專利名稱：兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤礦救援用機(jī)器人，尤其是涉及一種兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
煤炭是我國主要的一次能源，長期以來煤炭在我國一次能源生產(chǎn)的消費(fèi)構(gòu)成中一 直占2/3以上，據(jù)中國可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略研究報(bào)告，預(yù)計(jì)到2050年中國一次能源消費(fèi)中 煤炭的比重仍然占50%左右。因而可以斷定，在今后較長時期內(nèi)煤炭仍將是支撐我國國民 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。但是，眾所周知煤炭的開采又是一個高危行業(yè)，煤炭事故 屢見不鮮，我國尤為突出，以煤炭產(chǎn)量和礦難死亡人數(shù)相比較，中國的煤礦百萬噸死亡率是 世界平均水平的100多倍。因此有必要研制一種用于井下發(fā)生瓦斯、粉塵爆炸、塌方等事故 后，能夠代替人及時進(jìn)入事故現(xiàn)場，獲取事故現(xiàn)場場景以及瓦斯、粉塵濃度、溫度、濕度等參 數(shù)的具有自主移動、智能控制的煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，利用機(jī)器人采集的事故現(xiàn)場信息，及 時、準(zhǔn)確地為地面救援人員提供事故現(xiàn)場的第一手資料，既可為有效地進(jìn)行煤礦應(yīng)急救援， 減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失提供可靠信息，又可為科學(xué)地分析瓦斯爆炸災(zāi)變時期火災(zāi)性混合 氣體的蔓延規(guī)律、多種災(zāi)害耦合條件下災(zāi)害事故的轉(zhuǎn)化及擴(kuò)大的條件及因素等方面的研究 提供原始數(shù)據(jù)?，F(xiàn)如今，國內(nèi)外研究領(lǐng)域均已對煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)作了大量的深入研究，但由 于煤礦救援機(jī)器人是一個交叉的研究領(lǐng)域，其涉及機(jī)械、控制、傳感檢測、信息信號處理、模 式識別、人工智能和計(jì)算機(jī)等多門學(xué)科和技術(shù)。煤礦救援機(jī)器人應(yīng)能深入事故現(xiàn)場，在結(jié) 構(gòu)、半結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中連續(xù)運(yùn)動，煤礦事故的種類有多種，應(yīng)根據(jù)事故種類的不同，開展研 究。以煤礦發(fā)生的四種主要事故之一的瓦斯爆炸事故為例，其多發(fā)生在距井口較遠(yuǎn)的工作 面，煤礦事故發(fā)生后要求機(jī)器人必須快速、及時、準(zhǔn)確地到達(dá)事故現(xiàn)場。目前國內(nèi)外煤礦救 援機(jī)器人尚無應(yīng)用于實(shí)際救援的相關(guān)報(bào)道，其研究主要集中在輪式或履帶式單機(jī)器人的方 面，其中輪式機(jī)器人均為膠帶式車輪，并不適用于發(fā)生爆炸后的高溫有火的實(shí)際現(xiàn)狀；履帶 式移動機(jī)器人適應(yīng)地形情況較強(qiáng)，但其運(yùn)行速度較慢，功耗較大，其移動機(jī)構(gòu)及自備的電源 都不適用于從井口快速運(yùn)動到事故現(xiàn)場，并安全返回的救援需求。隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，多機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)引起了學(xué)者們的普遍重視， 而構(gòu)造多機(jī)器人系統(tǒng)一個重要的因素是體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因?yàn)橄到y(tǒng)性能的優(yōu)劣很大程度上取 決于結(jié)構(gòu)是否合理。個體機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)是多機(jī)器人系統(tǒng)的基本組成單位，因此，研究個 體機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)是研究多機(jī)器人很重要的研究方向。將多機(jī)器人系統(tǒng)作為一個整體考 慮，多機(jī)器人系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可以分為集中式和分散式，而分散式結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分為分層式 和分布式兩種。多機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)就是研究如何根據(jù)任務(wù)類型，機(jī)器人個體能力等確定機(jī) 器人群體模型以及恰當(dāng)?shù)南嗷リP(guān)系；并且救援機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)應(yīng)重點(diǎn)研究機(jī)器人系統(tǒng)中各 組成部分之間的相互關(guān)系和功能分配，確定機(jī)器人系統(tǒng)的信息流通關(guān)系和邏輯上的計(jì)算結(jié) 構(gòu)，亦即機(jī)器人系統(tǒng)中信息處理和控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，此為煤礦救援機(jī)器人能得到實(shí)際 有效應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。
煤礦事故以井下事故居多，大中型煤礦的平均開采深度已達(dá)到400米以上，開采 條件復(fù)雜。在這些礦井中從采煤工作面的下順槽直至井底車場均使用不同方式的軌道運(yùn) 輸，軌道運(yùn)輸能充分適應(yīng)運(yùn)輸距離的變化和巷道的彎曲，適用范圍廣，既能用于水平巷道， 也能用于傾斜巷道。隨著煤礦開采技術(shù)的發(fā)展和開采強(qiáng)度的加大，新的井下運(yùn)輸方式不斷 出現(xiàn)，但軌道運(yùn)輸在礦井運(yùn)輸中仍然大量存在，一是因?yàn)檐壍肋\(yùn)輸是礦井水平運(yùn)輸巷道的 主要運(yùn)輸方式之一；二是因?yàn)榧幢闶窃谌渴褂眠\(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸?shù)牟蓞^(qū)內(nèi)，材料及設(shè)備的運(yùn)輸 仍需要使用軌道運(yùn)輸，因此軌道運(yùn)輸目前仍是煤礦井下運(yùn)輸?shù)闹饕绞?，軌道運(yùn)輸?shù)拇嬖?也為本發(fā)明的運(yùn)載機(jī)器人在井下的運(yùn)行提供了基本條件。近年來，我國煤礦事故頻發(fā)，煤礦救援水平相對落后，各種救援工作仍然以人工為 主。盡管許多單位開展了各種用于煤礦事故救援的機(jī)器人，研制了各種樣機(jī)，但均未見過應(yīng) 用于實(shí)際的報(bào)道，其主要原因是煤礦救援機(jī)器人的上述關(guān)鍵技術(shù)仍未得到較好的解決。另 外，煤礦井下條件惡劣，事故發(fā)生地距井口較遠(yuǎn)，也是制約機(jī)器人在井下應(yīng)用的重要因素之 一。在煤礦井下發(fā)生爆炸事故后，井下軌道會受到不同程度的影響，軌道線路中的各種確 定性不平順、非確定性不平順和動力不平順等因素都會不同程度地加劇輪軌間的相互作用 力，影響機(jī)器人運(yùn)動性能。因此，要求運(yùn)載機(jī)器人應(yīng)具有一定的移動性、穩(wěn)定性和曲線通過 能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種兩級煤 礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)合理、使用操作簡便、智能化程度高且工作性能可靠，采用運(yùn)載 機(jī)器人與探測機(jī)器人兩級機(jī)器人系統(tǒng)有效解決了煤礦井下條件惡劣、事故發(fā)生地距井口較 遠(yuǎn)、履帶式救援機(jī)器人移動范圍有限不能對事故發(fā)生地環(huán)境信息進(jìn)行有效監(jiān)測等缺陷和不 足。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)， 其特征在于包括對煤礦事故發(fā)生處的相關(guān)環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時檢測的探測機(jī)器人和沿煤礦 井下巷道中所布設(shè)的已有運(yùn)輸通道將探測機(jī)器人由地面運(yùn)送至煤礦事故發(fā)生處附近且運(yùn) 送過程中同步對煤礦井下巷道中的相關(guān)環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時檢測的運(yùn)載機(jī)器人，所述探測機(jī) 器人與運(yùn)載機(jī)器人之間以無線通信方式進(jìn)行雙向通信，所述運(yùn)載機(jī)器人為車輪式機(jī)器人， 所述探測機(jī)器人為履帶式機(jī)器人。上述兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征是所述運(yùn)載機(jī)器人包括機(jī)器人本體一、 布設(shè)在機(jī)器人本體一內(nèi)且供探測機(jī)器人存放的機(jī)器人存放倉、安裝在所述機(jī)器人存放倉的 倉門上且?guī)铀鰝}門開關(guān)的倉門開關(guān)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、安裝在機(jī)器人本體一內(nèi)且能沿煤礦井下 巷道中所布設(shè)的已有運(yùn)輸通道行走的行走機(jī)構(gòu)一、對行走機(jī)構(gòu)一進(jìn)行驅(qū)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)一、 環(huán)境信息監(jiān)測單元一、自主導(dǎo)航單元一、測距單元一、安裝在機(jī)器人本體一上的自動排障機(jī) 構(gòu)、無線通信單元一以及分別與環(huán)境信息監(jiān)測單元一、測距單元一和自主導(dǎo)航單元一相接 的控制系統(tǒng)一，所述倉門開關(guān)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、所述行走機(jī)構(gòu)一、驅(qū)動機(jī)構(gòu)一、環(huán)境信息監(jiān)測單元 一、測距單元一、自主導(dǎo)航單元一和控制系統(tǒng)一均安裝在機(jī)器人本體一內(nèi)；所述倉門開關(guān) 驅(qū)動機(jī)構(gòu)、自動排障機(jī)構(gòu)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)一均由控制系統(tǒng)一進(jìn)行控制且三者均與控制系統(tǒng)一相 接，所述無線通信單元一與控制系統(tǒng)一相接；
