缆因为卷筒66-31的旋转而产生扭曲变形，造成联接中断，信息传 递和电源供应失败，保证了线缆释放和收取的稳定性和可靠性，能够保证 机器人的持续稳定工作。
本实施例中，所述卷筒66-31通过螺钉与卷筒驱动轮66-36固定连接； 所述卷筒66-31通过螺钉与卷筒随动轮66-39固定连接；所述导线块66-48 通过螺钉与丝杠滑块66-46固定连接。将卷筒66-31通过螺钉与卷筒驱动 轮66-36和卷筒随动轮66-39固定连接，能够保证卷筒66-31的安装稳固 性；采用螺钉将导线块66-48固定连接在丝杠滑块66-46顶部，使得导线 块66-48与丝杠滑块66-46的连接可靠，导线块66-48能够随丝杠滑块 66-46一起运动，利用导线块66-48的移动实现有线控制煤矿救援探测机 器人的线缆的排布，将有线控制煤矿救援探测机器人的线缆整齐地缠绕在 卷筒66-31上。
本实施例中，所述线缆收放电机66-1上安装有用于对线缆收放电机 66-1转过的圈数进行实时检测的线缆收放电机编码器72。通过设置线缆 收放电机编码器72，能够对线缆收放电机66-1转过的圈数进行周期性检 测并将检测到的信号输出给远端控制器67。
如图17所示，本发明的有线控制煤矿救援探测机器人的线缆收放方 法，包括以下步骤：
步骤一、连接线缆：将有线控制煤矿救援探测机器人的线缆缆缠绕在 卷筒66-31上后先穿过光电滑环66-310，再穿过设置在导线块66-48上的 导线孔66-49与远端机器人控制箱连接；如图16所示，所述远端机器人 控制箱内设置有远端控制器67，所述远端机器人控制箱上设置有远端控制 计算机68，所述远端控制器67上接有用于连接远端控制器67与远端控制 计算机68的第一通信电路模块69，所述远端控制计算机68上连接有用于 连接机器人控制计算机23的第二通信电路模块70，所述机器人控制计算 机23上连接有用于与第二通信电路模块70通信的第三通信电路模块71， 所述线缆收放电机编码器72与远端控制器67的输入端连接，所述远端控 制器67的输出端接有线缆收放电机驱动器73，所述线缆收放电机66-1 与线缆收放电机驱动器73的输出端连接；
步骤二、收放线缆，其具体过程为：
步骤201、有线控制煤矿救援探测机器人行走前，查看缠绕在卷筒 66-31上的线缆层数n和每层排布的排数m，输入远端控制计算机68；并 操作远端控制计算机68，设定左行走电机18和右行走电机41的转速均为 ω2，线缆释放的长度Lx与有线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S的差 值阈值X，以及线缆收取的长度L′x与有线控制煤矿救援探测机器人行走的 距离S的差值阈值X′；其中，n的取值为1～6的整数，m的取值为1～20 的整数；
具体实施时，X和X′的取值相等且均取值为线缆收放装置7的卷筒3-1到地面的高度；
步骤202、远端控制计算机68根据公式ω1＝(D2·ω2)/(D+2(n-1)d)计算 得到线缆收放装置的线缆收放电机66-1的转速ω1，其中，D为卷筒66-31 的直径，D2为主动行走轮14的直径，d为线缆直径；
步骤203、远端控制计算机68将左行走电机18和右行走电机41的转 速通过第二通信电路模块70、线缆和第三通信电路模块71传输给机器人 控制计算机23，机器人控制计算机23通过左行走电机驱动器22-2驱动左 行走电机18，并通过右行走电机驱动器22-1驱动右行走电机41，使有线 控制煤矿救援探测机器人以设定的转速前进或后退；
当有线控制煤矿救援探测机器人前进时，远端控制计算机68控制线 缆收放电机驱动器73驱动线缆收放电机66-1以转速ω1正转进行线缆释 放，同时，线缆收放电机编码器72对线缆收放电机66-1转过的圈数进行 周期性检测并将检测到的信号输出给远端控制计算机68，每检测一次，远 端控制计算机68就根据公式Lx＝L-m·π·[nD+n(n-1)d]计算得到线缆释放的 长度Lx，并根据公式S＝i·πD2·ω2·t计算得到有线控制煤矿救援探测机器人 行走的距离S，再对有线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S和线缆释 