一种超深立井钢丝绳罐道垂直爬绳巡检机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种超深立井钢丝绳罐道垂直爬绳巡检机器人，包括防爆外壳、驱动机构、滚轮机构、夹紧机构、搭载机构和电控装置；隔爆外壳包括上驱动外壳、下驱动外壳、驱动器外壳、电控装置外壳和搭载机构外壳，驱动机构包括上驱动部分、下驱动部分和电机驱动器，滚轮机构包括上部主动轮部分、上部左侧从动轮部分、上部右侧从动轮部分、下部主动轮部分、下部左侧从动轮部分和下部右侧从动轮部分，夹紧机构包括左侧夹紧部分和右侧夹紧部分，搭载装置包括移动小车、本安摄像头和云台。本发明专利技术爬绳巡检机器人能够满足煤矿防爆要求，可实现在超深立井钢丝绳罐道上的爬行，实时监测井筒壁应变和井架结构情况。

【技术实现步骤摘要】
一种超深立井钢丝绳罐道垂直爬绳巡检机器人
本专利技术属于特种机器人
，具体涉及一种超深立井井筒中可沿钢丝绳罐道垂直爬行的巡检机器人。
技术介绍
在煤矿领域，机器人研究主要集中在监测和救援方面，并且多应用于井下巷道和工作面。然而在超深立井提升系统中，复杂的地质条件、时变的运行环境等因素可能导致其井筒发生纵向、环向和径向形变。因此，在提升井筒中下放爬绳巡检机器人，及早发现超深立井提升系统中潜在的故障和缺陷，改变提升系统检修期间人力检修低效率的现状，并最终实现井筒健康状态实时监测，对提高矿井提升系统安全可靠性、保障生命财产安全，显得尤为重要和紧迫。与现有技术不同的是，在井筒窄长空间中，爬绳机器人要满足煤矿防爆要求，搭载相应的检测设备，以较快的速度垂直爬绳，到指定位置巡检，这就对机器人的各机构运动的协调性和控制的精准度提出了更高的要求。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上阐述的问题和现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种可在超深立井钢丝绳罐道上悬停，并沿绳垂直上爬、下行，具有实时监测功能的滚轮式机器人，该机器人自身重量均匀分布，满足煤矿防爆要求，能够在提升系统检修期间到达指定位置，监测井筒壁应变情况、井筒井架结构情况，并将监测图像无线发送给地面控制中心，提高设备的检修效率，增强井筒提升系统运行的安全保障。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种超深立井钢丝绳罐道垂直爬绳巡检机器人，包括防爆外壳、驱动机构、滚轮机构、夹紧机构、搭载机构和电控装置；所述隔爆外壳包括上驱动外壳、下驱动外壳、驱动器外壳、电控装置外壳和搭载机构外壳，上驱动外壳和下驱动外壳对称设置在驱动器外壳两端，电控装置外壳一端与下驱动外壳通过合页连接，电控装置外壳另一端与上驱动外壳通过封闭螺栓连接；所述驱动机构包括上驱动部分、下驱动部分和驱动器部分，上驱动部分设置在上驱动外壳内，下驱动部分设置在下驱动外壳内，驱动器部分设置在驱动器外壳内，驱动器部分通过分别连接上驱动部分和下驱动部分；所述滚轮机构包括上部主动轮部分、上部左侧从动轮部分、上部右侧从动轮部分、下部主动轮部分、下部左侧从动轮部分、下部右侧从动轮部分，上部主动轮部分和下部主动轮部分对称设置在驱动器外壳上下两侧，上部左侧从动轮部分和上部右侧从动轮部分对称设置在电控装置外壳顶部两侧，下部左侧从动轮部分和下部右侧从动轮部分对称设置在电控装置外壳底部两侧，上部主动