CN110465919A - 新型矿用悬线式本安型巡检机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型矿用悬线式本安型巡检机器人，包括钢丝绳及设置在钢丝绳上并可沿钢丝绳移动的机器人箱体，机器人箱体外固定有巡检摄像头，机器人箱体内设置有用于驱动机器人箱体沿钢丝绳移动的驱动机构以及用于调节钢丝绳张力的张力调节机构。本发明的新型矿用悬线式本安型巡检机器人，驱动机构为四轮驱动机构，利用同步带和带轮传动实现前后双驱动，具有较高的传动效率，同时具有较高的爬坡和越障能力，该新型矿用悬线式本安型巡检机器人，成本低廉，结构简单，安装便捷，巡检效率高。
Description
技术领域
本发明涉及矿用安全技术领域，尤其涉及一种新型矿用悬线式本安型巡检机器人。
背景技术
目前，机器人技术日益成熟，煤矿生产也在向无人值守和智能化方向发展，许多矿用机器人被运用于煤矿生产，其中包括煤矿巡检领域。传统的巡检方式为人工巡检，人工巡检主要依靠巡检人员的感官和经验对设备状态进行检测，很难做到客观、全面、准确的判断，给设备的安全埋下了隐患，同时人工巡检效率低、劳动强度大、工作环境恶劣、危险，在巡检过程中人员可能造成安全事故。
发明内容
本发明的目的是：针对现有的问题，提供一种结构简单、成本低廉、巡检效率高、安全性能好的矿用悬线式本安型巡检机器人，以替代目前人工巡检的方式，实现无人巡检。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种新型矿用悬线式本安型巡检机器人，包括钢丝绳及设置在钢丝绳上并可沿钢丝绳移动的机器人箱体，所述机器人箱体外固定有巡检摄像头，机器人箱体内设置有用于驱动机器人箱体沿钢丝绳移动的驱动机构以及用于调节钢丝绳张力的张力调节机构，所述驱动机构包括动力件、驱动连接件及行走轮，所述行走轮设置在钢丝绳上，所述动力件通过驱动连接件与行走轮连接，动力件可通过驱动连接件驱动行走轮沿钢丝绳行走，所述张力调节机构包括升降调节件、升降连接件及升降轮，所述升降轮对应设置在行走轮下方，所述升降调节件通过升降连接件与升降轮连接，升降调节件可通过升降连接件驱动升降轮升降。
为了便于该机器人自动沿钢丝绳行走，并且防止其出现卡死，所述机器人箱体顶端两侧具有开口槽，所述开口槽沿钢丝绳长度方向设置，钢丝绳穿过开口槽，所述开口槽内设置有用于清理钢丝绳表面杂质的毛刷。
为了便于驱动该机器人自动行走，本发明设计了特殊的驱动机构，所述驱动连接件包括齿轮组、同步带轮组及两传动轴，所述动力件通过齿轮组与同步带轮组连接，所述两传动轴设置在同步带轮组两端，所述行走轮设置在传动轴上，动力件可通过齿轮组驱动同步带轮组转动，同步带轮组可通过传动轴带动行走轮沿钢丝绳移动。
为了便于调节钢丝绳的张力，避免机器人在行走过程中发生晃动，本发明设计了特殊的张力调节机构，其中，作为优选，所述升降连接件包括升降板、直线轴承、轴承座、轴固定座、导向轴、弹簧及传送轴，所述导向轴设置在直线轴承上，所述升降板、轴承座分别设置在导向轴上，所述弹簧套设在导向轴外，弹簧设置在升降板、轴承座之间，所述升降调节件与升降板连接，升降调节件可驱动升降板沿导向轴移动，升降板可通过弹簧驱动轴承座沿导向轴移动，所述轴固定座固定在导向轴顶端并对轴承座限位，所述传送轴设置在轴承座上，所述升降轮设置在传送轴上。
为了保证全方位的探测，所述机器人箱体固定有多个巡检摄像头，所述巡检摄像头与机器人箱体表面呈45°夹角。
由于矿井长度较长，钢丝绳长度也较长，而钢丝绳重量较重，因此需要对其进行支撑，避免其下垂，本发明在钢丝绳上设置有用于支撑钢丝绳的托架，钢丝绳上每3m设置有一托架。
为了避免钢丝绳从行走轮或升降轮上脱落，所述行走轮及升降轮上开设有U型环槽，相对的行走轮、升降轮的两U型环槽之间形成可供钢丝绳通过的限位通道。