放的长度Lx进行比较，当S>Lx时，线缆上的张力会增大，此时，远端控制 计算机68通过线缆收放电机驱动器73控制线缆收放电机66-1的转速增 大，使线缆释放速度跟上有线控制煤矿救援探测机器人的行走速度；当 S＝Lx时，远端控制计算机68继续控制线缆收放电机驱动器73驱动线缆收 放电机66-1以转速ω1正转进行线缆释放；当S<Lx时，远端控制计算机68 再将Lx与S的差值与X进行比较，当Lx与S的差值大于X时，说明线缆释放 的速度过快，远端控制计算机68通过线缆收放电机驱动器73控制线缆收 放电机66-1的转速减小，当Lx与S的差值小于X时，说明线缆的释放速度 还在合理的范围内，远端控制计算机68继续控制线缆收放电机驱动器73 驱动线缆收放电机66-1以转速ω1正转进行线缆释放；
当有线控制煤矿救援探测机器人后退时，远端控制计算机68控制线 缆收放电机驱动器73驱动线缆收放电机66-1以转速ω1反转进行线缆收 取，同时，线缆收放电机编码器72对线缆收放电机66-1转过的圈数进行 周期性检测并将检测到的信号输出给远端控制计算机68，每检测一次，远 端控制计算机68就根据公式L′x＝L-m·π·[nD+n(n-1)d]计算得到线缆收取的 长度L′x，并根据公式S＝i·πD2·ω2·t计算得到有线控制煤矿救援探测机器人 行走的距离S，再对有线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S和线缆收 取的长度L′x进行比较，当S<L′x时，线缆上的张力会增大，此时，远端控制 计算机68通过线缆收放电机驱动器73控制线缆收放电机66-1的转速减 小，使线缆释放速度跟上有线控制煤矿救援探测机器人的行走速度；当 S＝L′x时，远端控制计算机68继续控制线缆收放电机驱动器73驱动线缆收 放电机66-1以转速ω1反转进行线缆收取；当S>L′x时，远端控制计算机68 再将S与L′x的差值与X′进行比较，当S与L′x的差值大于X′时，说明线缆收 取的速度过慢，远端控制计算机68通过线缆收放电机驱动器73控制线缆 收放电机66-1的转速增大，当S与L′x的差值小于X′时，说明线缆的释放 速度还在合理的范围内，远端控制计算机68继续控制线缆收放电机驱动 器73驱动线缆收放电机66-1以转速ω1反转进行线缆收取；
其中，L为线缆总长度，i为有线控制煤矿救援探测机器人行走传动比， t为有线控制煤矿救援探测机器人行走的时间；
步骤二中，线缆收放电机66-1转动时，带动主驱动同步带轮66-21 转动，主驱动同步带轮66-21通过卷筒驱动同步带66-22带动卷筒驱动同 步带轮66-23转动，卷筒驱动同步带轮66-23通过丝杠驱动同步带66-24 带动丝杠驱动同步带轮66-25转动，卷筒驱动同步带轮66-23作为中间传 输轮实现了扭矩的传递，卷筒驱动同步带轮66-23带动所述线缆卷取机构 66-3动作，丝杠驱动同步带轮66-25带动所述排线机构66-4动作；其中， 所述线缆卷取机构66-3的动作过程为：卷筒驱动同步带轮66-23带动卷 筒驱动轴66-35转动，卷筒驱动轴66-35带动卷筒驱动轮66-36转动，进 而带动卷筒66-31转动，实现线缆的释放和收取；所述排线机构66-4的 动作过程为：卷筒驱动同步带轮66-23带动双向丝杠66-41转动，通过双向丝杠66-41和丝杠滑块66-46的配合把转动转变为丝杠滑块66-46的左 右移动，导线块66-48随丝杠滑块66-46一起运动，利用导线块66-48的 移动实现有线控制煤矿救援探测机器人的线缆的排布，将有线控制煤矿救 援探测机器人的线缆整齐地缠绕在卷筒66-31上。
本发明的有线控制煤矿救援探测机器人的线缆收放方法，通过将线缆 释放或收取长度与机器人行走距离进行比较，能够使得线缆释放或收取长 度始终与机器人行走距离相配合，使得线缆收放有序，松紧合适，减少了 线缆出现缠绕、断裂的问题。
本发明的有线控制煤矿救援探测机器人的自主行走控制方法，包括以 下步骤：
