專利名稱：煤礦井下救援探測機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種煤礦井下救援 探測機(jī)器人。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，我國已成為世界煤炭生產(chǎn)和消耗的第一大國。同時(shí)，我國 也是發(fā)生煤礦安全事故最多的國家，煤礦安全事故造成了嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn) 損失和惡劣的社會(huì)影響。由于礦難原因和礦難現(xiàn)場情況不明，救援人 員在搶險(xiǎn)中遇難的情況時(shí)有發(fā)生。如果在救援前采用可替代人的自動(dòng) 化設(shè)備深入礦井探測礦難位置和礦難現(xiàn)場情況，就能在確保救援人員 安全的前提下實(shí)施高效率救援，最大限度地減少人員和財(cái)產(chǎn)損失。因 此研制一種具有避障、越障、跨越溝渠、爬坡等能力，可以在爆炸性 氣體環(huán)境的l區(qū)工作，具有隔爆、防塵、防水的性能的探測機(jī)器人已 成為亟待解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種煤礦井下救援探測機(jī)器人，可以 在爆炸性氣體環(huán)境的1區(qū)工作，具有隔爆、防塵、防水的性能以及避 障、越障、跨越溝渠、爬坡等能力。
本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 本實(shí)用新型包括箱體、主動(dòng)輪及光纖收放機(jī)構(gòu)，主動(dòng)輪對(duì)稱設(shè)置 在箱體的兩側(cè)，與箱體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)裝置相連接；光纖收放機(jī)構(gòu)安裝在箱 體內(nèi)，光纖收入機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)裝置中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別與控制系統(tǒng)電連 接。
其中所述驅(qū)動(dòng)裝置有兩個(gè)、彼此反向安裝在箱體內(nèi)，分別驅(qū)動(dòng) 箱體兩側(cè)的主動(dòng)輪；每一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置均包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、行星減速 機(jī)、第一驅(qū)動(dòng)軸、主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪、傳動(dòng)滾子鏈及輸出軸，第一 驅(qū)動(dòng)軸通過行星減速機(jī)與第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連接，在第一驅(qū)動(dòng)軸上套設(shè) 有主動(dòng)鏈輪；輸出軸安裝在箱體上并由箱體穿出，穿出端設(shè)有主動(dòng)輪， 在輸出軸上套設(shè)有從動(dòng)鏈輪，通過傳動(dòng)滾子鏈與主動(dòng)鏈輪相連接；在主動(dòng)輪與箱體之間設(shè)有安裝在箱體上的減震裝置；減震裝置包括固定 支架、活動(dòng)支架、支柱及彈簧，固定支架安裝在箱體的外側(cè)面，固定 支架上均布有通孔；活動(dòng)支架包括上、下臺(tái)板及軸，軸的兩端分別固 接在上、下臺(tái)板上，軸上設(shè)有隔板，帶有隔板的軸由通孔穿過，可在 通孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；通孔內(nèi)、隔板的上下兩側(cè)均設(shè)有抵接在隔板上的彈
簧；在活動(dòng)支架的上、下臺(tái)板之間安裝有與輸出軸相連接的支柱；所 述光纖收放機(jī)構(gòu)安裝在箱體內(nèi)后部的獨(dú)立艙體，包括光纖纏繞輪盤、 連桿、曲軸、行星減速器、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第二驅(qū)動(dòng)軸、蝸桿、蝸輪、 正齒輪及擺爪，第二驅(qū)動(dòng)軸的一端通過行星減速器與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)相 連，另一端分別連接有蝸桿及第一正齒輪；蝸輪位于蝸桿的上方、與 蝸桿嚙合傳動(dòng)，蝸輪上設(shè)有曲軸，曲軸通過連桿與擺爪相連；光纖纏 繞輪盤安裝在獨(dú)立艙體上，輪盤軸的端部套設(shè)有與蝸桿上第一正齒輪 嚙合傳動(dòng)的第二正齒輪；獨(dú)立艙體上設(shè)有導(dǎo)軌，擺爪可往復(fù)移動(dòng)地安 裝在導(dǎo)軌上；主動(dòng)輪為四個(gè)，對(duì)稱設(shè)置在箱體的兩側(cè)；主動(dòng)輪的直徑 大于箱體的高度。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為
