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专利号: 2020104702954
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 手动工具;轻便机动工具;手动器械的手柄;车间设备;机械手
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可载人风井巡检机器人,其特征在于,包括载人装置以及载人装置巡检装置,其中:所述的载人装置,能够在风井井筒中升降,包括矩形壁面,该矩形壁面由四面侧壁围合形成;

所述的载人装置巡检装置,布置在载人装置的矩形壁面的外围,能够巡检井筒筒壁、井架和/或载人装置的矩形壁面;所述的载人装置巡检装置,针对载人装置的每一面侧壁,均通过支架配设巡检机构a;

所述的巡检机构a,能够在自身所在的平面内移动;

搭载在载人装置的检修人员,在巡检机构a检测到故障时,能够通过矩形壁面对故障所在区域施以实时检修。

2.根据权利要求1所述的可载人风井巡检机器人,其特征在于,所述的巡检机构a,在XY面内驱动机构的动力驱动下能够在自身所在的平面内移动,包括传感器壳体以及设置在传感器壳体中的红外摄像头a、激光雷达a;

所述的XY面内驱动机构,包括横向驱动机构、纵向驱动机构;

纵向驱动机构安装在支架上,横向驱动机构与纵向驱动机构的动力输出端连接,而横向驱动机构的动力输出端则与传感器壳体连接。

3.根据权利要求2所述的可载人风井巡检机器人,其特征在于,所述的支架为矩形框架,所述载人装置的每一面侧壁的外侧均平行地设置有一个所述的矩形框架;各矩形框架的相邻侧边框连接成一体;

所述的纵向驱动机构,包括两条,一一对应地沿着巡检框架中处于纵向的两侧边框布置;每一条纵向驱动机构均包括丝杠电机支架、丝杠电机、丝杠、两条导杆;

丝杠电机支架安装在巡检框架上,丝杠电机固定在丝杠电机支架中,丝杠、两条导杆均竖直安装在巡检框架中,且两条导杆分设在丝杠的两侧;丝杠电机的动力输出端与丝杠连接;

所述的横向驱动机构,沿着矩形框架的横向布置,包括传动丝杠电机支架、传动丝杠电机、丝杠螺母副、传动丝杠、两条传动导杆;

所述的丝杠螺母副,包括两个,分别与两条纵向驱动机构的丝杠一一对应螺纹配合连接,并与两条纵向驱动机构的导杆一一对应导向连接;传动丝杠和两条传动导杆均沿着矩形框架的水平方向布置,且传动丝杠、两条传动导杆的两端均对应安装在两个丝杠螺母副中,同时两条传动导杆分设在传动丝杠的两侧;传动丝杠电机支架固定在两个丝杠螺母副中的其中一个上,而传动丝杠电机则安装在传动丝杠电机支架上,且传动丝杠电机的动力输出端与传动丝杠连接;

所述的传感器壳体,能够与传动丝杠螺纹配合连接,并与两条传动导杆导向连接;

在丝杠电机的动力驱动下,丝杠旋转,带动传感器壳体随着丝杠螺母副沿着丝杠上下移动;

在传动丝杠电机的动力驱动下,传动丝杠旋转,带动传感器壳体沿着传动丝杠左右移动。

4.根据权利要求1所述的可载人风井巡检机器人,其特征在于,所述载人装置的顶部和/或底部设置有机器人本体;所述的机器人本体,包括环形移动导轨机构以及能够沿着环形移动导轨机构周向移动的巡检机构b;所述的环形移动导轨机构,包括上滚轮导轨、下滚轮导轨、上内齿轮导轨、下内齿轮导轨和连接支架;其中:上滚轮导轨位于上内齿轮导轨的上方,并通过紧固件a连接构成上环形移动导轨机构;

下滚轮导轨位于下内齿轮导轨的下方,并通过紧固件b连接构成下环形移动导轨机构;

上、下环形移动导轨机构分设在巡检机构b的上下两侧,并通过连接支架连接成一体;

巡检机构b的上端能够与上内齿轮导轨啮合的同时嵌装在上滚轮导轨中,而巡检机构b的下端则能够与下内齿轮导轨啮合的同时嵌装在下滚轮导轨中。

5.根据权利要求4所述的可载人风井巡检机器人,其特征在于,所述巡检机构b包括壳体框架以及安置在壳体框架内的驱动模块、检测模块,其中:所述的驱动模块,包括直流电机、锥齿轮传动副、传动轴、两个直齿轮以及两个滚轮;两个直齿轮分别为直齿轮a、直齿轮b;两个滚轮分别为滚轮a、滚轮b;

直流电机的动力输出端通过锥齿轮传动副与传动轴连接;

两个直齿轮、两个滚轮均固定在传动轴上,且直齿轮a能够与上内齿轮导轨啮合,而滚轮a能够嵌合在上滚轮导轨中,直齿轮b能够与下内齿轮导轨啮合,而滚轮b能够嵌合在下滚轮导轨中;

在直流电机的动力驱动下,传动轴发生旋转,带动两个直齿轮沿着各自啮合的内齿轮导轨移动、两个滚轮沿着各自嵌合的滚轮导轨移动;

