CN114336416B - 机器人轨道***及巡检*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机器人轨道***及巡检***，该机器人轨道***包括多个轨道主体、设置于轨道主体两端的多个卷扬机构以及连接相邻轨道主体的多个对接组件；其中，所述对接组件包括两个连接卡扣以及两端与所述两个连接卡扣分别连接的至少一条第一钢丝绳；所述连接卡扣分别连接至相邻轨道主体对应端的所述卷扬机构上；在相邻轨道主体错位脱开的过程中，所述卷扬机构可进行放松动作将所述第一钢丝绳向外抽出；在相邻轨道主体复位对接的过程中，所述卷扬机构进行回收动作将所述第一钢丝绳向内缠绕收紧。本申请通过轨道主体、卷扬机构和对接组件形成向前推进后的封闭轨道***。同时，卷扬机构的柔韧性保证了轨道***的封闭性及错位脱开与复位对接的安全。
Description
技术领域
本申请涉及煤矿综采技术领域，具体涉及一种机器人轨道***及巡检***。
背景技术
现阶段的大型煤炭综采工作面已经基本实现了全机械化采矿和智能化控制，但是各主要设备之间的协同动作，依然要依赖人工的细节干预以确保整个***的可靠运转。特别是对于液压支架与采煤机的配合，综采工作面由平行于工作面且并排布置的若干液压支架负责采煤动作范围上方地质层的可靠支撑，采煤机在液压支架的支撑防护下，执行采煤动作。随着采煤机沿综采工作面纵深方向的推进，位于采煤机行走前方的液压支架需要按既定的速度节奏将紧贴工作面的前端护板向上收起，以免与运转中的采煤机滚筒发生干涉，另一方面，位于采煤机行走后方的液压支架需要按既定的速度节奏逐个向已向纵深推进一层的工作面行进(也即拉架动作)，并在完成行进后向下伸开前端护板使其紧贴工作面，以确保可靠支撑。
尽管目前以上协同动作都可以初步依赖目前的智能控制***实现操控。但由于受到实际地形、煤层结构、包括设备动作偏差等综合因素的影响，液压支架并不能实现每次动作都精确到位。由于这种不精确因素的作用累积，使得采煤***的协同运行，依旧不能离开支架巡检工的人为介入，这不符合全面智能化、安全采矿的发展要求。此外也有用机器人代替人工进行相关巡检工作的解决方案，但目前已知的轨道***均不能解决拉架错位时对单节轨道的干涉破坏。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，第一方面，本申请提供一种机器人轨道***，包括多个轨道主体、设置于轨道主体两端的多个卷扬机构以及连接相邻轨道主体的多个对接组件；
其中，所述对接组件包括两个连接卡扣以及两端与所述两个连接卡扣分别连接的至少一条第一钢丝绳；所述连接卡扣分别连接至相邻轨道主体对应端的所述卷扬机构上；所述卷扬机构上缠绕设置有第二钢丝绳，所述第二钢丝绳的一端固定于卷扬机构上，另一端与对应端的连接卡扣连接；
在相邻轨道主体错位脱开的过程中，所述卷扬机构可进行放松动作将所述第二钢丝绳向外抽出；在相邻轨道主体复位对接的过程中，所述卷扬机构进行回收动作将所述第二钢丝绳向内缠绕收紧。
在一实施例中，所述机器人轨道***还包括多个柔性组件，每一柔性组件设置于相邻轨道主体之间；所述柔性组件上开设有至少一个通孔，供所述对接组件中的第一钢丝绳一一对应穿过。
在一实施例中，所述柔性组件的材质为硅橡胶。
在一实施例中，所述轨道主体两端分别设置有导向件，所述导向件上设置有至少一个导向通路，供所述对接组件中的第一钢丝绳一一对应穿过。
在一实施例中，所述导向件的材质为硬质耐磨塑料板。
在一实施例中，所述卷扬机构包括外壳以及设置在所述外壳内的涡卷弹簧、第二钢丝绳及回转轴；
其中，所述涡卷弹簧的一端固定于所述回转轴的第一端，另一端固定于所述外壳上；
所述第二钢丝绳的一端固定于所述回转轴的第二端并缠绕在所述回转轴上，另一端穿出所述外壳与对应端的连接卡扣连接；
在相邻轨道主体错位脱开的过程中，对应端的所述卷扬机构中的第二钢丝绳向外抽出，带动所述回转轴旋转，使所述涡卷弹簧旋紧积蓄弹力；在相邻轨道主体复位对接的过程中，所述涡卷弹簧释放弹力，带动所述回转轴反向旋转，使所述第二钢丝绳向内缠绕收紧。
在一实施例中，所述卷扬机构为一卷扬机。
