[发明专利]正压型煤矿井下救援探测机器人

说明书

技术领域

本发明属于先进制造与自动化技术领域，具体的说是一种适用于煤矿井下正压型救援探测的机器人。

技术背景

目前，我国已成为世界煤炭生产和消耗的第一大国。同时，我国也是发生煤矿安全事故最多的国家，煤矿安全事故造成了严重的财产损失和恶劣的社会影响。由于矿难原因和矿难现场情况不明，救援人员在抢险中遇难的情况时有发生。如果在救援前采用可替代人的自动化设备深入矿井探测矿难位置和矿难现场情况，就能在确保救援人员安全的前提下实施高效率救援，最大限度地减少人员和财产损失。因此研制煤矿救援探测机器人具有很大的必要性。

专利号为200820219992.7的实用新型专利，公开了一种用于矿井下的搜救机器人，其包括防爆外壳、两套对称的行走系统、各自独立的摆臂系统及控制系统，控制系统、行走系统及摆臂系统的传动机构置于防爆外壳内，控制系统与驱动机构连接，在所述防爆外壳上方还设置有机械云台及光纤施放装置，光纤施放装置的光纤与控制系统连接，机械云台内置传感器组，传感器组及云台驱动板均与控制系统电连接。其采用四摆臂独立驱动机构，可精确控制机器人的姿态，提高机器人对复杂地形的适应能力与越障能力。但其结构相对复杂，活动部件较多。第一，活动部件较多对光纤的正常铺设不利；第二，活动部件较多不利于外壳的气密。此外，采用旋转格莱圈会消耗大量功率，影响整体的机械效率。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种正压型煤矿井下救援探测的机器人，它可以在爆炸性气体环境的危险区工作，具有防爆、防尘、防水的性能以及避障、越障、跨越沟渠、爬坡等能力。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括防爆箱体、置于防爆箱体两侧对称的行走机构、置于防爆箱体内的各自独立的驱动机构和工控机、升降机构及光纤缠绕机构，构成模块化结构，所述的升降机构上设有各种探测传感器，工控机分别与驱动机构、各探测传感器相连，光纤一端连于操控端，所述的两驱动机构对称安装，均包括第一驱动电机、第二驱动电机、与电机连接的电池、第一正齿轮、第二正齿轮、从动正齿轮、第一行星减速机和连接轴，第一、第二驱动电机的输出轴上分别套设有第一、第二正齿轮，第一行星减速机的输入轴上套设有同时与第一、第二正齿轮啮合传动的从动正齿轮，第一行星减速机的输出轴与伸出箱体的连接轴相连，在连接轴端连接有驱动轮。

所述的升降机构包括置于防爆箱体内的升降驱动电机、第二行星减速机、伞齿轮系、升降输出轴及置于防爆箱体外的升降杆，第二行星减速机的输入轴与升降驱动电机相连，其输出轴通过伞齿轮传动系与升降输出轴相连，升降输出轴通过安装在箱体壁上的轴承与升降杆连接。其升降杆为倍升式升降杆。在升降机构上的各传感器为一氧化碳、甲烷及氧气传感器，安装于升降杆顶端，其上还设有摄像头。

所述的防爆箱体为正压补偿外壳型，其带有正压装置，所述正压装置包括置于箱体外的高压气瓶、其出口端的总阀和与总阀连接的节流阀，安装在箱体上的排气阀、压差传感器和两个进气阀，两个进气阀分别连接总阀和节流阀，压差传感器与工控机连接，气瓶内充有低温保护气体。其高压气瓶内的低温保护气体为氮气、二氧化碳或氖气。高压气瓶为铝合金内胆纤维全缠绕气瓶。在所述防爆箱体外喷涂有耐高温隔热保温涂料。在防爆箱体内还设有温度传感器，其内的电池外设有防爆壳。

所述的光纤缠绕机构为被动式光纤缠绕盘。

本发明具有如下优点：

1.重量轻。本发明采用正压补偿外壳型防爆形式，按照GB 3836.5-2004的要求进行防爆设计，通过正压装置的设置，对正压外壳内保护气体的泄漏进行补偿，使壳体内保持正压，当箱体内出现欠压时，本发明能够自动断电。本发明的正压外壳型设备较隔爆型设备相比，自身的结构简单，重量大为减轻；且具有防尘、涉水的性能。

2.功率大。由于煤矿井下只能选用镍氢电池，镍氢电池的最高电压为48V。受电压的限制，无法采用高电压大功率电机。本发明每个独立的驱动机构分别采用双电机同时驱动一个输出轴。独立的驱动机构分别驱动左右两个行走机构，提高了机器人的功率。两驱动机构同速时实现前进和后退，差速时实现转弯。

3.由于无线通讯在井下巷道中会受到严重的回波干扰，以及信号的急剧衰减，本发明采用光纤传输替代无线通讯。本发明自带光纤及光纤缠绕机构，在行进过程中被动铺设光缆。