步骤一、数据采集及传输：环境信息传感器27对救援机器人所处环 境信息进行检测并将检测到的信号传输给机器人控制计算机23，双目视觉 传感器28对救援机器人前方的道路环境图像进行检测并将检测到的信号 传输给机器人控制计算机23，激光雷达传感器29对救援机器人与前方障 碍物的距离进行检测并将检测到的信号传输给机器人控制计算机23，左红 外传感器62对救援机器人左侧的障碍物进行检测并将检测到的信号传输 给机器人控制计算机23，右红外传感器61对救援机器人右侧的障碍物进 行检测并将检测到的信号传输给机器人控制计算机23，超声波传感器59 用于对救援机器人前方的障碍物进行检测并将检测到的信号传输给机器 人控制计算机23，三维数字罗盘20对救援机器人的姿态进行检测并将检 测到的信号传输给机器人控制计算机23；机器人控制计算机23将其接收 到的环境信息传感器27输出的环境信息和双目视觉传感器28输出的救援 机器人前方的道路环境图像通过第三通信电路模块71、线缆和第二通信电 路模块70传输给远程监控计算机25；
步骤二、数据分析处理，具体过程为：
步骤201、机器人控制计算机23对其接收到的超声波传感器59和激 光雷达传感器29输出的信号进行分析处理，判断出救援机器人行走环境 中的前方是否有障碍物以及与前方障碍物的距离；
步骤202、机器人控制计算机23对其接收到的左红外传感器62输出 的信号进行分析处理，判断出救援机器人行走环境中的左侧是否有障碍物 以及距离障碍物的距离；
步骤203、机器人控制计算机23对其接收到的右红外传感器61输出 的信号进行分析处理，判断出救援机器人行走环境中的右侧是否有障碍物 以及距离障碍物的距离；
步骤204、机器人控制计算机23对其接收到的三维数字罗盘20输出 的救援机器人的姿态信号进行分析处理，判断出救援机器人行走环境为平 坦路面、上斜坡还是下斜坡；
步骤三、机器人运动控制：机器人控制计算机23根据步骤二中的数 据分析处理结果，判断出救援机器人行走环境为平坦路面、上斜坡还是下 斜坡，并判断出救援机器人行走环境中是否有障碍物及障碍物的方位，根 据行走环境不同输出对左行走电机18、右行走电机41、左前摆臂电机19、 左后摆臂电机58、右前摆臂电机56和右后摆臂电机57的控制信号，控制 救援机器人行走；
当救援机器人行走环境为平坦路面时，所述机器人控制计算机23通 过左行走电机驱动器22-2驱动左行走电机18，并通过右行走电机驱动器 22-1驱动右行走电机41，使左行走电机18和右行走电机41的转速相等， 进行直线行驶；
当救援机器人行走环境中前方有障碍物、右侧有障碍物或前方与右侧 均有障碍物且通过双目视觉传感器28和激光雷达传感器29探测到障碍物 高度大于机器人最大越障高度时，所述机器人控制计算机23通过左行走 电机驱动器22-2驱动左行走电机18，并通过右行走电机驱动器22-1驱动 右行走电机41，先使右行走电机41的转速大于左行走电机18的转速，进 行左拐弯行驶，再使左行走电机18的转速大于右行走电机41的转速，进 行右拐弯行驶，使行驶路线呈半圆弧，绕过前方障碍物，最后再使左行走 电机18和右行走电机41的转速相等，进行直线行驶；
当救援机器人行走环境中左侧有障碍物或前方与左侧均有障碍物且 通过双目视觉传感器28和激光雷达传感器29探测到障碍物高度大于机器 人最大越障高度时，所述机器人控制计算机23通过左行走电机驱动器 22-2驱动左行走电机18，并通过右行走电机驱动器22-1驱动右行走电机 41，先使左行走电机18的转速大于右行走电机41的转速，进行右拐弯行 驶，再使右行走电机41的转速大于左行走电机18的转速，进行左拐弯行 驶，使行驶路线呈半圆弧，绕过左侧障碍物，最后再使左行走电机18和 右行走电机41的转速相等，进行直线行驶；
当救援机器人行走环境中前方、左侧与右侧均有障碍物时，所述机器 人通过双目视觉传感器28和激光雷达传感器29探测障碍物高度，当障碍 物高度小于机器人最大越障高度时，控制计算机23通过左前摆臂电机驱 动器22-5和右前摆臂电机驱动器22-3驱动左前摆臂电机19和右前摆臂 电机56，利用前面两个摆臂搭在障碍物上部边沿，并通过摆臂电机转动抬 高机器人本体前部，使前部同样搭在障碍物上部边沿；通过左后摆臂电机 驱动器22-6和右前摆臂电机驱动器22-3驱动左后摆臂电机58和右前摆 臂电机56，抬升机器人后部；所述机器人控制计算机23再通过左行走电 机驱动器22-2驱动左行走电机18，并通过右行走电机驱动器22-1驱动右 行走电机41，使左行走电机18和右行走电机41的转速相等，进行直线行 驶，爬越过障碍物，最后再使救援机器人的左前摆臂履带组件1、左后摆 臂履带组件3、右前摆臂履带组件10和右后摆臂履带组件6放平，使左行 走电机18和右行走电机41的转速相等，进行直线行驶。