CN114407028B - 基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人，包括驱动装置、巡检机器人和轨道，所述轨道沿井筒的轴向安装在井筒内，所述巡检机器人滑动设置在所述轨道上，所述驱动装置设置在所述井筒外，所述驱动装置上卷绕有钢绳，所述钢绳的另一端穿入所述井筒内并与巡检机器人的顶部固定连接；所述巡检机器人包括安装箱、发电模块、数据采集模块和数据传输模块。本发明，通过设置驱动装置、钢绳和巡检机器人，能够在钢绳的拉动下，实现巡检机器人上下运动，从而满足对井筒的巡检需求，巡检更加全面并提高了安全性，通过设置发电模块，能够在巡检机器人上下运动时，进行发电，从而对整个巡检机器人进行供电，节能环保并减少了布线的麻烦。

Description

基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人

技术领域

本发明涉及煤矿立井巡检技术领域。具体地说是基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人。

背景技术

随着社会对煤炭需求量的日益增长，开采能力不断提高，开采深度不断增加是井工开采的必然趋势,矿井通风立井安全是矿山安全的关键工程，煤矿通风立井空间小、风速大、粉尘浓度高、湿度大且气体成分复杂，人工巡检困难，存在多种安全隐患。通风立井井筒属于高风险区域，因其结构的特殊性和复杂性，而且通风立井事故的发生往往具有突发性和不可预见性，一旦发生事故，造成的后果也通常是比较严重的。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够进行自动巡检、巡检覆盖全面的基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人，包括驱动装置、巡检机器人和轨道，所述轨道沿井筒的轴向安装在井筒内，所述巡检机器人滑动设置在所述轨道上，所述驱动装置设置在所述井筒外，所述驱动装置上卷绕有钢绳，所述钢绳的另一端穿入所述井筒内并与巡检机器人的顶部固定连接；所述巡检机器人包括安装箱、发电模块、数据采集模块和数据传输模块，所述安装箱滑动配合在所述轨道上，所述发电模块和所述数据采集模块均安装在所述安装箱内，所述发电模块的动力输入轴与所述轨道的侧壁驱动连接，所述安装箱的底部通过云台与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块与所述数据传输模块通信连接，所述发电模块与所述数据采集模块电连接。

上述基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人，所述井筒的上方设置有导向轮，所述导向轮的中心孔内穿有固定轴，所述固定轴通过支架固定在所述井筒的上方，所述钢绳绕过所述导向轮。

上述基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人，所述轨道包括两根相互平行并相对设置的C形槽轨；所述安装箱的两侧上部和下部均固定连接有方向定位轮，所述方向定位轮抵顶在所述C形槽轨的内底壁上；所述发电模块包括发电机、滚轮轴和摩擦发电驱动轮，所述发电机固定安装在所述安装箱的内侧壁上，且所述发电机的轴线与所述轨道的长度方向垂直，所述滚轮轴固定连接在所述发电机的输出轴上，所述摩擦发电驱动轮固定安装在所述滚轮轴上；所述安装箱的一侧设置有支撑轮，所述支撑轮的侧壁搭接在所述一根所述C形槽轨的内侧壁上，所述安装箱的另一侧固定连接有C形支撑架，所述C形支撑架扣在另一根所述C形槽轨上，所述C形支撑架内侧壁上安装有压紧轮，所述压紧轮的侧壁压紧在另一根所述C形槽轨的外侧壁上，所述滚轮轴穿过所述C形支撑架的侧壁，且所述摩擦发电驱动轮的侧壁压紧在所述C形槽轨的内侧壁上。

上述基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人，所述数据采集模块包括图像采集器、摄像仪和热成像仪，所述摄像仪和所述热成像仪分别安装在所述图像采集器上并与所述图像采集器通信连接；所述云台包括云台电机和云台轴，所述云台电机沿所述安装箱的高度方向固定安装在所述安装箱的侧壁上，所述云台轴的一端固定连接在所述云台电机的输出轴上，所述云台轴的另一端与所述图像采集器的顶部固定连接。

上述基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人，所述数据传输模块包括主控制器和无线通讯器，所述无线通讯器与所述主控制器通信连接，所述安装箱的顶部设置有环境传感器，所述图像采集器和所述环境传感器均与所述主控制器通信连接，所述无线通讯器上通信连接有天线，所述发电机的电能输出端与所述图像采集器的电能输入端电连接；所述安装箱的顶部固定连接有钢绳联接环，所述钢绳位于所述井筒内的一端端部与所述钢绳联接环固定连接。

上述基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人，所述驱动装置包括底座、驱动电机、减速机和滚筒，所述滚筒转动安装在所述底座上，所述减速机的动力输出端与所述滚筒传动连接，所述驱动电机的动力输出端与所述减速机的动力输入端传动连接，所述钢绳的端部卷绕在所述滚筒上。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1、本发明，通过设置驱动装置、钢绳和巡检机器人，能够在钢绳的拉动下，实现巡检机器人上下运动，从而满足对井筒的巡检需求，实现巡检更加全面并提高了安全性。