在一实施例中，所述轨道主体上设置有无源定位标签，所述无源定位标签中包含位置信息。
第二方面，本申请提供一种机器人巡检***，包括：本申请提供的任一机器人轨道***、至少一个在所述机器人轨道***上移动的机器人以及与所述轨道主体一一对应的液压支架；所述机器人轨道***与对应的液压支架刚性连接。
在一实施例中，所述轨道主体上还设置有无源定位标签，所述机器人可通过读取所述无源定位标签获取位置信息。
本申请通过轨道主体、卷扬机构和对接组件形成有效的联动机构，实现了各个轨节随着拉架动作而同步进行错位脱开，以及逐个回复对接，并形成向前推进后的封闭轨道***。同时，由于卷扬机构具备一定的柔韧性，保证了轨道***的封闭性及错位脱开与复位对接的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的机器人轨道***的示意图。
图2为本申请提供的液压支架与轨道主体的连接示意图。
图3为本申请提供的轨道主体并排形成完整的轨道***的示意图。
图4至图5为本申请提供的相邻轨道主体拉架错位的示意图。
图6为本申请提供的相邻轨道主体封闭对接的示意图。
图7为本申请提供的对接组件和柔性组件的连接示意图。
图8为本申请提供的机器人轨道***的另一种示意图。
图9为本申请提供的卷扬机构的整体示意图。
图10为本申请提供的卷扬机构的分解示意图。
图11为本申请提供的轨道主体的结构示意图。
附图标号：
1-轨道主体；11-卷扬机构安装架；12-轨道主体紧固架；13-检修盖；2-卷扬机构；21-外壳；22-涡卷弹簧；23-第二钢丝绳；24-回转轴；241-带座轴承；242-夹紧件；243-紧固螺母；25-PU隔板；26-塑料空心管；3-对接组件；31-连接卡扣；32-第一钢丝绳32；4-柔性组件；5-导向件；6-无源定位标签；7-液压支架；8-轨节。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一方面，本申请提供一种机器人轨道***，如图1和图7所示，该机器人轨道***包括多个轨道主体1、设置于轨道主体两端的多个卷扬机构2以及连接相邻轨道主体的多个对接组件3；
其中，所述对接组件3包括两个连接卡扣31以及两端与所述两个连接卡扣分别连接的至少一条第一钢丝绳32；所述连接卡扣31分别连接至相邻轨道主体对应端的所述卷扬机构2上。
所述卷扬机构2上设置有缠绕设置有第二钢丝绳，所述第二钢丝绳的一端固定于卷扬机构2上，另一端与对应端的连接卡扣31连接。在相邻轨道主体错位脱开的过程中，所述卷扬机构2可进行放松动作将所述第二钢丝绳向外抽出；在相邻轨道主体复位对接的过程中，所述卷扬机构进行回收动作将所述第二钢丝绳向内缠绕收紧。
本申请的机器人轨道***中的每一个轨道主体均依附于一台液压支架，如图2所示，每个轨道主体1分别刚性固定于一台液压支架7的内侧顶部(例如通过横梁进行固定)，可随着液压支架向采煤工作面纵深的行进而同步行进(即沿拉架行进方向X行进)。所有轨道主体以及设置于轨道主体上的卷扬机构、对接组件并排形成完整的轨道***，进而供巡检机器人行走，如图3所示。为了简化表述，将单个轨道主体、设置于轨道主体两端的卷扬机构以及对应的对接组件统称为轨节8。
液压支架与采煤机协同动作，逐个向综采工作面纵深方向推进(即逐个沿拉架行进方向X动作，步幅960mm)，因而就带动相应的轨节逐个脱开原轨道***而向前推进，这种拉架错位的情况，同时将形成相邻轨节的错位，如图4至图5所示。而由于轨节端头的卷扬机构2在拉架错位过程中，第二钢丝绳23向外抽出，因而可以确保第二钢丝绳23与对应端的对接组件3可靠连接。当相邻轨节顺次随拉架动作完成向前行进时，错位端的两个卷扬机构2上的第二钢丝绳23向内缠绕收紧，进而拖拽轨节使其位置回正，实现相邻轨节向前推进齐平后，对接缝隙回复封闭的状态，如图6圆圈中的部分所示。
需要说明的是，上述针对液压支架的动作机制而设计的机器人轨道***，其适用范围包括但不限于煤炭综采工作面的全智能控制***，同样适用于具备相似动作机制的自动化设备或***。此处仅提供一种示例进行说明，并非用以限制本申请的应用范围。
