CN115875573B - 一种矿用巡检装置及巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用巡检装置及巡检方法，属于矿用监控设备技术领域，其中矿用巡检装置包括滑轨，滑轨上滑动设置有机体，所述机体上固定设置有筒体，且筒体内码放有多个检测组件，所述滑轨上开设有与检测组件相配合使用的螺孔；所述筒体的外侧和滑轨之间设置有驱动组件，当机体带动筒体向一侧滑动至螺孔处时，所述驱动组件带动筒体转动并将筒体内的检测组件旋入螺孔内；通过驱动组件的作用力下使得筒体反向转动，在此过程中，将筒体内的检测组件送入至螺孔内，实际使用过程中，滑轨的顶部开设有多个螺孔，多个螺孔呈线性阵列均匀分布于滑轨的顶部，使得机体在滑轨顶部行走的过程中可以将筒体内码放的多个检测组件逐个安装于螺孔内部。

Description

一种矿用巡检装置及巡检方法

技术领域

本发明涉及矿用监控设备技术领域，特别涉及一种矿用巡检装置及巡检方法。

背景技术

随着煤矿井下自动化作业技术的发展，越来越多的智能化设备应用于煤矿井下，尤其是井下巡查装置，自行运动进行监控和巡查。

中国发明专利CN115056244A公开了一种煤矿智能巡检机器人。所述煤矿智能巡检机器人包括机器人本体，所述机器人本体顶部的一侧分别固定连接有自主运动控制***和无线网络通讯***，所述机器人本体顶部的另一侧分别固定连接有后台调度管理***和大数据分析***，所述自主运动控制***包括巡航模块、传感器、模块化云台和避障***，所述无线网络通讯***包括通信模块、运动控制模块和后台处理模块。本发明提供的煤矿智能巡检机器人建设30可视化***，以三维立体的形式显示选煤厂内的场景结构、设备布局，并设置完善的视频感知、安全监测***，对入选原煤杂物、人员不安全行为、设备危险运行状态等进行监测，并实现智能预测、预警。

上述装置通过巡检机器人在井下行走来对井下的环境进行检测，但是在实际使用过程中，由于井下工作面的距离一般较长，从而导致巡检机器人只能对某一地方在某一个时间内进行检测，当巡检机器人向前移动之后，此处的环境便难以持续得到检测，从而导致其存在一定的局限性。

因此，有必要提供一种矿用巡检装置及巡检方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿用巡检装置及巡检方法，以解决上述背景技术中提出的现有装置通过巡检机器人在井下行走来对井下的环境进行检测，但是在实际使用过程中，由于井下工作面的距离一般较长，从而导致巡检机器人只能对某一地方在某一个时间内进行检测，当巡检机器人向前移动之后，此处的环境便难以持续得到检测的问题。

基于上述思路，本发明提供如下技术方案：包括滑轨，滑轨上滑动设置有机体，所述机体上固定设置有筒体，且筒体内码放有多个检测组件，所述滑轨上开设有与检测组件相配合使用的螺孔；

所述筒体的外侧和滑轨之间设置有驱动组件，当机体带动筒体向一侧滑动至螺孔处时，所述驱动组件带动筒体转动并将筒体内的检测组件旋入螺孔内，当机体带动筒体反向滑动至螺孔处时，所述螺孔内的滑块向上旋出并收纳至筒体内部。

作为本发明进一步的方案：所述检测组件包括滑块以及固定连接于滑块顶部的卡条，所述滑块滑动设置于筒体内部，且筒体上延其轴线方向上开设有与卡条滑动配合的卡槽，所述卡条的长度小于筒体的外径，所述滑块为圆柱状，且滑块的外侧设置有与螺孔相啮合的外螺纹。