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所述探測機(jī)器人包括機(jī)器人本體二、安裝在機(jī)器人本體二內(nèi)的行走機(jī)構(gòu)二、對行 走機(jī)構(gòu)二進(jìn)行驅(qū)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)二、環(huán)境信息監(jiān)測單元二、自主導(dǎo)航單元二、測距單元二、無 線通信單元二以及分別與環(huán)境信息監(jiān)測單元二、測距單元二和自主導(dǎo)航單元二相接的控制 系統(tǒng)二，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)二、環(huán)境信息監(jiān)測單元二、自主導(dǎo)航單元二、測距單元二和控制系統(tǒng) 二均安裝在機(jī)器人本體二內(nèi)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)二由控制系統(tǒng)二進(jìn)行控制且其與控制系統(tǒng)二相 接，所述無線通信單元二與控制系統(tǒng)二相接；所述控制系統(tǒng)一與控制系統(tǒng)二之間通過無線 通信單元一和無線通信單元二進(jìn)行雙向通信，且所述控制系統(tǒng)一與控制系統(tǒng)二分別通過無 線通信單元一和無線通信單元二與地面上的遠(yuǎn)程遙控設(shè)備進(jìn)行雙向通信。上述兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征是所述已有運(yùn)輸通道為由兩根平行布設(shè) 的鋼軌組成的軌道；所述行走機(jī)構(gòu)一包括一前一后安裝在機(jī)器人本體一下方的前軸輪系和 后軸輪系，所述前軸輪系和所述后軸輪系之間通過鏈輪進(jìn)行連接；所述前軸輪系包括前輪 軸、分別安裝在前輪軸左右兩端的左前輪和右前輪，所述后軸輪系包括與前輪軸平行布設(shè) 的后輪軸以及分別安裝在后輪軸左右兩端的左后輪和右后輪組成，所述左前輪、右前輪、左 后輪和右后輪均為結(jié)構(gòu)與鋼軌的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)且能沿鋼軌前后移動的軌道輪。上述兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征是所述前輪軸和后輪軸的左右端部分別 安裝在安裝于機(jī)器人本體一左右兩側(cè)下方的軸承座內(nèi)。上述兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征是所述機(jī)器人本體一上設(shè)置有用于存放 探測機(jī)器人的機(jī)器人存放倉；所述機(jī)器人本體一的外部形狀為長方體，所述機(jī)器人存放倉 的形狀為長方體，且機(jī)器人本體一內(nèi)設(shè)置有將所述倉門打開后將探測機(jī)器人由機(jī)器人存放 倉內(nèi)移送至地面的起落架，所述起落架由布設(shè)在機(jī)器人本體一內(nèi)的起落架驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū) 動，所述起落架驅(qū)動機(jī)構(gòu)由控制系統(tǒng)一進(jìn)行控制且其與控制系統(tǒng)一相接。上述兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征是所述探測機(jī)器人為六自由度機(jī)器人； 所述行走機(jī)構(gòu)二包括分別安裝在機(jī)器人本體二左右兩側(cè)的左主履帶單元和右主履帶單元 以及分別布設(shè)在機(jī)器人本體二左前部、右前部、左后部和右后部的左前擺臂單元、右前擺臂 單元、左后擺臂單元和右后擺臂單元，所述左前擺臂單元和左后擺臂單元分別與右前擺臂 單元和右后擺臂單元呈左右對稱布設(shè)；所述左主履帶單元和右主履帶單元均與驅(qū)動機(jī)構(gòu)二 相接；所述左前擺臂單元和左后擺臂單元均與左主履帶單元傳動連接且二者均由左主履帶 單元帶動進(jìn)行移動；所述右前擺臂單元和右后擺臂單元均與右主履帶單元傳動連接且二者 均由右主履帶單元帶動進(jìn)行移動；所述探測機(jī)器人還包括四臺分別與左前擺臂單元、右前 擺臂單元、左后擺臂單元和右后擺臂單元相接且?guī)拥臄[臂驅(qū)動電機(jī)，四臺擺臂驅(qū)動電機(jī) 均與控制系統(tǒng)二相接且均由控制系統(tǒng)二進(jìn)行控制，四臺擺臂驅(qū)動電機(jī)相應(yīng)分別帶動左前擺 臂單元、右前擺臂單元、左后擺臂單元和右后擺臂單元繞各自中軸線進(jìn)行360°擺動。上述兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征是所述運(yùn)載機(jī)器人還包括安裝在機(jī)器人 本體一內(nèi)的制動裝置，所述制動裝置為電動式制動裝置或氣動式制動裝置；所述電動式制動裝置包括制動電機(jī)、與制動電機(jī)的動力輸出軸相接且由制動電機(jī) 進(jìn)行驅(qū)動的制動桿和制動狀態(tài)下分別與左前輪、右前輪、左后輪和右后輪的輪圈外側(cè)緊貼 的四個軸瓦，四個所述軸瓦分別通過傳動組件與制動桿相接且均由制動桿帶動進(jìn)行移動， 四個所述軸瓦分別為與左前輪、右前輪、左后輪和右后輪位置相對的左前軸瓦、左后軸瓦、 右前軸瓦和右后軸瓦；
所述氣動式制動裝置包括左右兩個制動氣缸、由制動氣缸進(jìn)行驅(qū)動的前后兩個橫 向移動滑塊和制動狀態(tài)下分別與左前輪、右前輪、左后輪和右后輪的輪圈外側(cè)緊貼的四個 軸瓦，左右兩個制動氣缸分別為左側(cè)氣缸和右側(cè)氣缸，所述制動氣缸為雙向氣缸且所述雙 向氣缸內(nèi)布設(shè)有前后兩個橫向移動的活塞，前后兩個活塞分別與前后兩個橫向移動滑塊相 接且前后兩個活塞分別帶動前后兩個橫向移動滑塊進(jìn)行橫向移動，四個所述軸瓦分別為與 左前輪、右前輪、左后輪和右后輪位置相對的左前軸瓦、左后軸瓦、右前軸瓦和右后軸瓦；左 前軸瓦和左后軸瓦分別通過縱向連桿與由左側(cè)氣缸進(jìn)行驅(qū)動的前后兩個橫向移動滑塊相 接，且右前軸瓦和右后軸瓦分別通過縱向連桿與由右側(cè)氣缸進(jìn)行驅(qū)動的前后兩個橫向移動 滑塊相接。上述兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征是所述機(jī)器人本體一與行走機(jī)構(gòu)一之間 安裝有將機(jī)器人本體一的重量均勻地彈性傳遞至鋼軌上的連接緩沖裝置。上述兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征是所述連接緩沖裝置的數(shù)量為兩個且兩 個連接緩沖裝置分別為布設(shè)在左前輪與左后輪外側(cè)的連接緩沖裝置一和布設(shè)在右前輪與 右后輪外側(cè)的連接緩沖裝置二，所述連接緩沖裝置一和連接緩沖裝置二的結(jié)構(gòu)相同且二者 呈左右對稱布設(shè)；所述連接緩沖裝置一均包括前緩沖結(jié)構(gòu)、后緩沖結(jié)構(gòu)和由四根連桿組成 的W形連桿緩沖機(jī)構(gòu)，所述前緩沖結(jié)構(gòu)包括布設(shè)在機(jī)器人本體一下部的橫向橡膠墊和墊裝 在所述橫向橡膠墊與左前輪中上部或左后輪中上部之間的縱向橡膠墊，所述后緩沖結(jié)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)與前緩沖結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同；四根所述連桿由前至后分別為連桿一、連桿二、連桿三和連 桿四，連桿一的下部固定安裝在左前輪的前側(cè)中部且其上端部與機(jī)器人本體一之間安裝有 過渡支座一，連桿二和連桿三的下部分別固定安裝在左前輪的后側(cè)中部和左后輪的前側(cè)中 部且二者的上端部與機(jī)器人本體一之間安裝有過渡支座二，連桿四的下部固定安裝在左后 輪的后側(cè)中部且其上端部與機(jī)器人本體一之間安裝有過渡支座三。