2、本发明，通过设置发电模块，能够在巡检机器人上下运动时，进行发电，从而对整个巡检机器人进行供电，节能环保并减少了布线的麻烦。

3、本发明，通过设置云台，能够对井筒进行周向检测，从而提高检测的覆盖率。

附图说明

图1本发明的正视结构示意图；

图2本发明巡检机器人的透视结构示意图；

图中附图标记表示为：1-支撑轮；2-摩擦发电驱动轮；3-发电机；4-主控制器；5-压紧轮；6-滚轮轴；7-方向定位轮；8-轨道；9-环境传感器；10-云台轴；11-摄像仪；12-热成像仪；13-图像采集器；14-无线通讯器；15-天线；16-云台电机；17-钢绳联接环；18-驱动电机；19-减速机；20-滚筒；21-钢绳；22-固定轴；23-导向轮；24-巡检机器人；25-井筒。

具体实施方式

本实施例的基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人，请参阅图1-2，包括驱动装置、巡检机器人24和轨道8，所述轨道8沿井筒25的轴向安装在井筒25内，所述巡检机器人24滑动设置在所述轨道8上，所述驱动装置设置在所述井筒25外，所述驱动装置上卷绕有钢绳21，所述钢绳21的另一端穿入所述井筒25内并与巡检机器人24的顶部固定连接；所述巡检机器人24包括安装箱、发电模块、数据采集模块和数据传输模块，所述安装箱滑动配合在所述轨道8上，所述发电模块和所述数据采集模块均安装在所述安装箱内，所述发电模块的动力输入轴与所述轨道8的侧壁驱动连接，所述安装箱的底部通过云台与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块与所述数据传输模块通信连接，所述发电模块与所述数据采集模块电连接；所述数据采集模块包括图像采集器13、摄像仪11和热成像仪12，所述摄像仪11和所述热成像仪12分别安装在所述图像采集器13上并与所述图像采集器13通信连接；所述云台包括云台电机16和云台轴10，所述云台电机16沿所述安装箱的高度方向固定安装在所述安装箱的侧壁上，所述云台轴10的一端固定连接在所述云台电机16的输出轴上，所述云台轴10的另一端与所述图像采集器13的顶部固定连接，通过设置云台，能够对井筒25进行周向检测，从而提高检测的覆盖率；所述数据传输模块包括主控制器4和无线通讯器14，所述无线通讯器14与所述主控制器4通信连接，所述安装箱的顶部设置有环境传感器9，所述图像采集器13和所述环境传感器9均与所述主控制器4通信连接，所述无线通讯器14上通信连接有天线15，所述发电机3的电能输出端与所述图像采集器13的电能输入端电连接；所述安装箱的顶部固定连接有钢绳联接环17，所述钢绳21位于所述井筒25内的一端端部与所述钢绳联接环17固定连接；所述驱动装置包括底座、驱动电机18、减速机19和滚筒20，所述滚筒20转动安装在所述底座上，所述减速机19的动力输出端与所述滚筒20传动连接，所述驱动电机18的动力输出端与所述减速机19的动力输入端传动连接，所述钢绳21的端部卷绕在所述滚筒20上，本发明，通过设置驱动装置、钢绳21和巡检机器人24，能够在钢绳21的拉动下，实现巡检机器人24上下运动，从而满足对井筒25的巡检需求，巡检更加全面并提高了安全性。

如图1所示，所述井筒25的上方设置有导向轮23，所述导向轮23的中心孔内穿有固定轴22，所述固定轴22通过支架固定在所述井筒25的上方，所述钢绳21绕过所述导向轮23。

如图2所示，所述轨道8包括两根相互平行并相对设置的C形槽轨；所述安装箱的两侧上部和下部均固定连接有方向定位轮7，所述方向定位轮7抵顶在所述C形槽轨的内底壁上；所述发电模块包括发电机3、滚轮轴6和摩擦发电驱动轮2，所述发电机3固定安装在所述安装箱的内侧壁上，且所述发电机3的轴线与所述轨道8的长度方向垂直，所述滚轮轴6固定连接在所述发电机3的输出轴上，所述摩擦发电驱动轮2固定安装在所述滚轮轴6上；所述安装箱的一侧设置有支撑轮1，所述支撑轮1的侧壁搭接在所述一根所述C形槽轨的内侧壁上，所述安装箱的另一侧固定连接有C形支撑架，所述C形支撑架扣在另一根所述C形槽轨上，所述C形支撑架内侧壁上安装有压紧轮5，所述压紧轮5的侧壁压紧在另一根所述C形槽轨的外侧壁上，所述滚轮轴6穿过所述C形支撑架的侧壁，且所述摩擦发电驱动轮2的侧壁压紧在所述C形槽轨的内侧壁上，通过设置发电模块，能够在巡检机器人24上下运动时，进行发电，从而对整个巡检机器人24进行供电，节能环保并减少了布线的麻烦。