作为本发明进一步的方案：所述驱动组件包括固定套设于筒体外侧的第一齿轮，所述滑轨上设置有与第一齿轮相啮合的第一齿条，所述第一齿条上设置有光杆部，所述机体上开设有导向孔，所述导向孔内部滑动连接有拉杆，所述导向孔内部位于拉杆的底端固定设置有第一弹簧，所述机体上位于导向孔的一侧开设有限位槽，所述限位槽与导向孔相连通，所述限位槽内滑动设置有限位块，所述限位块靠近导向孔的一端端面倾斜设置，所述导向孔内部端面上固定连接有电磁铁，所述电磁铁靠近限位块的一侧设置有挡环，所述挡环与限位块之间固定设置有第三弹簧，所述筒体的内部顶端固定连接有端盖，所述端盖的顶部固定连接有绕轴，绕轴和拉杆之间固定连接有拉绳。

作为本发明进一步的方案：所述卡条的两端均设置为斜面。

作为本发明进一步的方案：所述滑块的底面上开设有与卡条相配合的定位槽。

作为本发明进一步的方案：所述滑轨的顶部一侧固定设置第二齿条，所述机体靠近第二齿条的一侧设置有伺服电机，所述伺服电机的输出轴上固定连接有与第二齿条相啮合的第二齿轮。

作为本发明进一步的方案：所述机体上位于导向孔的底端开设有导流通道，所述导流通道的一端与导向孔的底端相连通，所述导流通道的另一端延伸至机体的侧面处。

作为本发明进一步的方案：所述螺孔的顶部设置有倒角。

作为本发明进一步的方案：所述螺孔内部底端固定连接有第二弹簧，所述筒体内部顶端固定连接有固定板，所述固定板底端设置有电动推杆，且电动推杆的伸缩端与筒体内最顶端的卡条相接触。

一种巡检方法，包括如下步骤：

S1、通过伺服电机带动第二齿轮转动，利用第二齿轮与第二齿条的啮合带动机体沿着滑轨滑动；

S2、通过伺服电机带动筒体随着机体向左移动，将筒体内的滑块安装于螺孔内部，利用卡条上的摄像头以及温湿度传感器等对井下作业面的各个位置进行检测；

S3、带动筒体向右滑动将滑轨上的滑块收纳至筒体内部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：此装置通过设置的筒体，使得筒体在正向以及反向滑动的过程中，筒体能够正向以及反向转动，例如，当筒体随着机体向左移动时，可以将筒体内的滑块则安装于螺孔内部，而当筒体随着机体向右滑动时可以将滑轨上的滑块收纳至筒体内部，因此，利用此装置可以方便快捷地将滑块安装于滑轨上对其附近的环境进行检测，且能够快速将滑块收纳至筒体内部。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的立体结构示意图；

图3是本发明的筒体以及第一齿轮结构示意图；

图4是本发明的机体局部剖视图；

图5是本发明的滑块与卡条结构示意图；

图6是本发明的定位槽结构示意图；

图7是本发明的螺孔结构示意图；

图8是本发明图4的B处放大结构示意图；

图9是本发明图1的A处放大结构示意图；

图10是本发明的筒***于螺孔一侧的结构示意图；

图11是本发明的电动推杆结构示意图。

图中：1、机体；2、筒体；3、端盖；4、拉绳；5、拉杆；6、第一齿轮；7、滚轮；8、滑轨；9、挡条；10、滑槽；11、第二齿条；12、第一齿条；13、光杆部；14、挡杆；15、第二齿轮；16、伺服电机；17、绕轴；18、滑块；19、卡条；20、导流通道；21、第一弹簧；22、导向孔；23、卡槽；24、定位槽；25、摄像头；26、斜面；27、螺孔；28、第二弹簧；29、第三弹簧；30、限位块；31、电磁铁；32、挡环；33、电动推杆。

具体实施方式

如图1-2所示，一种矿用巡检装置及巡检方法，包括铺设于矿井工作面上的滑轨8，滑轨8上滑动设置有机体1，具体地，机体1的顶部安装有滚轮7，而滑轨8的顶部开设有与滚轮7相配合使用的滑槽10，使得滚轮7可以滑动设置于此滑槽10内部，而为了带动机体1在滑轨8上移动，可以在滑轨8的顶部一侧固定设置第二齿条11，而机体1靠近第二齿条11的一侧设置有伺服电机16，所述伺服电机16的输出轴上固定连接有与第二齿条11相啮合的第二齿轮15。

