用于煤矿井下搜救作业的隔爆型机器人平台制造技术

一种用于煤矿井下搜救作业的隔爆型机器人平台，由隔爆外壳（１）、驱动轮单元（３）、从动轮及摆臂单元（６）、行走驱动电机单元（１４）和摆臂旋转驱动电机单元（１５）构成，驱动轮单元（３）与从动轮及摆臂单元（６）对称地设在隔爆外壳（１）的两端，行走驱动电机单元（１４）设在隔爆外壳（１）内，且连接驱动轮单元（３），摆臂旋转驱动电机单元（１５）设在隔爆外壳（１）内，且连接从动轮及摆臂单元（６），驱动轮单元（３）中的驱动轮（２６）与从动轮及摆臂单元（６）中的从动轮（３９）之间设有主履带（４），从动轮及摆臂单元（６）的摆臂上设有辅助履带（５３）。与隔爆壳体的联接处均采用了隔爆结合面，适用于煤矿井下进行搜救作业。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种机器人平台，特别是一种用于煤矿井下搜救作业的 隔火暴型才几器人平台。
技术介绍
目前国内外研制救灾机器人大都集中在地面火灾和地震等自然灾害的 救灾，而对于煤矿井下救灾机器人的研制还刚刚起步。煤矿井下环境尤其是瓦斯或煤尘爆炸等灾难之后的环境具有两个显著的特点(l)地形复杂，属 于非结构地形环境；(2)空气充满爆炸性气体，属于具有爆炸性气体的空气 环境。因此，必须要求机器人平台具有较好的越障、避障能力和严格的防爆 性能。国外，美国智能系统和机器人中心开发的RATLER矿井探索机器人， 用于灾难后的现场侦查工作；美国南佛罗里达大学研制的Simbot矿井搜索 机器人；由Remotec公司制造的V2煤矿救援机器人，大约50英寸高，1200 英磅重，使用防爆电动机驱动橡皮履带。安装有导航和监控摄像机、灯、气 体传感器和一个机器臂，具有夜视能力和两路语音通讯功能。上述矿井搜救 机器人代表了当前国外在该领域的研究现状和发展水平，然而，它们离实际 应用的要求还有很大距离。仅从机械结构上讲，RATLER矿井探索机器人的机 械结构方面，没有按照适合于矿井环境设计运动系统，底盘较低，越障性能 一般，没有任何自主避障方面的设计。Simbot是一种体积非常小的机器人， 这就决定了它不可能拥有较远的控制范围，只能在较近的范围内进行有线控 制，携带的传感器数量也很有限，使用方式非常有限。土拨鼠机器人的自主 性和移动性都非常强，但它是为了探测正常矿井地形而设计的试验平台，并 不适合用作煤矿搜救。V2机器人进行了防爆设计，但体积略显巨大。而且， 上述的机器人除V2机器人外，均没有进行防爆设计，是不允许在含有瓦斯、 煤尘的具有爆炸性气体环境的煤矿井下使用的。国内，中国矿业大学可靠性 工程与救灾机器人研究所研制的CUMT-I型矿井搜救机器人，是我国第一台 用于煤矿救援的机器人。该机器人行走部为双履带式，机动灵活性不够，越 障能力不强。目前，国内公告的两项专利申请文献涉及了煤矿搜救机器人， 其中申请号为200510027369.2的文献中提供了一种公知的、没有具体实施例的、笼统的机器人方案。申请号为200610150840.1的专利文献中提供了 一种适用于煤矿矿井搜索探测的履带式多关节铰接机器人，将机器人根据功 能分为若干个模块，各单元模块的外表面都设有履带，通过铰链将各单元连 接成为蛇形，这种蛇形机器人具有较高的越障能力，但是没有涉及防爆技术， 如果把防爆问题考虑进来，这种方案很难实现。
技术实现思路
本技术为了克服现有的机器人不适用于非结构地形环境和不具有 防爆性能的不足，提供一种用于煤矿井下搜救作业的隔爆型机器人平台，适 用于具有非结构地形环境和爆炸性气体环境的煤矿井下。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是本技术由隔爆外壳、驱动轮单元、从动轮及摆臂单元、行走驱动电 机单元和摆臂旋转驱动电机单元构成，驱动轮单元与从动轮及摆臂单元对称 地设在隔爆外壳的两端，行走驱动电机单元设在隔爆外壳内，且连接驱动轮 单元，摆臂旋转驱动电机单元设在隔爆外壳内，且连接从动轮及摆臂单元， 驱动轮单元中的驱动轮与从动轮及摆臂单元中的从动轮之间设有主履带，从 动轮及摆臂单元的摆臂上设有辅助履带。本技术的隔爆外壳呈左右对称，在壳体的左右两侧壁上设有一对左 右贯通的孔，每个孔的周圏都设有联接螺孔组，将孔的端面做成法兰面。在 隔爆外壳左右两侧的开孔处，各安装了驱动轮单元和从动轮与摆臂单元，在 驱动轮和从动轮上安装了主履带，联结在外壳中部的支撑轮处于驱动轮与从 动轮之间并支撑主履带，其中摆臂单元安装于从动轮的外侧。