轮部分连接上驱动部分，下部主动轮部分连接下驱动部分；所述夹紧机构包括左侧夹紧部分和右侧夹紧部分，左侧夹紧部分连接上部左侧从动轮部分和下部左侧从动轮部分，右侧夹紧部分连接上部右侧从动轮部分和下部右侧从动轮部分；所述搭载机构包括移动小车、本安摄像头和云台，云台呈带缺口的圆环状，云台两端设有限位开关，云台底面焊接短立柱和长立柱，短立柱与上驱动外壳和下驱动外壳顶面焊接，长立柱下端通过连接螺钉与电控装置外壳连接，移动小车设置在云台上，搭载机构外壳设置在移动小车上，本安摄像头设置在搭载机构外壳上；所述电控装置设置在电控装置外壳内，电控装置分别连接上驱动部分、下驱动部分、驱动器部分、移动小车机构和本安摄像头。进一步的，所述上驱动部分包括直流无刷电机、电机固定板、弹性套柱销联轴器和蜗轮蜗杆减速器，所述的蜗轮蜗杆减速器包括蜗杆、蜗轮、蜗杆轴第一轴承、蜗杆轴第一轴承座、蜗杆轴第二轴承和蜗杆轴第二轴承座，电机固定板上设置直流无刷电机，蜗杆轴第一轴承座上设置蜗杆轴第一轴承，蜗杆轴第二轴承座设置蜗杆轴第二轴承，直流无刷电机输出轴通过弹性套柱销联轴器与蜗杆连接，蜗杆设置在蜗杆轴第一轴承和蜗杆轴第二轴承上，蜗轮与蜗杆相啮合；下驱动部分结构与上驱动部分相同；驱动器部分包括电机驱动器，电机驱动器分别连接连接上驱动部分和下驱动部分的直流无刷电机。进一步的，所述蜗轮蜗杆减速器还包括储油海绵支架，储油海绵支架上设有浸油海绵，浸油海绵与蜗杆接触。进一步的，所述上部主动轮部分和下部主动轮部分均包括主动轴、主动橡胶滚轮、主动轴第一轴承、主动轴第一轴承座、主动轴第二轴承、主动轴第二轴承座、主动轴第三轴承和主动轴第三轴承座，主动轴设置在主动轴第一轴承、主动轴第二轴承和主动轴第三轴承上，主动轴第一轴承设置在主动轴第一轴承座上，主动轴第二轴承设置在主动轴第二轴承座上，主动轴第三轴承设置在主动轴第三轴承座上，上部主动轮部分的主动轴第一轴承座和主动轴第二轴承座焊接于上驱动外壳内侧，上部主动轮部分的主动轴第三轴承座焊接于下驱动外壳外侧，下部主动轮部分的主动轴第一轴承座和主动轴第二轴承座焊接于下驱动外壳内侧，下部主动轮部分的主动轴第三轴承座焊接于上驱动外壳外侧，在上部主动轮部分的主动轴上设置主动橡胶滚轮和上驱动部分的蜗轮，在下部主动轮部分的主动轴上设置主动橡胶滚轮和下驱动部分的蜗轮；所述上部左侧从动轮部分包括从动尼龙滚轮、从动轮支撑杆、支撑杆连接件、从动轮轴套、从动长螺栓、从动轮轴承对和从动螺母，支撑杆连接件焊接于电控装置隔爆外壳外侧，从动轮支撑杆一端与支撑杆连接件通过销轴连接，从动轮支撑杆另一端设有U型架，从动长螺栓通过从动螺母安装在U型架上，从动长螺栓上设有从动轮轴套，从动轮轴套两端设有从动轮轴承对，从动尼龙滚轮内圈套设在动轮轴套和从动轮轴承对上，上部右侧从动轮部分、下部左侧从动轮部分和下部右侧从动轮部分结构均与上部左侧从动轮部分相同。进一步的，所述蜗轮和主动橡胶滚轮均通过键连接径向定位于主动轴上，在蜗轮与主动轴第二轴承之间的主动轴上设置铜轴套，铜轴套和主动轴的结合面宽度等于主动轴在结合面处的直径，在主动橡胶滚轮一侧的主动轴上设置轴肩，在主动橡胶滚轮另一侧的主动轴上设置主动轴轴套。进一步的，所述滚轮机构的主动橡胶滚轮和从动尼龙滚轮的圆周面均为内凹曲面。