[发明专利]一种井下越障移动机器人

说明书

本发明公开了一种井下越障移动机器人，包括机架、底盘、绕柱抱紧模块、摩擦轮模块和距离传感器；底盘安装在机架的下端，摩擦轮模块设在底盘上端的机架上，绕柱抱紧模块设在机架的后端，距离传感器安装在机架的前后两端；绕柱抱紧模块用于驱动底盘下降和上升,并利用套环抱紧立柱再通过驱动摩擦轮正反转来实现机器人的旋转。本发明可根据地形动态调整底盘距地面的高度，克服了传统移动机器人平台地形适应性差的缺点，具有较强的通过性能，能满足井下复杂环境工作的多种需求，可爬坡、越障、在非平整地形下平稳前进和侧移，具有结构简单，控制方便，可靠性高，实用性强等优点。

技术领域

本发明涉及一种用于井下工作的机器人，具体涉及一种井下越障移动机器人，属于井下智能机器技术领域。

背景技术

由于井内工况复杂，开采环境恶劣，危险性高，为了保证人员的生命安全以及井下机器的正常运转，需要在下井前对与井下环境进行预先探测，同时要动态检测井下各种有害气体及其它作业条件，如瓦斯浓度、风速、压力、空气温度、粉尘浓度等。

目前，煤矿井下环境安全参数监控分为人工监测和自动化监控两种方式。鉴于井下的工作环境恶劣、照明差，人工监控不利于巡检人员巡视并及时发现问题，同时存在工人劳动强度大，检测效果不稳定；现有自动化监测系统，由于井下巷道距离长，监控点多，致使自动化监测系统复杂、监测设备种类繁多、数量大、成本高。

随着机器人技术的发展，机器人已经在煤矿的生产作业、矿难事故处理与救援和煤矿日常监测与维护三个方面得到了巨大的应用。现有应用最为广泛的探测机器人大多仅设置避障功能，通过红外探测仪等探测机器使机器人在遇到障碍物时绕过障碍物，而在越障能力上却有所欠缺，导致障碍物上端的情况无法监测，以及障碍物附近的操作无法进行；且由于井下情况较为复杂，杂物障碍众多，从而容易导致机器人的损坏，影响井下探测的正常进行。

发明内容

为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种井下越障移动机器人，对井下地形适应能力强，可爬坡、越障、在非平整地形下平稳前进和侧移，具有结构简单，控制方便，可靠性高的优势。

为了解决上述问题，本发明一种井下越障移动机器人，包括机架、底盘、绕柱抱紧模块、摩擦轮模块和距离传感器；底盘安装在机架的下端，摩擦轮模块设在底盘上端的机架上，绕柱抱紧模块设在机架的后端，距离传感器安装在机架的前后两端；

其中绕柱抱紧模块包括移动框架、丝杆、丝杆螺母以及丝杆螺母驱动机构，移动框架套装在机架后端的竖直支撑杆上，移动框架的侧面上端设置有可以开合的套环；移动框架包括若干套管，以及连接在这几个套管之间的上平台和下平台，丝杆穿过移动框架的上平台和下平台，且其下端与机架相连，丝杆螺母驱动机构安装在移动框架上并驱动丝杆螺母旋转，丝杆螺母与丝杆螺纹配合；

摩擦轮模块包括一对旋转方向相同的摩擦轮以及带动摩擦轮转动的摩擦轮驱动机构，摩擦轮通过轴承和轮轴安装在机架上，摩擦轮设置在套环的下方，且两个摩擦轮的边缘分别摩擦接触机架两侧的竖直支撑杆；

底盘包括底部框架以及安装在底部框架四角的四个万向车轮，每个万向车轮的侧面均设有驱动万向车轮旋转的驱动电机。

通过距离传感器感知障碍物的距离，当到达障碍物附近时，丝杆螺母驱动机构启动带动丝杆螺母旋转，丝杆螺母与丝杆螺纹配合，因此在驱动力的作用下丝杆螺母、丝杆螺母驱动机构以及移动框架沿着机架竖直支撑杆向上移动，同时套环打开；万向车轮带动整个机器人继续前行至障碍物旁边时，套环抱紧障碍物旁边的立柱，同时丝杆螺母驱动机构启动带动丝杆螺母旋转，此时移动框架保持不动，丝杆带动机架以及与机架相连的摩擦轮模块、底盘同时提升至极限位置；然后摩擦轮驱动机构启动带动摩擦轮旋转，由于摩擦轮的边缘与机架摩擦接触，因此在摩擦轮的摩擦力下整个机架以及与机架相连的机构围绕立柱旋转预定角度至障碍物上方时，摩擦轮驱动机构停止转动，丝杆螺母驱动机构反方向转动使机架以及与机架相连的摩擦轮模块、底盘同时下降至万向车轮接触地面，套环打开松开立柱。