【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种井下环境飞行与地面协同的监测机器人及其使用方法，属于煤矿开采环境安全监测。
技术介绍
1、在煤矿开采的生产期间，为了保障矿井工人的生命安全与作业效率，需要专业人员提前进入矿井底部，对矿井底部区域的通风情况、瓦斯浓度以及工作区域的光照情况和周边环境进行逐一排查，保证没有安全隐患。但是，专业人员在进入矿井之前，矿井内部情况是未知的，虽然专业人员具备相关安全知识，但仍旧有生命安全受到伤害的风险。
2、现有技术中，中国专利文件cn110941239b公开了一种深部矿井环境监测机器人系统及监测方法，属于煤矿智能监测领域。该机器人系统包括环境监测机器人、环境监测机器人远程工作站和矿用无线通信网络。环境监测机器人远程工作站由矿用本安型计算机、显示器、操作台组成，环境监测机器人和环境监测机器人远程工作站通过矿用无线通信网络进行通信。环境监测机器人采用轮式智能小车结构，由小车车架、主控制器、驱动机构、温湿度传感器、气体检测传感器、激光雷达、tof深度相机、障碍物传感器、变形扫描机构、rfid标签、zigbee无线数传模块组成。该机器人采用常规的小车驱动进行行走，避障能力弱。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种井下环境飞行与地面协同的监测机器人，可通过遥控深入巷道危险区域，代替人工探测瓦斯浓度、风速、温度等基本参数，并实时监测矿井内部环境状况，同时，考虑到矿井内部环境复杂，空间有限，对机器人的整体结构做了进一步改进，使其具有高越障性能，移动更加灵活，
2、本专利技术还提供上述井下环境飞行与地面协同的监测机器人的使用方法。
3、本专利技术的技术方案如下：
4、一种井下环境飞行与地面协同的监测机器人，包括驱动装置、监测装置、无人机越障装置、落地信息处理模块和信号处理模块，其中，驱动装置上侧对称设置有无人机越障装置，驱动装置上侧中部设置有监测装置，驱动装置、监测装置和无人机越障装置均连接有信号处理模块，信号处理模块和落地信息处理模块均设置于驱动装置上侧；
5、无人机越障装置包括可折叠机翼板、中间连接板、无人机螺旋桨、折叠压板、连动杆、t型齿条和齿轮驱动电机，中间连接板固定于驱动装置，中间连接板两侧分别通过合页铰接有可折叠机翼板，可折叠机翼板内侧还通过收缩弹簧连接有中间连接板，可折叠机翼板外侧设置有无人机螺旋桨，可折叠机翼板和中间连接板中部设置有贯穿的凹槽，凹槽中间位置垂直设置有滑槽，滑槽内滑动设置有t型齿条，t型齿条一端的两侧分别通过连动杆连接有折叠压板，折叠压板滑动设置于凹槽内，中间连接板上通过电机架固定设置有齿轮驱动电机，齿轮驱动电机通过驱动齿轮啮合连接有t型齿条另一端。
6、根据本专利技术优选的，无人机螺旋桨包括旋转桨、连接杆、驱动电机、红外测距传感器a和连接底板，连接底板固定于可折叠机翼板，连接底板上侧通过驱动电机连接有连接杆，连接杆上设置有旋转桨，驱动电机壳体外侧周向设置有红外测距传感器a，红外测距传感器a用于检测无人机螺旋桨工作时与周边墙壁的距离，避免发生碰撞，造成损坏，连接杆顶部还设置有盖帽，盖帽通过内螺纹旋转连接有连接杆，使旋转桨与连接杆的连接更为牢固可靠。
7、根据本专利技术优选的，落地信息处理模块包括信息处理单元、伸缩电推杆、前端信息采集装置和安装板，安装板固定于驱动装置边侧，安装板外侧设置有伸缩电推杆，伸缩电推杆上设置有前端信息采集装置，安装板内侧设置有信息处理单元，信息处理单元分别连接有前端信息采集装置和信号处理模块。
8、根据本专利技术进一步优选的，前端信息采集装置包括连接板、装置承载板、前端照明装置、红外测距传感器b、摄像采集装置和瓦斯传感器a，装置承载板上设置有前端照明装置、红外测距传感器b、摄像采集装置和瓦斯传感器a，装置承载板通过连接板固定于伸缩电推杆。前端信息采集装置通过前端照明装置照亮路况，通过红外测距传感器b、摄像采集装置采用地面信息，瓦斯传感器a为机器人落地做准备的，落地前，机器人监测装置未开始工作，若机器人还未落地前便检测到气体浓度过高，则立刻传回警告信息，同时，若超出预警值过大，为保护机器人安全，则机器人便停止接下来的工作，返回路面。
