礦用安全監(jiān)測(cè)巡更機(jī)器人的制作方法
【專利說(shuō)明】礦用安全監(jiān)測(cè)巡更機(jī)器人
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種煤礦井下安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種礦用安全監(jiān)測(cè)巡更機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0003]目前，國(guó)家對(duì)安全生產(chǎn)的要求越來(lái)越高，煤炭生產(chǎn)企業(yè)的礦井要求必須安裝:人員定位系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、圖像傳輸監(jiān)控系統(tǒng)和瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，但所有這些現(xiàn)有系統(tǒng)大都是固定在井下的單一系統(tǒng)，都存在這樣那樣的問(wèn)題:需要人員在井下操作，井上無(wú)法及時(shí)了解井下的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)；系統(tǒng)無(wú)追蹤功能，死角太多。且每安裝一種系統(tǒng)，都需要在井下重復(fù)布線，重復(fù)安裝各種主機(jī)或系統(tǒng)服務(wù)器。
[0004]就目前煤礦井下的安全監(jiān)控機(jī)器人使用情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)煤炭企業(yè)仍基本處于空白狀態(tài)。亟待一種礦用安全監(jiān)測(cè)巡更機(jī)器人可以代替井下操作人員完成礦井安全監(jiān)測(cè)，能夠做到:移動(dòng)監(jiān)測(cè)，可以對(duì)危險(xiǎn)懷疑點(diǎn)進(jìn)行追蹤監(jiān)測(cè)；可以對(duì)違章作業(yè)、無(wú)證進(jìn)入井下人員進(jìn)行有效管理；同時(shí)，還可以對(duì)井下現(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)資源進(jìn)行整合，使各系統(tǒng)形成一套有機(jī)的整體，能夠極大地避免礦井各監(jiān)控系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)，從而對(duì)煤礦企業(yè)提升規(guī)范管理水平、保證人員及生產(chǎn)安全、逐步推進(jìn)建設(shè)無(wú)人化礦井起到有力的推動(dòng)作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種礦用安全監(jiān)測(cè)巡更機(jī)器人，通過(guò)多種傳感器的綜合運(yùn)用，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境情況和變化，將風(fēng)速、溫度、煙霧、粉塵濃度、氧氣含量、物體運(yùn)動(dòng)速度、生命體征、人員定位、聲音識(shí)別等數(shù)據(jù)和圖像實(shí)時(shí)上傳井上監(jiān)控服務(wù)器，并對(duì)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)、火災(zāi)、違章作業(yè)等災(zāi)害性情況進(jìn)行報(bào)警和自動(dòng)跟蹤。
[0006]本發(fā)明為解決上述提出的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
一種礦用安全監(jiān)測(cè)巡更機(jī)器人，包括機(jī)器人本體I和機(jī)器人控制器2，機(jī)器人本體I內(nèi)設(shè)置機(jī)器人控制器2，還包括自平衡裝置3、防擺動(dòng)限位裝置4、滑軌5、行走裝置6、左機(jī)械臂
7、右機(jī)械臂8、第一綜合傳感器9和第二綜合傳感器10，機(jī)器人本體I背部?jī)蓚?cè)對(duì)稱設(shè)置自平衡裝置3，機(jī)器人本體I背部中下部設(shè)置有防擺動(dòng)限位裝置4，機(jī)器人本體I背部還設(shè)置有沿所述滑軌5移動(dòng)的行走裝置6，機(jī)器人本體I 一側(cè)設(shè)置左機(jī)械臂7，左機(jī)械臂7上設(shè)置有第一綜合傳感器9，機(jī)器人本體I另一側(cè)設(shè)置右機(jī)械臂8，右機(jī)械臂8上設(shè)置有第二綜合傳感器10，第一綜合傳感器9和第二綜合傳感器10均與機(jī)器人控制器2連接。
