[发明专利]煤矿井下轮履复合式巡检清障机器人

说明书

本发明公开了一种煤矿井下轮履复合式巡检清障机器人，包括移动平台、回转装置、机身、左臂、右臂、夹持手爪、破碎剪和双目视觉系统。本发明的前驱动轮、支撑轮、后驱动轮通过浮动悬挂装置安装在车架上，可提高机器人对复杂地形环境的适应能力；左臂和右臂配合作业可实现对目标物的夹持、移动、搬运、破碎、剪切等作业。本发明能够实现煤矿井下日程巡检、救援和清障等功能，可在复杂地形环境下实现快速稳定移动，且越障能力强、稳定性好，符合井下防爆要求，降低了煤矿井下巡检人员的劳动强度和生产成本。本发明还具有结构紧凑、双臂运动自由度多、作业灵活、操作维护简便等优点，也可应用于地面隧道或其它环境下的巡检、救援或清障作业场合。

技术领域

本发明属于煤矿机器人技术领域，特别涉及一种煤矿井下轮履复合式巡检清障机器人。

背景技术

煤炭资源对我国经济发展发挥着举足轻重的作用，在未来相当长的一段时间内仍是我国的主要能源，对我国的经济发展起着重要作用。但与此同时，瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、矿井火灾、矿井顶底板突水等矿井重大灾害导致的伤亡事故在我国煤矿生产中时有发生，因此煤矿安全刻不容缓。

为提高煤矿巡检作业的安全性，降低工作人员的劳动强度，巡检机器人越来越多的投入到煤矿井下作业中使用。为适应煤矿井下复杂的地形和环境，巡检机器人大多采用履带轮行走方式，以降低前进时颠簸、抖动的幅度，便于巡检拍摄，然而煤矿井下路面并不平坦，多存在上坡和下坡路段，而传统巡检机器人的履带轮结构，无法根据上下坡路段进行调节，导致传统巡检机器人攀爬上坡时较为困难，且在较陡峭下坡路段时易翻倒的问题，且履带式结构导致机器人移动速度大幅降低，无法满足煤矿井下日程巡检工作的需要。

轮式机器人越障效果良好，但当作业环境为潮湿泥泞，会发生侧滑倾覆现象；当地面坑洼不平或者需要爬坡等需求，轮式移动结构适应能力较低。腿式机器人越障性能强，但在越障过程中容易发生重心不稳等现象。这些机器人在主动越障时不能自动越障，需进行辨别、判断、决策，从而对机器人的控制系统要求较高，而且在复杂路况上，机器人的行走效率及越障性能较低。

针对巡检机器人的设计问题，现有专利文献也提出了一些解决方案。如申请号为201510448366.X的中国发明专利公开了一种巡检机器人，将普通轮式与普通履带式行走机构二者结合起来,左右履带两边添加左右行走轮，可以实现完全独立的履带移动和轮式移动，缺点是对于井下坑洼等复杂路面不能实现平稳运行移动的目的。申请号为202010644940.X的中国专利，基于履带式智能机器人的井下信息采集系统及方法，其纯履带式移动底盘不能为其搭载的各种仪器创造良好作业环境。申请号为201910261562.4的中国专利公开了一种煤矿巡检机器人，其移动底盘采用轮式移动底盘，虽能在井下实现快速行走，缺点是对于跨沟、台阶等复杂路况越障性能较低。

为此，发明人提出一种基于浮动悬挂装置的煤矿井下轮履复合式巡检清障机器人来解决上述问题，适用于矿井巷道、隧道、城市地下巷道等复杂地形环境下安全巡检，危险环境、灾害现场的探测和清障救援。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于浮动悬挂装置的煤矿井下轮履复合式巡检清障机器人，不仅具有快速移动、越障能力强、运动平稳等特点，还具有双臂协同搬运和清障能力，解决煤矿井下日程巡检和清障救援等难题，降低了煤矿井下巡检人员的劳动强度和生产成本，可克服现有技术的缺陷。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。