[發(fā)明專利]一種超長作業(yè)半徑的井下探測(cè)式特種機(jī)器人及作業(yè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910955220.2
• 申請(qǐng)日: 2019-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN110593958A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑明松;鮑威;李希彬;劉文濤;孫洪秀;鄭安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東阿圖機(jī)器人科技有限公司
• 主分類號(hào): E21F17/18
• 分類號(hào): E21F17/18;E21F11/00;G08C17/02
• 代理公司: 37274 濟(jì)南舜科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 徐娟

本發(fā)明涉及一種超長作業(yè)半徑的井下探測(cè)式特種機(jī)器人及作業(yè)方法，包括擺臂式機(jī)器人、通訊擴(kuò)展組件、地面控制站，通訊擴(kuò)展組件設(shè)置于擺臂式機(jī)器人上，擺臂式機(jī)器人、通訊擴(kuò)展組件分別與地面控制站無線連接；通訊擴(kuò)展組件包括信標(biāo)基站、基站存儲(chǔ)模塊、基站釋放模塊。利用擺臂機(jī)器人中的擺臂越障模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在井下的高性能越障；通過使用信標(biāo)基站釋放裝置，配合信標(biāo)基站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在井下作業(yè)時(shí)通訊信號(hào)的實(shí)時(shí)增程和通訊功能，可靠性高，擴(kuò)大了機(jī)器人的作業(yè)范圍，解決了目前井下探測(cè)機(jī)器人因依賴線纜而導(dǎo)致的作業(yè)半徑小、易纏繞被困等難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超長作業(yè)半徑的井下探測(cè)式特種機(jī)器人及作業(yè)方法。

背景技術(shù)

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國，煤礦開采中瓦斯爆炸、涌水、火災(zāi)等事故會(huì)嚴(yán)重危害工作人員生命安全、制約煤炭作業(yè)發(fā)展。目前事故發(fā)生后的主要救援手段還是依賴人工救助，由于災(zāi)后環(huán)境復(fù)雜惡劣、空間狹窄、充滿有毒和易燃易爆氣體等，并且隨時(shí)可能發(fā)生二次災(zāi)害，嚴(yán)重威脅救援人員生命安全，對(duì)搶奪礦井黃金救援時(shí)間提出巨大挑戰(zhàn)。因此，研制適用于復(fù)雜惡劣環(huán)境的礦井探測(cè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)事故災(zāi)害后的快速偵察和探測(cè)以提高救援效率、搶奪救援時(shí)機(jī)并降低人員傷亡迫在眉睫。

當(dāng)前，由于井下環(huán)境狹窄、信號(hào)遮擋嚴(yán)重，如何實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在復(fù)雜遮擋環(huán)境中高穩(wěn)定、大范圍組網(wǎng)和通訊，是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人超遠(yuǎn)程井下探測(cè)工作的數(shù)據(jù)通訊基礎(chǔ)。

針對(duì)提升井下探測(cè)機(jī)器人通訊距離的方式，目前可參考方案較少。可供參考的有申請(qǐng)?zhí)枮?01611104717.6的專利公開了基于無線通信傳播特性井下救援機(jī)器人通訊節(jié)點(diǎn)布放方法，包括步驟：一、獲取地理信息采集井下巷道地形參數(shù)；二、判斷井下巷道壁是否有堆積障礙；三、判斷煤礦救援機(jī)器人是否可以通過井下巷道壁堆積障礙；四、判斷井下巷道壁堆積障礙是否為單側(cè)巷道壁堆積障礙；五、煤礦救援機(jī)器人返回起點(diǎn)；六、單側(cè)巷道壁堆積障礙下通訊節(jié)點(diǎn)的布放；七、雙側(cè)巷道壁堆積障礙下通訊節(jié)點(diǎn)的布放；八、多次循環(huán)步驟二至步驟七，直至完成井下通訊節(jié)點(diǎn)的布放過程。該專利通過煤礦救援機(jī)器人識(shí)別井下現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，實(shí)時(shí)探測(cè)井下通信信號(hào)強(qiáng)度，自主布放通訊節(jié)點(diǎn)，建立優(yōu)化的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，有效解決復(fù)雜環(huán)境中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。該技術(shù)方案主要依靠障礙物探測(cè)傳感器，通過判斷電磁波是否遮擋而判定是否布放節(jié)點(diǎn)，但是電磁波在井下還會(huì)通過反射等傳輸，這種判斷方式并不準(zhǔn)確；另外，這種判斷方式不僅依賴外部傳感器，而且判斷邏輯復(fù)雜，一般發(fā)生礦難時(shí)，井下探測(cè)的時(shí)間非常寶貴；而且該技術(shù)方案僅是方法，沒有硬件裝置或機(jī)構(gòu)。

目前，機(jī)器人在井下主要依靠有線信號(hào)傳輸，導(dǎo)致機(jī)器人運(yùn)動(dòng)范圍有限，極易被障礙物困住而無法脫身。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超長作業(yè)半徑的井下探測(cè)式特種機(jī)器人及其作業(yè)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種超長作業(yè)半徑的井下探測(cè)式特種機(jī)器人，包括擺臂式機(jī)器人、通訊擴(kuò)展組件、地面控制站，通訊擴(kuò)展組件設(shè)置于擺臂式機(jī)器人上，擺臂式機(jī)器人、通訊擴(kuò)展組件分別與地面控制站無線連接；通訊擴(kuò)展組件包括信標(biāo)基站、基站存儲(chǔ)模塊、基站釋放模塊，基站存儲(chǔ)模塊固定于擺臂式機(jī)器人的移動(dòng)平臺(tái)本體的后部，基站存儲(chǔ)模塊內(nèi)設(shè)置有多個(gè)信標(biāo)基站，基站存儲(chǔ)模塊的后端出口處設(shè)有基站釋放模塊，基站存儲(chǔ)模塊的前端設(shè)有壓簧，用以將信標(biāo)基站壓至基站存儲(chǔ)模塊后端的基站釋放模塊處。

具體的，所述擺臂式機(jī)器人包括移動(dòng)平臺(tái)本體、擺臂越障模塊、履帶行走模塊、控制驅(qū)動(dòng)模塊、平臺(tái)通訊模塊、能源模塊、通訊天線、探測(cè)模塊，移動(dòng)平臺(tái)本體的左右兩側(cè)均連接有履帶行走模塊，履帶行走模塊的前后兩端均設(shè)有擺臂越障模塊，控制驅(qū)動(dòng)模塊、平臺(tái)通訊模塊、能源模塊、通訊天線、探測(cè)模塊均設(shè)置于移動(dòng)平臺(tái)本體上，通訊天線與平臺(tái)通訊模塊電氣連接，能源模塊分別與控制驅(qū)動(dòng)模塊、平臺(tái)通訊模塊電氣連接，控制驅(qū)動(dòng)模塊分別與擺臂越障模塊、履帶行走模塊、平臺(tái)通訊模塊、探測(cè)模塊電氣連接。