一种煤矿井下无轨辅助运输机器人的制作方法

文档序号:23844601发布日期:2021-02-05 10:28阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种煤矿无轨辅助运输机器人,其特征在于,包括防爆轮式动力底盘、多源探测传感系统、地面远程监控平台、感知融合决策系统和主从分布式防爆线控系统;所述防爆轮式动力底盘用于承载;所述多源探测传感系统用于实现机器人各执行部件的参数和状态监测,以及用于获取机器人行进过程中的环境点云信息、深度图像信息和障碍物信息;所述感知融合决策系统用于根据多源探测传感器系统发送的环境深度图像和点云信息,计算分析得到机器人运行环境的障碍物信息,并规划出可靠的行驶路径;还用于根据机器人各执行部件的参数和状态信息,对环境瓦斯浓度情况和机器人系统运行状态做出判断;以及用于综合汇总处理相关信息后,进行安全评估和融合决策后,向所述主从分布式防爆线控系统发布动作指令;所述主从分布式防爆线控系统包括整机主控制器和整机从控制器,所述整机主控制器用于根据所述感知融合决策系统下达的决策指令,控制机器人整机供电、加速、降速、转向和牵引系统散热冷却动作,所述整机从控制器用于根据所述感知融合决策系统下达的决策指令,控制实现制动和声光语音控制;整机主控制器和整机从控制器还用于在一方故障的情况下,另一方控制整机停车制动并发送故障信息;所述地面远程监控平台与所述主从分布式防爆线控系统无线通信连接,用于通过所述主从分布式防爆线控系统实现远程操控。2.根据权利要求1所述的一种煤矿无轨辅助运输机器人,其特征在于,还包括多型可快速更换上装载具,所述多型可快速更换上装载具具体为散装物料装载箱、井下管道运输平台、配件耗材配送箱、封闭式多用途方舱、矿用集装箱或井下设备维修平台,所述多型可快速更换上装载具通过统一的快装接口设置在所述防爆轮式动力底盘上方。3.根据权利要求1所述的一种煤矿无轨辅助运输机器人,其特征在于,所述防爆轮式动力底盘包括整体式承载机架、轮胎总成、防爆电池总成、隔爆型主电控箱、隔爆型从电控箱、隔爆型传感器箱、防爆电驱牵引装置、独立悬挂减震装置、防爆电控转向装置、集成式防爆散热冷却装置和安全型防爆线控制动装置;所述整体式承载机架采用前后对称的框架型结构,用于安装和承载各个部件;所述防爆电池总成设置在整体式承载机架中部的动力电池仓中,用于为整机运行提供能源;所述隔爆型主电控箱和隔爆型从电控箱分别设置在整体式承载机架前后两端,用于作为隔爆箱体安装电气部件;所述隔爆型传感器箱布置在防爆轮式动力底盘的四角位置,用于设置探测传感器并提供隔爆结构;所述防爆电驱牵引装置共有两组,对称布置在整体式承载机架的前后两端,为防爆轮式动力底盘提供牵引动力;所述独立悬挂减震装置安装在整体式承载机架下方,轮胎总成上方,用于通过空气弹簧减震,实现防爆轮式动力底盘的高度调节;所述防爆电控转向装置共有两组,分别布置在隔爆型主电控箱和隔爆型从电控箱下部,用于为防爆轮式动力底盘转向提供动力;所述集成式防爆散热冷却装置用于为前后两组防爆电驱牵引装置提供冷却水循环和
