[發(fā)明專利]正壓型煤礦井下救援探測機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910187612.5
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN102030047A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設計）人: 韓建達;吳鎮(zhèn)煒;郎智明;鐘華;王賀
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B62D55/06
• 分類號: B62D55/06;B60K17/04;B25J5/00;E21F17/18
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術領域

本發(fā)明屬于先進制造與自動化技術領域，具體的說是一種適用于煤礦井下正壓型救援探測的機器人。

技術背景

目前，我國已成為世界煤炭生產(chǎn)和消耗的第一大國。同時，我國也是發(fā)生煤礦安全事故最多的國家，煤礦安全事故造成了嚴重的財產(chǎn)損失和惡劣的社會影響。由于礦難原因和礦難現(xiàn)場情況不明，救援人員在搶險中遇難的情況時有發(fā)生。如果在救援前采用可替代人的自動化設備深入礦井探測礦難位置和礦難現(xiàn)場情況，就能在確保救援人員安全的前提下實施高效率救援，最大限度地減少人員和財產(chǎn)損失。因此研制煤礦救援探測機器人具有很大的必要性。

專利號為200820219992.7的實用新型專利，公開了一種用于礦井下的搜救機器人，其包括防爆外殼、兩套對稱的行走系統(tǒng)、各自獨立的擺臂系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)、行走系統(tǒng)及擺臂系統(tǒng)的傳動機構置于防爆外殼內(nèi)，控制系統(tǒng)與驅(qū)動機構連接，在所述防爆外殼上方還設置有機械云臺及光纖施放裝置，光纖施放裝置的光纖與控制系統(tǒng)連接，機械云臺內(nèi)置傳感器組，傳感器組及云臺驅(qū)動板均與控制系統(tǒng)電連接。其采用四擺臂獨立驅(qū)動機構，可精確控制機器人的姿態(tài)，提高機器人對復雜地形的適應能力與越障能力。但其結構相對復雜，活動部件較多。第一，活動部件較多對光纖的正常鋪設不利；第二，活動部件較多不利于外殼的氣密。此外，采用旋轉(zhuǎn)格萊圈會消耗大量功率，影響整體的機械效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的技術問題，本發(fā)明提供一種正壓型煤礦井下救援探測的機器人，它可以在爆炸性氣體環(huán)境的危險區(qū)工作，具有防爆、防塵、防水的性能以及避障、越障、跨越溝渠、爬坡等能力。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括防爆箱體、置于防爆箱體兩側對稱的行走機構、置于防爆箱體內(nèi)的各自獨立的驅(qū)動機構和工控機、升降機構及光纖纏繞機構，構成模塊化結構，所述的升降機構上設有各種探測傳感器，工控機分別與驅(qū)動機構、各探測傳感器相連，光纖一端連于操控端，所述的兩驅(qū)動機構對稱安裝，均包括第一驅(qū)動電機、第二驅(qū)動電機、與電機連接的電池、第一正齒輪、第二正齒輪、從動正齒輪、第一行星減速機和連接軸，第一、第二驅(qū)動電機的輸出軸上分別套設有第一、第二正齒輪，第一行星減速機的輸入軸上套設有同時與第一、第二正齒輪嚙合傳動的從動正齒輪，第一行星減速機的輸出軸與伸出箱體的連接軸相連，在連接軸端連接有驅(qū)動輪。

所述的升降機構包括置于防爆箱體內(nèi)的升降驅(qū)動電機、第二行星減速機、傘齒輪系、升降輸出軸及置于防爆箱體外的升降桿，第二行星減速機的輸入軸與升降驅(qū)動電機相連，其輸出軸通過傘齒輪傳動系與升降輸出軸相連，升降輸出軸通過安裝在箱體壁上的軸承與升降桿連接。其升降桿為倍升式升降桿。在升降機構上的各傳感器為一氧化碳、甲烷及氧氣傳感器，安裝于升降桿頂端，其上還設有攝像頭。

所述的防爆箱體為正壓補償外殼型，其帶有正壓裝置，所述正壓裝置包括置于箱體外的高壓氣瓶、其出口端的總閥和與總閥連接的節(jié)流閥，安裝在箱體上的排氣閥、壓差傳感器和兩個進氣閥，兩個進氣閥分別連接總閥和節(jié)流閥，壓差傳感器與工控機連接，氣瓶內(nèi)充有低溫保護氣體。其高壓氣瓶內(nèi)的低溫保護氣體為氮氣、二氧化碳或氖氣。高壓氣瓶為鋁合金內(nèi)膽纖維全纏繞氣瓶。在所述防爆箱體外噴涂有耐高溫隔熱保溫涂料。在防爆箱體內(nèi)還設有溫度傳感器，其內(nèi)的電池外設有防爆殼。

所述的光纖纏繞機構為被動式光纖纏繞盤。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1.重量輕。本發(fā)明采用正壓補償外殼型防爆形式，按照GB?3836.5-2004的要求進行防爆設計，通過正壓裝置的設置，對正壓外殼內(nèi)保護氣體的泄漏進行補償，使殼體內(nèi)保持正壓，當箱體內(nèi)出現(xiàn)欠壓時，本發(fā)明能夠自動斷電。本發(fā)明的正壓外殼型設備較隔爆型設備相比，自身的結構簡單，重量大為減輕；且具有防塵、涉水的性能。

2.功率大。由于煤礦井下只能選用鎳氫電池，鎳氫電池的最高電壓為48V。受電壓的限制，無法采用高電壓大功率電機。本發(fā)明每個獨立的驅(qū)動機構分別采用雙電機同時驅(qū)動一個輸出軸。獨立的驅(qū)動機構分別驅(qū)動左右兩個行走機構，提高了機器人的功率。兩驅(qū)動機構同速時實現(xiàn)前進和后退，差速時實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。

3.由于無線通訊在井下巷道中會受到嚴重的回波干擾，以及信號的急劇衰減，本發(fā)明采用光纖傳輸替代無線通訊。本發(fā)明自帶光纖及光纖纏繞機構，在行進過程中被動鋪設光纜。