[0007]所述的行走裝置6包括行走驅(qū)動(dòng)裝置U、傳動(dòng)軸12和行走滑輪13，傳動(dòng)軸12 —端連接行走驅(qū)動(dòng)裝置11，傳動(dòng)軸12另一端連接行走滑輪13，行走驅(qū)動(dòng)裝置11位于機(jī)器人本體I內(nèi)，行走滑輪13位于滑軌5內(nèi)相對(duì)滑軌5滑動(dòng)。
[0008]所述的自平衡裝置3包括阻尼桿14、橫桿15和導(dǎo)向輪16，阻尼桿14下端固定在機(jī)器人本體I上，阻尼桿14上端連接橫桿15，橫桿15另一端設(shè)置有導(dǎo)向輪16，導(dǎo)向輪16位于滑軌5內(nèi)相對(duì)滑軌5滑動(dòng)。
[0009]所述的防擺動(dòng)限位裝置4包括平衡支撐桿17和限位輪18，平衡支撐桿17為L(zhǎng)型平衡支撐桿，平衡支撐桿17 —端固定在機(jī)器人本體I背部的中下部，平衡支撐桿17另一端設(shè)置有限位輪18，限位輪18與滑軌5相靠接。
[0010]所述的機(jī)器人本體I包括機(jī)器人頭部19、轉(zhuǎn)軸20和機(jī)器人身軀21，機(jī)器人頭部19通過(guò)轉(zhuǎn)軸20安裝在機(jī)器人身軀21上端面上。
[0011]所述的機(jī)器人頭部19包括照明系統(tǒng)22、上隔爆殼頂蓋23、上隔爆殼法蘭24、紅外熱成像儀25、聽(tīng)筒26、音箱27、PM2.5檢測(cè)儀28、高清攝像頭29和上隔爆殼30，上隔爆殼30通過(guò)上隔爆殼法蘭24與上隔爆殼頂蓋23固定連接，上隔爆殼頂蓋23上部固定設(shè)置有照明系統(tǒng)22，上隔爆殼30下部設(shè)置音箱27，音箱27上方設(shè)置高清攝像頭29，高清攝像頭29右側(cè)設(shè)置紅外熱成像儀25，上隔爆殼30 —側(cè)設(shè)置PM2.5檢測(cè)儀28，上隔爆殼30另一側(cè)設(shè)置聽(tīng)筒26。
[0012]所述的機(jī)器人身軀21包括下隔爆殼頂蓋31、下隔爆殼法蘭32、下隔爆殼33、顯示屏34和蓄電池35，下隔爆殼33通過(guò)下隔爆殼法蘭32連接下隔爆殼頂蓋31，下隔爆殼33內(nèi)底部設(shè)置有蓄電池35，下隔爆殼33前端面中部設(shè)置有顯示屏34。
[0013]所述的下隔爆殼33底部一側(cè)設(shè)置有自充電接口 37，巷道內(nèi)設(shè)置與自充電接口 37配套的充電站36。
[0014]所述的滑軌5上開(kāi)設(shè)有軌道安裝孔40。
[0015]所述的第一綜合傳感器9包括瓦斯?jié)舛葌鞲衅?5、多參數(shù)傳感器46和雷達(dá)47。
[0016]所述的第二綜合傳感器10包括火焰?zhèn)鞲衅?1、風(fēng)速傳感器42、溫度傳感器43和煙霧傳感器44。
[0017]所述的溫度傳感器43紅外溫度傳感器。
[0018]所述的右機(jī)械臂8包括肩臂48、萬(wàn)向活動(dòng)關(guān)節(jié)49和機(jī)械手50，肩臂48 —端連接機(jī)器人本體1，另一端連接萬(wàn)向活動(dòng)關(guān)節(jié)49，萬(wàn)向活動(dòng)關(guān)節(jié)49另一端連接機(jī)械手50。
[0019]一種礦用安全監(jiān)測(cè)巡更機(jī)器人還包括人員定位系統(tǒng)52，人員定位系統(tǒng)52位于顯示屏34上方。
[0020]一種礦用安全監(jiān)測(cè)巡更機(jī)器人還包括通訊基站38、井上監(jiān)控服務(wù)器39和通訊天線51，機(jī)械手50上設(shè)置有通訊天線51，通訊天線51與通訊基站38無(wú)線連接，通訊基站38通過(guò)光纖與井上監(jiān)控服務(wù)器39連接。
[0021]本發(fā)明的工作原理:多種與煤礦井下安全相關(guān)的傳感器集于一體，綜合運(yùn)用，多種數(shù)據(jù)集合上傳井上服務(wù)器，以判定井下環(huán)境安全；擬人化外觀，人性化設(shè)計(jì)，設(shè)有提醒語(yǔ)音和人性化手勢(shì)；蓄電池電量經(jīng)一定時(shí)間的消耗后，機(jī)器人利用機(jī)器人控制器自動(dòng)判斷可行駛里程和回充電站的里程，并自動(dòng)回到充電站進(jìn)行充電；機(jī)器人頭部通過(guò)轉(zhuǎn)軸安裝在機(jī)器人身軀上端面上，可以實(shí)現(xiàn)上隔爆殼的左右180度轉(zhuǎn)動(dòng)；在上隔爆殼腔體前方設(shè)有紅外熱成像儀和高清攝像頭，隨著上隔爆殼的轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外熱成像儀對(duì)環(huán)境中的溫度背景進(jìn)行全景式掃描，能夠發(fā)現(xiàn)紅外輻射的熱像分布圖中紅外熱分布場(chǎng)異常的區(qū)域。