在一实施例中，如图1和图7所示，所述机器人轨道***还包括多个柔性组件4，每一柔性组件4设置于相邻轨道主体之间。所述柔性组件4上开设有至少一个通孔，供所述对接组件3中的第一钢丝绳一一对应穿过。图7为本申请提供的对接组件和柔性组件的连接示意图，图7中所示的对接组件3包括两个连接卡扣31，两个连接卡扣31之间连接有两条第一钢丝绳32。柔性组件4上相应地开设有两个通孔，分别供两条第一钢丝绳32穿过。
连接卡扣31再与对应端的卷扬机构2上的第二钢丝绳连接，进而通过两边各一个卷扬机构的弹性拉紧作用下，使得柔性组件能悬挂在相邻轨道主体对接缝隙处并与之形成封闭轨道。
其中，所述柔性组件可采用为硅橡胶等具备优良的弹性形变能力的材质制成。
柔性组件的应用一方面可使相邻轨道主体端面对接形成轨道封闭，防止落石等杂质卡在轨节对接缝隙；另一方面，在拉架错位过程中，柔性组件结合卷扬机构弹性拉力的综合作用，可以有效避免整个过程中的损伤并保持良好的复原能力。
在一实施例中，如图1和图8所示，所述轨道主体两端分别固定设置有导向件5，所述导向件5上设置有至少一个导向通路，供所述对接组件中的第一钢丝绳一一对应穿过。图8中示出相邻两个轨道主体1之间的导向件5和柔性组件4的连接结构，柔性组件4位于相邻两个轨道主体1的导向件5之间。其中，贯穿柔性组件4和导向件5的虚线部分即为对接组件3的连接卡扣31和第一钢丝绳32、卷扬机构2的第二钢丝绳23。
其中，所述导向件可采用硬质耐磨塑料板等坚硬耐磨的材质制成。
在轨节脱开错位以及回复齐平的过程中，第一钢丝绳始终受到导向件上导向通路的引导作用，一方面避免了第一钢丝绳与其他金属零部件的摩擦，另一方面优化了第一钢丝绳的弯曲半径，避免一钢丝绳过度折弯。
在一实施例中，所述卷扬机构可采用微型卷扬机。然而，市面上的微型卷扬机一般需要电力驱动。因此本申请在另一实施例中提供一种无需通电，仅依靠机械结构即可实现卷扬的结构。如图9和图10分别为该卷扬机构的整体示意图和分解示意图。
请同时参见图9和图10，所述卷扬机构2包括外壳21以及设置在所述外壳21内的涡卷弹簧22、第二钢丝绳23及回转轴24，回转轴24上套设有塑料空心管26；涡卷弹簧22的轴向两侧通过设置PU隔板25进行限位；回转轴24的两端分别设置有带座轴承241。
其中，所述涡卷弹簧22的一端固定于所述回转轴24的第一端上；另一端固定于所述外壳21上。具体地，回转轴24的第一端上设置有夹紧件242，以夹紧涡卷弹簧22的一端。
所述第二钢丝绳23的一端固定于所述回转轴24的第二端并缠绕在所述回转轴24上；另一端穿出所述外壳21与对应端的连接卡扣31(参见图7)连接，该端可固定设置与连接卡扣31匹配的结构以实现卡合。具体地，回转轴24的第二端上设置有紧固螺母243，以夹紧第二钢丝绳23的一端。
在相邻轨道主体错位脱开的过程中，对应端的所述卷扬机构2中的第二钢丝绳23向外抽出，带动所述回转轴24旋转，使所述涡卷弹簧22旋紧积蓄弹力；在相邻轨道主体复位对接的过程中，所述涡卷弹簧22释放弹力，带动所述回转轴24反向旋转，使所述第二钢丝绳23向内缠绕收紧。整个过程中，第二钢丝绳23与对应端的对接组件上的连接卡扣保持连接，对接组件上的第一钢丝绳绷紧，第一钢丝绳上的柔性组件悬挂在第一钢丝绳上。
涡卷弹簧22具备弹性拉长和收缩的作用，因而通过卷扬机构可实现轨节逐个向前推进过程中，相邻轨节对接缝隙处的同步复位，保持了轨道***的封闭状态。
其中，图9和图10所示的卷扬机构2可通过图11中的结构固定在轨道主体上。图11中示出了柔性组件4、导向件5以及轨道主体1。其中，轨道主体1的两侧对称设置有卷扬机构安装架11以及轨道主体紧固架12。卷扬机构安装架11用于将卷扬机构固定在轨道主体1上；轨道主体紧固架12用于将轨道主体固定在对应的液压支架上。
在一实施例中，如图11所示，所述轨道主体1上设置有无源定位标签6。无源位置标签6设置与于轨道主体1的指定位置，通过检修盖13进行保护。所述无源定位标签6中包含位置信息，实现对轨道***的坐标标定。当巡检机器人经过时，通过读取无源定位标签中的数据，即可实现自身位置的确认和实时修正，以及确定可靠的行走路径。