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡 是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效 结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：包括机器人本体(5)和设置在机器人本体(5)顶部的线缆收放箱(26)，所述线缆收放箱(26)内设置有线缆收放装置(66)；
所述机器人本体(5)包括机身箱体、两个行走履带组件和四个摆臂履带组件，所述机身箱体包括下箱腔体(17)、上箱腔体(8)、传感器腔体(9)、三个齿轮腔体和两个支撑轮腔体，所述上箱腔体(8)设置在下箱腔体(17)的上部，所述传感器腔体(9)设置在上箱腔体(8)的上部前侧，三个所述齿轮腔体分别为前齿轮腔体(63)、左后齿轮腔体(64)和右后齿轮腔体(65)，所述前齿轮腔体(63)设置在下箱腔体(17)的前侧，所述左后齿轮腔体(64)设置在下箱腔体(17)的后方左侧，所述右后齿轮腔体(65)设置在下箱腔体(17)的后方右侧，两个所述支撑轮腔体分别为左支撑轮腔体(2)和右支撑轮腔体(60)，所述左支撑轮腔体(2)设置在下箱腔体(17)的左侧，所述右支撑轮腔体(60)设置在下箱腔体(17)的右侧；两个行走履带组件分别为设置在左支撑轮腔体(2)上的左行走履带组件(4)和设置在右支撑轮腔体(60)上的右行走履带组件(7)，四个摆臂履带组件分别为设置在左支撑轮腔体(2)前侧的左前摆臂履带组件(1)、设置在左支撑轮腔体(2)后侧的左后摆臂履带组件(3)、设置在右支撑轮腔体(60)前侧的右前摆臂履带组件(10)和设置在右支撑轮腔体(60)后侧的右后摆臂履带组件(6)；所述下箱腔体(17)内设置有用于驱动左行走履带组件(4)的左行走电机(18)和用于驱动右行走履带组件(7)的右行走电机(41)；以及用于驱动左前摆臂履带组件(1)的左前摆臂电机(19)、用于驱动左后摆臂履带组件(3)的左后摆臂电机(58)、用于驱动右前摆臂履带组件(10)的右前摆臂电机(56)和用于驱动右后摆臂履带组件(6)的右后摆臂电机(57)；所述左行走电机(18)上安装有用于对左行走电机(18)的转速进行实时检测的左行走电机编码器(74-2)，所述右行走电机(41)上安装有用于对右行走电机(41)的转速进行实时检测的右行走电机编码器(74-1)；所述下箱腔体(17)的外部前侧设置有用于对救援机器人前方的障碍物进行检测的超声波传感器(59)；所述上箱腔体(8)内设置有机器人控制计算机(23)、电池(21)、变压器(24)、电机驱动器组(22)和三维数字罗盘(20)；所述电机驱动器组(22)包括左行走电机驱动器(22-2)、右行走电机驱动器(22-1)、左前摆臂电机驱动器(22-5)、右前摆臂电机驱动器(22-3)、左后摆臂电机驱动器(22-6)和右后摆臂电机驱动器(22-4)，所述左行走电机编码器(74-2)、右行走电机编码器(74-1)和超声波传感器(59)均与机器人控制计算机(23)的输入端连接，所述左行走电机驱动器(22-2)、右行走电机驱动器(22-1)、左前摆臂电机驱动器(22-5)、右前摆臂电机驱动器(22-3)、左后摆臂电机驱动器(22-6)和右后摆臂电机驱动器(22-4)均与机器人控制计算机(23)的输出端连接，所述左行走电机(18)与左行走电机驱动器(22-2)的输出端连接，所述右行走电机(41)与右行走电机驱动器(22-1)的输出端连接，所述左前摆臂电机(19)与左前摆臂电机驱动器(22-5)的输出端连接，所述右前摆臂电机(56)与右前摆臂电机驱动器(22-3)的输出端连接，所述左后摆臂电机(58)与左后摆臂电机驱动器(22-6)的输出端连接，所述右后摆臂电机(57)与右后摆臂电机驱动器(22-4)的输出端连接；所述传感器腔体(