进一步的，所述左侧夹紧部分包括支撑杆圆柱转块、弹簧、弹簧螺栓连接件、夹紧长螺栓和夹紧螺母，支撑杆圆柱转块与从动轮支撑杆通过销轴连接，支撑杆圆柱转块中间设有通孔，电控装置外壳外侧焊接突出支撑部，突出支撑部开设有滑槽，弹簧螺栓连接件呈圆柱状，弹簧螺栓连接件穿过突出支撑部滑槽，夹紧长螺栓下端与弹簧螺栓连接件上端连接，夹紧长螺栓上端依次穿过支撑杆圆柱转块的通孔和夹紧螺母，弹簧上端与弹簧螺栓连接件下端连接，弹簧下端穿过支撑杆圆柱转块的通孔固定。进一步的，所述移动小车包括微型直流减速电机、锥齿轮对、转轴、转轴轴承对、行走齿轮和行走滚轮，微型直流减速电机、锥齿轮对和转轴位于搭载机构外壳内侧，行走齿轮和行走滚轮位于搭载机构外壳外侧，微型直流减速电机的输出轴通过锥齿轮对连接转轴，转轴设置在转轴轴承对上，转轴一端与行走齿轮连接，云台外圈设有与行走滚轮相匹配的V字型轨道，云台内圈设有轮齿，轮齿与行走齿轮相啮合。进一步的，所述电控装置包括蓄电池、控制器、电压转换模块和本安无线通信模块，蓄电池连接电压转换模块，电压转换模块分别连接控制器、本安无线通信模块、直流无刷电机、电机驱动器和微型直流减速电机，控制器分别连接电机驱动器、直流无刷电机、微型直流减速电机、本安无线通信模块和本安摄像头。进一步的，所述巡检机器人还包括引入装置，所述引入装置包括驱动机构引入装置、电控装置引入装置、搭载机构引入装置，驱动机构引入装置设置在驱动器外壳上，电控装置引入装置设置在电控装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超深立井钢丝绳罐道垂直爬绳巡检机器人，其特征在于：包括防爆外壳、驱动机构、滚轮机构、夹紧机构(16)、搭载机构和电控装置；所述隔爆外壳包括上驱动外壳(2)、下驱动外壳(5)、驱动器外壳(9)、电控装置外壳(8)和搭载机构外壳(11)，上驱动外壳(2)和下驱动外壳(5)对称设置在驱动器外壳(9)两端，电控装置外壳(8)一端与下驱动外壳(5)通过合页(6)连接，电控装置外壳(8)另一端与上驱动外壳(2)通过封闭螺栓(17)连接；所述驱动机构包括上驱动部分、下驱动部分和驱动器部分，上驱动部分设置在上驱动外壳(2)内，下驱动部分设置在下驱动外壳(5)内，驱动器部分设置在驱动器外壳(9)内，驱动器部分通过分别连接上驱动部分和下驱动部分；所述滚轮机构包括上部主动轮部分、上部左侧从动轮部分、上部右侧从动轮部分、下部主动轮部分、下部左侧从动轮部分、下部右侧从动轮部分，上部主动轮部分和下部主动轮部分对称设置在驱动器外壳(9)上下两侧，上部左侧从动轮部分和上部右侧从动轮部分对称设置在电控装置外壳(8)顶部两侧，下部左侧从动轮部分和下部右侧从动轮部分对称设置在电控装置外壳(8)底部两侧，上部主动轮部分连接上驱动部分，下部主动轮部分连接下驱动部分；所述夹紧机构(16)包括左侧夹紧部分和右侧夹紧部分，左侧夹紧部分连接上部左侧从动轮部分和下部左侧从动轮部分，右侧夹紧部分连接上部右侧从动轮部分和下部右侧从动轮部分；所述搭载机构包括移动小车、本安摄像头(52)和云台(12)，云台(12)呈带缺口的圆环状，云台(12)两端设有限位开关(19)，云台(12)底面焊接短立柱(13)和长立柱(14)，短立柱(13)与上驱动外壳(2)和下驱动外壳(5)顶面焊接，长立柱(14)下端通过连接螺钉(15)与电控装置外壳(8)连接，移动小车设置在云台(12)上，搭载机构外壳(11)设置在移动小车上，本安摄像头(52)设置在搭载机构外壳(11)上；所述电控装置设置在电控装置外壳(8)内，电控装置分别连接上驱动部分、下驱动部分、驱动器部分、移动小车机构和本安摄像头(52)。...

