[发明专利]煤矿井下灾害信息探测机器人平台

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种煤矿井下灾害信息探测机器人平台。

背景技术

我国是世界上主要产煤国之一，大多煤炭生产是采用地下作业，客观上讲，在煤炭生产实施过程中，受到顶板压力、瓦斯、煤尘、水、火等自然灾害的安全威胁；另外，由于煤炭生产的作业条件复杂多变和管理失控等原因，还会发生机械电器、运输提升和爆破等其他安全事故。

灾害发生后，在高温高压的环境中伴有大量有毒有害气体，救援人员无法第一时间到达灾害事故现场，无法了解事故现场的信息，严重影响救援的实施时效。这时，煤矿信息探测机器人就起到了十分重要的作用。但是，煤矿井下一旦发生灾害，现场路况较为恶劣，探测机器人要进入现场完成信息探测与搜救任务就必须具备较强的行走和探测能力。

由于煤矿救灾机器人和煤矿灾害探测机器人对煤矿灾害救援具有不可估量的现实意义，如果能第一时间掌握灾害现场的信息将会对救援工作起到关键性的作用。因此，国内外一直以来都在对其进行着深入的研究和探讨，例如：Transeth、Liljeback、Cao、蒋湘军和赵武等人通过研究自然界中蛇的形态特征与运动规律，研制了由蛇头、蛇体和蛇尾组成的蛇形救援机器人，所有环境探测传感器安装在蛇头部，蛇体中安装变向、抬升和驱动组件，可实现模拟生物蛇的多种真实运动形态；Kamegawa、Polverari、Marques、Tunwannarux、宋小康和王勇等人研制了类似NASA火星探测车的多轮式救灾机器人和伸缩轮腿式仿生搜救机器人，环境探测传感器安装于移动平台的前部或机械臂上，其优点是自由度较少、结构紧凑、运动速度快、轮式滚动摩擦阻力小和机械传动效率高；Thrun、Qi、Kamikawa、Deapp和郭丽峰等人开发了类似蜘蛛、人体结构的多腿式救灾机器人，激光测距传感器、夜视摄像机、气体探测传感器和陀螺仪分别安装于机器人上部平台的前端，其优点是对起伏坡度大、多沟壕地形适应能力强；Zhao、Megid、Li和葛世荣等人研制可仿蝎变形履带搜救机器人和履带式矿井搜救机器人，低照度摄像机固定在机器人移动平台的前端，气体传感器和温度传感器固定在移动平台的左右两侧，其优点是可实现多种恶劣路况下的快速移动，如湿地、沙石及松土路面。

但是，在煤矿井下发生灾害时，由于矿井巷道繁多，地面环境错综复杂，布满障碍物，沿地面行走十分困难，上述机器人还不能完全满足灾害信息收集与现场开展搜救任务的需求，机器人如何准确的将现场灾害信息传输到地面、如何快速的到达事故现场依然是国内外专家学者的研究关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、灵活小巧和智能化程度高的煤矿井下灾害信息探测机器人平台。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：煤矿井下灾害信息探测机器人平台，包括轨道平台和轨道平台上滑动设置的行走机构，行走机构上设有信息探测机器人；轨道平台上至少设有两根支撑横杆，一根支撑横杆上设有固定支架，另一根支撑横杆上设有伸缩支架。

所述轨道平台为方形环状，其包括纵向连接板和纵向连接板上、下两端垂直设置的上轨道板与下轨道板，上轨道板之间设有上弧形板、下轨道板之间设有下弧形板，上弧形板与下弧形板之间设有弧形连接板。

所述上轨道板与下轨道板分别通过组装螺栓固定在纵向连接板上，上弧形板与下弧形板分别通过组装螺栓固定在弧形连接板上；上轨道板与上弧形板通过轨道连接片和固定螺栓相连，下轨道板与下弧形板通过轨道连接片和固定螺栓相连。

所述行走机构包括两块并列设置的行走支架，两块行走支架通过连接螺栓与固定螺母组装为一体；行走支架上设有轴线竖直的行走轮和与行走轮相邻的固定板，固定板上设有轴线水平的轮轴，轮轴端部设有支撑轮。

所述行走轮包括外轮和外轮内部的轮毂电机，轮毂电机通过其电机轴下端的电机固定螺母安装在行走支架上；轮毂电机与行走支架之间设有制动器，制动器包括制动器外壳、制动转子和制动定子，制动器外壳通过螺栓安装在行走支架上，制动定子通过定子固定螺钉安装在行走支架上，制动转子与外轮下部键连接。

所述信息探测机器人包括箱体和箱体支架，箱体支架与行走机构相连；箱体一侧设有信息探测传感器，箱体底部设有机械手，机械手包括机械臂和其前端设置的机械臂末端执行器、摄像头和无线图像发射器。

所述固定支架和伸缩支架上分别设有障碍物放置支架，其包括定支撑杆和定支撑杆端部铰连的动支撑杆，定支撑杆另一端设有管箍，管箍通过紧固螺栓与螺母固定在固定支架或者伸缩支架上；动支撑杆端部设有托盘。