为了提高钢丝绳的使用寿命，所述钢丝绳采用直径为8mm的不锈钢钢丝绳，钢丝绳表面具有包塑层。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的新型矿用悬线式本安型巡检机器人，驱动机构为四轮驱动机构，利用同步带和带轮传动实现前后双驱动，具有较高的传动效率，同时具有较高的爬坡和越障能力；
(2)张力调节机构可根据使用环境特征调节弹簧的预紧力，设置合适的行走轮与钢丝绳之间摩擦力；
(3)行走轮及升降轮截面采用U型环槽设计，并在U型截面的表面附上高强度耐磨材料，可以避免机器人在行走过程中打滑和从钢丝绳上滑落；
(4)本发明的新型矿用悬线式本安型巡检机器人，成本低廉，结构简单，安装便捷，巡检效率高。
附图说明
图1为本发明的新型矿用悬线式本安型巡检机器人的立体结构示意图；
图2为本发明的驱动机构以及张力调节机构配合时的结构示意图；
图3为本发明的驱动机构的结构示意图；
图4为本发明的张力调节机构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1、图2所示的一种新型矿用悬线式本安型巡检机器人，包括钢丝绳7及设置在钢丝绳7上并可沿钢丝绳7移动的机器人箱体1，所述机器人箱体1外固定有两个巡检摄像头4，钢丝绳7为两根，平行设置，形成导轨，钢丝绳7上设置有用于支撑钢丝绳7的托架5，机器人箱体1内设置有用于驱动机器人箱体1沿钢丝绳7移动的驱动机构2以及用于调节钢丝绳7张力的张力调节机构3。
其中，机器人箱体1设计为可拆卸式，采用高强度材料加工而成，可以防止机器人被砸伤。
钢丝绳7上每隔3m设置有一托架5，钢丝绳7的托架5采用不锈钢薄板冷压成型，设计成弧面，便于行走轮越过，安装时紧紧包裹着钢丝绳7，起支撑作用。钢丝绳7为巡检机器人的行走轨道，采用8mm的不锈钢钢丝绳，表面包塑。
机器人箱体1顶端两侧具有开口槽，所述开口槽沿钢丝绳7长度方向设置，两钢丝绳7分别穿过两开口槽，所述开口槽内设置有用于清理钢丝绳表面杂质的毛刷6。毛刷6与钢丝绳7接触，当巡检机器人行走时，毛刷6可以自动清理钢丝绳7上的油污和灰尘。
巡检摄像头4为高清巡检摄像头，安装面与箱体表面成45°夹角，安装数量为2个，其可以设置在机器人箱体1的同一侧，也可以设置在机器人箱体1的两侧。
如图3所示，所述驱动机构包括动力件2-1、驱动连接件及行走轮2-8，所述行走轮2-8设置在钢丝绳上，所述动力件2-1及驱动连接件安装在固定板2-7上，所述驱动连接件包括齿轮组2-2、同步带轮组及两传动轴2-5，齿轮组2-2采用两斜齿轮相配合，动力件通过齿轮组2-2与同步带轮组的同步带轮2-3连接，所述两传动轴2-5设置在同步带轮组两端，并通过轴承座2-6固定，两传动轴2-5上分别设置有两行走轮2-8，动力件2-1可通过齿轮组驱动同步带轮2-3及同步带2-4转动，同步带轮组可通过传动轴2-5带动4行走轮2-8沿钢丝绳移动。该驱动机构具有较高的传动效率。
如图4所示，所述张力调节机构包括升降调节件3-1、升降连接件及升降轮3-8，所述升降轮3-8对应设置在行走轮下方，行走轮及升降轮3-8上开设有U型环槽，相对的行走轮、升降轮3-8的两U型环槽之间形成可供钢丝绳通过的限位通道，所述升降调节件3-1及升降连接件安装在底板3-10上，升降调节件3-1采用丝杠螺母副，并与底板3-10螺纹连接，所述升降连接件包括升降板3-9、直线轴承3-2、轴承座3-7、轴固定座3-5、导向轴3-3、弹簧3-4及传送轴3-6，所述导向轴3-3设置在直线轴承3-2上，所述升降板3-9、轴承座3-7分别设置在导向轴3-3上，所述弹簧3-4套设在导向轴3-3外，且弹簧3-4设置在升降板3-9顶面、轴承座3-7底面之间，所述丝杠螺母副与升降板3-9连接，丝杠螺母副可驱动升降板3-9沿导向轴3-3移动，升降板3-9可通过弹簧3-4驱动轴承座沿3-7导向轴3-3移动，所述轴固定座3-5固定在导向轴3-3顶端并对轴承座3-7限位，所述传送轴3-6设置在轴承座3-7上，所述升降轮3-8设置在传送轴3-6上。与驱动机构向对应的，本发明设计了两套对称的张力调节机构。通过旋转丝杠螺母副可驱动升降板3-9沿导向轴3-3上升或下降，从而使弹簧3-4伸缩，而轴承座3-7沿着导向轴3-3作相对运动，从而使升降轮3-8远离或靠近行走轮，以夹紧或松开钢丝绳，可根据使用环境自由调节行走轮与钢丝绳之间的摩擦力。