实际使用过程中，通过伺服电机16带动第二齿轮15转动，利用第二齿轮15与第二齿条11的啮合可以带动机体1沿着滑轨8滑动，通过对矿井工作面内的环境进行巡检。

而传统的装置会在机体1上设置用于拍摄的摄像头25以及对环境进行检测的相关传感器，使得机体1在巡检的过程中能够对其所经过的地方进行检测，但是在实际使用过程中，由于井下工作面的距离一般较长，从而导致机体1只能对某一地方在某一个时间内进行检测，当机体1向前移动之后，此处的环境便难以持续得到检测，从而导致其使用过程中存在一定的局限性。

如图2-4、7-11所示，根据上述介绍，本方案在机体1上设置有筒体2，上述筒体2贯穿机体1并与机体1固定连接，且筒体2内码放有多个检测组件，上述滑轨8上开设有与检测组件相配合使用的螺孔27，且筒体2的外侧和滑轨8之间设置有驱动组件，当伺服电机16带动机体1在滑轨8顶部滑动时，上述驱动组件带动筒体2正向转动，而当筒体2滑动至滑轨8的螺孔27处时，在驱动组件的作用力下使得筒体2反向转动，并且在此过程中，将筒体2内的检测组件送入至螺孔27内，实际使用过程中，滑轨8的顶部开设有多个螺孔27，多个螺孔27呈线性阵列均匀分布于滑轨8的顶部，使得机体1在滑轨8顶部行走的过程中可以将筒体2内码放的多个检测组件逐个安装于螺孔27内部。

具体地，上述检测组件包括滑块18以及固定连接于滑块18顶部的卡条19，上述滑块18滑动设置于筒体2内部，且筒体2上延其轴线方向开设有与卡条19滑动配合的卡槽23，使得卡条19滑动设置于卡槽23内部，且卡条19的长度要小于筒体2的外径，从而避免卡条19的端部延伸至筒体2的外侧，所述滑块18为圆柱状，且滑块18的外侧设置有与螺孔27相啮合的外螺纹。

实际使用时，当筒体2移动至螺孔27处时，滑块18在重力作用力下会落至螺孔27处，此时通过驱动组件带动筒体2转动，而筒体2通过卡条19与卡槽23的配合可以带动滑块18转动，进而使得滑块18与螺孔27螺纹配合并安装于螺孔27内部，通过此结构可以逐一将滑块18以及卡条19安装于滑轨8上的各个螺孔27处，而为了环境进行检测，可以在卡条19上安装摄像头25以及对环境进行检测的温湿度传感器以及瓦斯传感器等，用于检测井下工作面的温湿度以及瓦斯浓度等。

上述驱动组件包括固定套设于筒体2外侧的第一齿轮6，而第二齿条11的顶部固定连接有与第一齿轮6相啮合的第一齿条12，所述第一齿条12上设置有没有齿的光杆部13，当第一齿轮6与第一齿条12啮合时，机体1在滑轨8顶部行走的过程中可以带动第一齿轮6以及筒体2转动，而当筒体2上的第一齿轮6移动至光杆部13处时，第一齿条12便失去与第一齿轮6相啮合的关系，所述第一齿轮6设置于筒体2底端端面的上方。

进一步地，在机体1上开设有导向孔22，所述导向孔22内部滑动连接有拉杆5，所述导向孔22内部位于拉杆5的底端设置有第一弹簧21，所述第一弹簧21的两端分别与拉杆5底端端面以及导向孔22的内部底端固定连接。

更进一步地，机体1上位于导向孔22的一侧开设有限位槽，所述限位槽与导向孔22相连通，所述限位槽内滑动设置有限位块30，所述限位块30靠近导向孔22的一端端面倾斜设置，在导向孔22内部端面上固定连接有电磁铁31，电磁铁31靠近限位块30的一侧设置有挡环32，所述挡环32固定连接于限位槽内部，且挡环32与限位块30之间设置有第三弹簧29，所述第三弹簧29的两端分别与挡环32以及限位块30固定连接。