1. 結(jié)構(gòu)簡單、靈活。本實(shí)用新型自身結(jié)構(gòu)簡單，可以在惡劣的 環(huán)境中完成復(fù)雜的工作；兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)左右兩個(gè)主動(dòng)輪，相同的 速度實(shí)現(xiàn)前進(jìn)和后退，差速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。
2. 大直徑輪具有良好的爬坡和越障性能。本實(shí)用新型選用直徑 大于車箱體高度的大直徑主動(dòng)輪，這樣的結(jié)構(gòu)更有利于在復(fù)雜的地形
條件下行走，即使不慎發(fā)生傾翻，也不會(huì)影響其行走功能。
3. 在主動(dòng)輪與箱體之間安裝了減震裝置，在不影響機(jī)器人工作 的同時(shí)，延長了機(jī)器人的使用壽命。
4. 由于無線通訊在井下巷道中會(huì)受到嚴(yán)重的回波干擾，以及信 號(hào)的急劇衰減，本實(shí)用新型采用光纖傳輸替代無線通訊；本實(shí)用新型 自帶光纜及收放裝置，在行進(jìn)過程中自主鋪設(shè)光纜；與控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w可通過光纖收放機(jī)構(gòu)控制收放，有效地控制了光纖回 收時(shí)的纏繞位置。
5. 車體釆取整體隔爆的設(shè)計(jì)形式，完全按照GB3836對(duì)爆炸性氣
體環(huán)境用電器設(shè)備的要求進(jìn)行隔爆設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型可以在煤礦井下 礦難現(xiàn)場的含有爆炸性氣體環(huán)境的1區(qū)工作，同時(shí)具有防塵、防水的性能。

圖l為本實(shí)用新型的整體裝配結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的仰視圖； 圖3為本實(shí)用新型減震裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實(shí)用新型光纖收入機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)流程其中l(wèi)為箱體，2為主動(dòng)輪，3為第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，4為行星減速 機(jī)，5為光纖收放機(jī)構(gòu)，6為減震裝置，7為輸出軸，8為從動(dòng)鏈輪， 9為傳動(dòng)滾子鏈，IO為第一驅(qū)動(dòng)軸，ll為主動(dòng)鏈輪，12為固定支架， 13為活動(dòng)支架，14為支柱，15為彈簧，16為光纖纏繞輪盤，17為 連桿，18為曲軸，19為行星減速器，20為第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，21為第二 驅(qū)動(dòng)軸，22為蝸桿，23為蝸輪，24為第一正齒輪，25為擺爪，26 為高能量密度鋰離子動(dòng)力電池，27為控制系統(tǒng)，28為輪盤軸，29為 第二正齒輪，30為隔板，31為通孔，32為軸，33為上臺(tái)板，34為 下臺(tái)板，35為導(dǎo)軌。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。 如圖l、圖2所示，本實(shí)用新型包括箱體l、主動(dòng)輪2及光纖收 放機(jī)構(gòu)5，主動(dòng)輪2有四個(gè)，與箱體l內(nèi)的驅(qū)動(dòng)裝置相連接，四個(gè)主 動(dòng)輪對(duì)稱設(shè)置在箱體l的兩側(cè)，每一側(cè)有兩個(gè)主動(dòng)輪，主動(dòng)輪2的直 徑大于箱體1的高度；在主動(dòng)輪2與箱體1之間設(shè)有安裝在箱體1上 的減震裝置6。光纖收放機(jī)構(gòu)5安裝在箱體1內(nèi)，箱體1內(nèi)還設(shè)有控 制系統(tǒng)27,光纖收放機(jī)構(gòu)5和驅(qū)動(dòng)裝置分別與控制系統(tǒng)27電連接。