上述兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征是所述運(yùn)載機(jī)器人還包括與控制系統(tǒng)一 相接且對機(jī)器人本體一前后方的障礙物信息進(jìn)行實(shí)時檢測的內(nèi)部檢測系統(tǒng)一，控制系統(tǒng)一 對所述內(nèi)部檢測系統(tǒng)一所檢測信息進(jìn)行分析處理并將分析處理結(jié)果同步傳送至自主導(dǎo)航 單元一；所述內(nèi)部檢測系統(tǒng)一包括布設(shè)在機(jī)器人本體一前部的前部檢測單元一和布設(shè)在機(jī) 器人本體一后部的后部檢測單元一，所述前部檢測單元一和后部檢測單元一均包括對機(jī)器 人本體一前方和后方是否存在障礙物以及所存在障礙物距機(jī)器人本體一間的距離和所述 障礙物的大小進(jìn)行實(shí)時檢測的多組檢測裝置一，且每一組所述檢測裝置一均包括一個超聲 傳感器一和一個紅外傳感器一，所述超聲傳感器一和紅外傳感器一均與控制系統(tǒng)一相接；所述探測機(jī)器人還包括與控制系統(tǒng)二相接且對機(jī)器人本體二前后方的障礙物信 息進(jìn)行實(shí)時檢測的內(nèi)部檢測系統(tǒng)二，控制系統(tǒng)二對所述內(nèi)部檢測系統(tǒng)二所檢測信息進(jìn)行分 析處理并將分析處理結(jié)果同步傳送至自主導(dǎo)航單元二；所述內(nèi)部檢測系統(tǒng)二包括布設(shè)在機(jī) 器人本體二前部的前部檢測單元二和布設(shè)在機(jī)器人本體二后部的后部檢測單元二，所述前 部檢測單元二和后部檢測單元二均包括對機(jī)器人本體二前方和后方是否存在障礙物以及 所存在障礙物距機(jī)器人本體二間的距離和所述障礙物的大小進(jìn)行實(shí)時檢測的多組檢測裝 置二，且每一組所述檢測裝置二均包括一個超聲傳感器二和一個紅外傳感器二，所述超聲 傳感器二和紅外傳感器二均與控制系統(tǒng)二相接。。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、設(shè)計(jì)合理且工作性能可靠，本發(fā)明針對煤礦事故多發(fā)生在距井口較遠(yuǎn)的工作面 區(qū)域的現(xiàn)狀，創(chuàng)造性地提出了兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，第一級機(jī)器人——運(yùn) 載機(jī)器人采用車輪式移動機(jī)構(gòu)，第二級機(jī)器人——探測機(jī)器人采用多節(jié)履帶式結(jié)構(gòu)；當(dāng)井 下發(fā)生事故后，第一級機(jī)器人載著第二級機(jī)器人沿井下已有的運(yùn)輸軌道運(yùn)行到所能運(yùn)行的 距事故地點(diǎn)最近處，第一級機(jī)器人若被障礙物阻止或軌道受到破壞，不能繼續(xù)前移，則打開 倉門，第二級機(jī)器人從一適宜方位離開第一級機(jī)器人，利用其自身的自主導(dǎo)航、自主移動等 功能繼續(xù)前行，運(yùn)動到井下靠近事故發(fā)生的位置。兩級機(jī)器人上均裝有C⑶攝像頭、超聲測 距儀和瓦斯、一氧化碳、氧氣、溫度、濕度測試儀等傳感器，機(jī)器人從開始自主運(yùn)行起，利用 其自身攜帶的傳感器，能夠隨時檢測周圍的環(huán)境信息，并進(jìn)行處理和記錄。2、運(yùn)載機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理且使用效果好、運(yùn)動能力強(qiáng)，運(yùn)載機(jī)器人在牽引力的 作用下沿軌道運(yùn)行時，不會發(fā)生脫軌和傾覆等非正?，F(xiàn)象且其具有一定的移動性、穩(wěn)定性 和曲線通過能力，因而在煤礦井下發(fā)生爆炸事故且井下軌道受到不同程度影響后，軌道線 路中的各種確定性不平順、非確定性不平順和動力不平順等因素都不會影響運(yùn)載機(jī)器人的 運(yùn)動性能。綜上，運(yùn)載機(jī)器人適用于煤礦井下的事故救援，其軌道輪式移動機(jī)構(gòu)，能充分利 用煤礦井下已有運(yùn)輸軌道，使運(yùn)載機(jī)器人具有移動速度快、耐高溫、耐火等特點(diǎn)，且能適應(yīng) 軌道的具體情況，如上坡、下坡、曲線、道岔等；其長方行箱體既能運(yùn)載二級探測機(jī)器人，又 可以裝載較大容量的電池，使其具有較長的工作時間，且易于實(shí)現(xiàn)防水、防塵和防爆。3、運(yùn)載機(jī)器人的功能完善且工作性能可靠，其不僅能沿軌道以一定的速度平穩(wěn)運(yùn) 行，并且能適應(yīng)軌道的具體情況，如上坡、下坡、曲線、道岔等，同時具有簡單的排障功能，能 清除軌道上散落的一定體積的障礙物，且具有能讓二級機(jī)器人離開和返回的起落架裝置。 另外，運(yùn)載機(jī)器人具有制動裝置，如遇特殊情況其能夠準(zhǔn)停在軌道上。因而，運(yùn)載機(jī)器人的 設(shè)計(jì)合理，智能化程度高，運(yùn)動能力強(qiáng)，在牽引力的作用下沿軌道運(yùn)行時，不發(fā)生脫軌和傾 覆等非正常現(xiàn)象且其具有一定的移動性、穩(wěn)定性和曲線通過能力。4、運(yùn)載機(jī)器人采用模塊化設(shè)計(jì)，拆裝方便，使得機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊且拆裝方便，井下 發(fā)生爆炸事故后既可以從地面直接進(jìn)入井下，也可以在井下停車場快速組裝后使用。平時 還可以作為一移動設(shè)備，自主運(yùn)行于煤礦井下，對井下狀況進(jìn)行監(jiān)控。5、運(yùn)載機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便、智能化程度高且工作性能可靠、運(yùn)行速度快、 運(yùn)動能力強(qiáng)，在煤礦井下發(fā)生爆炸事故且井下軌道受到一定程度影響后，仍能沿軌道線路 運(yùn)行。因而能有效解決煤礦井下條件惡劣、事故發(fā)生地距井口較遠(yuǎn)、履帶式救援機(jī)器人移動 范圍有限等缺陷和不足。實(shí)際使用過程中，在煤礦井下發(fā)生爆炸事故后，能充分利用井下已 有的運(yùn)輸軌道，快速高效地將探測機(jī)器人運(yùn)送到距事故現(xiàn)場最近處，并能對巷道內(nèi)的環(huán)境 進(jìn)行監(jiān)測；同時，本發(fā)明可以在軌道上往復(fù)多次運(yùn)行，且井下軌道受到不同程度影響后，軌 道線路中的各種確定性不平順、非確定性不平順和動力不平順等因素都不會影響本發(fā)明的 運(yùn)動性能。6、探測機(jī)器人設(shè)計(jì)為擺臂履帶式移動機(jī)器人，因而其在秉承了多種移動機(jī)器人優(yōu) 點(diǎn)的同時，充分考慮到運(yùn)動環(huán)境對運(yùn)動的影響，對于不同的運(yùn)動環(huán)境采用不同的運(yùn)動方式， 不同運(yùn)動方式具有不同的優(yōu)點(diǎn)。探測機(jī)器人具有很強(qiáng)的運(yùn)動穩(wěn)定性、機(jī)動性、靈活性，同時 還有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)?？梢愿鶕?jù)周圍環(huán)境的變化調(diào)整運(yùn)動姿態(tài)，達(dá)到最高的運(yùn)動 的最佳選擇和工作效率。
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7、實(shí)用價(jià)值高且推廣應(yīng)用前景廣泛，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，本發(fā)明能 充分利用煤礦井下已有的運(yùn)輸軌道，充分發(fā)揮輪式移動機(jī)器人和履帶式移動機(jī)器人的特 點(diǎn)，較好地解決了事故地點(diǎn)距井口較遠(yuǎn)，履帶式救援機(jī)器人移動范圍有限等缺陷和不足。本 發(fā)明針對煤礦事故多發(fā)生在距井口較遠(yuǎn)的工作面區(qū)域的現(xiàn)狀，創(chuàng)造性地提出了兩級煤礦救 援機(jī)器人系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，本發(fā)明為第一級機(jī)器人且其采用車輪式移動機(jī)構(gòu)，第二級機(jī)器 人即探測機(jī)器人采用多節(jié)履帶式結(jié)構(gòu)且其通過本發(fā)明移送至事故發(fā)生處附近；當(dāng)井下發(fā) 生事故后，本發(fā)明載著第二級機(jī)器人沿井下已有的運(yùn)輸軌道運(yùn)行到所能運(yùn)行的距事故地點(diǎn) 最近處，當(dāng)本發(fā)明被障礙物阻止或軌道受到破壞，不能繼續(xù)前移，則打開倉門，第二級探測 機(jī)器人從一適宜方位離開本發(fā)明并利用其自身的自主導(dǎo)航、自主移動等功能繼續(xù)前行，運(yùn) 動到井下靠近事故發(fā)生的位置；兩級機(jī)器人上均裝有CCD攝像頭、超聲測距儀和瓦斯、一氧 化碳、氧氣、溫度、濕度測試儀等傳感器，機(jī)器人從開始自主運(yùn)行起，利用其自身攜帶的傳感 器，能夠隨時檢測周圍的環(huán)境信息，并進(jìn)行處理和記錄。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、使用操作簡便、智能化程度高且工作性能可靠，采用 運(yùn)載機(jī)器人與探測機(jī)器人兩級機(jī)器人系統(tǒng)有效解決了煤礦井下條件惡劣、事故發(fā)生地距井 口較遠(yuǎn)、履帶式救援機(jī)器人移動范圍有限不能對事故發(fā)生地環(huán)境信息進(jìn)行有效監(jiān)測等缺陷 和不足。下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的使用狀態(tài)參考圖。
圖3為本發(fā)明運(yùn)載機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖3的左視圖。
圖5為圖3的俯視圖。
圖6為本發(fā)明運(yùn)載機(jī)器人的電路框圖。
圖7為本發(fā)明運(yùn)載機(jī)器人所采用軌道輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明運(yùn)載機(jī)器人所采用電動式制動裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為本發(fā)明運(yùn)載機(jī)器人所采用電動式制動裝置的使用狀態(tài)參考圖。
圖10為圖9的俯視圖。
圖11為本發(fā)明運(yùn)載機(jī)器人所采用連接緩沖裝置二的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12為本發(fā)明探測機(jī)器人的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖13為本發(fā)明探測機(jī)器人的側(cè)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖14為圖13的俯視圖。
