[发明专利]基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿救援探测机器人，特别涉及一种基于偏心轮和腿式组合的便携式矿用本安探测机器人。

背景技术

矿业是关系国家经济命脉的重要基础产业，支撑着国民经济持续高速发展。然而，我国的矿业仍属于高危险性行业。根据2003年的一份调查报告数据，我国当年的煤矿事故死亡人数为6995人，约占全球的80％，百万吨死亡率是美国的10倍，是俄罗斯、澳大利亚的12倍。虽然近年来死亡率有所下降，但我国仍是世界上煤矿灾害最严重、灾害最多的国家。

导致我国煤矿灾害严重、死亡率居高不下的原因很多，除了地质条件差、井工矿比例高、生产力水平低、防灾系统不健全等因素外，井下快速救援关键技术与装备落后也是一个重要的原因。很多救援行动中为了避免次生事故，救援队员使用机电类设备受到极大限制，长达数公里的巷道也只能步行；救援队员完全不清楚前方的实际情况，不仅冒着巨大风险，在心理上也会给救援人员极大的影响，使得实际救援效率大打折扣。

值得庆幸的是，随着机械、电子、信息技术和传感器技术等领域的快速发展，机器人代替救援队员进入高危险区域或者人类难以到达的地方搜救幸存者和寻找受难矿工、采集现场信息为救援计划提供信息支持已经成为可能。大量研究和实践证明，将机器人应用到矿难救援中，可帮助救援队员掌握事故现场第一手信息和资料，提高救援效率，最大限度地减少伤亡和损失。

我国的煤矿地形复杂，矿道深而复杂，矿难类型主要是瓦斯爆炸、煤尘爆炸、瓦斯突出、透水事故、矿井失火、顶板塌方等。其中，瓦斯爆炸和顶板塌方就占了矿难数量和死亡人数的60％－70％。这些类型的矿难也常常导致矿道损毁，救援通道被易燃易爆物、有毒气体、泥水和沙石等填充，极大地增加了救援行动的困难。在这样复杂的环境下开展探测救援工作，需要机器人具有强大的通过能力。为了保证通过能力，现有的机器人往往体积重量巨大(数百公斤)，使用履带甚至复合履带作为行走部件。需要用大功率电机驱动，由于驱动功率大，必须使用隔爆外壳，这又进一步增加了体积重量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，以解决复杂路面下机器人通过能力和自身体积重量的矛盾的问题。

本发明基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，包括机体，机体上设置有固定的轮轴，机体左侧和右侧的轮轴端部上分别设置有驱动轮，所述驱动轮为偏心轮。

进一步，所述驱动轮的行走轮面上设置有至少一根撑杆。

进一步，所述驱动轮的偏心距与驱动轮半径之比为0.25～0.75。

进一步，所述驱动轮包括圆形轮缘和焊接在圆形轮缘上的加强连板，所述圆形轮缘和加强连板由铝合金材料制成。

进一步，所述机体上还设置有驱动设置在机体左侧轮轴上驱动轮的第一电机组和驱动设置在机体右侧轮轴上驱动轮的第二电机组，所述第一电机组和第二电机组均包括至少两个转子同轴串联的电机。

进一步，所述基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人还包括用于控制第一电机组的第一控制器和控制第二电机组的第二控制器，所述第一电机组中的各电机分别通过单独的信号模块和隔离器件和第一控制器连接；所述第二电机组中的各电机分别通过单独的信号模块和隔离器件和第二控制器连接。

进一步，所述各电机、各信号模块和各控制器均设置有独立的供电模块。

进一步，所述机体由铝合金制成。

本发明的有益效果：

1、本发明基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，其采用偏心轮作为驱动轮，相对于现有履带式、腿式行走装置，其避免了能量损耗高、效率低、机构及控制系统复杂的问题，可充分发挥机器人移动灵活、控制简单等优点；同时，由于偏心轮可使机体离地面距离更高，且在前进过程中偏心轮使机体上下移动，类似于腿式行走时的弯腿动作，因此具有腿式行走的优点，相比于传统轮式驱动机器人其具有更强的复杂地形适应能力。

2、本发明基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，由于驱动机体同侧驱动轮的各电机的转子同轴串联连接，因此同一驱动轮便同时受到若干各电机的合力驱动，在翻越障碍时，可使机器人在只有少量驱动轮接触地面情况下，仍然具有足够的动力翻越障碍或脱困，越障脱困能力大大提高。

3、本发明基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，驱动同一驱动轮的各电机和同一控制器连接，因此控制器能向驱动同一驱动轮的各电机发出统一的控制信号，实现了各电机的并联控制，相对于现有机器人各驱动轮的驱动电机需要分别控制而言，本申请在机器人行走控制设计方面更简单。