[發明專利]煤礦井下災害信息探測機器人平臺

無效

• 申請號: 201310030462.3
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103085056A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 王裕清;秦玉鑫;陳曉靜;李智國
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: B25J5/02
• 分類號: B25J5/02;B25J19/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 李紅衛;王聚才

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，特別涉及一種煤礦井下災害信息探測機器人平臺。

背景技術

我國是世界上主要產煤國之一，大多煤炭生產是采用地下作業，客觀上講，在煤炭生產實施過程中，受到頂板壓力、瓦斯、煤塵、水、火等自然災害的安全威脅；另外，由于煤炭生產的作業條件復雜多變和管理失控等原因，還會發生機械電器、運輸提升和爆破等其他安全事故。

災害發生后，在高溫高壓的環境中伴有大量有毒有害氣體，救援人員無法第一時間到達災害事故現場，無法了解事故現場的信息，嚴重影響救援的實施時效。這時，煤礦信息探測機器人就起到了十分重要的作用。但是，煤礦井下一旦發生災害，現場路況較為惡劣，探測機器人要進入現場完成信息探測與搜救任務就必須具備較強的行走和探測能力。

由于煤礦救災機器人和煤礦災害探測機器人對煤礦災害救援具有不可估量的現實意義，如果能第一時間掌握災害現場的信息將會對救援工作起到關鍵性的作用。因此，國內外一直以來都在對其進行著深入的研究和探討，例如：Transeth、Liljeback、Cao、蔣湘軍和趙武等人通過研究自然界中蛇的形態特征與運動規律，研制了由蛇頭、蛇體和蛇尾組成的蛇形救援機器人，所有環境探測傳感器安裝在蛇頭部，蛇體中安裝變向、抬升和驅動組件，可實現模擬生物蛇的多種真實運動形態；Kamegawa、Polverari、Marques、Tunwannarux、宋小康和王勇等人研制了類似NASA火星探測車的多輪式救災機器人和伸縮輪腿式仿生搜救機器人，環境探測傳感器安裝于移動平臺的前部或機械臂上，其優點是自由度較少、結構緊湊、運動速度快、輪式滾動摩擦阻力小和機械傳動效率高；Thrun、Qi、Kamikawa、Deapp和郭麗峰等人開發了類似蜘蛛、人體結構的多腿式救災機器人，激光測距傳感器、夜視攝像機、氣體探測傳感器和陀螺儀分別安裝于機器人上部平臺的前端，其優點是對起伏坡度大、多溝壕地形適應能力強；Zhao、Megid、Li和葛世榮等人研制可仿蝎變形履帶搜救機器人和履帶式礦井搜救機器人，低照度攝像機固定在機器人移動平臺的前端，氣體傳感器和溫度傳感器固定在移動平臺的左右兩側，其優點是可實現多種惡劣路況下的快速移動，如濕地、沙石及松土路面。

但是，在煤礦井下發生災害時，由于礦井巷道繁多，地面環境錯綜復雜，布滿障礙物，沿地面行走十分困難，上述機器人還不能完全滿足災害信息收集與現場開展搜救任務的需求，機器人如何準確的將現場災害信息傳輸到地面、如何快速的到達事故現場依然是國內外專家學者的研究關鍵。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構緊湊、靈活小巧和智能化程度高的煤礦井下災害信息探測機器人平臺。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：煤礦井下災害信息探測機器人平臺，包括軌道平臺和軌道平臺上滑動設置的行走機構，行走機構上設有信息探測機器人；軌道平臺上至少設有兩根支撐橫桿，一根支撐橫桿上設有固定支架，另一根支撐橫桿上設有伸縮支架。

所述軌道平臺為方形環狀，其包括縱向連接板和縱向連接板上、下兩端垂直設置的上軌道板與下軌道板，上軌道板之間設有上弧形板、下軌道板之間設有下弧形板，上弧形板與下弧形板之間設有弧形連接板。

所述上軌道板與下軌道板分別通過組裝螺栓固定在縱向連接板上，上弧形板與下弧形板分別通過組裝螺栓固定在弧形連接板上；上軌道板與上弧形板通過軌道連接片和固定螺栓相連，下軌道板與下弧形板通過軌道連接片和固定螺栓相連。

所述行走機構包括兩塊并列設置的行走支架，兩塊行走支架通過連接螺栓與固定螺母組裝為一體；行走支架上設有軸線豎直的行走輪和與行走輪相鄰的固定板，固定板上設有軸線水平的輪軸，輪軸端部設有支撐輪。

所述行走輪包括外輪和外輪內部的輪轂電機，輪轂電機通過其電機軸下端的電機固定螺母安裝在行走支架上；輪轂電機與行走支架之間設有制動器，制動器包括制動器外殼、制動轉子和制動定子，制動器外殼通過螺栓安裝在行走支架上，制動定子通過定子固定螺釘安裝在行走支架上，制動轉子與外輪下部鍵連接。

所述信息探測機器人包括箱體和箱體支架，箱體支架與行走機構相連；箱體一側設有信息探測傳感器，箱體底部設有機械手，機械手包括機械臂和其前端設置的機械臂末端執行器、攝像頭和無線圖像發射器。

所述固定支架和伸縮支架上分別設有障礙物放置支架，其包括定支撐桿和定支撐桿端部鉸連的動支撐桿，定支撐桿另一端設有管箍，管箍通過緊固螺栓與螺母固定在固定支架或者伸縮支架上；動支撐桿端部設有托盤。