9)内设置有环境信息传感器(27)、双目视觉传感器(28)、激光雷达传感器(29)和照明灯(30)；所述环境信息传感器(27)的输出端、双目视觉传感器(28)的输出端和激光雷达传感器(29)的输出端均与机器人控制计算机(23)的输入端连接；所述前齿轮腔体(63)内设置有用于将左前摆臂电机(19)的动力传递给左前摆臂履带组件(1)的左前摆臂齿轮传动组件、用于将右前摆臂电机(56)的动力传递给右前摆臂履带组件(10)的右前摆臂齿轮传动组件、用于将左行走电机(18)的动力传递给左行走履带组件(4)的左行走齿轮传动组件和用于将右行走电机(41)的动力传递给右行走履带组件(7)的右行走齿轮传动组件；所述左后齿轮腔体(64)内设置有用于将左后摆臂电机(58)的动力传递给左后摆臂履带组件(3)的左后摆臂齿轮传动组件，所述右后齿轮腔体(65)内设置有用于将右后摆臂电机(58)的动力传递给右后摆臂履带组件(3)的右后摆臂齿轮传动组件；所述左支撑轮腔体(2)内设置有左减震支架(49)和安装在左减震支架(49)上的左减震支撑轮组件，所述左支撑轮腔体外部设置有用于对救援机器人左侧的障碍物进行检测的左红外传感器(62)；所述右支撑轮腔体(60)内设置有右减震支架(42)和安装在右减震支架(42)上的右减震支撑轮组件，所述右支撑轮腔体(60)外部设置有用于对救援机器人右侧的障碍物进行检测的右红外传感器(61)；所述左红外传感器(62)和右红外传感器(61)均与机器人控制计算机(23)的输入端连接；
所述线缆收放装置(66)包括线缆收放电机(66-1)和与线缆收放电机(66-1)的输出轴连接的同步带传动机构(66-2)，以及与同步带传动机构(66-2)均连接的线缆卷取机构(66-3)和排线机构(66-4)；所述同步带传动机构(66-2)包括主驱动同步带轮(66-21)、卷筒驱动同步带轮(66-23)和丝杠驱动同步带轮(66-25)，所述主驱动同步带轮(66-21)和卷筒驱动同步带轮(66-23)上跨接有卷筒驱动同步带(66-22)，所述卷筒驱动同步带轮(66-23)和丝杠驱动同步带轮(66-25)上跨接有丝杠驱动同步带(66-24)，所述主驱动同步带轮(66-21)固定连接在线缆收放电机(66-1)的输出轴上；所述线缆卷取机构(66-3)包括卷筒(66-31)以及间隔设置的第一卷筒支架(66-32)和第二卷筒支架(66-33)，所述第一卷筒支架(66-32)上设置有第一卷筒轴承(66-34)，所述第一卷筒轴承(66-34)上安装有卷筒驱动轴(66-35)，所述卷筒驱动同步带轮(66-23)固定连接在卷筒驱动轴(66-35)上，所述卷筒驱动轴(66-35)上固定连接有卷筒驱动轮(66-36)，所述卷筒(66-31)与卷筒驱动轮(66-36)固定连接；所述第二卷筒支架(66-33)上安装有卷筒支撑轴(66-37)，所述卷筒支撑轴(66-37)上安装有第二卷筒轴承(66-38)，所述第二卷筒轴承(66-38)上安装有卷筒随动轮(66-39)，所述卷筒(66-31)与卷筒随动轮(66-39)固定连接；所述排线机构(66-4)包括双向丝杠(66-41)以及间隔设置的第一丝杠支架(66-42)和第二丝杠支架(66-43)，所述第一丝杠支架(66-42)上设置有第一丝杠轴承(66-44)，所述第二丝杠支架(66-43)上设置有第二丝杠轴承(66-45)，所述双向丝杠(66-41)的一端安装在第一丝杠轴承(66-44)中，所述双向丝杠(66-41)的另一端安装在第二丝杠轴承(66-45)中，所述丝杠驱动同步带轮(66-25)固定连接在双向丝杠(66-41)上，所述双向丝杠(66-41)上螺纹连接有丝杠滑块(66-46)，所述第一丝杠支架(66-42)和第二丝杠支架(66-43)上架设有与双向丝杠(66-41)相平行的光轴(66-47)，所述光轴(66-47)穿过设置在丝杠滑块(66-46)上的导向孔，所述丝杠滑块(66-46)顶部设置有用于排线的导线块(66-48)，所述导线块(66-48)上设置有供有线控制煤矿救援探测机器人的线缆穿过的导线孔(66-49)。
