[发明专利]煤矿井下危险区域探测机器人平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种移动机器人平台，特别是一种适用于煤矿井下危险区域进行环境信息探测的履带式移动机器人平台。

背景技术

目前世界上55%的用电来自火力发电，另外金属冶炼、工业锅炉等每年也要消耗大量的煤炭，煤炭是目前人类社会生活中最主要的能源。我国是煤炭大国，已探明的煤炭储量仅次于美国。同时，我国煤炭开采机械化程度很低，很多矿井（尤其是私营矿井）管理不完善，每年都有瓦斯爆炸、火灾、透水、塌方等矿难发生，其中瓦斯爆炸发生最为频繁，造成很大的人员伤亡和财产损失。矿难发生后，煤矿井下地形环境复杂、充满各种爆炸性气体，对各种爆炸性气体的探测以及对井下被困人员的搜索是矿难发生后抢险救灾的关键，但该阶段对救护队员有极大的危险性。

为减少矿难发生后，在抢险救灾过程中的人员伤亡，国外已研制出RATLER矿井探索机器人、Simbot矿井搜索机器人、V2煤矿救援机器人等。国内，中国矿业大学研制了一种煤矿井下搜救机器人（申请号：200810019993.1），该机器人采用带辅助臂的双履带行走机构，对井下的复杂地形环境具有较强的适应能力，并且将行走驱动单元、电源模块、控制单元等电气部分封闭在一个隔爆外壳内，达到了煤矿井下作业的安全要求。但由于采用隔爆方式，使机器人整体质量大大增加，不便于救护队员携带和运输，同时减小了机器人的负载能力并增加了功率消耗。中国科学院沈阳自动化研究所设计了一种四轮式煤矿井下救援探测机器人（申请号：2008100127289.5），并进行了隔爆设计，但四轮式移动机构越障能力差，无法适应煤矿井下阶梯上（下）山、铁轨、枕木以及壕沟等复杂地形环境。国内另有多篇专利文献涉及煤矿井下移动机器人（申请号：200810079879.8，申请号：200510027369.2，申请号：200610150840.1），但这些文献中均没有提及防爆技术，达不到在煤矿井下进行作业的安全要求。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种质量轻、易于携带和运输、负载能力强、能耗低、适应能力强的煤矿井下危险区域探测机器人平台。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种煤矿井下危险区域探测机器人平台，其包括正压壳体、设置于正压壳体外部的行走单元和辅助臂单元、以及设置于正压壳体内部的行走驱动电机单元、辅助臂驱动电机单元和正压保护系统，行走单元与行走驱动电机单元连接，辅助臂单元与辅助臂驱动电机单元连接；所述正压保护系统包括控制装置、安全阀和若干排气口，控制装置分别与电源、流量传感器、压力传感器和电磁阀连接，流量传感器与截止阀Ⅱ连接，电磁阀的一个接口依次与调速阀和其中一个排气口连接，电磁阀的另一个接口连接于高压气瓶与截止阀Ⅲ相连的管道上；若干排气口中的其余排气口均与截止阀Ⅰ连接；所述安全阀、截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ和截止阀Ⅲ均密封设置于正压壳体后端面上。

所述正压壳体由铜铝合金铸造加工而成，正压壳体前后两端面上开有透孔，透孔内部分别安装有热像仪、摄像头和照明灯；安装热像仪的透孔处用锗玻璃和密封圈进行静密封，安装摄像头和照明灯的透孔处用石英玻璃和密封圈进行静密封；所述锗玻璃和石英玻璃由压盖固定在玻璃固定座内，在压盖与锗玻璃或石英玻璃之间均安装有密封垫；正压壳体左右两侧有两个侧盖，分别用密封圈进行静密封；正压壳体上部的上盖上安装有天线和控制外部设备的信号线接口，所述上盖与正压壳体的侧面立板之间采用密封圈进行静密封；正压壳体前端两侧有用于固定驱动轴的侧向圆孔，驱动轴与正压壳体间采用密封圈进行旋转动密封。

所述行走单元包括左右两个前轮空心轴，两个前轮空心轴分别设置于正压壳体前端两侧的侧向圆孔内，前轮空心轴上安装有前驱动轮，前驱动轮外部设有与后轮连接的主履带，后轮为光轮，后轮通过安装轴安装于正压壳体侧面后端两侧，且安装轴与正压壳体之间设有调整螺钉；所述前驱动轮与后轮之间正压壳体上安装有履带支撑轮。

所述行走驱动电机单元包括与电源连接的两个驱动电机，两驱动电机的输出轴上分别设有同步带轮，同步带轮上设有与位于正压壳体内的前轮空心轴上的同步带轮连接的同步带。

所述辅助臂单元包括蜗轮轴，蜗轮轴穿过前轮空心轴，蜗轮轴外端上安装有辅助臂，辅助臂的前端设有滚轮，滚轮外部设有与前驱动轮连接的辅助臂履带。

所述辅助臂驱动电机单元包括驱动电机，驱动电机与蜗轮蜗杆减速箱连接，蜗轮蜗杆减速箱与蜗轮轴的设于正压壳体内的一端连接。