工作原理：驱动电机18驱动减速机19运动，减速机19带动滚筒20转动，实现对钢绳21的收放，控制巡检机器人24的上下运动，满足对井筒25巡检的需求；

当巡检机器人24上下运动时，摩擦发电驱动轮2贴紧在轨道8上，从而进行转动，摩擦发电驱动轮2转动后通过滚轮轴6驱动发电机3转动，进行发电，在实际使用中，图像采集器13内设置相应的稳压器和电池，并与发电机3的输出端连接，从而对电能进行储存，利用电池中电量对整个巡检机器人24进行供电；将无线通讯器14与地面的控制台通信连接，从而对采集的数据进行收发，同时能够利用控制台发出指令，以控制巡检机器人24动作；云台电机16能够通过云台轴10带动图像采集器13转动，从而带动摄像仪11和热成像仪12转动至不同的角度，对井壁进行检查，图像采集器13将采集的数据传输至主控制器4，并通过无线通讯器14传输至控制台，环境传感器9能够对井内环境的风速、甲烷气体等参数进行检查，并传输至主控制器4。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (3)

1.基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人，其特征在于，包括驱动装置、巡检机器人（24）和轨道（8），所述轨道（8）沿井筒（25）的轴向安装在井筒（25）内，所述巡检机器人（24）滑动设置在所述轨道（8）上，所述驱动装置设置在所述井筒（25）外，所述驱动装置上卷绕有钢绳（21），所述钢绳（21）的另一端穿入所述井筒（25）内并与巡检机器人（24）的顶部固定连接；所述巡检机器人（24）包括安装箱、发电模块、数据采集模块和数据传输模块，所述安装箱滑动配合在所述轨道（8）上，所述发电模块和所述数据采集模块均安装在所述安装箱内，所述发电模块的动力输入轴与所述轨道（8）的侧壁驱动连接，所述安装箱的底部通过云台与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块与所述数据传输模块通信连接，所述发电模块与所述数据采集模块电连接；所述井筒（25）的上方设置有导向轮（23），所述导向轮（23）的中心孔内穿有固定轴（22），所述固定轴（22）通过支架固定在所述井筒（25）的上方，所述钢绳（21）绕过所述导向轮（23）；所述轨道（8）包括两根相互平行并相对设置的C形槽轨；所述安装箱的两侧上部和下部均固定连接有方向定位轮（7），所述方向定位轮（7）抵顶在所述C形槽轨的内底壁上；所述发电模块包括发电机（3）、滚轮轴（6）和摩擦发电驱动轮（2），所述发电机（3）固定安装在所述安装箱的内侧壁上，且所述发电机（3）的轴线与所述轨道（8）的长度方向垂直，所述滚轮轴（6）固定连接在所述发电机（3）的输出轴上，所述摩擦发电驱动轮（2）固定安装在所述滚轮轴（6）上；所述安装箱的一侧设置有支撑轮（1），所述支撑轮（1）的侧壁搭接在一根所述C形槽轨的内侧壁上，所述安装箱的另一侧固定连接有C形支撑架，所述C形支撑架扣在另一根所述C形槽轨上，所述C形支撑架内侧壁上安装有压紧轮（5），所述压紧轮（5）的侧壁压紧在另一根所述C形槽轨的外侧壁上；所述滚轮轴（6）穿过所述C形支撑架的侧壁，且所述摩擦发电驱动轮（2）的侧壁压紧在所述C形槽轨的内侧壁上；所述驱动装置包括底座、驱动电机（18）、减速机（19）和滚筒（20），所述滚筒（20）转动安装在所述底座上，所述减速机（19）的动力输出端与所述滚筒（20）传动连接，所述驱动电机（18）的动力输出端与所述减速机（19）的动力输入端传动连接，所述钢绳（21）的端部卷绕在所述滚筒（20）上。

2.根据权利要求1所述的基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人，其特征在于，所述数据采集模块包括图像采集器（13）、摄像仪（11）和热成像仪（12），所述摄像仪（11）和所述热成像仪（12）分别安装在所述图像采集器（13）上并与所述图像采集器（13）通信连接；所述云台包括云台电机（16）和云台轴（10），所述云台电机（16）沿所述安装箱的高度方向固定安装在所述安装箱的侧壁上，所述云台轴（10）的一端与所述云台电机（16）的输出轴固定连接，所述云台轴（10）的另一端与所述图像采集器（13）的顶部固定连接。

3.根据权利要求2所述的基于绳轨驱动技术的煤矿通风立井巡检机器人，其特征在于，所述数据传输模块包括主控制器（4）和无线通讯器（14），所述无线通讯器（14）与所述主控制器（4）通信连接，所述安装箱的顶部设置有环境传感器（9），所述图像采集器（13）和所述环境传感器（9）均与所述主控制器（4）通信连接，所述无线通讯器（14）上通信连接有天线（15），所述发电机（3）的电能输出端与所述图像采集器（13）的电能输入端电连接；所述安装箱的顶部固定连接有钢绳联接环（17），所述钢绳（21）位于所述井筒（25）内的一端端部与所述钢绳联接环（17）固定连接。