2.按照权利要求1所述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述环境信息传感器(27)包括温度传感器(27-1)、氧气传感器(27-2)、甲烷传感器(27-3)和一氧化碳传感器(27-4)。
3.按照权利要求1所述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述左前摆臂履带组件(1)、右前摆臂履带组件(10)、左后摆臂履带组件(3)和右后摆臂履带组件(6)的结构相同且均包括摆臂轴(31)、摆臂支架(32)以及转动连接在摆臂支架(32)前端的摆臂前轮(33)和转动连接在摆臂支架(32)后端的摆臂驱动轮(34)，所述摆臂轴(31)通过花键与摆臂支架(32)连接，所述摆臂支架(32)的中部转动连接有上下相对设置的摆臂上支撑轮(35)和摆臂下支撑轮(36)，所述摆臂前轮(33)的直径小于摆臂驱动轮(34)的直径，所述摆臂前轮(33)、摆臂上支撑轮(35)、摆臂驱动轮(34)和摆臂下支撑轮(36)上跨接有摆臂橡胶履带(37)，所述摆臂轴(31)上通过轴承(38)转动连接有摆臂套筒轴(39)，所述摆臂驱动轮(34)固定连接在摆臂套筒轴(39)上；
所述左前摆臂齿轮传动组件、右前摆臂齿轮传动组件、左后摆臂齿轮传动组件和右后摆臂齿轮传动组件的结构相同且均包括摆臂电机锥齿轮(11)和与摆臂电机锥齿轮(11)啮合的摆臂轴锥齿轮(12)，所述摆臂电机锥齿轮(11)固定连接在左前摆臂电机(19)、右前摆臂电机(56)、左后摆臂电机(58)或右后摆臂电机(57)的输出轴上，所述摆臂轴锥齿轮(12)与摆臂轴(31)固定连接；
所述左行走履带组件(4)和右行走履带组件(7)的结构相同且均包括主动行走轮(14)和从动行走轮(16)，以及跨接在所述主动行走轮(14)和所述从动行走轮(16)上的行走橡胶履带(40)，所述右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)固定连接在右前摆臂履带组件(10)中的摆臂套筒轴(39)上，所述右行走履带组件(7)中的从动行走轮(16)固定连接在右后摆臂履带组件(6)中的摆臂套筒轴(39)上，所述左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)固定连接在左前摆臂履带组件(1)中的摆臂套筒轴(39)上，所述左行走履带组件(4)中的从动行走轮(16)固定连接在左后摆臂履带组件(3)中的摆臂套筒轴(39)上，所述主动行走轮(14)和从动行走轮(16)的直径相等；
所述左行走齿轮传动组件和右行走齿轮传动组件的结构相同且均包括行走电机锥齿轮(13)和与行走电机锥齿轮(13)啮合的行走轮锥齿轮(15)，所述行走电机锥齿轮(13)固定连接在左行走电机(18)或右行走电机(41)的输出轴上，所述行走轮锥齿轮(15)与摆臂套筒轴(39)固定连接。
4.按照权利要求1所述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述左减震支撑轮组件包括三个左减震支撑轮组(55)，每个所述左减震支撑轮组(55)均包括与左减震支架(49)固定连接的左减震轮固定板(50)和与左减震轮固定板(50)通过左减震轮旋转轴(51)转动连接的左减震轮连接板(52)，所述左减震轮连接板(52)的两端各转动连接有一个左减震轮(53)，三个所述左减震支撑轮组(55)中的其中两个设置在左减震支架(49)的下部，三个所述左减震支撑轮组(55)中的另外一个设置在左减震支架(49)的上部，所述左减震支架(49)上固定连接有罩住三个左减震支撑轮组(55)的左减震护板(54)；
所述右减震支撑轮组件包括三个右减震支撑轮组(48)，每个所述右减震支撑轮组(48)均包括与右减震支架(42)固定连接的右减震轮固定板(43)和与右减震轮固定板(43)通过右减震轮旋转轴(44)转动连接的右减震轮连接板(45)，所述右减震轮连接板(45)的两端各转动连接有一个右减震轮(46)，三个所述右减震支撑轮组(48)中的其中两个设置在右减震支架(42)的下部，三个所述右减震支撑轮组(48)中的另外一个设置在右减震支架(42)的上部，所述右减震支架(42)上固定连接有罩住三个右减震支撑轮组(48)的右减震护板(47)。
