一种辅助采矿机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人领域，特别涉及一种辅助采矿机器人。

背景技术：

采矿主要在矿井内进行，传统的采矿作业主要通过人工完成，而人工采矿的效率较低，而且发生事故时容易造成大量的人员伤亡。而随着机器人技术的发展，通过机器人取代人工进行采矿操作成为了现实，机器人采矿的效率远高于人工，而且能杜绝不规范的操作，即便出现意外也能避免人员伤亡。但是现有的采矿机器人主要是通过人工操作完成，智能化程度较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种辅助采矿机器人，能够实现智能自动化采矿，提高采矿效率。

本实用新型的第一方面，提供一种辅助采矿机器人，包括底盘和设置于所述底盘中的用于采集信息的信息采集模块、用于响应采集信息并生成控制信息的信息处理模块、用于控制所述采矿机器人动作的控制模块和用于响应所述控制模块的运动模块；

所述信息采集模块包括用于获取空间信息的深度摄像头、用于扫描获取环境信息的激光雷达和用于获取距离信息的单目摄像头，所述深度摄像头和激光雷达通过支架安装于所述底盘的上侧表面；

所述底盘的上表面还包括有用于设置所述信息处理模块的隔离腔，所述隔离腔的上端连接有用于装载矿石的载物斗，所述载物斗与所述隔离腔之间设置有隔层；

所述运动模块包括运动底盘和用于执行采矿操作的机械臂，所述运动底盘设置于所述底盘的两侧，所述运动底盘包括驱动所述采矿机器人前后移动的驱动装置和摆臂，所述摆臂的一端与所述驱动装置连接，所述摆臂可沿与所述驱动装置的连接处轴向转动，所述驱动装置和摆臂表面设置有履带，所述单目摄像头设置于所述机械臂的上侧；

所述控制模块包括用于为所述运动底盘提供动力的无极电机调速器和直流减速电机，所述直流减速电机与所述驱动装置相连接，所述无极电机调速器和所述直流减速电机分别与所述信息处理模块相连接，并且响应于所述信息处理模块的驱动信息驱动所述驱动装置。

进一步，所述底盘的表面为防爆壳体。

进一步，所述信息处理模块包括用于处理所述信息采集模块所获取的信息的工业控制计算机、用于控制所述运动底盘的主控芯片和用于控制所述机械臂的微控制器。

进一步，所述机械臂中设置有若干个舵机，所述舵机与所述微控制器电连接，所述舵机响应于所述微控制器的角度控制信息执行转动。

进一步，所述底盘的前侧设置有环形照明灯，所述环形照明灯的信号输入端与所述主控芯片的信号输出端相连接。

进一步，所述载物斗的底板处还设置有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与所述微控制器的信号输入端相连接。

进一步，所述载物斗的外侧还设置有用于人机交互的触控屏，所述触控屏与所述工业控制计算机相连接。

进一步，所述驱动装置包括设置于两端的第一履带齿轮，所述第一履带齿轮与所述减速直流电机啮合；所述第一履带齿轮之间的上下两侧分别设置有用于保持履带形状的第二履带齿轮和若干个滑轮。

进一步，所述摆臂的两端分别包括第一履带齿轮和滑轮，所述摆臂的第一履带齿轮与所述驱动装置的第一履带齿轮通过连接轴连接，所述摆臂内部的还设置有若干个转轴。

进一步，所述驱动装置和摆臂的侧面设置有护板。

本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：本实用新型在采矿机器人的底盘中设置了信息采集模块、信息处理模块、控制模块和运动模块，信息采集模块包括深度摄像头、激光雷达和单目摄像头，为采集矿井内的环境信息提供了硬件基础，通过信息处理模块处理信息采集模块所采集的信息，为得出采矿机器人的控制信息提供了硬件基础，控制模块包括无极电机调速器和减速直流电机，能够实现响应信息处理模块计算得出的驱动信息调整输出功率，同时还在底盘两侧设置了运动底盘，在底盘上侧设置机械臂，能够实现采矿机器人的移动和采矿操作，为实现自动智能采矿提供了硬件基础，同时驱动装置配合摆臂能够使得采矿机器人适应更多的路况，提高了采矿机器人的适用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1为本实用新型实施例的立体示意图；