圖15為本發(fā)明探測機(jī)器人的電路框圖。
圖16為本發(fā)明運(yùn)載機(jī)器人所采用氣動式制動裝置的使用狀態(tài)參考圖。
圖17為圖16的俯視圖。
附圖標(biāo)記說明
1-運(yùn)載機(jī)器人； 1-1-機(jī)器人本體一 ；1-2-機(jī)器人存放倉；
1-3_倉門開關(guān)驅(qū)動機(jī)構(gòu)；1-4-行走機(jī)構(gòu)一 ； 1-41-前輪軸；
1-42-左前輪；1-43-右前輪；1-44-后輪軸；
1-45-左后輪；1-46-右后輪；1-48-軸承座；
1-481-軸承座殼體；1-482-滾柱軸承；1-483-內(nèi)座圈；
1-5-驅(qū)動機(jī)構(gòu)一；1-6-環(huán)境信息監(jiān)測單1-7-控制系統(tǒng)一；
元一；
1-8-自主導(dǎo)航單元一；1-9-自動排障機(jī)構(gòu)；1-10-測距單元一；
2-探測機(jī)器人；3_鋼軌；4_輪圈；
5-輪緣；6-起落架；7-起落架驅(qū)動機(jī)構(gòu)
8-制動電機(jī)；9-制動桿；10-1-左前軸瓦；
10-2-左后軸瓦；10-3-右前軸瓦；10-4-右后軸瓦；
11-1-傳動組件一；11-11-前縱向連桿11-12-后縱向連桿
11-13-橫向伸縮連桿-一 ；11-14-傳動桿一；11-2-傳動組件二 ；
11-21-前縱向連桿二 ；11-22-后縱向連桿11-23-橫向伸縮連
--；桿二；
11-24-傳動桿二 ；12-1-前緩沖結(jié)構(gòu)；12-2-后緩沖結(jié)構(gòu)；
12-3-連桿一；12-4-連桿二 ；12-5-連桿三；
12-6-連桿四；13-1-過渡支座一；13-2-過渡支座二 ；
13-3-過渡支座三；14-存儲單元；15-無線通信單元；
18-1-前鏈輪；18-2-后鏈輪；18-3-鏈條；
19-彈性支撐桿；20-1-安裝座一；20-2-安裝座二 ；
21-水平向滑槽；22-固定座；23-連接扣件；
24-超聲傳感器一；25-紅外傳感器一；27-超聲傳感器二 ；
28-紅外傳感器二 ；29-制動氣缸；30-橫向移動滑塊；
31-縱向連桿；32-活塞。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示的一種兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，包括對煤礦事故發(fā)生處的相關(guān) 環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時檢測的探測機(jī)器人2和沿煤礦井下巷道中所布設(shè)的已有運(yùn)輸通道將探 測機(jī)器人2由地面運(yùn)送至煤礦事故發(fā)生處附近且運(yùn)送過程中同步對煤礦井下巷道中的相 關(guān)環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時檢測的運(yùn)載機(jī)器人1，所述探測機(jī)器人2與運(yùn)載機(jī)器人1之間以無線通 信方式進(jìn)行雙向通信，所述運(yùn)載機(jī)器人1為車輪式機(jī)器人，所述探測機(jī)器人2為履帶式機(jī)器 人。結(jié)合圖3、圖4、圖5和圖6，所述運(yùn)載機(jī)器人1包括機(jī)器人本體一 1_1、布設(shè)在機(jī)器 人本體一 1-1內(nèi)且供探測機(jī)器人2存放的機(jī)器人存放倉1-2、安裝在所述機(jī)器人存放倉1-2 的倉門上且?guī)铀鰝}門開關(guān)的倉門開關(guān)驅(qū)動機(jī)構(gòu)1-3、安裝在機(jī)器人本體一 1-1內(nèi)且能 沿煤礦井下巷道中所布設(shè)的已有運(yùn)輸通道行走的行走機(jī)構(gòu)一 1-4、對行走機(jī)構(gòu)一 1-4進(jìn)行 驅(qū)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)一 1-5、環(huán)境信息監(jiān)測單元一 1-6、自主導(dǎo)航單元一 1-8、測距單元一 1-10、 安裝在機(jī)器人本體一 1-1上的自動排障機(jī)構(gòu)1-9、無線通信單元一 15以及分別與環(huán)境信息監(jiān)測單元一 1-6、測距單元一 1-10和自主導(dǎo)航單元一 1-8相接的控制系統(tǒng)一 1-7，所述倉門 開關(guān)驅(qū)動機(jī)構(gòu)1-3、所述行走機(jī)構(gòu)一 1-4、驅(qū)動機(jī)構(gòu)一 1-5、環(huán)境信息監(jiān)測單元一 1-6、測距單 元一 1-10、自主導(dǎo)航單元一 1-8和控制系統(tǒng)一 1-7均安裝在機(jī)器人本體一 1-1內(nèi)。所述倉 門開關(guān)驅(qū)動機(jī)構(gòu)1-3、自動排障機(jī)構(gòu)1-9和驅(qū)動機(jī)構(gòu)一 1-5均由控制系統(tǒng)一 1-7進(jìn)行控制且 三者均與控制系統(tǒng)一 1-7相接，所述無線通信單元一 15與控制系統(tǒng)一 1-7相接。所述自主 導(dǎo)航單元一 1-8內(nèi)集成有煤礦井下GIS系統(tǒng)，基于GIS的路徑搜索算法和自定位算法，運(yùn)載 機(jī)器人據(jù)此可以計(jì)算最佳行走路線，并確定自身位置。結(jié)合圖12、圖13、圖14和圖15，所述探測機(jī)器人2包括機(jī)器人本體二 2_1、安裝在 機(jī)器人本體二 2-1內(nèi)的行走機(jī)構(gòu)二 2-2、對行走機(jī)構(gòu)二 2-2進(jìn)行驅(qū)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)二 2-3、環(huán) 境信息監(jiān)測單元二 2-4、自主導(dǎo)航單元二 2-5、測距單元二 2-6、無線通信單元二 17以及分 別與環(huán)境信息監(jiān)測單元二 2-4、測距單元二 2-6和自主導(dǎo)航單元二 2-5相接的控制系統(tǒng)二 2-7，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)二 2-3、環(huán)境信息監(jiān)測單元二 2-4、自主導(dǎo)航單元二 2-5、測距單元二 2_6 和控制系統(tǒng)二 2-7均安裝在機(jī)器人本體二 2-1內(nèi)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)二 2-3由控制系統(tǒng)二 2-7 進(jìn)行控制且其與控制系統(tǒng)二 2-7相接，所述無線通信單元二 17與控制系統(tǒng)二 2-7相接。所 述控制系統(tǒng)一 1-7與控制系統(tǒng)二 2-7之間通過無線通信單元一 15和無線通信單元二 17進(jìn) 行雙向通信，且所述控制系統(tǒng)一 1-7與控制系統(tǒng)二 2-7分別通過無線通信單元一 15和無線 通信單元二 17與地面上的遠(yuǎn)程遙控設(shè)備進(jìn)行雙向通信。本實(shí)施例中，所述自主導(dǎo)航單元一 1-8和自主導(dǎo)航單元二 2-5內(nèi)均集成有GPS定 位模塊，具有定位功能。本實(shí)施例中，所述探測機(jī)器人2為六自由度機(jī)器人。所述行走機(jī)構(gòu)二 2-2包括分 別安裝在機(jī)器人本體二 2-1左右兩側(cè)的左主履帶單元2-21和右主履帶單元2-22以及分別 布設(shè)在機(jī)器人本體二 2-1左前部、右前部、左后部和右后部的左前擺臂單元2-23、右前擺臂 單元2-24、左后擺臂單元2-25和右后擺臂單元2-26，所述左前擺臂單元2_23和左后擺臂 單元2-25分別與右前擺臂單元2-24和右后擺臂單元2-26呈左右對稱布設(shè)。所述左主履 帶單元2-21和右主履帶單元2-22均與驅(qū)動機(jī)構(gòu)二 2-3相接。所述左前擺臂單元2_23和 左后擺臂單元2-25均與左主履帶單元2-21傳動連接且二者均由左主履帶單元2-21帶動 進(jìn)行移動；所述右前擺臂單元2-24和右后擺臂單元2-26均與右主履帶單元2-22傳動連接 且二者均由右主履帶單元2-22帶動進(jìn)行移動。所述探測機(jī)器人2還包括四臺分別與左前 擺臂單元2-23、右前擺臂單元2-24、左后擺臂單元2-25和右后擺臂單元2_26相接且?guī)?的擺臂驅(qū)動電機(jī)6，四臺擺臂驅(qū)動電機(jī)均與控制系統(tǒng)二 2-7相接且均由控制系統(tǒng)二 2-7進(jìn)行 控制，四臺擺臂驅(qū)動電機(jī)相應(yīng)分別帶動左前擺臂單元2-23、右前擺臂單元2-24、左后擺臂 單元2-25和右后擺臂單元2-26繞各自中軸線進(jìn)行360°擺動。綜上，所述探測機(jī)器人2共有6個自由度，即兩個平動自由度和四個擺動自由度， 驅(qū)動機(jī)構(gòu)二 2-3包括兩個分別對左主履帶單元2-21和右主履帶單元2-22進(jìn)行驅(qū)動的主驅(qū) 動電機(jī)和四個分別對左前擺臂單元2-23、右前擺臂單元2-24、左后擺臂單元2-25和右后擺 臂單元2-26進(jìn)行驅(qū)動的擺臂驅(qū)動電機(jī)，且兩個主驅(qū)動電機(jī)和四個擺臂驅(qū)動電機(jī)均布設(shè)在 機(jī)器人本體二 2-1內(nèi)。兩個主驅(qū)動電機(jī)分別經(jīng)減速箱后與左主履帶單元2-21和右主履帶單 元2-22的傳動軸相接，相應(yīng)地四個擺臂驅(qū)動電機(jī)分別經(jīng)減速箱后與左前擺臂單元2-23、右 前擺臂單元2-24、左后擺臂單元2-25和右后擺臂單元2-26相接。實(shí)際使用過程中，探測機(jī)器人2通過兩個主驅(qū)動電機(jī)和四個擺臂驅(qū)動電機(jī)經(jīng)減速后直接驅(qū)動六個履帶(分別為左主 履帶單元2-21、右主履帶單元2-22、左前擺臂單元2-23、右前擺臂單元2_24、左后擺臂單元 2-25和右后擺臂單元2-26)進(jìn)行卷繞運(yùn)動，將履帶卷繞運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器人的平移運(yùn)動，產(chǎn) 生兩個平動自由度和一個回轉(zhuǎn)自由度，實(shí)現(xiàn)探測機(jī)器人2在平面內(nèi)運(yùn)動。