筒体2的内部顶端固定连接有端盖3，实际使用过程中，端盖3可以通过螺栓连接或者螺纹连接的方式与筒体2固定连接，而端盖3的顶部固定连接有绕轴17，绕轴17和拉杆5之间连接有拉绳4，所述拉绳4的一端与拉杆5固定连接，所述拉绳4的另一端与绕轴17固定连接，此外，在拉杆5的上方设置有滑轮，拉绳4从滑轮的外侧绕过，且滑轮通过支架与机体1固定连接。

实际使用时，通过伺服电机16带动第二齿轮15转动，通过第二齿轮15与第二齿条11的啮合可以带动机体1在滑轨8上滑动，再此过程中，第一齿轮6与第一齿条12相啮合，从而带动第一齿轮6转动，通过第一齿轮6可以带动筒体2转动，筒体2在转动的过程中，绕轴17能够对拉绳4进行缠绕，从而促使拉杆5克服第一弹簧21的阻力沿着导向孔22向上移动，当拉杆5向上移动至限位块30顶部时，在第三弹簧29的作用力下可以带动限位块30向外移动并置于拉杆5底端，通过限位块30对拉杆5进行限位，从而避免拉杆5向下移动，当筒体2移动至螺孔27的上方时，伺服电机16停止作业，且第一齿轮6置于光杆处，使得第一齿条12失去对第一齿轮6的啮合关系，此时让电磁铁31带电，使得电磁铁31对限位块30产生吸力，进而让限位块30收纳至限位槽内，此时在第一弹簧21的拉力下可以带动拉杆5向下移动，从而通过拉杆5拉动拉绳4，利用拉绳4可以带动绕轴17反向转动，有利于带动筒体2反向转动，由于筒体2内的滑块18在重力作用下会落至螺孔27处，而通过卡条19与卡槽23的配合，使得筒体2反向转动能够带动卡条19以及滑块18反向转动，在此过程中，滑块18相对于螺孔27转动而旋进螺孔27内部，从而将滑块18安装于螺孔27内部；

之后通过伺服电机16作业带动机体1继续在滑轨8顶部滑动，在此过程中，卡条19相对于卡槽23滑动，从而使得筒体2与螺孔27内的滑块18相错开，而筒体2内部最底端的滑块18则落至滑轨8顶部，随着机体1持续在滑轨8顶部滑动，利用第一齿条12与第一齿轮6的啮合可以再次带动筒体2转动，从而对拉绳4进行缠绕而将拉杆5向上拉起，重复上述过程可以将筒体2内的多个滑块18以及卡条19安装于螺孔27内部，利用卡条19上的摄像头25以及温湿度传感器等可以对井下作业面的各个位置进行检测；

当筒体2内的多个滑块18均安装于螺孔27内部后，机体1则停止在滑轨8上，当白天工人作业需要将滑块18以及卡条19收起时，可以通过伺服电机16可以带动机体1反向滑动，在此过程中第一齿条12与第一齿轮6啮合带动筒体2转动并通过拉绳4将拉杆5向上拉起，并且通过限位块30对拉杆5进行限位保持其稳定，在筒体2移动至螺孔27处的过程中，卡条19正好***至卡槽23内部，且滑块18置于筒体2的下方，并且此时第一齿轮6设置于第一齿条12的光杆处，之后让电磁铁31带动将限位块30吸附至限位孔内部，从而在第一弹簧21的作用力下带动拉杆5向下移动，使得拉绳4带动筒体2反向转动，由于此时卡条19置于卡槽23处，因此当筒体2转动时可以带动滑块18相对于螺孔27转动，有利于将滑块18向上旋出至螺孔27顶端，之后通过伺服电机16带动机体1以及筒体2在滑轨8上移动，从而将滑块18从螺孔27处移开并置于滑轨8顶部，重复上述过程，可以将滑轨8上的多个滑块18收纳至筒体2内部。

综上所述，此装置通过设置的筒体2，使得筒体2在正向以及反向滑动的过程中，筒体2能够正向以及反向转动，例如，当筒体2随着机体1向左移动时，可以将筒体2内的滑块18则安装于螺孔27内部，而当筒体2随着机体1向右滑动时可以将滑轨8上的滑块18收纳至筒体2内部，因此，利用此装置可以方便快捷地将滑块18安装于滑轨8上对其附近的环境进行检测，且能够快速将滑块18收纳至筒体2内部。

