[发明专利]一种用于地下矿井探测机器人的三维扫描仪平衡调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及地下矿井探测技术领域，具体涉及一种用于地下矿井探测机器人的三维扫描仪平衡调节装置。

背景技术

近年来，我国经济蓬勃发展，全方位的经济建设对矿产资源产生了极大的需求。采矿行业规模迅速扩大，但却多数大而不精。以煤炭开采为例，我国的煤炭开采有九成左右都是通过简单粗犷的工人井下开采。而地下矿井里面，地质情况复杂，瓦斯爆炸、垮塌、透水等灾难频发，对采矿工人的生命安全造成了极大的威胁。

随着国内经济形势的发展以及国内外采矿技术的进步，越来越多的采矿企业开始寻求技术转型，逐渐引入高科技的装备技术已成为趋势。其中，地下矿井探测机器人成为深入危险区域进行探测、取样、救援等工作的得力助手。

地下矿井探测机器人是一种以履带车为底盘，在底盘上加装各种传感器、通信元件、机械臂等装置，使其在地面人员的控制下，可在地下无人矿井中完成不同的探测任务的车辆。然而，现有的地下矿井探测机器人上安装的传感器多是温度、气体、湿度等传感器以及摄像头机械臂等装置。这些装置多是与车体底盘直接通过螺栓等螺纹连接件进行刚性连接，其姿态时刻与车体底盘的姿态同步。当车体在经过石头土坡等路况差的路面时，其上的元件装置会随着车体的摇晃倾斜而一起摇晃倾斜。

目前使用的摄像头机械臂所能得到的地下矿井情况信息有限，若使用三维扫描仪则可以获取更加全面的信息。但是，三维扫描仪对工作时的姿态要求较高，一般要求保持在水平状态±2°以内。如果在地下矿井探测机器人工作时，停在了不平整的路面导致水平误差超过三维扫描仪的工作范围，就会导致三维扫描仪失效或扫描精度下降，从而无法完成工作任务。

目前，三维扫描仪大致分为手持式和固定式两种，手持式三维扫描仪多用于小范围的室内探测扫描，其扫描范围小，精度较低，但操作方便，只需人手持仪器绕需要探测的地区走一圈即可；而固定式三维扫描仪体积质量更大，扫描范围更广，多是安装在可调节三脚架上，由人来进行手动调平。由于地下矿井需探测的范围大，要求精度高，手持式三维扫描仪无法满足需求，故地下矿井探测机器人用的是固定式三维扫描仪，而在井下的无人环境中，像在地面那样进行手动调节显然是无法实现的。

现有的地下矿井探测类机器人，如沈阳新松机器人自动化有限公司研制的生命探测井下救援机器人，哈尔滨工业大学机器人研究所研制的煤矿探测机器人，北京石景山消防支队所使用的矿用灾区侦测机器人，都只是配备了温度、湿度、压力、气体、图像等常规传感器，并未配备对工作时的姿态有严格要求的三维扫描仪。纵观国内外的各种地下矿井探测机器人，也未有在机器人上加装三维扫描仪的先例，所以该问题的解决尚无经验可寻。

发明内容

针对以上背景技术中提到的不足和缺陷，本发明的目的在于，提供一种调节方便、结构简单可靠的用于地下矿井探测机器人的三维扫描仪平衡调节装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于地下矿井探测机器人的三维扫描仪平衡调节装置，包括支架，所述支架上安装有陀螺仪、三维扫描仪安装架、用于调节三维扫描仪安装架的X轴方向姿态的X轴姿态调节机构以及用于调节三维扫描仪安装架的Y轴方向姿态的Y轴姿态调节机构，所述探测机器人内设有PLC控制器，所述陀螺仪、X轴姿态调节机构和Y轴姿态调节机构均与所述PLC控制器电连接。

作为对上述技术方案的进一步改进：

优选的，所述X轴姿态调节机构包括外框，所述外框通过第一滚动轴承转动安装于支架上，支架上安装有用于驱动外框转动的第一步进电机，所述第一步进电机与所述PLC控制器电连接。

更优选的，所述第一步进电机沿支架的轴向方向安装在支架上，第一步进电机通过一对第一锥齿轮进行传动，驱动外框转动。

优选的，所述Y轴姿态调节机构包括载物台，所述载物台通过第二滚动轴承转动安装于外框内，所述外框上安装有用于驱动载物台转动的第二步进电机，所述第二步进电机与所述PLC控制器电连接。

更优选的，所述第二步进电机沿外框的边框方向安装在外框上，第二步进电机通过一对第二锥齿轮进行传动，驱动载物台转动。

优选的，所述三维扫描仪安装架和陀螺仪通过螺纹连接件分别安装于载物台的上下两侧。

更优选的，所述第一步进电机和第二步进电机均为防爆步进电机。

更优选的，所述第一步进电机和第二步进电机均为带刹车的步进电机。

优选的，所述三维扫描仪安装架包括一螺纹杆，所述螺纹杆与三维扫描仪上的螺纹孔相匹配。

与现有技术相比，本发明的优点在于：