综上所述，本申请提供的机器人轨道***，通过轨道主体、导向件、以及卷扬机构、柔性组件等形成有效的联动机构，实现了各个轨节随着液压支架的拉架动作而同步进行错位脱开，以及逐个回复对接，并形成向前推进后的封闭轨道***。同时，由于柔性组件以及卷扬机构所具备一定的柔韧性，保证了轨道***的封闭性及错位脱开与复位对接的安全。结合固定于轨节指定位置的无源位置标签，完全可以为巡检机器人提供一条可靠的行走路径。
第二方面，本申请提供一种机器人巡检***，包括：本申请前述实施例提供的任一机器人轨道***、至少一个在所述机器人轨道***上移动的机器人以及与所述轨道主体一一对应的液压支架；所述机器人轨道***与对应的液压支架刚性连接。本申请的机器人巡检***的示意图参见图2至图6即可。
在一实施例中，所述轨道主体上还设置有无源定位标签，所述机器人可通过读取所述无源定位标签获取位置信息。
本申请通过轨道主体、卷扬机构和对接组件形成有效的联动机构，实现了各个轨节随着拉架动作而同步进行错位脱开，以及逐个回复对接，并形成向前推进后的封闭轨道***。同时，由于卷扬机构具备一定的柔韧性，保证了轨道***的封闭性及错位脱开与复位对接的安全。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处本领域技术人员应明白，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种机器人轨道***，其特征在于，包括多个轨道主体、设置于轨道主体两端的多个卷扬机构以及连接相邻轨道主体的多个对接组件；
其中，所述对接组件包括两个连接卡扣以及两端与所述两个连接卡扣分别连接的至少一条第一钢丝绳；所述连接卡扣分别连接至相邻轨道主体对应端的所述卷扬机构上；所述卷扬机构上缠绕设置有第二钢丝绳，所述第二钢丝绳的一端固定于卷扬机构上，另一端与对应端的连接卡扣连接；
在相邻轨道主体错位脱开的过程中，所述卷扬机构进行放松动作将所述第二钢丝绳向外抽出；在相邻轨道主体复位对接的过程中，所述卷扬机构进行回收动作将所述第二钢丝绳向内缠绕收紧。
2.根据权利要求1所述的机器人轨道***，其特征在于，还包括多个柔性组件，每一柔性组件设置于相邻轨道主体之间；所述柔性组件上开设有至少一个通孔，供所述对接组件中的第一钢丝绳一一对应穿过。
3.根据权利要求2所述的机器人轨道***，其特征在于，所述柔性组件的材质为硅橡胶。
4.根据权利要求2所述的机器人轨道***，其特征在于，所述轨道主体两端分别设置有导向件，所述导向件上设置有至少一个导向通路，供所述对接组件中的第一钢丝绳一一对应穿过。
5.根据权利要求4所述的机器人轨道***，其特征在于，所述导向件的材质为硬质耐磨塑料板。
6.根据权利要求2所述的机器人轨道***，其特征在于，所述卷扬机构包括外壳以及设置在所述外壳内的涡卷弹簧、第二钢丝绳及回转轴；
其中，所述涡卷弹簧的一端固定于所述回转轴的第一端，另一端固定于所述外壳上；
所述第二钢丝绳的一端固定于所述回转轴的第二端并缠绕在所述回转轴上，另一端穿出所述外壳与对应端的连接卡扣连接；
在相邻轨道主体错位脱开的过程中，对应端的所述卷扬机构中的第二钢丝绳向外抽出，带动所述回转轴旋转，使所述涡卷弹簧旋紧积蓄弹力；在相邻轨道主体复位对接的过程中，所述涡卷弹簧释放弹力，带动所述回转轴反向旋转，使所述第二钢丝绳向内缠绕收紧。
7.根据权利要求2所述的机器人轨道***，其特征在于，所述卷扬机构为一卷扬机。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的机器人轨道***，其特征在于，所述轨道主体上设置有无源定位标签，所述无源定位标签中包含位置信息。
9.一种机器人巡检***，其特征在于，包括：权利要求1至7中任一项所述的机器人轨道***、至少一个在所述机器人轨道***上移动的机器人以及与所述轨道主体一一对应的液压支架；所述机器人轨道***与对应的液压支架刚性连接。
10.根据权利要求9所述的机器人巡检***，其特征在于，所述轨道主体上还设置有无源定位标签，所述机器人通过读取所述无源定位标签获取位置信息。
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