驅(qū)動(dòng)裝置有兩個(gè)、彼此反向安裝在箱體l內(nèi)，分別驅(qū)動(dòng)箱體l兩 側(cè)的主動(dòng)輪；每一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置均包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)3、行星減速機(jī)4、 第一驅(qū)動(dòng)軸10、主動(dòng)鏈輪11、從動(dòng)鏈輪8、傳動(dòng)滾子鏈9及輸出軸7， 行星減速機(jī)4的輸入軸與第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)3相連，行星減速機(jī)4的輸出 軸端開有內(nèi)孔，與第一驅(qū)動(dòng)軸10鍵連；在第一驅(qū)動(dòng)軸IO上套設(shè)有主 動(dòng)鏈輪ll,主動(dòng)鏈輪11與第一驅(qū)動(dòng)軸IO鍵連；輸出軸7通過軸承 與安裝在箱體1側(cè)面的減震裝置6相連，輸出軸7由箱體l穿出，穿 出端設(shè)有主動(dòng)輪2，在輸出軸7上套設(shè)有從動(dòng)鏈輪8,從動(dòng)鏈輪8與 輸出軸7鍵連，主動(dòng)鏈輪11通過傳動(dòng)滾子鏈9與從動(dòng)鏈輪8相連接； 第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)3與控制系統(tǒng)27電連接。
6如圖3所示，減震裝置6包括固定支架12、活動(dòng)支架13、支柱 14及彈簧15,固定支架12安裝在箱體1的外惻面，固定支架12上 均布有兩個(gè)通孔31;活動(dòng)支架13包括上、下臺(tái)板33、 34及兩個(gè)軸 32，軸32的兩端分別固接在上、下臺(tái)板33、 34上，軸32上設(shè)有隔 板30,帶有隔板30的軸32由通孔31穿過，可在通孔31內(nèi)往復(fù)運(yùn) 動(dòng)；隔板30將通孔31分成兩部分，每一部分均設(shè)有抵接在隔板30 上的彈簧15,彈簧15共四個(gè)；在活動(dòng)支架13的上、下臺(tái)板33、 34 之間安裝有支柱14,通過軸承與輸出軸7相連接，可帶動(dòng)輸出軸相 對(duì)于箱體l移動(dòng)。
如圖4所示，光纖收放機(jī)構(gòu)5安裝在箱體1內(nèi)后部的獨(dú)立艙體， 包括光纖纏繞輪盤16、連桿17、曲軸18、行星減速器19、第二驅(qū)動(dòng) 電機(jī)20、第二驅(qū)動(dòng)軸21、蝸桿22、蝸輪23、第一、二正齒輪24、 29及擺爪25,行星減速器19的輸入軸與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)20相連，行 星減速器19的輸出軸端開有內(nèi)孔，與第二驅(qū)動(dòng)軸21鍵連，蝸桿22 和第一正齒輪24分別與第二驅(qū)動(dòng)軸21鍵連；蝸輪23位于蝸桿22的 上方、與蝸桿22嚙合傳動(dòng)，蝸輪23上設(shè)有與其鍵連的曲軸18，曲 軸18通過連桿17與擺爪25相連，連桿17—端與曲軸18鉸接，另 一端與擺爪25鉸接；光纖纏繞輪盤16通過軸承與固定在箱體1上的 獨(dú)立艙體側(cè)壁相連接，輪盤軸28的端部套設(shè)有與第二驅(qū)動(dòng)軸21上第 一正齒輪24嚙合傳動(dòng)的第二正齒輪29;獨(dú)立艙體上設(shè)有導(dǎo)軌35,擺 爪25作為滑塊可往復(fù)移動(dòng)地安裝在導(dǎo)軌35上；第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)20與 控制系統(tǒng)27電連接。
本實(shí)用新型原理及工作過程為
本實(shí)用新型的控制部分由高能量密度鋰離子動(dòng)力電池26和控制 系統(tǒng)27 (本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù))組成，能夠?qū)γ旱V井 下救援探測機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，以及通過纏繞在光纖纏繞輪盤16 上的光纖與控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。如圖5所示，煤礦井下救援探測 機(jī)器人工作時(shí)，控制系統(tǒng)27啟動(dòng)，系統(tǒng)自檢，如果自檢發(fā)現(xiàn)異常， 則電機(jī)下電，停止工作；如果自檢正常，機(jī)器人在原地靜止，光端機(jī) 啟動(dòng)，接收遙控指令，如果停止指令，則電機(jī)下電，工作結(jié)束；如果 不停止指令，根據(jù)遙控指令使機(jī)器人做前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作，并 通過光纖傳輸視頻、車體狀態(tài)等信息。煤礦井下救援探測機(jī)器人具體 工作過程為第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)3接收到遙控指令后工作，通過行星減速機(jī)4帶動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)軸IO旋轉(zhuǎn)，與第一驅(qū)動(dòng)軸IO鍵連的主動(dòng)鏈輪11
