CN219946202U - 一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人 - Google Patents

Abstract

一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人，包括机身、驱动、机械臂、电源、腿式行走机构、履式行走机构和前端传感器集成区域；腿式行走机构、履式行走机构安装在机身两侧；驱动、机械臂、电源和前端传感器集成区域设置在机身上，并连接驱动单元；本实用新型是一种智能煤矿抽水蓄能机器人，通过类腿式结构控制腿部的运动，并采用履带进行运动，更好适应煤矿内崎岖的地形；结合视觉、接近觉和超声波等多种传感器可以精确检测到机器人的工作环境，提高稳定性，使其更接近人的工作状态，搭载激光尺度检测仪器。可应用于煤矿抽水蓄能电站建设，隧洞开发等地下开发作业，对于泥石流，地震等灾难搜查救援工作应用前景巨大。

Description

一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人

技术领域

本实用新型属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人。

背景技术

中国能源结构“缺气、少油、相对富煤”的基本特征，决定了煤炭在保障国家安全、推动经济社会高质量发展中的重要支撑作用。虽然以煤炭为主导的能源结构难以改变，但面对全球生态变化，服务“碳达峰、碳中和”，目标达成需进行全面绿色转型，利用废弃煤炭资源，建立煤矿抽水蓄能电站。

当前，煤矿抽水蓄能电站的施工具有建设前期空间稳定性差，人工勘探风险大，困难多，厂房系统错综复杂，安全问题难以保障等难点，已有的机器人无法完成任务。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人，通过对传统机器人进行多角度研究，并对同类型进行对比分析，兼顾实用性与创新性的一种灵活性高，平稳性好，适应恶劣环境的巡检机器人。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人，其特征在于，包括机身、驱动、机械臂、电源、腿式行走机构、履式行走机构和前端传感器集成区域；履式行走机构安装在机身两侧，驱动、机械臂、电源和前端传感器集成区域在机身上，前端传感器集成区域连接驱动单元；

履式行走机构包括第四谐波减速电机、驱动轮、托轮、支重轮、导向轮和履带；腿式行走机构包括第三谐波减速电机并设置在机身上；机械臂设置在机器人顶部，包括可替换抓手和第一谐波减速电机；第一谐波减速电机、第二谐波减速电机、第三谐波减速电机、第四谐波减速电机均连接到驱动单元。

进一步的，机械臂的端部固定连接到第二谐波减速电机，机械腿上设置有履带。

进一步的，电机中设置有谐波减速器。

进一步的，躯干前端设置有大功率前照灯和前端传感器集成区域。

进一步的，驱动单元包括氢氧燃料电池和单片机控制器；氢燃料电池给单片机控制器供电，单片机控制器连接第一谐波减速电机、第二谐波减速电机、第三谐波减速电机、第四谐波减速电机和传感器集成区域。

进一步的，前端传感器集成区域包括超声波传感器、视觉传感器、接近觉传感器、位置传感器和温度传感器。

进一步的，机身为正方形箱体，箱体内设置主板，躯干周围分布四个腿式行走机构，行走角度可调节。

与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：

本实用新型一种智能煤矿抽水蓄能巡检装置，通过履式和腿式结构控制腿部运动，可随意调整运动角度，更适应山地、洞穴等崎岖的地形；

结合超声波传感器、视觉传感器和接近觉传感器、位置传感器、温度传感器，灵活性高，平稳性好，工作效率高的特点，对复杂地形的越障能力和适应能力强，可以检测到灾情进行报警与搜救，应用于煤矿抽水蓄能电站建设，隧洞开发等地下开发作业以及泥石流，地震等灾难搜查救援工作，增加工作的安全性与效率。

附图说明

图1为本实用新型的智能巡检机器人整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例所示的机械手结构示意图；

图3为本实用新型的谐波减速电机结构示意图；

图4为本实用新型履式行走机构结构示意图；

图5为本实用新型的氢氧燃料电池结构示意图。

其中：1、机械臂；2、机身；3、前端传感器集成区域；4、腿式行走机构；5、履式行走机构；6、可替换抓手；7、第一谐波减速电机；8、第二谐波减速电机；9、第三谐波减速电机；10、第四谐波减速电机；11、驱动轮；12、托轮；13、支重轮；14、导向轮；15、正极；16、质子交换膜；17、负极。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本实用新型提供进一步的详细说明。除非另有指明，本实用新型所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人，主要组成部分为机械臂1、机身2、腿式行走机构4和履式行走机构5四部分以及安装在机身2上的单片机和氢氧燃料电池。

所述机身2包括单片机、氢氧燃料电池、前端传感器集成区域3、大功率前照灯，所述机械臂1包括可替换抓手6、第一谐波减速电机7和连接杆。

进一步的，安装在关节处的电机可以控制机器的整体运动情况和整个机器的底盘高低和运动角度。

进一步的，连接杆末端装有履带。

进一步的，在每条腿跟关节处的第三谐波减速电机9通过连杆与机身2相连。

具体的，机身2包括超声波测距传感器、视觉传感器、接近觉传感器、位置传感器、温度传感器、单片机、氢氧燃料电池，单片机分别通过电路与电机、传感器连接。

本实用新型一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人通过传感器将采集到的信息传递至电路板分析并反馈至各个部位进行图像识别、处理、传输、单片机控制不同电机转动以及抓取。