9、根据本专利技术优选的，驱动装置包括车轮、防爆驱动电机、主动锥齿轮、上盖板、保护壳和传动长轴，上盖板下侧通过防爆电机支架设置有防爆驱动电机，防爆驱动电机输出轴通过齿轮啮合连接有传动长轴中部的直齿轮，传动长轴通过轴承座固定于上盖板，传动长轴两端分别设置有主动锥齿轮，主动锥齿轮分别通过传动机构连接有车轮，上盖板下侧设置有保护壳，用于保护内部器件。
10、根据本专利技术进一步优选的，传动机构包括离合器、从动锥齿轮、传动短轴a和传动短轴b，从动锥齿轮啮合连接有主动锥齿轮，从动锥齿轮通过传动短轴a连接有离合器一侧，离合器另一侧通过传动短轴b连接有车轮，离合器通过离合器支架固定于上盖板，传动短轴a中部通过轴承座a固定于保护壳，传动短轴b中部通过轴承座b固定于上盖板，保证传动机构的整体连接强度。
11、根据本专利技术优选的，监测装置包括凹槽滑轨、t型滑块、瓦斯传感器b、温度传感器、风速传感器和光照传感器，凹槽滑轨固定于驱动装置，凹槽滑轨内设置有t型滑块，t型滑块顶部设置有瓦斯传感器b、温度传感器、风速传感器和光照传感器。
12、根据本专利技术进一步优选的，监测装置外侧套装有保护罩，保护罩内固定设置有防爆电机，防爆电机输出轴上设置有传动齿轮，t型滑块上设置有齿槽，传动齿轮啮合连接有齿槽，通过传动齿轮带动t型滑块上下运动。
13、上述井下环境飞行与地面协同的监测机器人的使用方法，步骤如下：
14、（1）需进行井下环境监测时，无人机螺旋桨启动，带动机器人进入井下，红外测距传感器a监测机器人与井壁的距离，并将采集到的数据传递至信号处理模块，由信号处理模块进行处理分析，若距离在安全范围内，机器人保持正常运转，继续沿原预定轨迹移动，安全着陆，若距离小于设定值，则对机器人的移动路线做出调整，机器人向着与井壁过近的反方向进行调整移动；
15、（2）机器人下落后，落地信息处理模块开始工作，伸缩电推杆将前端信息采集装置伸出，红外测距传感器b测量机器人与地面的高度，其距离达到设定预警值时，机器人下降速度降低，其着陆更加平稳，摄像采集装置采集路面信息，交由信息处理单元进行决策，或反馈至人工操作端，进行着陆点的选择；
16、（3）机器人到达井下后，齿轮驱动电机启动，转动带动t型齿条沿中间连接板的滑槽移动，通过连动杆带动折叠压板沿凹槽向中间连接板移动，当折叠压板完全处于中间连接板上时，由于收缩弹簧的拉紧作用，可折叠机翼板围绕合页转动，可折叠机翼板收缩，避免翼展过宽，影响行走；
17、（4）驱动装置启动，防爆驱动电机转动，带动传动长轴转动，传动长轴通过传动机构将转动传递至车轮，带本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种井下环境飞行与地面协同的监测机器人，其特征在于，包括驱动装置、监测装置、无人机越障装置、落地信息处理模块和信号处理模块，其中，驱动装置上侧对称设置有无人机越障装置，驱动装置上侧中部设置有监测装置，驱动装置、监测装置和无人机越障装置均连接有信号处理模块，信号处理模块和落地信息处理模块均设置于驱动装置上侧；
2.如权利要求1所述的井下环境飞行与地面协同的监测机器人，其特征在于，无人机螺旋桨包括旋转桨、连接杆、驱动电机、红外测距传感器A和连接底板，连接底板固定于可折叠机翼板，连接底板上侧通过驱动电机连接有连接杆，连接杆上设置有旋转桨，驱动电机壳体外侧周向设置有红外测距传感器A。
3.如权利要求2所述的井下环境飞行与地面协同的监测机器人，其特征在于，落地信息处理模块包括信息处理单元、伸缩电推杆、前端信息采集装置和安装板，安装板固定于驱动装置边侧，安装板外侧设置有伸缩电推杆，伸缩电推杆上设置有前端信息采集装置，安装板内侧设置有信息处理单元，信息处理单元分别连接有前端信息采集装置和信号处理模块。