在第一驅(qū)動(dòng)軸10的帶動(dòng)下一同旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過傳動(dòng)滾子鏈9驅(qū)動(dòng)從 動(dòng)鏈輪8旋轉(zhuǎn)；輸出軸7與從動(dòng)鏈輪8鍵連，在從動(dòng)鏈輪8的帶動(dòng)下， 輸出軸7旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪2旋轉(zhuǎn)。當(dāng)箱體l左右兩側(cè)的主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn) 速度相同時(shí)，機(jī)器人向前或向后移動(dòng)；當(dāng)箱體l左右兩側(cè)的主動(dòng)輪旋 轉(zhuǎn)速度不同時(shí)，機(jī)器人轉(zhuǎn)彎。第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)20接收到遙控指令后工 作，通過行星減速器19帶動(dòng)第二驅(qū)動(dòng)軸21旋轉(zhuǎn)，與第二驅(qū)動(dòng)軸21 鍵連的蝸桿22及第一正齒輪24在第二驅(qū)動(dòng)軸21的帶動(dòng)下同速旋轉(zhuǎn)， 蝸桿22與蝸輪23嚙合傳動(dòng)，帶動(dòng)蝸輪23旋轉(zhuǎn)，蝸輪23帶動(dòng)一個(gè)曲 軸一連桿一滑塊機(jī)構(gòu)，擺爪25作為滑塊在導(dǎo)軌35上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用以 限制回收光纖時(shí)光纖在光纖纏繞輪盤16上的纏繞位置；第一正齒輪 24通過與第二正齒輪29的嚙合傳動(dòng)，帶動(dòng)光纖纏繞輪盤16旋轉(zhuǎn)， 光纖纏繞輪盤16與曲軸18的轉(zhuǎn)速比由蝸輪23蝸桿22的傳動(dòng)比和正 齒輪24的傳動(dòng)比預(yù)先設(shè)定，以便有效地控制光纖回收時(shí)光纖在光纖 纏繞輪盤16上的纏繞位置。
本實(shí)用新型的四個(gè)主動(dòng)輪的輪胎為巿購產(chǎn)品，購置于為焦作巿恒 成橡膠有限公司生產(chǎn)的礦用防爆輪胎，規(guī)格4. 00-12。
權(quán)利要求1. 一種煤礦井下救援探測機(jī)器人，其特征在于包括箱體(1)、主動(dòng)輪(2)及光纖收放機(jī)構(gòu)(5)，主動(dòng)輪(2)對(duì)稱設(shè)置在箱體(1)的兩側(cè)，與箱體(1)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)裝置相連接；光纖收放機(jī)構(gòu)(5)安裝在箱體(1)內(nèi)，光纖收入機(jī)構(gòu)(5)及驅(qū)動(dòng)裝置中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別與控制系統(tǒng)(27)電連接。
2. 按權(quán)利要求l所述的煤礦井下救援探測機(jī)器人，其特征在于 所述驅(qū)動(dòng)裝置有兩個(gè)、彼此反向安裝在箱體(l)內(nèi)，分別驅(qū)動(dòng)箱體 兩側(cè)的主動(dòng)輪；每一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置均包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3)、行星減速 機(jī)(4)、第一驅(qū)動(dòng)軸(10)、主動(dòng)鏈輪(11)、從動(dòng)鏈輪(8)、傳動(dòng)滾 子鏈(9)及輸出軸(7),第一驅(qū)動(dòng)軸(10)通過行星減速機(jī)(4)與 第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3)相連接，在第一驅(qū)動(dòng)軸(10)上套設(shè)有主動(dòng)鏈輪(11) ;輸出軸(7)安裝在箱體(1)上并由箱體(1)穿出，穿出端 設(shè)有主動(dòng)輪(2),在輸出軸(7)上套設(shè)有從動(dòng)鏈輪(8),通過傳動(dòng) 滾子鏈(9)與主動(dòng)鏈輪(11)相連接。