所述的隔爆外壳采用含镁量不大于6%(重量比)的轻合金整体浇铸、压铸 或采用焊接方式加工后，进行精加工而成。隔爆外壳上口处设有由螺紋盲孔 构成的联接法兰，且联接法兰加工成隔爆接合面，与隔爆壳盖联接，在隔爆 外壳的左右两侧壁上设有一对左右贯通的孔，每个孔的周圈都设有螺紋盲孔 组，将孔的端面做成法兰面，在两侧设有中空的凸台。隔爆腔内安装了机器 人驱动电机单元、蓄电池单元、智能控制单元、数据采集单元、通讯单元等。所述驱动轮单元包括轴筒、驱动轴、轴套、驱动齿轮、驱动带轮、轴承 及联接件，轴筒中部有凸缘，做成法兰盘，驱动轴安装于轴筒的中心孔之中， 轴筒两端安装了轴承支撑驱动轴，两轴承之间镶嵌了轴套，轴套与轴筒过盈 配合，轴套与轴间为间隙配合，轴套与轴之间为一隔爆接合面。且在轴筒上设有密封圏槽，在轴筒与驱动轴间安装了密封圏。驱动轴的一端设有联接法 兰盘，法兰上设有螺孔与驱动轮间利用螺钉联接，驱动轴的另一端与驱动齿 轮固联，齿轮的外侧，在轴端安装了轴承。驱动轮单元装配好之后，轴筒安 装在隔爆外壳侧板的孔中，且在轴筒与孔之间安装有密封圏，孔与轴筒外圓 形成一组隔爆接合面，因孔的端面为有螺孔的法兰面，与轴筒的法兰利用螺 钉联接。驱动轮单元安装在隔爆外壳上之后，其驱动齿轮伸入隔爆壳内部， 与安装在隔爆腔内的驱动电机单元上的齿轮啮合。从动轮与摆臂单元的摆臂旋转轴安装在从动轮支座内，并受安装在从动 轮支座里的轴承支撑，在支座的一端内镶嵌有轴套，该轴套与支座过盈配合， 与旋转轴间隙配合，轴套与旋转轴间形成一组隔爆接合面。旋转轴的一段固 定有齿轮，轴端安装有轴承。支座安装在隔爆壳侧板上的孔内，且在支座与 孔之间安装有密封圏，孔与支座外圆形成一组隔爆接合面，支座上的法兰与 可该孔端的法兰面利用螺钉联接。支座安装在隔爆壳侧板上后，旋转轴一端 的齿轮伸入隔爆腔内，与固定在隔爆腔内的驱动电机单元上的齿轮啮合。连 接后，从动轮安装在支座上，两者间采用轴承支撑，且在从动轮轮孔和支座 之间安装了密封圈。从动轮的外侧安装摆臂，摆臂的后带轮套在支座上，使 用螺钉组与从动轮同轴联接，可与从动轮一起同轴旋转，且在两者之间增加 了密封垫。摆臂旋转轴的一端穿过后带轮中间孔伸出后带轮，且轴与后带轮 孔之间安装了密封圈。前摆臂侧板处于后带轮外侧，其后端与伸出后带轮的 摆臂旋转轴联接，侧板前端安装有摆臂前带轮，在后带轮与前带轮上安装了 辅助履带，前摆臂侧板中部对称安装了两支撑轮，支撑于辅助履带的中部内 侧。前带轮的轴的一端为一联接法兰，法兰上由四个长孔，前臂侧板的前端 有一长孔，长孔的周围形成法兰面，开有螺紋孔，且在该长孔的后侧设有开 有螺孔的凸台，前带轮轴穿入该长孔，利用螺钉将前带轮轴与侧板联接。并 利用螺钉柠入凸台的螺孔，将前带轮轴定紧。通过调节螺钉的旋入量可以对 辅助履带实现张紧。本技术采用了隔爆外壳，驱动电机单元、蓄电池单元、智能控制单 元、将数据采集单元以及通讯单元具放置于隔爆腔内。驱动轮和从动轮处与 隔爆壳壁联接的位置均采用了隔爆结构，隔爆外壳与隔爆外壳盖联接处也采 用了隔爆结构，解决了机器人的隔爆问题，能使用在煤矿井下环境。本装置 在隔爆腔与外界相通的零部件间安装的密封圈可以有效地放置隔爆壳外部的水、气的进入，从而保证了隔爆壳内的电气设备的正常工作，更适应煤矿 井下可能出现的泥水路况。通过行走系统，能对左右两履带的转向和速度进 行独立控制，从而实现了机器人的正向、反向运动和以及灵活的转向运动。两摆臂可以绕轴进行360。的独立旋转，越障能力较强。附图说明图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤矿井下搜救作业的隔爆型机器人平台，其特征在于：它由隔爆外壳（１），驱动轮单元（３），从动轮及摆臂单元（６），行走驱动电机单元（１４）和摆臂旋转驱动电机单元（１５）构成，驱动轮单元（３）与从动轮及摆臂单元（６）对称设在隔爆外壳（１）的两端，行走驱动电机单元（１４）设在隔爆外壳（１）内，且连接驱动轮单元（３），摆臂旋转驱动电机单元（１５）设在隔爆外壳（１）内，且连接从动轮及摆臂单元（６），驱动轮单元（３）中的驱动轮（２６）与从动轮及摆臂单元（６）中的从动轮（３９）之间设有主履带（４），隔爆外壳（１）的中部设有支撑主履带（４）的支撑轮（５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：葛世荣，李允旺，朱华，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]