具體而言，四個擺 臂驅(qū)動電機(jī)分別驅(qū)動四個擺臂，以各自回轉(zhuǎn)中心軸為軸心實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生四個旋轉(zhuǎn)自由度。因而，實(shí)際運(yùn)行時，上述擺臂履帶式移動機(jī)器人即探測機(jī)器人2在秉承了多種移 動機(jī)器人優(yōu)點(diǎn)的同時，充分考慮到運(yùn)動環(huán)境對運(yùn)動的影響，對于不同的運(yùn)動環(huán)境采用不同 的運(yùn)動方式，不同運(yùn)動方式具有不同的優(yōu)點(diǎn)。探測機(jī)器人具有很強(qiáng)的運(yùn)動穩(wěn)定性、機(jī)動性、 靈活性，同時還有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)?？梢愿鶕?jù)周圍環(huán)境的變化調(diào)整運(yùn)動姿態(tài)，達(dá)到 最高的運(yùn)動的最佳選擇和工作效率。實(shí)際使用過程中，所述已有運(yùn)輸通道為由兩根平行布設(shè)的鋼軌3組成的軌道。所 述行走機(jī)構(gòu)一 1-4包括一前一后安裝在機(jī)器人本體一 1-1下方的前軸輪系和后軸輪系，所 述前軸輪系和所述后軸輪系之間通過鏈輪進(jìn)行連接。所述前軸輪系包括前輪軸1-41、分別 安裝在前輪軸1-41左右兩端的左前輪1-42和右前輪1-43，所述后軸輪系包括與前輪軸 1-41平行布設(shè)的后輪軸1-44以及分別安裝在后輪軸1-44左右兩端的左后輪1_45和右后 輪1-46組成，所述左前輪1-42、右前輪1-43、左后輪1_45和右后輪1_46均為結(jié)構(gòu)與鋼軌 3的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)且能沿鋼軌3前后移動的軌道輪。本實(shí)施例中，所述鏈輪包括分別布設(shè)在鏈條18-3以及分別同軸套裝在前輪軸 1-41和后輪軸1-44上的前鏈輪18-1和后鏈輪18-2，所述鏈條18_3纏繞在前鏈輪18_1和 后鏈輪18-2上。如圖7所示，所述軌道輪包括輪圈4和同軸布設(shè)在所述輪圈4內(nèi)側(cè)的輪緣5， 輪緣5的踏面為錐形踏面且所述錐形踏面由外向內(nèi)逐漸向下傾斜，所述錐形踏面的 斜度為1 20，所述軌道輪的橫截面形狀為T字形。實(shí)際操作時，所述輪圈4的直徑 為Φ430πιπι 士 20mm，所述輪緣5的直徑為Φ485πιπι 士 20mm，所述輪圈5的橫向?qū)挾葹?32mm士3mm。本實(shí)施例中，所述鋼軌3的規(guī)格為24kg/m。所述輪圈4的直徑為Φ430mm，所 述輪緣5的直徑為Φ485mm，所述輪圈5的橫向?qū)挾葹?2mm。本實(shí)施例中，所述前軸輪系為主動輪系且所述后軸輪系為從動輪系，所述前輪軸 1-41通過傳動機(jī)構(gòu)與驅(qū)動機(jī)構(gòu)一 1-5相接，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)一 1-5為防爆式串激直流電動機(jī)。所述前輪軸1-41和后輪軸1-44的左右端部分別安裝在安裝于機(jī)器人本體一 1_1 左右兩側(cè)下方的軸承座1-48內(nèi)。本實(shí)施例中，所述軸承座1-48所述軸承座殼體1-481、安 裝在軸承座殼體1-481內(nèi)部的上下兩列滾柱軸承1-482、同軸套裝在軸承座殼體1-481內(nèi)側(cè) 的內(nèi)座圈1-483，所述前輪軸1-41或后輪軸1-44的軸頸安裝在內(nèi)座圈1_483內(nèi)。所述軸承 座殼體1-481的上部和外側(cè)部與機(jī)器人本體一 1-1之間均墊裝有橡膠減震墊。所述機(jī)器人本體一 1-1上設(shè)置有用于存放探測機(jī)器人2的機(jī)器人存放倉1-2。所 述機(jī)器人本體一 1-1的外部形狀為長方體，所述機(jī)器人存放倉1-2的形狀為長方體，且機(jī)器 人本體一 1-1內(nèi)設(shè)置有將所述倉門打開后將探測機(jī)器人2由機(jī)器人存放倉1-2內(nèi)移送至地 面的起落架6，所述起落架6由布設(shè)在機(jī)器人本體一 1-1內(nèi)的起落架驅(qū)動機(jī)構(gòu)7進(jìn)行驅(qū)動， 所述起落架驅(qū)動機(jī)構(gòu)7由控制系統(tǒng)一 1-7進(jìn)行控制且其與控制系統(tǒng)一 1-7相接。實(shí)際加工制作時，所述機(jī)器人本體一 1-1和機(jī)器人存放倉1-2形成一個整體式立方體車體，所述整體式立方體車體內(nèi)部通過隔板分為上下兩部分，且所述隔板上部為機(jī)器 人存放倉1-2且其下部為機(jī)器人本體一 1-1。本實(shí)施例中，所述測距單元一 1-10和測距單 元二 2-6均為激光測距儀。同時，所述運(yùn)載機(jī)器人1還包括安裝在機(jī)器人本體一 1-1內(nèi)的制動裝置，所述制動 裝置為電動式制動裝置或氣動式制動裝置。如圖8、圖9所示，本實(shí)施例中，所述電動式制動 裝置包括制動電機(jī)8、與制動電機(jī)8的動力輸出軸相接且由制動電機(jī)8進(jìn)行驅(qū)動的制動桿9 和制動狀態(tài)下分別與左前輪1-42、右前輪1-43、左后輪1-45和右后輪1_46的輪圈外側(cè)緊 貼的四個軸瓦，四個所述軸瓦分別通過傳動組件與制動桿9相接且均由制動桿9帶動進(jìn)行 移動，四個所述軸瓦分別為與左前輪1-42、右前輪1-43、左后輪1-45和右后輪1_46位置相 對的左前軸瓦10-1、左后軸瓦10-2、右前軸瓦10-3和右后軸瓦10-4。本實(shí)施例中，所述制動桿9呈水平向布設(shè)且制動桿9的中心軸線與機(jī)器人本體一 1-1的縱向中心線相垂直。所述傳動組件的數(shù)量為兩組且兩組傳動組件分別為布設(shè)在左前 輪1-42與左后輪1-45之間中部的傳動組件一 11-1和布設(shè)在右前輪1-43與右后輪1_46之 間的傳動組件二 11-2，所述傳動組件一 11-1和傳動組件二 11-2呈左右對稱布設(shè)。所述傳 動組件一 11-1包括前縱向連桿一 11-11、平行布設(shè)在前縱向連桿一 11-11后側(cè)的后縱向連 桿一 11-12以及連接在前縱向連桿一 11-11和后縱向連桿一 11-12底部之間且能同步向前 后兩側(cè)伸縮的橫向伸縮連桿一 11-13，所述前縱向連桿一 11-11的頂部與制動桿9的左端部 之間通過傳動桿一 11-14相接，所述左前軸瓦10-1和左后軸瓦10-2分別安裝在前縱向連 桿一 11-11和后縱向連桿一 11-12上。所述傳動組件二 11-2包括前縱向連桿二 11-21、平 行布設(shè)在前縱向連桿二 11-21后側(cè)的后縱向連桿二 11-22以及連接在前縱向連桿二 11-21 和后縱向連桿二 11-22底部之間且能同步向前后兩側(cè)伸縮的橫向伸縮連桿二 11-23，所述 前縱向連桿二 11-21的頂部與制動桿9的右端部之間通過傳動桿二 11-24相接，所述右前 軸瓦10-3和右后軸瓦10-4分別安裝在前縱向連桿二 11-21和后縱向連桿二 11-22上。所 述前縱向連桿一 11-11與后縱向連桿一 11-12之間以及前縱向連桿二 11-21與后縱向連桿 二 11-22之間均安裝有彈性支撐桿19。本實(shí)施例中，所述前縱向連桿一 11-11與前縱向連桿二 11-21分別通過安裝座一 20-1安裝在機(jī)器人本體一 1-1下部，后縱向連桿一 11-12與后縱向連桿二 11-22分別通過 安裝座二 20-2安裝在機(jī)器人本體一 1-1下部，所述安裝座一 20-1上開有水平向滑槽，前縱 向連桿一 11-11與前縱向連桿二 11-21的上端部扣裝在所述水平向滑槽21上且前縱向連 桿一 11-11與前縱向連桿二 11-21的上端部能沿所述水平向滑槽21前后來回移動。所述 制動桿9通過固定座22安裝在機(jī)器人本體一 1-1上，所述制動桿9與固定座22之間通過 連接扣件23進(jìn)行連接。實(shí)際使用過程中，也可以采用氣動式制動裝置。結(jié)合圖16、圖17，所述氣動式制動 裝置包括左右兩個制動氣缸29、由制動氣缸29進(jìn)行驅(qū)動的前后兩個橫向移動滑塊30和制 動狀態(tài)下分別與左前輪1-42、右前輪1-43、左后輪1-45和右后輪1_46的輪圈外側(cè)緊貼的 四個軸瓦，左右兩個制動氣缸29分別為左側(cè)氣缸和右側(cè)氣缸，所述制動氣缸29為雙向氣缸 且所述雙向氣缸內(nèi)布設(shè)有前后兩個橫向移動的活塞32，前后兩個活塞32分別與前后兩個 橫向移動滑塊30相接且前后兩個活塞32分別帶動前后兩個橫向移動滑塊30進(jìn)行橫向移 動，四個所述軸瓦分別為與左前輪1-42、右前輪1-43、左后輪1-45和右后輪1_46位置相對