图2为本实用新型实施例的右视图；

图3为本实用新型实施例移除图1中载物斗后的示意图；

图4为本实用新型实施例的底侧剖面视图；

图5为本实用新型实施例的俯视图；

图6为本实用新型实施例的履带的结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参考图1-图5，本实用新型的实施例提供了一种辅助采矿机器人，包括底盘23和设置于所述底盘23中的用于采集信息的信息采集模块、用于响应采集信息并生成控制信息的信息处理模块、用于控制所述采矿机器人动作的控制模块和用于响应所述控制模块的运动模块；

所述信息采集模块包括用于获取空间信息的深度摄像头2、用于扫描获取环境信息的激光雷达1和用于获取距离信息的单目摄像头5，所述深度摄像头2和激光雷达1通过支架3安装于所述底盘23的上侧表面；

所述底盘23的上表面还包括有用于设置所述信息处理模块的隔离腔8，所述隔离腔8的上端连接有用于装载矿石的载物斗6，所述载物斗6与所述隔离腔8之间设置有隔层；

所述运动模块包括运动底盘和用于执行采矿操作的机械臂4，所述运动底盘设置于所述底盘23的两侧，所述运动底盘包括驱动所述采矿机器人前后移动的驱动装置10和摆臂9，所述摆臂9的一端与所述驱动装置10连接，所述摆臂9可沿与所述驱动装置10的连接处轴向转动，所述驱动装置10和摆臂9表面设置有履带24，所述单目摄像头5设置于所述机械臂4的上侧；

所述控制模块包括用于为所述运动底盘提供动力的无极电机调速器25和直流减速电机17，所述直流减速电机17与所述驱动装置10相连接，所述无极电机调速器25和所述直流减速电机17分别与所述信息处理模块相连接，并且响应于所述信息处理模块的驱动信息驱动所述驱动装置10。

其中，需要说明的是，本实施例中的深度摄像头2为现有技术中的设备，本实用新型并不涉及对上述设备的改进，现有技术中的深度摄像头2能够在指定获取具有某些特征的图像，因此本实施例能够利用深度摄像头2实现分割视野中的矿石并获取其位置坐标。需要说明的是，本实施例中的激光雷达1为现有技术中的设备，属于常用的构建网格地图的装置，在此不再赘述。需要说明的是，本实施例中的单目摄像头5为现有技术中的设备，例如市面上常见的测距摄像头，将单目摄像头5安装在机械臂4的上侧，能够对机械臂4夹持部与矿石的位置进行精准的检测，有利于实现采矿动作的控制。需要说明的是，信息处理模块可以安装在任意位置，本实施例优选通过隔离腔8安装在底盘的后侧，避免影响机械臂4的运作，同时与载物斗6之间设置隔板，避免放置的矿石对信息处理模块造成破坏。

其中，需要说明的是，本实施例同时设置驱动装置10实现采矿机器人的前后移动，设置摆臂9能够在地势不平的时候提供更多方向的抓地力，使得采矿机器人更好地适用矿井中崎岖的路面。可以理解的是，基于矿井的路面比较复杂，因此本实施例优选设置履带24作为接触面，能够更好地适应地形。需要说明的是，调速器可以是任意类型，本实施例优选无极电机调速器25，能够使得速度的变化更加线性。可以理解的是，减速直流电机17的数量可以是任意，具体数量根据驱动装置10的驱动需求调整即可。可以理解的是，控制模块与信息处理模块相连接为现有技术中常见的选择，能够实现电机功率输出的控制即可，具体的控制算法并非本实用新型作出的改进，在此不再赘述。

其中，需要说明的是，采矿机器人在底盘23中还设置有电池19，避免电池19与路面发生磕碰。

进一步，在本实用新型的另一个实施例中，所述底盘23的表面为防爆壳体。

其中，需要说明的是，底板23的表面为防爆壳体能够确保采矿机器人在矿井内的安全性，避免受到落石的破坏。

参考图3，进一步，在本实用新型的另一个实施例中，所述信息处理模块包括用于处理所述信息采集模块所获取的信息的工业控制计算机22、用于控制所述运动底盘的主控芯片21和用于控制所述机械臂4的微控制器20。