如图5所示，在收纳滑块18的过程中，为了避免螺孔27处的卡条19与筒体2内部底端的滑块18相互干涉，将卡条19的两端均设置为斜面26，当筒体2随着机体1移动至螺孔27处时，筒体2底端的滑块18会与螺孔27处卡条19的斜面26相接触，通过此斜面26对滑块18的挤压可以带动滑块18相对于筒体2向上滑动而置于螺孔27处卡条19的上方，具体如图10所示，在此过程中，螺孔27处的卡条19会置于筒体2上的卡槽23处，因此，当筒体2转动时可以带动卡条19以及滑块18转动，从而将滑块18从螺孔27处旋出。

如图6所示，作为上述方案的第二实施例，在滑块18的底面上开设有与卡条19相配合的定位槽24，实际使用时，当筒体2移动至螺孔27处时，筒体2底端的滑块18会置于螺孔27处卡条19的上方，且螺孔27处的卡条19会卡合于定位槽24处，通过此结构使得螺孔27处的卡条19能够与筒体2内部底端的滑块18相卡合，之后当筒体2转动时，通过滑块18与卡条19的卡合结构可以带动螺孔27内的滑块18转动，从而将其旋出螺孔27，之后当机体1移动时，可以将螺孔27处的滑块18从螺孔27处移开，重复上述操作，即可将滑轨8上的多个滑块18收纳至筒体2内部。

如图4所示，机体1上位于导向孔22的底端开设有导流通道20，所述导流通道20的一端与导向孔22的底端相连通，所述导流通道20的另一端延伸至机体1的侧面处，通过此结构使得拉杆5能够在导向孔22内部上下滑动，在此过程中外部的空气能够通过导流通道20进入至导向孔22内部。

如图5、7所示，螺孔27的顶部设置倒角，形成一倾斜面，通过此结构当筒体2转动将滑块18从螺孔27内旋出后，滑块18置于此倾斜面处，当机体1移动带动筒体2同步移动后，此倾斜面能够对滑块18进行挤压，从而使得滑块18能够更加平稳地从螺孔27处移动至滑轨8顶面上。

而为了减小滑块18与滑轨8之间的摩擦力，可以在滑块18的底端安装多个滚珠，从而使得筒体2能够稳定带动滑块18在滑轨8上滑动。

如图7、11所示，为了进一步确保滑块18从螺孔27处移开，可以在螺孔27内部底端固定连接有第二弹簧28，而筒体2内部顶端固定连接有固定板，所述固定板底端设置有电动推杆33，且电动推杆33的伸缩端与筒体2内最顶端的卡条19相接触。

实际使用时，当筒体2移动至螺孔27处时，通过电动推杆33的伸缩端将筒体2内的滑块18向下压动，从而使得最底端的滑块18克服第二弹簧28的作用力向下移动，使滑块18外侧的外螺纹与螺孔27相啮合，从而使得筒体2转动时可以将滑块18旋入至螺孔27内部。

而当需要收纳滑块18时，筒体2移动至螺孔27处，且电动推杆33的伸缩端缩回失去对卡条19以及滑块18的压力，此时在第二弹簧28的作用力下可以带动滑块18向上移动，使得滑块18底端置于螺孔27的倾斜面处，之后筒体2在移动的过程中可以稳定将滑块18从螺孔27处移开。

如图1所示，且为了对滚轮7进行限位，可以在滚轮7内侧设置挡条9，所述挡条9与滑轨8固定连接，实际使用时通过挡条9对滚轮7限位，避免其偏移，而机体1上固定设置有基座，使得伺服电机16固定安装于基座上。

实际应用时，可以在机体1以及卡条19上均安装控制模块，所述控制模块可以为单片机或者PLC，而温湿度传感器、瓦斯传感器以及摄像头25均与卡条19上控制模块电性连接，实际使用时，例如，温湿度传感器检测的数据可以传输至控制模块处，进而通过控制模块传输至控制终端，工作人员可以实时对井下工作面的环境进行监测，而伺服电机16则与机体1上控制模块的输出端电性连接，实际使用时，通过此控制终端可以对伺服电机16进行控制，使得当机体1移动至螺孔27处时，伺服电机16能够停止作业。