系统散热;所述安全型防爆线控制动装置设置在整体式承载机架后部,并位于隔爆型从电控箱下部,用于通过防爆电液控制,实现机器人的线控制动。4.根据权利要求3所述的一种煤矿无轨辅助运输机器人,其特征在于,所述隔爆型传感器箱的横截面为对称五边形结构,位于对称线上的第一条边对应的侧面用于将隔爆型传感器箱固定在防爆轮式动力底盘上,其余四条边所对应的侧面均设置有防爆玻璃,靠近第一条边的两条第二条边对应的侧面设置的防爆玻璃用于设置深度相机,远离第一条边的两条第三条边对应的侧面互相垂直,其上设置的防爆玻璃用于设置激光测距探头。5.根据权利要求4所述的一种煤矿无轨辅助运输机器人,其特征在于,所述多源探测传感系统,包括激光雷达、深度相机群、激光测距探头群、防爆毫米波雷达群、本安型甲烷传感器和多型本安型传感元件;所述激光雷达有两个,分别布置所述隔爆型主电控箱和隔爆型从电控箱内,其激光点阵可透过位于隔爆型主电控箱和隔爆型从电控箱上表面的环形隔爆玻璃面进行探测工作,用于在机器人行进过程中,获取环境点云图像;所述深度相机群包括十个深度相机,其中八个深度相机分别两两设置在一个隔爆型传感器箱中,另外两个深度相机分别设置隔爆型主电控箱和隔爆型从电控箱中,并分别位于整体式承载机架的前端和后端中心位置,用于获取环境的深度图像信息;所述激光测距探头群包括八个激光测距探头,分别两两布置在位于四角的一个隔爆型传感器箱中,用于通过测距激光束采集障碍物距离信息;防爆毫米波雷达群包括四个防爆毫米波雷达,分别布置在防爆轮式动力底盘前、后、左、右的中心线上,用于通过发射的毫米波雷达实时探测障碍物信息和井下移动物体接近情况;所述本安型甲烷传感器布置在防爆轮式动力底盘后部,用于实时探测机器人运行环境内的瓦斯浓度信息;所述多型本安型传感元件包括本安型压力传感器、本安型液位传感器、本安型温度传感器和本安型转速传感器,分别用于实现液压系统压力监测、液压油箱、散热水箱液位监测、制动器温度监测和车速检测。6.根据权利要求5所述的一种煤矿无轨辅助运输机器人,其特征在于,所述感知融合决策系统包括融合决策单元、高性能图形处理器、数据交换机和本安型保护主机;所述数据交换机和高性能图形处理器布置在隔爆型主电控箱中,深度相机和激光雷达将采集的环境深度图像和点云信息通过高速以太网lan总线发送给数据交换机,经数据交换机传输给高性能图形处理器进行计算分析,以判断机器人运行环境的障碍物信息、规划出可靠的行驶路径,并将计算结果发送至所述融合决策单元;所述的本安型保护主机用于给所述本安型甲烷传感器和多型本安型传感元件提供本安电源和本安非安转发功能,还用于实时处理各型本安型传感器所采集的数据,对环境瓦斯浓度情况和机器人系统运行状态做出判断,并将计算结果发送至所述融合决策单元;所述融合决策单元布置在隔爆型主电控箱中,用于通过can总线接收高性能图形处理器和本安型保护主机发送计算结果并进行综合汇总处理,还用于通过can总线接收根据防爆毫米波雷达群和激光测距探头群发送的实时物障距离信息,并根据接收的信息进行安全
评估和融合决策后向主从分布式防爆线控系统发布动作指令。7.根据权利要求3所述的一种煤矿无轨辅助运输机器人,其特征在于,所述主从分布式防爆线控系统还包括牵引电机控制器、转向电机控制器、油泵电机控制器、水泵电机控制器、风扇电机控制器、电池管理系统、驻车制动防爆电磁阀和行车制动防爆电液比例阀;所述整机主控制器设置在隔爆型主电控箱中,用于根据感知融合决策系统下达的决策指令,分别控制电池管理系统、牵引电机控制器、转向电机控制器、风扇电机控制器和水泵电机控制器的工作;所述整机从控制器设置在隔爆型从电控箱中,用于根据感知融合决策系统下达的决策指令,分别控制油泵电机控制器、驻车制动防爆电池阀、行车制动防爆电池阀和隔爆型灯光信号灯的工作,从而实现制动和声光语音控制;所述集成式防爆散热冷却装置包括隔爆型风扇电机、隔爆型水泵电机和散热水箱;所述安全型防爆线控制动装置包括隔爆型油泵电机和湿式轮边制动器;所述电池管理系统布置在隔爆型动力电池装置中,用于实现高低压配电以