所述的检测模块包括红外摄像头b、激光雷达b;红外摄像头b通过云台与壳体框架固定,激光雷达b直接安装在壳体框架上。

6.根据权利要求5所述的可载人风井巡检机器人,其特征在于,所述的壳体框架包括上框架和下框架;上框架和下框架均呈矩形设置。

7.根据权利要求1所述的可载人风井巡检机器人,其特征在于,所述的载人装置在卷筒驱动装置的动力驱动下,能够沿着风井井筒升降;

所述的卷筒驱动装置,包括上卷筒驱动装置和下卷筒驱动装置;上卷筒驱动装置布置在井口处,下卷筒驱动装置布置在井底处;

上卷筒驱动装置的动力输出端与载人装置的顶部连接,下卷筒驱动装置的动力输出端则与载人装置的底部连接;

此时载人装置的顶部、底部均配装有机器人本体。

8.根据权利要求7所述的可载人风井巡检机器人,其特征在于,所述的卷筒驱动装置通过筒壁承载架悬挂在井筒筒壁上或者直接置放在井筒筒壁上设置的放置平台上。

9.根据权利要求7所述的可载人风井巡检机器人,其特征在于,所述的上卷筒驱动装置,包括上部动力装置、上部天轮、上部天轮轴以及上部驱动绳索;

所述的下卷筒驱动装置,包括下部动力装置、下部天轮、下部天轮轴以及下部驱动绳索;

上、下部动力装置均包括防爆壳以及置于防爆壳内的工业电机、减速器、卷筒;工业电机通过减速器与卷筒连接;

所述的上部天轮通过上部天轮轴固定在井筒筒壁中间;下部天轮通过下部天轮轴固定在井筒筒壁中间;

上部驱动绳索卷绕在上部动力装置的卷筒上,且上部驱动绳索与载人装置的顶部连接;

下部驱动绳索卷绕在下部动力装置的卷筒上,且下部驱动绳索与载人装置的底部连接。

10.一种风井巡检方法,基于权利要求1所述的可载人风井巡检机器人来实现,其特征在于,包括以下步骤:第一步,安装阶段

1.1、根据机器人本体的大小,选择合适的载人装置,并在载人装置的外侧布置载人装置巡检装置;

1.2、分别组装机器人本体的巡检机构b、环形移动导轨:采用螺栓将下滚轮导轨、下内齿轮导轨、连接支架、上内齿轮导轨和上滚轮导轨顺序连接好,组装形成环形移动导轨;将直流电机、驱动模块的传动部分、检测模块以及万向轮分别安装在壳体框架的对应位置处,组装形成巡检机构b,驱动模块的传动部分包括锥齿轮传动副、传动轴、两个直齿轮以及两个滚轮;检测模块包括红外摄像头b、激光雷达b;红外摄像头b通过云台与壳体框架固定,激光雷达b直接安装在壳体框架上;

1.3、将巡检机构b的壳体框架安装在环形移动导轨上,调节好巡检机构b的滚轮、内齿轮在环形移动导轨上的啮合位置;

1.4、将上部卷筒驱动转置、下卷筒驱动装置安装到指定位置;

第二步,调试阶段

连接驱动电源,测试上、下卷筒驱动装置部分是否能够正常控制各自对应的上、下部驱动钢丝绳的收卷与放卷,测试上卷筒驱动装置和下卷筒驱动装置是否可以同步运行;连接机器人本体的电源模块,测试机器人本体的移动情况,确认直流电机无故障,并且能够按照事先规定的巡检任务进行巡检;

第三步,正式运行阶段

发送启动及巡检指令,通过控制上卷筒驱动装置和下卷筒驱动装置进行同步工作,控制机器人沿着固定轨道进行巡检任务;同时,底面控制中心查看各个传感器,包括红外摄像头a、b,激光雷达a、b传输回来的数据;

当可载人风井巡检机器人从上到下运动时,载人装置下方的巡检机构b以及载人装置巡检装置的各巡检机构a均处于巡检工作状态;当载人装置下方的巡检机构b发现异常情况时,在XY面内驱动机构以及卷筒驱动装置的配合驱动下,移动载人装置巡检装置的某一巡检机构a,促使与巡检机构b所反馈的异常情况对应的故障区落入该巡检机构a的巡检范围内,使得该巡检机构a对故障区进行再次巡检;若巡检机构a再次巡检的数据表明故障区确实存在故障,则悬停载人装置,载人装置中搭载的检修人员,将对故障区进行实时检修;

当可载人风井巡检机器人从下到上运动时,载人装置上方的巡检机构b以及载人装置巡检装置的各巡检机构a均处于巡检工作状态;当载人装置上方的巡检机构b发现异常情况时,在XY面内驱动机构以及卷筒驱动装置的配合驱动下,移动载人装置巡检装置的某一巡检机构a,促使与巡检机构b所反馈的异常情况对应的故障区落入该巡检机构a的巡检范围内,使得该巡检机构a对故障区进行再次巡检;若巡检机构a再次巡检的数据表明故障区确实存在故障,则悬停载人装置,载人装置中搭载的检修人员,将对故障区进行实时检修。