【技术特征摘要】
1.一种超深立井钢丝绳罐道垂直爬绳巡检机器人，其特征在于：包括隔爆外壳、驱动机构、滚轮机构、夹紧机构(16)、搭载机构和电控装置；所述隔爆外壳包括上驱动外壳(2)、下驱动外壳(5)、驱动器外壳(9)、电控装置外壳(8)和搭载机构外壳(11)，上驱动外壳(2)和下驱动外壳(5)对称设置在驱动器外壳(9)两端，电控装置外壳(8)一端与下驱动外壳(5)通过合页(6)连接，电控装置外壳(8)另一端与上驱动外壳(2)通过封闭螺栓(17)连接；所述驱动机构包括上驱动部分、下驱动部分和驱动器部分，上驱动部分设置在上驱动外壳(2)内，下驱动部分设置在下驱动外壳(5)内，驱动器部分设置在驱动器外壳(9)内，驱动器部分通过分别连接上驱动部分和下驱动部分；所述滚轮机构包括上部主动轮部分、上部左侧从动轮部分、上部右侧从动轮部分、下部主动轮部分、下部左侧从动轮部分、下部右侧从动轮部分，上部主动轮部分和下部主动轮部分对称设置在驱动器外壳(9)上下两侧，上部左侧从动轮部分和上部右侧从动轮部分对称设置在电控装置外壳(8)顶部两侧，下部左侧从动轮部分和下部右侧从动轮部分对称设置在电控装置外壳(8)底部两侧，上部主动轮部分连接上驱动部分，下部主动轮部分连接下驱动部分；所述夹紧机构(16)包括左侧夹紧部分和右侧夹紧部分，左侧夹紧部分连接上部左侧从动轮部分和下部左侧从动轮部分，右侧夹紧部分连接上部右侧从动轮部分和下部右侧从动轮部分；所述搭载机构包括移动小车、本安摄像头(52)和云台(12)，云台(12)呈带缺口的圆环状，云台(12)两端设有限位开关(19)，云台(12)底面焊接短立柱(13)和长立柱(14)，短立柱(13)与上驱动外壳(2)和下驱动外壳(5)顶面焊接，长立柱(14)下端通过连接螺钉(15)与电控装置外壳(8)连接，移动小车设置在云台(12)上，搭载机构外壳(11)设置在移动小车上，本安摄像头(52)设置在搭载机构外壳(11)上；所述电控装置设置在电控装置外壳(8)内，电控装置分别连接上驱动部分、下驱动部分、驱动器部分、移动小车机构和本安摄像头(52)。2.根据权利要求1所述的一种超深立井钢丝绳罐道垂直爬绳巡检机器人，其特征在于：所述上驱动部分包括直流无刷电机(20)、电机固定板(22)、弹性套柱销联轴器(23)和蜗轮蜗杆减速器，所述的蜗轮蜗杆减速器包括蜗杆(30)、蜗轮(27)、蜗杆轴第一轴承(24)、蜗杆轴第一轴承座(28)、蜗杆轴第二轴承(25)和蜗杆轴第二轴承座(29)，电机固定板(22)上设置直流无刷电机(20)，蜗杆轴第一轴承座(28)上设置蜗杆轴第一轴承(24)，蜗杆轴第二轴承座(29)设置蜗杆轴第二轴承(25)，直流无刷电机(20)输出轴通过弹性套柱销联轴器(23)与蜗杆(30)连接，蜗杆(30)设置在蜗杆轴第一轴承(24)和蜗杆轴第二轴承(25)上，蜗轮(27)与蜗杆(30)相啮合；下驱动部分结构与上驱动部分相同；驱动器部分包括电机驱动器(21)，电机驱动器(21)分别连接连接上驱动部分和下驱动部分的直流无刷电机(20)。3.根据权利要求2所述的一种超深立井钢丝绳罐道垂直爬绳巡检机器人，其特征在于：所述蜗轮蜗杆减速器还包括储油海绵支架(26)，储油海绵支架(26)上设有浸油海绵，浸油海绵与蜗杆(30)接触。4.根据权利要求2所述的一种超深立井钢丝绳罐道垂直爬绳巡检机器人，其特征在于：所述上部主动轮部分和下部主动轮部分均包括主动轴(35)、主动橡胶滚轮(36)、主动轴第一轴承(31)、主动轴第一轴承座(33)、主动轴第二轴承(32)、主动轴第二轴承座(34)、主动轴第三轴承(38)和主动轴第三轴承座(39)，主动轴(35)设置在主动轴第一轴承(31)、主动轴第二轴承(32)和主动轴第三轴承(38)上，主动轴第一轴承(31)设置在主动轴第一轴承座(33)上，主动轴第二轴承(32)设置在主动轴第二轴承座(34)上，主动轴第三轴承(38)设置在主动轴第三轴承座(39)上，上部主动轮部分的主动轴第一轴承座(33)和主动轴第二轴承座(34)焊接于上驱动外壳(2)内侧，上部主动轮部分的主动轴第三轴承座(39)焊接于下驱动外壳(5)外侧，下部主动轮部分的主动轴第一轴承座(33)和主动轴第二轴承座(34)焊接于下驱动外壳(5)内侧，下部主动轮部分的主动...

【专利技术属性】
技术研发人员：周公博，王朋辉，朱真才，吴承祥，曹国华，李伟，彭玉兴，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32