通过超声波传感器用来测量到障碍物的距离。超声波传感器采用IO触发测距10us的高电平信号模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO输出一个高电平，高电平持续时间就是超声波从发射到返回的时间通过简单的电路，将信号传给行走机构，前进、后退、左转、右转，视觉传感器用来识别工作中各种环境，对于前方可能出现的障碍物起到反馈作用。采用氢燃料电池供电，将剩余的电能储存在氢燃料电池中，极大地提高了能源的利用率，具有绿色环保，供电稳定的特点，可持续发展。

所述氢燃料电池用于给机械臂1运动直接供电。

本实施例中，机械臂1承担煤矿抽水蓄能巡检机器人主要功能，前端传感器集成区域6后接氢氧燃料电池，使机器人完成各类智能工作，用于识别工作中各种环境，对于前方可能出现的障碍物起到反馈作用。

机器人主体通过第三谐波减速电机9连接履式行走机构5，主要起到给机器人提供动力的作用，氢氧燃料电池与谐波减速电机相连进行供电，谐波减速电机增大了仿生腿部扭矩，提供更大精度。

前端传感器集成区域3包括，超声波传感器、视觉传感器、接近觉传感器、位置传感器和温度传感器，其内部结构完全相同，其中：

视觉传感器通过多角度摄像机对前方物体进行成像，检测前方物体的形态位置。

机器人的实时位置检测通过位置传感器上传，用于随时查找机器人的实时位置。

请参阅图5，氢氧燃料电池的结构包括外壳，外壳内部两侧有正极15和负极17、中间有质子交换膜16。

氢氧燃料电池基于电解水的逆反应，将氢气与氧气分别提供给阴极17和阳极15，氢通过阳极15向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极17。

请参阅图2，机械臂1采用七自由度设计，由连杆、第一谐波减速电机7和可替换抓手6组成，其中，机械臂1采用七自由度设计，可替换抓手6为可替换结构。

本实施例中，可替换抓手6包含两个单元：旋转单元与抓放单元，用于完成主要抓取搬移工作；第一谐波减速器7为旋转单元增大可替换抓手6扭矩，提高更大的抓取精度，提升可替换抓手6工作灵活度，机械臂1更加灵活。

可替换抓手6采用可替换结构，可安装本领域的各类机械手，以适用于机械臂1面对各种工作环境。

腿式行走机构4和履式行走机构5外接于机器人主体两侧，通过第四谐波减速电机10连接，第四谐波减速电机10的主要优点是结构简单，重量轻，体积小，传动范围大，同时啮合齿数多，承载能力大，传动精度高。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人，其特征在于，包括机身(2)、驱动、机械臂(1)、电源、腿式行走机构(4)、履式行走机构(5)和前端传感器集成区域(3)；履式行走机构(5)安装在机身(2)两侧，驱动、机械臂(1)、电源和前端传感器集成区域(3)安装在机身(2)上，前端传感器集成区域(3)连接驱动单元；

履式行走机构(5)包括第四谐波减速电机(10)、驱动轮(11)、托轮(12)、支重轮(13)、导向轮(14)和履带；腿式行走机构(4)包括第三谐波减速电机(9)并设置在机身(2)上；机械臂(1)设置在机器人顶部，包括可替换抓手(6)和第一谐波减速电机(7)；第一谐波减速电机(7)、第二谐波减速电机(8)、第三谐波减速电机(9)、第四谐波减速电机(10)均连接到驱动单元。

2.根据权利要求1所述的一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人，其特征在于机械臂：机械臂(1)的端部固定连接到第二谐波减速电机(8)，履式行走机构(5)上设置有履带。

3.根据权利要求2所述的一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人，其特征在于，电机中设置有谐波减速器。

4.根据权利要求1所述的一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人，其特征在于，机身(2)前端设置有大功率前照灯和前端传感器集成区域(3)。

5.根据权利要求1所述的一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人，其特征在于，驱动单元包括氢氧燃料电池和单片机控制器；氢氧燃料电池给单片机控制器供电，单片机控制器连接第一谐波减速电机(7)、第二谐波减速电机(8)、第三谐波减速电机(9)、第四谐波减速电机(10)和传感器集成区域(3)。

6.根据权利要求4所述的一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人，其特征在于，前端传感器集成区域(3)包括超声波传感器、视觉传感器、接近觉传感器、位置传感器和温度传感器。

7.根据权利要求4所述的一种智能煤矿抽水蓄能巡检机器人，其特征在于，

机身(2)为正方形箱体，箱体内设置主板，躯干周围分布四个腿式行走机构(4)，

行走角度可调节。