5.按照权利要求1所述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述第一卷筒轴承(66-34)、第二卷筒轴承(66-38)、第一丝杠轴承(66-44)和第二丝杠轴承(66-45)均为圆锥滚子轴承。
6.按照权利要求1所述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述卷筒支撑轴(66-37)内安装有光电滑环(66-310)。
7.按照权利要求1所述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述卷筒(66-31)通过螺钉与卷筒驱动轮(66-36)固定连接；所述卷筒(66-31)通过螺钉与卷筒随动轮(66-39)固定连接；所述导线块(66-48)通过螺钉与丝杠滑块(66-46)固定连接。
8.按照权利要求1所述的有线控制煤矿救援探测机器人，其特征在于：所述线缆收放电机(66-1)上安装有用于对线缆收放电机(66-1)转过的圈数进行实时检测的线缆收放电机编码器(72)。
9.一种如权利要求8所述有线控制煤矿救援探测机器人的线缆收放方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、连接线缆：将有线控制煤矿救援探测机器人的线缆缆缠绕在卷筒(66-31)上后先穿过光电滑环(66-310)，再穿过设置在导线块(66-48)上的导线孔(66-49)与远端机器人控制箱连接；所述远端机器人控制箱内设置有远端控制器(67)，所述远端机器人控制箱上设置有远端控制计算机(68)，所述远端控制器(67)上接有用于连接远端控制器(67)与远端控制计算机(68)的第一通信电路模块(69)，所述远端控制计算机(68)上连接有用于连接机器人控制计算机(23)的第二通信电路模块(70)，所述机器人控制计算机(23)上连接有用于与第二通信电路模块(70)通信的第三通信电路模块(71)，所述线缆收放电机编码器(72)与远端控制器(67)的输入端连接，所述远端控制器(67)的输出端接有线缆收放电机驱动器(73)，所述线缆收放电机(66-1)与线缆收放电机驱动器(73)的输出端连接；
步骤二、收放线缆，其具体过程为：
步骤201、有线控制煤矿救援探测机器人行走前，查看缠绕在卷筒(66-31)上的线缆层数n和每层排布的排数m，输入远端控制计算机(68)；并操作远端控制计算机(68)，设定左行走电机(18)和右行走电机(41)的转速均为ω2，线缆释放的长度Lx与有线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S的差值阈值X，以及线缆收取的长度L′x与有线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S的差值阈值X′；其中，n的取值为1～6的整数，m的取值为1～20的整数；
步骤202、远端控制计算机(68)根据公式ω1＝(D2·ω2)/(D+2(n-1)d)计算得到线缆收放装置的线缆收放电机(66-1)的转速ω1，其中，D为卷筒(66-31)的直径，D2为主动行走轮(14)的直径，d为线缆直径；
步骤203、远端控制计算机(68)将左行走电机(18)和右行走电机(41)的转速通过第二通信电路模块(70)、线缆和第三通信电路模块(71)传输给机器人控制计算机(23)，机器人控制计算机(23)通过左行走电机驱动器(22-2)驱动左行走电机(18)，并通过右行走电机驱动器(22-1)驱动右行走电机(41)，使有线控制煤矿救援探测机器人以设定的转速前进或后退；