15的左前軸瓦10-1、左后軸瓦10-2、右前軸瓦10-3和右后軸瓦10-4。所述左前軸瓦10_1和 左后軸瓦10-2分別通過縱向連桿31與由左側(cè)氣缸進(jìn)行驅(qū)動的前后兩個橫向移動滑塊30 相接，且右前軸瓦10-3和右后軸瓦10-4分別通過縱向連桿31與由右側(cè)氣缸進(jìn)行驅(qū)動的前 后兩個橫向移動滑塊30相接。結(jié)合圖10和圖11，所述機(jī)器人本體一 1-1與行走機(jī)構(gòu)一 1-4之間安裝有將機(jī)器人 本體一 1-1的重量均勻地彈性傳遞至鋼軌3上的連接緩沖裝置。本實(shí)施例中，所述連接緩沖裝置的數(shù)量為兩個且兩個連接緩沖裝置分別位布設(shè)在 分別為布設(shè)在左前輪1-42與左后輪1-45外側(cè)的連接緩沖裝置一 12-1和布設(shè)在右前輪 1-43與右后輪1-46外側(cè)的連接緩沖裝置二 12-2，所述連接緩沖裝置一 12_1和連接緩沖裝 置二 12-2的結(jié)構(gòu)相同且二者呈左右對稱布設(shè)。所述連接緩沖裝置一 12-1均包括前緩沖結(jié) 構(gòu)12-1、后緩沖結(jié)構(gòu)12-2和由四根連桿組成的W形連桿緩沖機(jī)構(gòu)，所述前緩沖結(jié)構(gòu)12-1包 括布設(shè)在機(jī)器人本體一 1-1下部的橫向橡膠墊和墊裝在所述橫向橡膠墊與左前輪1-42中 上部或左后輪1-45中上部之間的縱向橡膠墊，所述后緩沖結(jié)構(gòu)12-2的結(jié)構(gòu)與前緩沖結(jié)構(gòu) 12-1的結(jié)構(gòu)相同。四根所述連桿由前至后分別為連桿一 12-3、連桿二 12-4、連桿三12_5和 連桿四12-6，連桿一 12-3的下部固定安裝在左前輪1-42的前側(cè)中部且其上端部與機(jī)器人 本體一 1-1之間安裝有過渡支座一 13-1，連桿二 12-4和連桿三12-5的下部分別固定安裝 在左前輪1-42的后側(cè)中部和左后輪1-45的前側(cè)中部且二者的上端部與機(jī)器人本體一 1-1 之間安裝有過渡支座二 13-2，連桿四12-6的下部固定安裝在左后輪1-45的后側(cè)中部且其 上端部與機(jī)器人本體一 1-1之間安裝有過渡支座三13-3。綜上，所述連接緩沖裝置由連接 元件、緩沖元件(即前緩沖結(jié)構(gòu)12-1與后緩沖結(jié)構(gòu)12-2)和均載元件(即W形連桿緩沖機(jī) 構(gòu))組成。同時，本實(shí)施例中，所述運(yùn)載機(jī)器人1還包括與控制系統(tǒng)一 1-7相接且對機(jī)器人 本體一 1-1前后方的障礙物信息進(jìn)行實(shí)時檢測的內(nèi)部檢測系統(tǒng)一，控制系統(tǒng)一 1-7對所述 內(nèi)部檢測系統(tǒng)一所檢測信息進(jìn)行分析處理并將分析處理結(jié)果同步傳送至自主導(dǎo)航單元一 1-8。所述內(nèi)部檢測系統(tǒng)一包括布設(shè)在機(jī)器人本體一 1-1前部的前部檢測單元一和布設(shè)在 機(jī)器人本體一 1-1后部的后部檢測單元一，所述前部檢測單元一和后部檢測單元一均包括 對機(jī)器人本體一 1-1前方和后方是否存在障礙物以及所存在障礙物距機(jī)器人本體一 1-1間 的距離和所述障礙物的大小進(jìn)行實(shí)時檢測的多組檢測裝置一，且每一組所述檢測裝置一均 包括一個超聲傳感器一 24和一個紅外傳感器一 25，所述超聲傳感器一 24和紅外傳感器一 25均與控制系統(tǒng)一 1-7相接。實(shí)際使用過程中，所述前部檢測單元一和后部檢測單元一中 的多組檢測裝置一均布設(shè)在同一水平線上且布設(shè)在機(jī)器人本體一 1-1前部和后部的下側(cè)， 所述前部檢測單元一和后部檢測單元一中的多組檢測裝置一呈均勻布設(shè)。所述探測機(jī)器人2還包括與控制系統(tǒng)二 2-7相接且對機(jī)器人本體二 2-1前后方的 障礙物信息進(jìn)行實(shí)時檢測的內(nèi)部檢測系統(tǒng)二，控制系統(tǒng)二 2-7對所述內(nèi)部檢測系統(tǒng)二所檢 測信息進(jìn)行分析處理并將分析處理結(jié)果同步傳送至自主導(dǎo)航單元二 2-5。所述內(nèi)部檢測系 統(tǒng)二包括布設(shè)在機(jī)器人本體二 2-1前部的前部檢測單元二和布設(shè)在機(jī)器人本體二 2-1后部 的后部檢測單元二，所述前部檢測單元二和后部檢測單元二均包括對機(jī)器人本體二 2-1前 方和后方是否存在障礙物以及所存在障礙物距機(jī)器人本體二 2-1間的距離和所述障礙物 的大小進(jìn)行實(shí)時檢測的多組檢測裝置二，且每一組所述檢測裝置二均包括一個超聲傳感器二 27和一個紅外傳感器二 28，所述超聲傳感器二 27和紅外傳感器二 28均與控制系統(tǒng)二 2-7相接。實(shí)際使用過程中，所述前部檢測單元二和后部檢測單元二中的多組檢測裝置二均 布設(shè)在同一水平線上且布設(shè)在機(jī)器人本體二 2-1前部和后部的下側(cè)，所述前部檢測單元二 和后部檢測單元二中的多組檢測裝置二呈均勻布設(shè)。本實(shí)施例中，所述運(yùn)載機(jī)器人1還包括與控制系統(tǒng)一 1-7相接的存儲單元一 14，所 述探測機(jī)器人2還包括與控制系統(tǒng)二 2-7相接的存儲單元二 16。實(shí)際操作過程中，位于地面上的工作人員可通過所述遠(yuǎn)程遙控設(shè)備與無線通信單 元一 15向控制系統(tǒng)一 1-7發(fā)送遠(yuǎn)程控制信號以對運(yùn)載機(jī)器人1進(jìn)行遙控，同時運(yùn)載機(jī)器人 1運(yùn)行過程中，通過無線通信單元一 15將其實(shí)時所檢測信號同步傳送至地面上的遠(yuǎn)程遙控 設(shè)備。并且，實(shí)際使用過程中，運(yùn)載機(jī)器人1與探測機(jī)器人2之間通過無線通信單元一 15 和無線通信單元二 17進(jìn)行雙向通信，實(shí)現(xiàn)運(yùn)載機(jī)器人1對探測機(jī)器人2進(jìn)行自動控制的功 能，并且探測機(jī)器人2的控制系統(tǒng)二 2-7將其工作狀態(tài)及實(shí)時檢測參數(shù)同步傳送至運(yùn)載機(jī) 器人1的控制系統(tǒng)一 1-7。另外，探測機(jī)器人2離開運(yùn)載機(jī)器人1進(jìn)行自主運(yùn)行后，位于地 面上的工作人員可通過所述遠(yuǎn)程遙控設(shè)備與無線通信單元二 17向控制系統(tǒng)二 2-7發(fā)送遠(yuǎn) 程控制信號以對探測機(jī)器人2進(jìn)行遙控；同時探測機(jī)器人2運(yùn)行過程中，通過無線通信單元 二 17將其實(shí)時所檢測信號同步傳送至地面上的遠(yuǎn)程遙控設(shè)備。所述運(yùn)載機(jī)器人1實(shí)際運(yùn)行過程中，對所運(yùn)行煤礦巷道內(nèi)的相關(guān)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí) 時檢測并進(jìn)行同步記錄，必要時將所檢測信息通過無線通信單元一 15傳送至地面的遠(yuǎn)程 程控設(shè)備；當(dāng)本發(fā)明被障礙物阻止或軌道受到破壞不能繼續(xù)前移時，則打開倉門，探測機(jī)器 人2通過起落架6從一適宜方位離開機(jī)器人本體一 1-1，利用其自身的自主導(dǎo)航、自主移動 等功能繼續(xù)前行，運(yùn)動到井下靠近事故發(fā)生的位置并對事故發(fā)生處的相關(guān)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí) 時檢測并進(jìn)行同步記錄，必要時將所檢測信息通過無線通信單元傳送至地面。另外，實(shí)際運(yùn) 行過程中，本發(fā)明在牽引力的作用下沿軌道運(yùn)行時，不會發(fā)生脫軌和傾覆等非正?，F(xiàn)象，則 在煤礦井下發(fā)生爆炸事故后，井下軌道會受到不同程度的影響，軌道線路中的各種確定性 不平順、非確定性不平順和動力不平順等因素都會不同程度地加劇輪軌間的相互作用力， 影響本發(fā)明的運(yùn)動性能，則本發(fā)明具有一定的移動性、穩(wěn)定性和曲線通過能力。綜上所述，本發(fā)明的運(yùn)載機(jī)器人1和探測機(jī)器人2均包括自主導(dǎo)航系統(tǒng)(即自主 導(dǎo)航單元一 1-8和自主導(dǎo)航單元二 2-5)、遙操作系統(tǒng)(即分別與控制系統(tǒng)一 1-7和控制系 統(tǒng)二 2-7相接的無線通信單元一 15和無線通信單元二 17，以及布設(shè)在地面上的遠(yuǎn)程程控設(shè) 備)、運(yùn)動控制系統(tǒng)(即對驅(qū)動機(jī)構(gòu)一 1-5進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)一 1-7和對驅(qū)動機(jī)構(gòu)二 2-3 控制的控制系統(tǒng)二 2-7)和檢測系統(tǒng)(即環(huán)境信息監(jiān)測單元一 1-6和內(nèi)部檢測系統(tǒng)一以及 環(huán)境信息監(jiān)測單元二 2-4和內(nèi)部檢測系統(tǒng)二 )。所述環(huán)境信息監(jiān)測單元一 1-6包括用于檢測煤礦井下巷道內(nèi)的一氧化碳、氧氣、 瓦斯、溫度等信息進(jìn)行實(shí)時檢測的檢測裝置和布設(shè)在所述機(jī)器人本體一 1-1上且對煤礦井 下巷道內(nèi)的圖像信息進(jìn)行實(shí)時采集的圖像采集裝置，所述圖像采集裝置為CCD攝像機(jī)。所 述自主導(dǎo)航單元一 1-8內(nèi)存有煤礦井下的地理系信系統(tǒng)以及最短路徑和遍布路徑的搜索 算法。運(yùn)載機(jī)器人1實(shí)際運(yùn)行過程中，所述內(nèi)部檢測系統(tǒng)一實(shí)時對機(jī)器人本體一 1-1前方 和后方是否存在障礙物以及所存在障礙物距機(jī)器人本體一 1-1間的距離和所述障礙物的 大小進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測信息同步傳送至控制系統(tǒng)一 1-7進(jìn)行分析處理，且控制系