行走轮与升降轮上下4组，均为相切关系，其截面采用U型环槽设计，并在U型截面的表面附上高强度耐磨材料，可以避免机器人在行走过程中打滑和从钢丝绳上滑落。
本发明中的动力件及升降调节件可以采用电机、气缸、油缸及相关连杆类机构实现，并不局限于本发明视图中的机构。
需要说明的是，本发明具体实施例中的“一”、“一对”、“两”等，仅用于说明附图，并不局限于这些数量，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“设置”、“设有”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”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发明和简化描述，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发明的限制。
最后应说明的是：以上上述的实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种新型矿用悬线式本安型巡检机器人，其特征在于：包括钢丝绳及设置在钢丝绳上并可沿钢丝绳移动的机器人箱体，所述机器人箱体外固定有巡检摄像头，机器人箱体内设置有用于驱动机器人箱体沿钢丝绳移动的驱动机构以及用于调节钢丝绳张力的张力调节机构，所述驱动机构包括动力件、驱动连接件及行走轮，所述行走轮设置在钢丝绳上，所述动力件通过驱动连接件与行走轮连接，动力件可通过驱动连接件驱动行走轮沿钢丝绳行走，所述张力调节机构包括升降调节件、升降连接件及升降轮，所述升降轮对应设置在行走轮下方，所述升降调节件通过升降连接件与升降轮连接，升降调节件可通过升降连接件驱动升降轮升降。
2.根据权利要求1所述的新型矿用悬线式本安型巡检机器人，其特征在于：所述机器人箱体顶端两侧具有开口槽，所述开口槽沿钢丝绳长度方向设置，钢丝绳穿过开口槽，所述开口槽内设置有用于清理钢丝绳表面杂质的毛刷。
3.根据权利要求1所述的新型矿用悬线式本安型巡检机器人，其特征在于：所述驱动连接件包括齿轮组、同步带轮组及两传动轴，所述动力件通过齿轮组与同步带轮组连接，所述两传动轴设置在同步带轮组两端，所述行走轮设置在传动轴上，动力件可通过齿轮组驱动同步带轮组转动，同步带轮组可通过传动轴带动行走轮沿钢丝绳移动。
4.根据权利要求1所述的新型矿用悬线式本安型巡检机器人，其特征在于：所述升降连接件包括升降板、直线轴承、轴承座、轴固定座、导向轴、弹簧及传送轴，所述导向轴设置在直线轴承上，所述升降板、轴承座分别设置在导向轴上，所述弹簧套设在导向轴外，弹簧设置在升降板、轴承座之间，所述升降调节件与升降板连接，升降调节件可驱动升降板沿导向轴移动，升降板可通过弹簧驱动轴承座沿导向轴移动，所述轴固定座固定在导向轴顶端并对轴承座限位，所述传送轴设置在轴承座上，所述升降轮设置在传送轴上。
5.根据权利要求1所述的新型矿用悬线式本安型巡检机器人，其特征在于：所述机器人箱体固定有多个巡检摄像头，所述巡检摄像头与机器人箱体表面呈45°夹角。
6.根据权利要求1所述的新型矿用悬线式本安型巡检机器人，其特征在于：所述钢丝绳上设置有用于支撑钢丝绳的托架，钢丝绳上每3m设置有一托架。
7.根据权利要求1所述的新型矿用悬线式本安型巡检机器人，其特征在于：所述行走轮及升降轮上开设有U型环槽，相对的行走轮、升降轮的两U型环槽之间形成可供钢丝绳通过的限位通道。
8.根据权利要求1所述的新型矿用悬线式本安型巡检机器人，其特征在于：所述钢丝绳采用直径为8mm的不锈钢钢丝绳，钢丝绳表面具有包塑层。
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