当有线控制煤矿救援探测机器人前进时，远端控制计算机(68)控制线缆收放电机驱动器(73)驱动线缆收放电机(66-1)以转速ω1正转进行线缆释放，同时，线缆收放电机编码器(72)对线缆收放电机(66-1)转过的圈数进行周期性检测并将检测到的信号输出给远端控制计算机(68)，每检测一次，远端控制计算机(68)就根据公式Lx＝L-m·π·[nD+n(n-1)d]计算得到线缆释放的长度Lx，并根据公式S＝i·πD2·ω2·t计算得到有线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S，再对有线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S和线缆释放的长度Lx进行比较，当S>Lx时，线缆上的张力会增大，此时，远端控制计算机(68)通过线缆收放电机驱动器(73)控制线缆收放电机(66-1)的转速增大，使线缆释放速度跟上有线控制煤矿救援探测机器人的行走速度；当S＝Lx时，远端控制计算机(68)继续控制线缆收放电机驱动器(73)驱动线缆收放电机(66-1)以转速ω1正转进行线缆释放；当S<Lx时，远端控制计算机(68)再将Lx与S的差值与X进行比较，当Lx与S的差值大于X时，说明线缆释放的速度过快，远端控制计算机(68)通过线缆收放电机驱动器(73)控制线缆收放电机(66-1)的转速减小，当Lx与S的差值小于X时，说明线缆的释放速度还在合理的范围内，远端控制计算机(68)继续控制线缆收放电机驱动器(73)驱动线缆收放电机(66-1)以转速ω1正转进行线缆释放；
当有线控制煤矿救援探测机器人后退时，远端控制计算机(68)控制线缆收放电机驱动器(73)驱动线缆收放电机(66-1)以转速ω1反转进行线缆收取，同时，线缆收放电机编码器(72)对线缆收放电机(66-1)转过的圈数进行周期性检测并将检测到的信号输出给远端控制计算机(68)，每检测一次，远端控制计算机(68)就根据公式L′x＝L-m·π·[nD+n(n-1)d]计算得到线缆收取的长度L′x，并根据公式S＝i·πD2·ω2·t计算得到有线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S，再对有线控制煤矿救援探测机器人行走的距离S和线缆收取的长度L′x进行比较，当S<L′x时，线缆上的张力会增大，此时，远端控制计算机(68)通过线缆收放电机驱动器(73)控制线缆收放电机(66-1)的转速减小，使线缆释放速度跟上有线控制煤矿救援探测机器人的行走速度；当S＝L′x时，远端控制计算机(68)继续控制线缆收放电机驱动器(73)驱动线缆收放电机(66-1)以转速ω1反转进行线缆收取；当S>L′x时，远端控制计算机(68)再将S与L′x的差值与X′进行比较，当S与L′x的差值大于X′时，说明线缆收取的速度过慢，远端控制计算机(68)通过线缆收放电机驱动器(73)控制线缆收放电机(66-1)的转速增大，当S与L′x的差值小于X′时，说明线缆的释放速度还在合理的范围内，远端控制计算机(68)继续控制线缆收放电机驱动器(73)驱动线缆收放电机(66-1)以转速ω1反转进行线缆收取；
其中，L为线缆总长度，i为有线控制煤矿救援探测机器人行走传动比，t为有线控制煤矿救援探测机器人行走的时间；
步骤二中，线缆收放电机(66-1)转动时，带动主驱动同步带轮(66-21)转动，主驱动同步带轮(66-21)通过卷筒驱动同步带(66-22)带动卷筒驱动同步带轮(66-23)转动，卷筒驱动同步带轮(66-23)通过丝杠驱动同步带(66-24)带动丝杠驱动同步带轮(66-25)转动，卷筒驱动同步带轮(66-23)作为中间传输轮实现了扭矩的传递，卷筒驱动同步带轮(66-23)带动所述线缆卷取机构(66-3)动作，丝杠驱动同步带轮(66-25)带动所述排线机构(66-4)动作；其中，所述线缆卷取机构(66-3)的动作过程为：卷筒驱动同步带轮(66-23)带动卷筒驱动轴(66-35)转动，卷筒驱动轴(66-35)带动卷筒驱动轮(66-36)转动，进而带动卷筒(66-31)转动，实现线缆的释放和收取；所述排线机构(66-4)的动作过程为：卷筒驱动同步带轮(66-23)带动双向丝杠(66-41)转动，通过双向丝杠(66-41)和丝杠滑块(66-46)的配合把转动转变为丝杠滑块(66-46)的左右移动，导线块(66-48)随丝杠滑块(66-46)一起运动，利用导线块(66-48)的移动实现有线控制煤矿救援探测机器人的线缆的排布，将有线控制煤矿救援探测机器人的线缆整齐地缠绕在卷筒(66-31)上。
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