3. 按權(quán)利要求l所述的煤礦井下救援探測機(jī)器人，其特征在于 在主動(dòng)輪(2 )與箱體(1)之間設(shè)有安裝在箱體(1)上的減震裝置(6)。
4. 按權(quán)利要求3所述的煤礦井下救援探測機(jī)器人，其特征在于 所述減震裝置(6 )包括固定支架(12 )、活動(dòng)支架(13 )、支柱(l4 ) 及彈簧(15)，固定支架(12)安裝在箱體(1)的外側(cè)面，固定支架(12) 上均布有通孔(31);活動(dòng)支架(13)包括上、下臺(tái)板(33、 34)及軸(32),軸(32)的兩端分別固接在上、下臺(tái)板(33、 34) 上，軸(3"上設(shè)有隔板(30),帶有隔板(30)的軸(32)由通孔(31)穿過，可在通孔(31)內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；通孔(31)內(nèi)、隔板(30) 的上下兩側(cè)均設(shè)有抵接在隔板(30 )上的彈簧(15 );在活動(dòng)支架(13 ) 的上、下臺(tái)板(33、 34)之間安裝有與輸出軸(7)相連接的支柱(14)。
5. 按權(quán)利要求l所述的煤礦井下救援探測機(jī)器人，其特征在于 所述光纖收放機(jī)構(gòu)(5)安裝在箱體(1)內(nèi)后部的獨(dú)立艙體，包括光 纖纏繞輪盤(16)、連桿(17)、曲軸(18)、行星減速器(19)、第二 驅(qū)動(dòng)電機(jī)(20)、第二驅(qū)動(dòng)軸(21)、蝸桿(22)、蝸輪(23)、正齒輪及擺爪(25),第二驅(qū)動(dòng)軸(21)的一端通過行星減速器(19)與第 二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(20)相連，另一端分別連接有蝸桿(22)及第一正齒輪 (2斗)；蝸輪(")位于蝸桿(")的上方、與蝸桿(")嚙合傳動(dòng)， 蝸輪(23 )上設(shè)有曲軸(18 ),曲軸(18 )通過連桿(17 )與擺爪(25 ) 相連；光纖纏繞輪盤(16)安裝在獨(dú)立艙體上，輪盤軸(28)的端部 套設(shè)有與蝸桿(22 )上第一正齒輪(24 )嚙合傳動(dòng)的第二正齒輪(29 ); 獨(dú)立艙體上設(shè)有導(dǎo)軌(35 ),擺爪(25 )可往復(fù)移動(dòng)地安裝在導(dǎo)軌(35 ) 上。
6.按權(quán)利要求l所述的煤礦井下救援探測機(jī)器人，其特征在于 主動(dòng)輪(2)為四個(gè)，對(duì)稱設(shè)置在箱體(1)的兩側(cè)；主動(dòng)輪(2)的 直徑大于箱體(1)的高度。
專利摘要本實(shí)用新型屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種煤礦井下救援探測機(jī)器人。包括箱體、主動(dòng)輪及光纖收放機(jī)構(gòu)，主動(dòng)輪對(duì)稱設(shè)置在箱體的兩側(cè)，與箱體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)裝置相連接；光纖收放機(jī)構(gòu)安裝在箱體內(nèi)，光纖收入機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)裝置中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別與控制系統(tǒng)電連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、靈活；大直徑輪具有良好的爬坡和越障性能；在主動(dòng)輪與箱體之間安裝了減震裝置，在不影響機(jī)器人工作的同時(shí)，延長了機(jī)器人的使用壽命；本實(shí)用新型與控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w可通過光纖收入機(jī)構(gòu)控制收放，有效地控制了光纖回收時(shí)的纏繞位置；車體采取整體隔爆的設(shè)計(jì)形式，可以在煤礦井下礦難現(xiàn)場的含有爆炸性氣體環(huán)境的1區(qū)工作，同時(shí)具有防塵、防水的性能。
文檔編號(hào)B62D63/00GK201249820SQ200820014688
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者吳鎮(zhèn)煒, 郎智明, 華 鐘, 韓建達(dá) 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所