17統(tǒng)一 1-7將分析處理結(jié)果同步傳送至自主導(dǎo)航單元一 1-8，再由自主導(dǎo)航單元一 1-8根據(jù) 控制系統(tǒng)一 1-7的分析處理結(jié)果作出進(jìn)行繞路還是啟動自動排障機(jī)構(gòu)1-9進(jìn)行排障的路徑 規(guī)劃結(jié)果。所述控制系統(tǒng)一 1-7接收自主導(dǎo)航單元一 1-8的路徑規(guī)劃結(jié)果和位于地面的遠(yuǎn) 程程控設(shè)備的遙控指令，控制機(jī)器人本體一 1-1實(shí)現(xiàn)沿軌道前行、后退、停止、過道岔、打開 倉門、升降起落架等運(yùn)動?？傊?，內(nèi)部檢測系統(tǒng)一用于檢測運(yùn)載機(jī)器人1的行進(jìn)方向路況信 肩、ο同樣，所述環(huán)境信息監(jiān)測單元二 2-4包括用于檢測事故發(fā)生處的一氧化碳、氧氣、 瓦斯、溫度等信息進(jìn)行實(shí)時檢測的檢測裝置和布設(shè)在所述機(jī)器人本體二 2-1上且對煤礦井 下巷道內(nèi)事故發(fā)生處的圖像信息進(jìn)行實(shí)時采集的圖像采集裝置，所述圖像采集裝置為CCD 攝像機(jī)。所述自主導(dǎo)航單元二 2-5內(nèi)存有煤礦井下的地理系信系統(tǒng)以及最短路徑和遍布路 徑的搜索算法。探測機(jī)器人2實(shí)際運(yùn)行過程中，所述內(nèi)部檢測系統(tǒng)二實(shí)時對機(jī)器人本體二 2-1前方和后方是否存在障礙物以及所存在障礙物距機(jī)器人本體二 2-1間的距離和所述障 礙物的大小進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測信息同步傳送至控制系統(tǒng)二 2-7進(jìn)行分析處理，且 控制系統(tǒng)二 2-7將分析處理結(jié)果同步傳送至自主導(dǎo)航單元二 2-5，再由自主導(dǎo)航單元二 2-5 根據(jù)控制系統(tǒng)二 2-7的分析處理結(jié)果作出相應(yīng)的路徑規(guī)劃結(jié)果。所述控制系統(tǒng)二 2-7接收 自主導(dǎo)航單元二 2-5的路徑規(guī)劃結(jié)果和位于地面的遠(yuǎn)程程控設(shè)備的遙控指令，控制機(jī)器人 本體二 2-1實(shí)現(xiàn)沿軌道前行、后退、停止、過道岔等運(yùn)動。總之，內(nèi)部檢測系統(tǒng)二用于檢測探 測機(jī)器人2的行進(jìn)方向路況信息。所述運(yùn)載機(jī)器人1運(yùn)行過程中，對所運(yùn)行煤礦巷道內(nèi)的相關(guān)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時檢 測并進(jìn)行同步記錄，必要時將所檢測信息通過無線通信單元一 15傳送至地面；當(dāng)運(yùn)載機(jī)器 人1被障礙物阻止或軌道受到破壞不能繼續(xù)前移時，則打開倉門，探測機(jī)器人2通過起落架 6從一適宜方位離開運(yùn)載機(jī)器人1，利用其自身的自主導(dǎo)航、自主移動等功能繼續(xù)前行，運(yùn) 動到井下靠近事故發(fā)生的位置并對事故發(fā)生處的相關(guān)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時檢測并進(jìn)行同步 記錄，必要時將所檢測信息通過無線通信單元二 17傳送至地面。例外，實(shí)際運(yùn)行過程中，所 述運(yùn)載機(jī)器人1在牽引力的作用下沿軌道運(yùn)行時，不會發(fā)生脫軌和傾覆等非正常現(xiàn)象，則 在煤礦井下發(fā)生爆炸事故后，井下軌道會受到不同程度的影響，軌道線路中的各種確定性 不平順、非確定性不平順和動力不平順等因素都會不同程度地加劇輪軌間的相互作用力， 影響運(yùn)載機(jī)器人1的運(yùn)動性能，而運(yùn)載機(jī)器人1具有一定的移動性、穩(wěn)定性和曲線通過能 力。另外，本實(shí)施例中，所述機(jī)器人存放倉1-2、行走機(jī)構(gòu)一 1-4、驅(qū)動機(jī)構(gòu)一 1-5、起落 架6、所述制動裝置和所述連接緩沖裝置與機(jī)器人本體一 1-1之間均通過螺栓進(jìn)行固定連 接，因而拆裝方便，實(shí)際使用過程中，可以將本發(fā)明的各組件運(yùn)至采煤井井下后，再對各組 件進(jìn)行組裝，也就是說，在井下完成運(yùn)載機(jī)器人1的組裝過程。本實(shí)施例中，探測機(jī)器人2的機(jī)械系統(tǒng)性能指標(biāo)如表1所示表2探測機(jī)器人2的機(jī)械系統(tǒng)性能指標(biāo)
權(quán)利要求
一種兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于包括對煤礦事故發(fā)生處的相關(guān)環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時檢測的探測機(jī)器人(2)和沿煤礦井下巷道中所布設(shè)的已有運(yùn)輸通道將探測機(jī)器人(2)由地面運(yùn)送至煤礦事故發(fā)生處附近且運(yùn)送過程中同步對煤礦井下巷道中的相關(guān)環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時檢測的運(yùn)載機(jī)器人(1)，所述探測機(jī)器人(2)與運(yùn)載機(jī)器人(1)之間以無線通信方式進(jìn)行雙向通信，所述運(yùn)載機(jī)器人(1)為車輪式機(jī)器人，所述探測機(jī)器人(2)為履帶式機(jī)器人。
2.按照權(quán)利要求1所述的兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述運(yùn)載機(jī)器人(1) 包括機(jī)器人本體一(1-1)、布設(shè)在機(jī)器人本體一(1-1)內(nèi)且供探測機(jī)器人(2)存放的機(jī)器 人存放倉(1-2)、安裝在所述機(jī)器人存放倉(1-2)的倉門上且?guī)铀鰝}門開關(guān)的倉門開 關(guān)驅(qū)動機(jī)構(gòu)(1-3)、安裝在機(jī)器人本體一(1-1)內(nèi)且能沿煤礦井下巷道中所布設(shè)的已有運(yùn) 輸通道行走的行走機(jī)構(gòu)一(1-4)、對行走機(jī)構(gòu)一(1-4)進(jìn)行驅(qū)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)一(1-5)、環(huán) 境信息監(jiān)測單元一(1-6)、自主導(dǎo)航單元一(1-8)、測距單元一(1-10)、安裝在機(jī)器人本體 一 (1-1)上的自動排障機(jī)構(gòu)(1-9)、無線通信單元一(15)以及分別與環(huán)境信息監(jiān)測單元一 (1-6)、測距單元一 (1-10)和自主導(dǎo)航單元一 (1-8)相接的控制系統(tǒng)一(1-7)，所述倉門開 關(guān)驅(qū)動機(jī)構(gòu)(1-3)、所述行走機(jī)構(gòu)一(1-4)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)一(1-5)、環(huán)境信息監(jiān)測單元一(1-6)、 測距單元一(1-10)、自主導(dǎo)航單元一(1-8)和控制系統(tǒng)一(1-7)均安裝在機(jī)器人本體一 (1-1)內(nèi)；所述倉門開關(guān)驅(qū)動機(jī)構(gòu)(1-3)、自動排障機(jī)構(gòu)(1-9)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)一 (1-5)均由控 制系統(tǒng)一(1-7)進(jìn)行控制且三者均與控制系統(tǒng)一(1-7)相接，所述無線通信單元一(15)與 控制系統(tǒng)一(1-7)相接；所述探測機(jī)器人(2)包括機(jī)器人本體二(2-1)、安裝在機(jī)器人本體二(2-1)內(nèi)的行 走機(jī)構(gòu)二(2-2)、對行走機(jī)構(gòu)二(2-2)進(jìn)行驅(qū)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)二(2-3)、環(huán)境信息監(jiān)測單元 二(2-4)、自主導(dǎo)航單元二(2-5)、測距單元二(2-6)、無線通信單元二(17)以及分別與環(huán) 境信息監(jiān)測單元二(2-4)、測距單元二(2-6)和自主導(dǎo)航單元二(2-5)相接的控制系統(tǒng)二 (2-7)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)二(2-3)、環(huán)境信息監(jiān)測單元二(2-4)、自主導(dǎo)航單元二(2-5)、測距單 元二(2-6)和控制系統(tǒng)二(2-7)均安裝在機(jī)器人本體二(2-1)內(nèi)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)二(2-3) 由控制系統(tǒng)二(2-7)進(jìn)行控制且其與控制系統(tǒng)二(2-7)相接，所述無線通信單元二(17)與 控制系統(tǒng)二(2-7)相接；所述控制系統(tǒng)一(1-7)與控制系統(tǒng)二(2-7)之間通過無線通信單 元一(15)和無線通信單元二(17)進(jìn)行雙向通信，且所述控制系統(tǒng)一(1-7)與控制系統(tǒng)二 (2-7)分別通過無線通信單元一(15)和無線通信單元二(17)與地面上的遠(yuǎn)程遙控設(shè)備進(jìn) 行雙向通信。
3.按照權(quán)利要求2所述的兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述已有運(yùn)輸通道 為由兩根平行布設(shè)的鋼軌(3)組成的軌道；所述行走機(jī)構(gòu)一(1-4)包括一前一后安裝在機(jī) 器人本體一(1-1)下方的前軸輪系和后軸輪系，所述前軸輪系和所述后軸輪系之間通過鏈 輪進(jìn)行連接；所述前軸輪系包括前輪軸(1-41)、分別安裝在前輪軸(1-41)左右兩端的左前 輪(1-42)和右前輪(1-43)，所述后軸輪系包括與前輪軸(1-41)平行布設(shè)的后輪軸(1_44) 以及分別安裝在后輪軸(1-44)左右兩端的左后輪(1-45)和右后輪(1-46)組成，所述左前 輪(1-42)、右前輪(1-43)、左后輪(1-45)和右后輪(1-46)均為結(jié)構(gòu)與鋼軌(3)的結(jié)構(gòu)相 對應(yīng)且能沿鋼軌(3)前后移動的軌道輪。
4.按照權(quán)利要求3所述的兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述前輪軸(1-41)和后輪軸(1-44)的左右端部分別安裝在安裝于機(jī)器人本體一(1-1)左右兩側(cè)下方的軸承 座(1-48)內(nèi)。
5.按照權(quán)利要求2、3或4所述的兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)器人 本體一(1-1)上設(shè)置有用于存放探測機(jī)器人(2)的機(jī)器人存放倉(1-2)；所述機(jī)器人本體 一 (1-1)的外部形狀為長方體，所述機(jī)器人存放倉(1-2)的形狀為長方體，且機(jī)器人本體一 (1-1)內(nèi)設(shè)置有將所述倉門打開后將探測機(jī)器人 >(2)由機(jī)器人存放倉(1-2)內(nèi)移送至地面 的起落架(6)，所述起落架(6)由布設(shè)在機(jī)器人本體一(1-1)內(nèi)的起落架驅(qū)動機(jī)構(gòu)(7)進(jìn)行 驅(qū)動，所述起落架驅(qū)動機(jī)構(gòu)(7)由控制系統(tǒng)一(1-7)進(jìn)行控制且其與控制系統(tǒng)一(1-7)相 接。
