一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人制造技术

本发明专利技术涉及机器人技术领域，具体说的是一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，包括载物单元、腿部单元、控制单元和外围器件，载物单元作为本装置的主体与腿部单元直接相连，控制单元安装在载物单元内部，外围器件安装在载物单元表面，本发明专利技术可以进入灾后矿井中进行自主探测，搜寻遇难人员以及提供急救物资，且在过程中建立矿井三维结构地图并标记矿下受难人员的坐标位置信息，同时机器人可以检测矿内瓦斯等气体含量信息，机器人可将信息通过无线传输模块传给矿井外的PC机，可有效辅助救援人员了解受难人员的位置以及矿井内部的具体情况，降低矿井救援中人员伤亡率。低矿井救援中人员伤亡率。低矿井救援中人员伤亡率。

【技术实现步骤摘要】
一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人


[0001]本专利技术涉及机器人
，具体说的是一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人。

技术介绍

[0002]矿难发生后，矿井环境中充满危险性，人类不能够贸然进入并搜救。如果贸然派人进去搜救或者摸排矿井环境，极其容易发生二次事故，导致更多生命财产的损失，经调查了解，目前矿井灾难发生后大都采用两种方式进行处理。
[0003]第一种方式，矿井环境中都安装有各种传感器来检测矿井环境，灾难发生后通过查看传感器数据来判断灾后的矿井环境，再制定搜救方案。这种方式往往有很多缺点，在实际灾难发生后不能有效的完成任务。缺点一是传感器不足以遍布所有矿井环境，会带来很多检测盲区，灾难发生的地点很容易出现检测盲区，导致不能够采集矿井下数据，缺点二是矿井灾难发生时，传感器设备和传感器数据传输系统往往会被破坏，无法有效检测灾难区域的环境，缺点三是目前矿井中传感器种类有限且放置位置固定，灾难发生后的环境极其复杂，原本针对灾前矿井环境布置的传感器往往不能发挥有效作用。
[0004]第二种方式，利用机器人进入灾后的矿井环境进行探索，大都采用履带式机器人或轮式机器人进行搜救，履带式机器人和轮式机器人通过地形的能力相对于足式还是很低，对于受灾矿井内部的复杂环境就很难顺利通过。
[0005]然而，灾后矿井中的地形是非常复杂的，有碎石、狭缝、台阶、沟壑、陡坡等多种地形，六足式机器人的结构特性使它可以轻松通过这些复杂的路段。所以由足式机器人进入灾后矿井进行搜救，可以很大程度的提高搜救效率，还能够减少搜救人员的伤亡风险，非常适合执行矿井事故后的搜救工作。
[0006]现有报道的足式煤矿井下救援机器人有：华北科技学院胡兴志设计的一种煤矿井下六足蜘蛛搜救机器人专利申请号：201410828955.6。上述足式煤矿井下救援机器人不足是：活体检测的能力不够完善，不具有对煤矿井下结构进行实时三维建模的能力，不具有足端反馈调整步态的功能。鉴于此，本专利技术提供了一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其具体有益效果如下：
[0007]1.本专利技术所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其支撑腿是基于黑色尼龙材料3D打印的网状支撑结构，具有良好的硬度和韧性，可以适应于矿井内的各种复杂地形。
[0008]2.本专利技术所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其支撑腿内部的光电传感器、足尖和弹簧的配合设计，当机器人足尖着地时压缩弹簧上升，使得足尖末端伸入光电传感器的光电门中，从而形成挡光使光电传感器的输出信号改变并传输给舵机控制板，从而实时判断机器人每只腿的着地状态，在通过舵机控制板调整舵机的位置来调整腿部的动作。
[0009]3.本专利技术所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其矿用瓦斯传感器的设
计可以使机器人在进行救援探测时实时监测周围瓦斯气体的浓度。
[0010]4.本专利技术所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其照明灯、RGB
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D深度摄像头和激光雷达的配合设计可以实时采集环境的色彩和深度信息并将信息输入Jeston Nano控制板对矿井内部结构进行实时建模并将建模的结果通过无线传输模块远程传输给PC机，使得矿井外的人可以了解矿井内部的情况。
[0011]5.本专利技术所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，人体红外检测模块和RGB
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D深度摄像头的配合设计可以对矿井下的遇难人员进行活体检测和视觉追踪。
[0012]6.本专利技术所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，储药仓的内部装有急救物资，当机器人靠近遇难者时可以为其提供急救物资。