4.如权利要求3所述的井下环境飞行与地面协同的监测机
5.如权利要求4所述的井下环境飞行与地面协同的监测机器人，其特征在于，驱动装置包括车轮、防爆驱动电机、主动锥齿轮、上盖板、保护壳和传动长轴，上盖板下侧通过防爆电机支架设置有防爆驱动电机，防爆驱动电机输出轴通过齿轮啮合连接有传动长轴中部的直齿轮，传动长轴通过轴承座固定于上盖板，传动长轴两端分别设置有主动锥齿轮，主动锥齿轮分别通过传动机构连接有车轮，上盖板下侧设置有保护壳。
6.如权利要求5所述的井下环境飞行与地面协同的监测机器人，其特征在于，传动机构包括离合器、从动锥齿轮、传动短轴A和传动短轴B，从动锥齿轮啮合连接有主动锥齿轮，从动锥齿轮通过传动短轴A连接有离合器一侧，离合器另一侧通过传动短轴B连接有车轮，离合器通过离合器支架固定于上盖板，传动短轴A中部通过轴承座A固定于保护壳，传动短轴B中部通过轴承座B固定于上盖板。
7.如权利要求6所述的井下环境飞行与地面协同的监测机器人，其特征在于，监测装置包括凹槽滑轨、T型滑块、瓦斯传感器B、温度传感器、风速传感器和光照传感器，凹槽滑轨固定于驱动装置，凹槽滑轨内设置有T型滑块，T型滑块顶部设置有瓦斯传感器B、温度传感器、风速传感器和光照传感器。
8.如权利要求7所述的井下环境飞行与地面协同的监测机器人，其特征在于，监测装置外侧套装有保护罩，保护罩内固定设置有防爆电机，防爆电机输出轴上设置有传动齿轮，T型滑块上设置有齿槽，传动齿轮啮合连接有齿槽。
9.如权利要求8所述的井下环境飞行与地面协同的监测机器人的使用方法，其特征在于，步骤如下：
10.如权利要求9所述的井下环境飞行与地面协同的监测机器人的使用方法，其特征在于，步骤（4）中，机器人行进过程为，前进时，右前车轮与左后车轮的离合器闭合，左前车轮与右后车轮的离合器张开，只有右前车轮与左后车轮受到驱动，机器人开始前进；
...【技术特征摘要】
1.一种井下环境飞行与地面协同的监测机器人，其特征在于，包括驱动装置、监测装置、无人机越障装置、落地信息处理模块和信号处理模块，其中，驱动装置上侧对称设置有无人机越障装置，驱动装置上侧中部设置有监测装置，驱动装置、监测装置和无人机越障装置均连接有信号处理模块，信号处理模块和落地信息处理模块均设置于驱动装置上侧；
2.如权利要求1所述的井下环境飞行与地面协同的监测机器人，其特征在于，无人机螺旋桨包括旋转桨、连接杆、驱动电机、红外测距传感器a和连接底板，连接底板固定于可折叠机翼板，连接底板上侧通过驱动电机连接有连接杆，连接杆上设置有旋转桨，驱动电机壳体外侧周向设置有红外测距传感器a。
3.如权利要求2所述的井下环境飞行与地面协同的监测机器人，其特征在于，落地信息处理模块包括信息处理单元、伸缩电推杆、前端信息采集装置和安装板，安装板固定于驱动装置边侧，安装板外侧设置有伸缩电推杆，伸缩电推杆上设置有前端信息采集装置，安装板内侧设置有信息处理单元，信息处理单元分别连接有前端信息采集装置和信号处理模块。
4.如权利要求3所述的井下环境飞行与地面协同的监测机器人，其特征在于，前端信息采集装置包括连接板、装置承载板、前端照明装置、红外测距传感器b、摄像采集装置和瓦斯传感器a，装置承载板上设置有前端照明装置、红外测距传感器b、摄像采集装置和瓦斯传感器a，装置承载板通过连接板固定于伸缩电推杆。
5.如权利要求4所述的井下环境飞行与地面协同的监测机器人，其特征在于，驱动装置包括车轮、防爆驱动电机、主动锥齿轮、上盖板、保护壳和传动长轴，上盖板下侧通过防爆电机支架设置有防...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨扬，王玉昆，解博文，高建，郭光朋，郑泽刚，周长宁，滕明强，张祥宇，郭浩东，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。