6.按照權(quán)利要求2、3或4所述的兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述探測機(jī) 器人(2)為六自由度機(jī)器人；所述行走機(jī)構(gòu)二(2-2)包括分別安裝在機(jī)器人本體二(2-1) 左右兩側(cè)的左主履帶單元(2-21)和右主履帶單元(2-22)以及分別布設(shè)在機(jī)器人本體二 (2-1)左前部、右前部、左后部和右后部的左前擺臂單元(2-23)、右前擺臂單元(2-24)、左 后擺臂單元(2-25)和右后擺臂單元(2-26)，所述左前擺臂單元(2-23)和左后擺臂單元 (2-25)分別與右前擺臂單元(2-24)和右后擺臂單元(2-26)呈左右對稱布設(shè)；所述左主 履帶單元(2-21)和右主履帶單元(2-22)均與驅(qū)動機(jī)構(gòu)二(2-3)相接；所述左前擺臂單元 (2-23)和左后擺臂單元(2-25)均與左主履帶單元(2-21)傳動連接且二者均由左主履帶 單元(2-21)帶動進(jìn)行移動；所述右前擺臂單元(2-24)和右后擺臂單元(2-26)均與右主履 帶單元(2-22)傳動連接且二者均由右主履帶單元(2-22)帶動進(jìn)行移動；所述探測機(jī)器人 (2)還包括四臺分別與左前擺臂單元(2-23)、右前擺臂單元(2-24)、左后擺臂單元(2_25) 和右后擺臂單元(2-26)相接且?guī)拥臄[臂驅(qū)動電機(jī)，四臺擺臂驅(qū)動電機(jī)均與控制系統(tǒng)二 (2-7)相接且均由控制系統(tǒng)二(2-7)進(jìn)行控制，四臺擺臂驅(qū)動電機(jī)相應(yīng)分別帶動左前擺臂 單元(2-23)、右前擺臂單元(2-24)、左后擺臂單元(2-25)和右后擺臂單元(2_26)繞各自 中軸線進(jìn)行360°擺動。
7.按照權(quán)利要求2、3或4所述的兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述運(yùn)載機(jī) 器人(1)還包括安裝在機(jī)器人本體一(1-1)內(nèi)的制動裝置，所述制動裝置為電動式制動裝 置或氣動式制動裝置；所述電動式制動裝置包括制動電機(jī)(8)、與制動電機(jī)(8)的動力輸出軸相接且由制動 電機(jī)(8)進(jìn)行驅(qū)動的制動桿(9)和制動狀態(tài)下分別與左前輪(1-42)、右前輪(1-43)、左后 輪(1-45)和右后輪(1-46)的輪圈外側(cè)緊貼的四個軸瓦，四個所述軸瓦分別通過傳動組件 與制動桿(9)相接且均由制動桿(9)帶動進(jìn)行移動，四個所述軸瓦分別為與左前輪(1-42)、 右前輪(1-43)、左后輪(1-45)和右后輪(1-46)位置相對的左前軸瓦(10_1)、左后軸瓦 (10-2)、右前軸瓦(10-3)和右后軸瓦(10-4)；所述氣動式制動裝置包括左右兩個制動氣缸(29)、由制動氣缸(29)進(jìn)行驅(qū)動的前后 兩個橫向移動滑塊(30)和制動狀態(tài)下分別與左前輪(1-42)、右前輪(1-43)、左后輪(1-45) 和右后輪(1-46)的輪圈外側(cè)緊貼的四個軸瓦，左右兩個制動氣缸(29)分別為左側(cè)氣缸和 右側(cè)氣缸，所述制動氣缸(29)為雙向氣缸且所述雙向氣缸內(nèi)布設(shè)有前后兩個橫向移動的 活塞(29)，前后兩個活塞(32)分別與前后兩個橫向移動滑塊(30)相接且前后兩個活塞 (32)分別帶動前后兩個橫向移動滑塊(30)進(jìn)行橫向移動，四個所述軸瓦分別為與左前輪(1-42)、右前輪(1-43)、左后輪(1-45)和右后輪(1-46)位置相對的左前軸瓦(10-1)、左后 軸瓦(10-2)、右前軸瓦(10-3)和右后軸瓦(10-4)；左前軸瓦(10-1)和左后軸瓦(10_2)分 別通過縱向連桿(31)與由左側(cè)氣缸進(jìn)行驅(qū)動的前后兩個橫向移動滑塊(30)相接，且右前 軸瓦(10-3)和右后軸瓦(10-4)分別通過縱向連桿(31)與由右側(cè)氣缸進(jìn)行驅(qū)動的前后兩 個橫向移動滑塊(30)相接。
8.按照權(quán)利要求2、3或4所述的兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)器人 本體一(1-1)與行走機(jī)構(gòu)一(1-4)之間安裝有將機(jī)器人本體一(1-1)的重量均勻地彈性傳 遞至鋼軌(3)上的連接緩沖裝置。
9.按照權(quán)利要求8所述的兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述連接緩沖裝置 的數(shù)量為兩個且兩個連接緩沖裝置分別為布設(shè)在左前輪(1-42)與左后輪(1-45)外側(cè)的 連接緩沖裝置一(12-1)和布設(shè)在右前輪(1-43)與右后輪(1-46)外側(cè)的連接緩沖裝置 二(12-2)，所述連接緩沖裝置一(12-1)和連接緩沖裝置二(12-2)的結(jié)構(gòu)相同且二者呈左 右對稱布設(shè)；所述連接緩沖裝置一(12-1)均包括前緩沖結(jié)構(gòu)(12-1)、后緩沖結(jié)構(gòu)(12-2) 和由四根連桿組成的W形連桿緩沖機(jī)構(gòu)，所述前緩沖結(jié)構(gòu)(12-1)包括布設(shè)在機(jī)器人本體 一 (1-1)下部的橫向橡膠墊和墊裝在所述橫向橡膠墊與左前輪(1-42)中上部或左后輪 (1-45)中上部之間的縱向橡膠墊，所述后緩沖結(jié)構(gòu)(12-2)的結(jié)構(gòu)與前緩沖結(jié)構(gòu)(12-1)的 結(jié)構(gòu)相同；四根所述連桿由前至后分別為連桿一(12-3)、連桿二(12-4)、連桿三(12-5)和 連桿四(12-6)，連桿一(12-3)的下部固定安裝在左前輪(1-42)的前側(cè)中部且其上端部與 機(jī)器人本體一(1-1)之間安裝有過渡支座一(13-1)，連桿二(12-4)和連桿三(12-5)的下 部分別固定安裝在左前輪(1-42)的后側(cè)中部和左后輪(1-45)的前側(cè)中部且二者的上端部 與機(jī)器人本體一(1-1)之間安裝有過渡支座二(13-2)，連桿四(12-6)的下部固定安裝在左 后輪(1-45)的后側(cè)中部且其上端部與機(jī)器人本體一(1-1)之間安裝有過渡支座三(13-3)。
10.按照權(quán)利要求2、3或4所述的兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述運(yùn)載機(jī) 器人(1)還包括與控制系統(tǒng)一(1-7)相接且對機(jī)器人本體一(1-1)前后方的障礙物信息進(jìn) 行實(shí)時檢測的內(nèi)部檢測系統(tǒng)一，控制系統(tǒng)一(1-7)對所述內(nèi)部檢測系統(tǒng)一所檢測信息進(jìn)行 分析處理并將分析處理結(jié)果同步傳送至自主導(dǎo)航單元一(1-8)；所述內(nèi)部檢測系統(tǒng)一包括 布設(shè)在機(jī)器人本體一(1-1)前部的前部檢測單元一和布設(shè)在機(jī)器人本體一(1-1)后部的后 部檢測單元一，所述前部檢測單元一和后部檢測單元一均包括對機(jī)器人本體一(1-1)前方 和后方是否存在障礙物以及所存在障礙物距機(jī)器人本體一(1-1)間的距離和所述障礙物 的大小進(jìn)行實(shí)時檢測的多組檢測裝置一，且每一組所述檢測裝置一均包括一個超聲傳感器 一 (24)和一個紅外傳感器一(25)，所述超聲傳感器一(24)和紅外傳感器一(25)均與控制 系統(tǒng)一(1-7)相接；所述探測機(jī)器人(2)還包括與控制系統(tǒng)二(2-7)相接且對機(jī)器人本體二(2-1)前后方 的障礙物信息進(jìn)行實(shí)時檢測的內(nèi)部檢測系統(tǒng)二，控制系統(tǒng)二(2-7)對所述內(nèi)部檢測系統(tǒng)二 所檢測信息進(jìn)行分析處理并將分析處理結(jié)果同步傳送至自主導(dǎo)航單元二(2-5)；所述內(nèi)部 檢測系統(tǒng)二包括布設(shè)在機(jī)器人本體二(2-1)前部的前部檢測單元二和布設(shè)在機(jī)器人本體 二(2-1)后部的后部檢測單元二，所述前部檢測單元二和后部檢測單元二均包括對機(jī)器人 本體二(2-1)前方和后方是否存在障礙物以及所存在障礙物距機(jī)器人本體二(2-1)間的距 離和所述障礙物的大小進(jìn)行實(shí)時檢測的多組檢測裝置二，且每一組所述檢測裝置二均包括一個超聲傳感器二(27)和一個紅外傳感器二(28)，所述超聲傳感器二(27)和紅外傳感器 二 (28)均與控制系統(tǒng)二 (2-7)相接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)，包括對煤礦事故發(fā)生處的相關(guān)環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時檢測的探測機(jī)器人和沿煤礦井下巷道中所布設(shè)的已有運(yùn)輸通道將探測機(jī)器人由地面運(yùn)送至煤礦事故發(fā)生處附近且運(yùn)送過程中同步對煤礦井下巷道中的相關(guān)環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時檢測的運(yùn)載機(jī)器人，所述運(yùn)載機(jī)器人為車輪式機(jī)器人，所述探測機(jī)器人為履帶式機(jī)器人。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、使用操作簡便、智能化程度高且工作性能可靠，采用運(yùn)載機(jī)器人與探測機(jī)器人兩級機(jī)器人系統(tǒng)有效解決了煤礦井下條件惡劣、事故發(fā)生地距井口較遠(yuǎn)、履帶式救援機(jī)器人移動范圍有限不能對事故發(fā)生地環(huán)境信息進(jìn)行有效監(jiān)測等缺陷和不足。
文檔編號E21F11/00GK101979836SQ20101029590
公開日2011年2月23日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者于洋, 馬宏偉, 魏娟 申請人:西安科技大學(xué)