技术实现思路

[0013]为了弥补现有技术的不足，本专利技术提供了一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其主要目的是在发生矿难时可以高效的完成搜救探测任务，降低矿井救援中人员伤亡率；其支撑腿是基于黑色尼龙材料3D打印的网状支撑结构，具有良好的硬度和韧性，可以适应与各种复杂地形；其支撑腿内部的光电传感器、足尖和弹簧的配合设计，当机器人足尖着地时压缩弹簧上升，使得足尖末端伸入光电传感器的光电门中，从而形成挡光使光电传感器的输出信号改变并传输给舵机控制板，从而实时判断机器人每只腿的着地状态，在通过舵机控制板调整舵机的位置来调整腿部的动作；其矿用瓦斯传感器的设计可以使机器人在进行救援探测时实时监测周围瓦斯气体的浓度；其照明灯、RGB
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D深度摄像头和激光雷达的配合设计可以实时采集环境的色彩和深度信息并将信息输入Jeston Nano控制板对矿井内部结构进行实时建模并将建模的结果通过无线传输模块远程传输给PC机，使得矿井外的人可以了解矿井内部的情况；本专利技术所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，储药仓的内部装有急救物资，当机器人靠近遇难者时可以为其提供急救物资。
[0014]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：包括载物单元、腿部单元、控制单元和外围器件，载物单元作为本装置的主体与腿部单元直接相连，控制单元安装在载物单元内部，外围器件安装在载物单元表面，载物单元作为装置的主体主要用于承载和安装控制单元和外围器件，腿部单元使装置可以实现行走的功能，控制单元主要控制腿部单元的行走以及装置对外界信号的接收和处理，外围器件使装置的功能多样化以及负责装置的供电。
[0015]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的载物单元包括载物平台下片、铜柱、载物平台上片和电池仓盖板；所述载物平台下片与载物平台上片的轮廓形状为六边形，载物平台下片与载物平台上片通过铜柱固定，载物平台下片设有多个定位孔，载物平台上片设有多个定位孔和圆槽口，所述电池仓盖板通过铜柱固定在载物平台上片的上侧，电池仓盖板上设有多个定位孔。
[0016]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的腿部单元包括螺钉、舵机、双U型支架、关节腿、支撑腿、光电传感器、弹簧和足尖；腿部单元上的舵机通过螺钉固定在载物平台下片与载物平台上片之间，从而实现腿部单元与载物单元的直接相连，所述的双U型支架两侧分别连接了两个舵机，所述的关节腿通过螺钉与舵机铰接从而实现了关节腿与双U型支架的连接，所述的支撑腿通过螺钉与舵机铰接从而实现支撑腿与关节腿的连接，所述的光电传
感器安装在支撑腿的内侧，所述的足尖插入支撑腿的末端，且足尖与支撑腿之间设置有弹簧，当机器人足尖着地时压缩弹簧上升，使得足尖末端伸入光电传感器的光电门中，从而形成挡光使光电传感器的输出信号改变并传输给舵机控制板，从而实时判断机器人每只腿的着地状态，在通过舵机控制板调整舵机的位置来调整腿部的动作。
[0017]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的控制单元包括Jeston Nano控制板、无线传输模块、舵机控制板和人体红外检测模块，所述控制单元主要用于装置的信号接收、处理和传输。
[0018]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的外围器件包括RGB
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D深度摄像头、照明灯、储药仓、激光雷达、矿用瓦斯传感器和锂电池；所述的RGB
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D深度摄像头固定在载物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其特征在于：包括载物单元(1)、腿部单元(2)、控制单元(3)和外围器件(4)，载物单元(1)作为本装置的主体与腿部单元(2)直接相连，控制单元(3)安装在载物单元(1)内部，外围器件(4)安装在载物单元(1)表面。2.根据权利要求1所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其特征在于：所述的载物单元(1)包括载物平台下片(11)、铜柱(12)、载物平台上片(13)和电池仓盖板(14)；所述载物平台下片(11)与载物平台上片(13)的轮廓形状为六边形，载物平台下片(11)与载物平台上片(13)通过铜柱(12)固定，载物平台下片(11)设有多个定位孔，载物平台(13)上片设有多个定位孔和圆槽口，所述电池仓盖板(14)通过铜柱(12)固定在载物平台上片(13)的上侧，电池仓盖板(14)上设有多个定位孔。3.根据权利要求1所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其特征在于：所述的腿部单元(2)包括螺钉(21)、舵机(22)、双U型支架(23)、关节腿(24)、支撑腿(25)、光电传感器(26)、弹簧(27)和足尖(28)；腿部单元(2)上的舵机(22)通过螺钉(21)固定在载物平台下片(11)与载物平台上片(13)之间，从而实现腿部单元(2)与载物单元(1)的直接相连，所述的双U型支架(23)两侧分别连接了两个舵机(22)，所述的关节腿(24)通过螺钉(21)与舵机(22)铰接从而实现了关节腿(24)与双U型支架(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩峰，石少勇，柳佳乐，庞好男，栾广鑫，李明晶，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：