一旦機(jī)器人發(fā)現(xiàn)異常情況，機(jī)器人會(huì)迅速靠近該地點(diǎn)，打開(kāi)上隔爆殼頂蓋上安裝的照明系統(tǒng)，向井上監(jiān)控服務(wù)器發(fā)出現(xiàn)場(chǎng)圖像進(jìn)行警告，并同時(shí)向井下附近操作人員發(fā)出語(yǔ)音警告；井上安全監(jiān)管人員可通過(guò)高清攝像頭直觀觀察該溫度異常區(qū)域的狀況；機(jī)器人可以通過(guò)上隔爆殼上安裝的聽(tīng)筒來(lái)采集井下的聲音信號(hào)數(shù)據(jù)，并上傳至井上監(jiān)控服務(wù)器；機(jī)器人上隔爆殼同時(shí)安裝有PM2.5檢測(cè)儀，可以對(duì)井下的粉塵濃度進(jìn)行檢測(cè)；如發(fā)現(xiàn)某區(qū)域的粉塵濃度過(guò)高，可依機(jī)器人控制器程序設(shè)定的方式自動(dòng)打開(kāi)該區(qū)域的自動(dòng)灑水降塵裝置進(jìn)行灑水降塵；機(jī)器人上隔爆殼安裝有聽(tīng)筒和音箱，可以構(gòu)建井上與井下語(yǔ)音通訊的呼叫廣播系統(tǒng)；下隔爆殼內(nèi)腔由驅(qū)動(dòng)腔、控制腔和蓄電池腔三大部分組成，驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)安裝有行走驅(qū)動(dòng)裝置及減速機(jī)構(gòu)，控制腔內(nèi)安裝有機(jī)器人控制器，機(jī)器人控制器為單片機(jī)；蓄電池腔內(nèi)有蓄電池和自充電接口 ；驅(qū)動(dòng)腔、控制腔和蓄電池腔之間均通過(guò)接線端子進(jìn)行連接。
[0022]在下隔爆殼前方設(shè)有人員定位系統(tǒng)的人員識(shí)別裝置，即使多人同時(shí)出現(xiàn)在機(jī)器人掃描區(qū)域時(shí)，也能夠利用機(jī)器人控制器準(zhǔn)確識(shí)別出其中的未注冊(cè)人員。當(dāng)機(jī)器人發(fā)現(xiàn)在人員定位系統(tǒng)中未注冊(cè)的人員出現(xiàn)時(shí)，能夠持續(xù)追蹤行進(jìn)，對(duì)不能識(shí)別人員進(jìn)行拍照，上傳圖像至井上監(jiān)控服務(wù)器，并同時(shí)發(fā)出語(yǔ)音對(duì)其進(jìn)行警告；在下隔爆殼前方安裝有顯示屏，顯示屏為L(zhǎng)CD顯示屏，能夠?qū)Ξ?dāng)前所測(cè)得的環(huán)境參數(shù)與井上監(jiān)控服務(wù)器同步顯示，以供井下操作人員參考；下隔爆殼外部?jī)蓚?cè)分別安裝左機(jī)械臂、右機(jī)械臂，右機(jī)械臂包括肩臂、萬(wàn)向活動(dòng)關(guān)節(jié)和機(jī)械手，安裝有瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、多參?shù)傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌L(fēng)速傳感器、雷達(dá)、通訊天線，多參數(shù)傳感器可檢測(cè)氧氣、一氧化碳、二氧化碳，傳感器類型可視需要進(jìn)行搭配；機(jī)械臂可驅(qū)動(dòng)機(jī)械手在360°方向上自由轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)溫度傳感器測(cè)出環(huán)境溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，會(huì)自動(dòng)打開(kāi)附近的灑水系統(tǒng)進(jìn)行灑水降溫。
[0023]機(jī)器人可以依據(jù)紅外熱成像儀來(lái)自主判斷來(lái)人來(lái)車，安裝的雷達(dá)來(lái)判斷來(lái)人來(lái)車速度，進(jìn)行避讓，并通過(guò)音箱發(fā)出語(yǔ)音提示；機(jī)器人的吊掛在巷道中鋪設(shè)的滑軌上，其行走依靠其背部安裝的行走滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行行進(jìn)，由下隔爆殼內(nèi)的行走驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其背部安裝的阻尼桿能阻止機(jī)器人在行走時(shí)左右搖擺；而背部安裝的平衡支撐桿能防止機(jī)器人行走時(shí)的前后晃動(dòng)。
[0024]機(jī)器人采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳送至井下通訊基站，再通過(guò)光纖傳送至井上監(jiān)控服務(wù)器，優(yōu)選地，也可搭載至GSM網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送至手機(jī)APP應(yīng)用，用于緊急情況的提醒；井上監(jiān)控服務(wù)器顯示界面友好，和其它系統(tǒng)具有良好的兼容性，能夠顯示機(jī)器人在井下的位置、環(huán)境各種實(shí)時(shí)參數(shù)，一旦發(fā)生緊急情況，能夠彈出醒目的報(bào)警圖像和提示信息。<