[發明專利]基于偏心輪和腿式組合的礦用本安探測機器人

有效

• 申請號: 201410401360.2
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104118489A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 王克全;張自力;伯志革;劉林;宋文;王宇俊;方燦;李小波;薛春榮;劉成;王莉;李飛龍;葛耿玉;祁海瑩;柳玉壘;張安然
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司;西南大學
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及一種煤礦救援探測機器人，特別涉及一種基于偏心輪和腿式組合的便攜式礦用本安探測機器人。

背景技術

礦業是關系國家經濟命脈的重要基礎產業，支撐著國民經濟持續高速發展。然而，我國的礦業仍屬于高危險性行業。根據2003年的一份調查報告數據，我國當年的煤礦事故死亡人數為6995人，約占全球的80％，百萬噸死亡率是美國的10倍，是俄羅斯、澳大利亞的12倍。雖然近年來死亡率有所下降，但我國仍是世界上煤礦災害最嚴重、災害最多的國家。

導致我國煤礦災害嚴重、死亡率居高不下的原因很多，除了地質條件差、井工礦比例高、生產力水平低、防災系統不健全等因素外，井下快速救援關鍵技術與裝備落后也是一個重要的原因。很多救援行動中為了避免次生事故，救援隊員使用機電類設備受到極大限制，長達數公里的巷道也只能步行；救援隊員完全不清楚前方的實際情況，不僅冒著巨大風險，在心理上也會給救援人員極大的影響，使得實際救援效率大打折扣。

值得慶幸的是，隨著機械、電子、信息技術和傳感器技術等領域的快速發展，機器人代替救援隊員進入高危險區域或者人類難以到達的地方搜救幸存者和尋找受難礦工、采集現場信息為救援計劃提供信息支持已經成為可能。大量研究和實踐證明，將機器人應用到礦難救援中，可幫助救援隊員掌握事故現場第一手信息和資料，提高救援效率，最大限度地減少傷亡和損失。

我國的煤礦地形復雜，礦道深而復雜，礦難類型主要是瓦斯爆炸、煤塵爆炸、瓦斯突出、透水事故、礦井失火、頂板塌方等。其中，瓦斯爆炸和頂板塌方就占了礦難數量和死亡人數的60％－70％。這些類型的礦難也常常導致礦道損毀，救援通道被易燃易爆物、有毒氣體、泥水和沙石等填充，極大地增加了救援行動的困難。在這樣復雜的環境下開展探測救援工作，需要機器人具有強大的通過能力。為了保證通過能力，現有的機器人往往體積重量巨大(數百公斤)，使用履帶甚至復合履帶作為行走部件。需要用大功率電機驅動，由于驅動功率大，必須使用隔爆外殼，這又進一步增加了體積重量。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種基于偏心輪和腿式組合的礦用本安探測機器人，以解決復雜路面下機器人通過能力和自身體積重量的矛盾的問題。

本發明基于偏心輪和腿式組合的礦用本安探測機器人，包括機體，機體上設置有固定的輪軸，機體左側和右側的輪軸端部上分別設置有驅動輪，所述驅動輪為偏心輪。

進一步，所述驅動輪的行走輪面上設置有至少一根撐桿。

進一步，所述驅動輪的偏心距與驅動輪半徑之比為0.25～0.75。

進一步，所述驅動輪包括圓形輪緣和焊接在圓形輪緣上的加強連板，所述圓形輪緣和加強連板由鋁合金材料制成。

進一步，所述機體上還設置有驅動設置在機體左側輪軸上驅動輪的第一電機組和驅動設置在機體右側輪軸上驅動輪的第二電機組，所述第一電機組和第二電機組均包括至少兩個轉子同軸串聯的電機。

進一步，所述基于偏心輪和腿式組合的礦用本安探測機器人還包括用于控制第一電機組的第一控制器和控制第二電機組的第二控制器，所述第一電機組中的各電機分別通過單獨的信號模塊和隔離器件和第一控制器連接；所述第二電機組中的各電機分別通過單獨的信號模塊和隔離器件和第二控制器連接。

進一步，所述各電機、各信號模塊和各控制器均設置有獨立的供電模塊。

進一步，所述機體由鋁合金制成。

本發明的有益效果：

1、本發明基于偏心輪和腿式組合的礦用本安探測機器人，其采用偏心輪作為驅動輪，相對于現有履帶式、腿式行走裝置，其避免了能量損耗高、效率低、機構及控制系統復雜的問題，可充分發揮機器人移動靈活、控制簡單等優點；同時，由于偏心輪可使機體離地面距離更高，且在前進過程中偏心輪使機體上下移動，類似于腿式行走時的彎腿動作，因此具有腿式行走的優點，相比于傳統輪式驅動機器人其具有更強的復雜地形適應能力。

2、本發明基于偏心輪和腿式組合的礦用本安探測機器人，由于驅動機體同側驅動輪的各電機的轉子同軸串聯連接，因此同一驅動輪便同時受到若干各電機的合力驅動，在翻越障礙時，可使機器人在只有少量驅動輪接觸地面情況下，仍然具有足夠的動力翻越障礙或脫困，越障脫困能力大大提高。

3、本發明基于偏心輪和腿式組合的礦用本安探測機器人，驅動同一驅動輪的各電機和同一控制器連接，因此控制器能向驅動同一驅動輪的各電機發出統一的控制信號，實現了各電機的并聯控制，相對于現有機器人各驅動輪的驅動電機需要分別控制而言，本申請在機器人行走控制設計方面更簡單。