[发明专利]用于煤矿井下搜救作业的隔爆型机器人平台

说明书

                所属技术领域

本发明涉及一种机器人平台，特别是一种用于煤矿井下搜救作业的隔爆型机器人平台。

背景技术

目前国内外研制救灾机器人大都集中在地面火灾和地震等自然灾害的救灾，而对于煤矿井下救灾机器人的研制还刚刚起步。煤矿井下环境尤其是瓦斯或煤尘爆炸等灾难之后的环境具有两个显著的特点：(1)地形复杂，属于非结构地形环境；(2)空气充满爆炸性气体，属于具有爆炸性气体的空气环境。因此，必须要求机器人平台具有较好的越障、避障能力和严格的防爆性能。国外，美国智能系统和机器人中心开发的RATLER矿井探索机器人，用于灾难后的现场侦查工作；美国南佛罗里达大学研制的Simbot矿井搜索机器人；由Remotec公司制造的V2煤矿救援机器人，大约50英寸高，1200英磅重，使用防爆电动机驱动橡皮履带。安装有导航和监控摄像机、灯、气体传感器和一个机器臂，具有夜视能力和两路语音通讯功能。上述矿井搜救机器人代表了当前国外在该领域的研究现状和发展水平，然而，它们离实际应用的要求还有很大距离。仅从机械结构上讲，RATLER矿井探索机器人的机械结构方面，没有按照适合于矿井环境设计运动系统，底盘较低，越障性能一般，没有任何自主避障方面的设计。Simbot是一种体积非常小的机器人，这就决定了它不可能拥有较远的控制范围，只能在较近的范围内进行有线控制，携带的传感器数量也很有限，使用方式非常有限。土拨鼠机器人的自主性和移动性都非常强，但它是为了探测正常矿井地形而设计的试验平台，并不适合用作煤矿搜救。V2机器人进行了防爆设计，但体积略显巨大。而且，上述的机器人除V2机器人外，均没有进行防爆设计，是不允许在含有瓦斯、煤尘的具有爆炸性气体环境的煤矿井下使用的。国内，中国矿业大学可靠性工程与救灾机器人研究所研制的CUMT-I型矿井搜救机器人，是我国第一台用于煤矿救援的机器人。该机器人行走部为双履带式，机动灵活性不够，越障能力不强。目前，国内公告的两项专利申请文献涉及了煤矿搜救机器人，其中申请号为200510027369.2的文献中提供了一种公知的、没有具体实施例的、笼统的机器人方案。申请号为200610150840.1的专利文献中提供了一种适用于煤矿矿井搜索探测的履带式多关节铰接机器人，将机器人根据功能分为若干个模块，各单元模块的外表面都设有履带，通过铰链将各单元连接成为蛇形，这种蛇形机器人具有较高的越障能力，但是没有涉及防爆技术，如果把防爆问题考虑进来，这种方案很难实现。

发明内容

本发明为了克服现有的机器人不适用于非结构地形环境和不具有防爆性能的不足，提供一种用于煤矿井下搜救作业的隔爆型机器人平台，适用于具有非结构地形环境和爆炸性气体环境的煤矿井下。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：它由隔爆外壳，驱动轮单元，从动轮及摆臂单元，行走驱动电机单元和摆臂旋转驱动电机单元构成，驱动轮单元与从动轮及摆臂单元对称设在隔爆外壳的两端，行走驱动电机单元设在隔爆外壳内，且连接驱动轮单元，摆臂旋转驱动电机单元设在隔爆外壳内，且连接从动轮及摆臂单元，驱动轮单元中的驱动轮与从动轮及摆臂单元中的从动轮之间设有主履带，隔爆外壳的中部设有支撑主履带的支撑轮。

所述的隔爆外壳上口为隔爆接合面，隔爆接合面上开有与隔爆壳盖联接的多个螺纹盲孔，隔爆外壳的左右两侧壁上对称设有左右贯通的孔，每个孔的外端面上开有联接螺纹盲孔，隔爆外壳中部两侧设有固定支撑轮的凸台。

所述的驱动轮单元由轴筒、驱动轴、轴套、驱动齿轮、驱动轮，轴承构成，驱动轴设在轴筒的中心孔中，轴套设在驱动轴中部，驱动轮固定在驱动轴的一端，驱动齿轮固定在驱动轴的另一端，轴套与驱动轴之间为一间隙配合的隔爆结合面S1，轴筒与隔爆外壳上的孔之间为一隔爆接合面S2。

所述的轴筒内两端设有支撑驱动轴的轴承，两轴承之间镶嵌与轴筒过盈配合的轴套，且在轴筒与驱动轴之间设有密封圈，与隔爆外壳之间设有密封圈；轴筒上设有将其连接在隔爆外壳上的法兰。

所述的从动轮及摆臂单元由固定有齿轮，摆臂旋转轴、从动轮支座，从动轮，摆臂后带轮，前摆臂侧板，支撑轮和摆臂前带轮构成，固定有齿轮设在摆臂旋转轴的内端，摆臂旋转轴设在从动轮支座内，从动轮设在从动轮支座上，摆臂后带轮位于从动轮的外侧，安装在从动轮支座上，从动轮与摆臂后带轮同轴并连为一体，前摆臂侧板设在摆臂旋转轴的外端部，摆臂前带轮设在前摆臂侧板的前端部，摆臂后带轮与摆臂前带轮上设有辅助履带，支撑轮设在前摆臂侧板中部。