其中，需要说明的是，本实施例中的工业控制计算机22、主控芯片21和微控制器20均为现有技术中常见的型号，能够实现基础控制功能即可，在此不再赘述。

进一步，在本实用新型的另一个实施例中，所述机械臂4中设置有若干个舵机，所述舵机与所述微控制器20电连接，所述舵机响应于所述微控制器20的角度控制信息执行转动。

其中，需要说明的是，机械臂4中的舵机数量可以是任意，根据机械臂4需要转动的节点数量调整即可，在此不再赘述。可以理解的是，通过微控制器20对舵机转动的角度进行控制为现有技术常见的控制，本实用新型并未对控制方法做出改进，在此不再赘述。

参考图1，进一步，在本实用新型的另一个实施例中，所述底盘23的前侧设置有环形照明灯7，所述环形照明灯7的信号输入端与所述主控芯片21的信号输出端相连接。

其中，需要说明的是，由于矿井内的光线不足，因此本实施例优选在底盘23的前侧设置环形照明灯7，其数量可以根据实际需求调整，本实施例优选2个。可以理解的是，由于环形照明灯7仅在工作时需要使用，因此通过主控芯片21进行控制为常见手段，在此不在赘述。

进一步，在本实用新型的另一个实施例中，所述载物斗6的底板处还设置有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与所述微控制器20的信号输入端相连接。

其中，需要说明的是，为了实现智能采矿，需要对载物斗6中装载的矿石重量进行监测，避免超出采矿机器人的负荷，因此本实施例优选在载物斗6的底板处设置压力传感器，压力传感器可以是市面上常见的任意型号，而监测到压力后反馈给微控制器20，从而进一步控制采矿机器人的移动为常见手段，在此不再赘述。

参考图5，进一步，在本实用新型的另一个实施例中，所述载物斗6的外侧还设置有用于人机交互的触控屏18，所述触控屏18与所述工业控制计算机22相连接。

其中，需要说明的是，采矿机器人在启动之前需要对运行参数进行一定的设置，因此在载物斗6的外侧设置触控屏18，便于操作。其参数输入方法为现有技术中常用的触控屏输入方法，在此不再赘述。

参考图6，进一步，在本实用新型的另一个实施例中，所述驱动装置10包括设置于两端的第一履带齿轮16，所述第一履带齿轮16与所述减速直流电机17啮合；所述第一履带齿轮16之间的上下两侧分别设置有用于保持履带24形状的第二履带齿轮11和若干个滑轮13。

其中，需要说明的是，为了确保转动的同步，本实施例优选驱动装置10和摆臂9的驱动齿轮为相同的第一履带齿轮16。本实施例优选在驱动装置10中设置第二履带齿轮11，能够在履带24的上方提供受力点，避免在重力的影响下履带24的形状变化，影响驱动装置10的运行，滑轮13的功能与第二履带齿轮11类似，在此不再赘述。

进一步，在本实用新型的另一个实施例中，所述摆臂9的两端分别包括第一履带齿轮16和滑轮13，所述摆臂9的第一履带齿轮16与所述驱动装置10的第一履带齿轮16通过连接轴连接，所述摆臂9内部的还设置有若干个转轴12。

其中，需要说明的是，需要说明的是，由于摆臂9的接触面可能存在多角度，因此设置多个转轴12能够实现多个角度的弯曲，能够适应更多的地形。

参考图1，进一步，在本实用新型的另一个实施例中，所述驱动装置10和摆臂9的侧面设置有护板。

其中，需要说明的是，护板可以通过任意连接件进行安装，本实施例优选通过六角螺母14进行固定驱动装置10中的护板，通过内六角螺栓15固定摆臂9侧面的护板，由于摆臂9位于较外侧，采用内六角螺栓15能够减少向外凸出的空间，减少与路面发生摩擦的可能，而驱动装置10并非位于左外侧，因此采用六角螺母14进行固定护板即可。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。