作为控制伺服电机16的第二实施例，还可以在第一齿条12上固定连接一挡杆14，而机体1上可以安装光电传感器或者红外传感器，光电传感器或者红外传感器与机体1上控制模块的输入端电性连接，当机体1移动至螺孔27处时，挡杆14对光电传感器或者红外传感器进行遮挡，从而通过控制模块停止伺服电机16的运行，在进一步得，伺服电机16还可以通过工作人员远程控制，当然，上述方案的具体线路连接以及结构均为电气领域中成熟的技术手段，在此不做赘述。

Claims (8)

1.一种矿用巡检装置，包括滑轨，滑轨上滑动设置有机体，其特征在于：所述机体上固定设置有筒体，且筒体内码放有多个检测组件，所述滑轨上开设有与检测组件相配合使用的螺孔；

所述筒体的外侧和滑轨之间设置有驱动组件，当机体带动筒体向一侧滑动至螺孔处时，所述驱动组件带动筒体转动并将筒体内的检测组件旋入螺孔内，当机体带动筒体反向滑动至螺孔处时，所述螺孔内的滑块向上旋出并收纳至筒体内部；

所述检测组件包括滑块以及固定连接于滑块顶部的卡条，所述滑块滑动设置于筒体内部，且筒体上延其轴线方向上开设有与卡条滑动配合的卡槽，所述卡条的长度小于筒体的外径，所述滑块为圆柱状，且滑块的外侧设置有与螺孔相啮合的外螺纹；

所述驱动组件包括固定套设于筒体外侧的第一齿轮，所述滑轨上设置有与第一齿轮相啮合的第一齿条，所述第一齿条上设置有光杆部，所述机体上开设有导向孔，所述导向孔内部滑动连接有拉杆，所述导向孔内部位于拉杆的底端固定设置有第一弹簧，所述机体上位于导向孔的一侧开设有限位槽，所述限位槽与导向孔相连通，所述限位槽内滑动设置有限位块，所述限位块靠近导向孔的一端端面倾斜设置，所述导向孔内部端面上固定连接有电磁铁，所述电磁铁靠近限位块的一侧设置有挡环，所述挡环与限位块之间固定设置有第三弹簧，所述筒体的内部顶端固定连接有端盖，所述端盖的顶部固定连接有绕轴，绕轴和拉杆之间固定连接有拉绳。

2.根据权利要求1所述的一种矿用巡检装置，其特征在于：所述卡条的两端均设置为斜面。

3.根据权利要求1或2所述的一种矿用巡检装置，其特征在于：所述滑块的底面上开设有与卡条相配合的定位槽。

4.根据权利要求1所述的一种矿用巡检装置，其特征在于：所述滑轨的顶部一侧固定设置第二齿条，所述机体靠近第二齿条的一侧设置有伺服电机，所述伺服电机的输出轴上固定连接有与第二齿条相啮合的第二齿轮。

5.根据权利要求1所述的一种矿用巡检装置，其特征在于：所述机体上位于导向孔的底端开设有导流通道，所述导流通道的一端与导向孔的底端相连通，所述导流通道的另一端延伸至机体的侧面处。

6.根据权利要求1所述的一种矿用巡检装置，其特征在于：所述螺孔的顶部设置有倒角。

7.根据权利要求1所述的一种矿用巡检装置，其特征在于：所述螺孔内部底端固定连接有第二弹簧，所述筒体内部顶端固定连接有固定板，所述固定板底端设置有电动推杆，且电动推杆的伸缩端与筒体内最顶端的卡条相接触。

8.一种使用如权利要求1-7中任意一项所述矿用巡检装置的巡检方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、通过伺服电机带动第二齿轮转动，利用第二齿轮与第二齿条的啮合带动机体沿着滑轨滑动；

S2、通过伺服电机带动筒体随着机体向左移动，将筒体内的滑块安装于螺孔内部，利用卡条上的摄像头以及温湿度传感器等对井下作业面的各个位置进行检测；

S3、带动筒体向右滑动将滑轨上的滑块收纳至筒体内部。

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