及电池状态监测任务;所述牵引电机控制器有两个,分别布置在隔爆型主电控箱和隔爆型从电控箱中,用于根据整机主控制器的指令,分别控制前后两个防爆电驱牵引装置执行动作;所述转向电机控制器有两个,分别布置在隔爆型主电控箱和隔爆型从电控箱中,用于根据整机主控制器的指令,分别控制前后两个防爆电控转向装置执行动作;所述油泵电机控制器布置在隔爆型从电控箱中,用于根据整机从控制器的指令,控制油泵电机启停;所述风扇电机控制器布置在隔爆型主电控箱中,用于根据整机主控制器的指令,控制集成式防爆散热冷却装置中的隔爆型风扇电机启停;所述水泵电机控制器用于根据整机主控制器的指令,控制集成式防爆散热冷却装置中的隔爆型水泵电机启停;所述驻车制动防爆电磁阀和行车制动防爆电液比例阀用于根据整机从控制器的指令,控制四个湿式轮边制动器实现机器人的驻车制动和行车制动。8.根据权利要求3所述的一种煤矿无轨辅助运输机器人,其特征在于,所述集成式防爆散热冷却装置包括紧凑型矿用散热器、隔爆型风扇电机、散热器分流阀组、隔爆型水泵电机和散热水箱;所述紧凑型矿用散热器中设置有全铜质散热片、散热风扇和冷却水道,隔爆型风扇电机用于带动散热风扇转动,将经过冷却水道的循环冷却液的热量带走;所述隔爆型水泵电机用于带动散热水箱中的冷却液实现循环,冷却液从散热水箱流出后,在散热器分流阀组的作用下分为两路,先分别通过隔爆主电控箱和隔爆从电控箱底部的控制箱冷却水口进入隔爆箱冷却水板中的冷却水道给各个电机控制器进行散热,然后进入防爆电驱牵引装置完成电机冷却散热后再回到紧凑型矿用散热器中;所述散热水箱中安装有本安型液位传感器,所述散热器分流阀组中安装有本安型温度传感器和本安型压力传感器,用于将水箱液位、冷却水温度和系统压力参数实时传输给本安型保护主机;所述安全型防爆线控制动装置包括隔爆型油泵电机、液压泵、集成式防爆液压油站、高
压过滤器、蓄能器和湿式轮边制动器;所述隔爆型油泵电机用于带动液压泵进行工作;所述蓄能器内安装有用于实时监控蓄能器的压力的本安型压力传感器,隔爆型油泵电机用于在蓄能器内压力值低于设定值时工作,带动液压泵给蓄能器充液,在压力到达压力上限时停止停止工作,实现系统自动启停控制;所述集成式防爆液压油站具备储存油液、安全控制、油量分配、压力检测、传感器安装、手解制动等功能,并集成了驻车制动防爆电磁阀和行车制动防爆电液比例阀;所述湿式轮边制动器安装在轮胎总成中,用于在驻车制动防爆电磁阀和行车制动防爆电液比例阀的控制下,利用蓄能器提供的压力能量,实现驻车制动和行车制动功能;湿式轮边制动器上安装有本安型温度传感器,用于将制动器温度参数实时传输给本安型保护主机,以便进行湿式轮边制动器状态监测。9.根据权利要求8所述的一种煤矿无轨辅助运输机器人,其特征在于,每组所述防爆电驱牵引装置包括隔爆型高比功率水冷电机、减速差速器和位于机器人两侧的传动半轴;所述隔爆型高比功率水冷电机产生的动力通过减速差速器进行降速增扭后,通过传动半轴传递给所述湿式轮边制动器,再由湿式轮边制动器带动轮胎转动,实现所述防爆轮式动力底盘的行走;所述减速差速器具备机械差速功能;所述冷却液通过隔爆型高比功率水冷电机外壳上的电机冷却水口进入防爆电驱牵引装置,对其进行冷却;每组所述防爆电控转向装置包括隔爆型电控转向器、转向曲柄和转向拉杆;所述的隔爆型电控转向器包括转向电机和减速机构,减速机构的输出轴通过花键和转向曲柄连接,用于将转向电机产生的转向力传递给转向曲柄,转向曲柄左右摆动通过转向拉杆带动所述防爆轮式动力底盘两侧的轮胎同时发生偏转,完成防爆轮式动力底盘转向动作;两组防爆电控转向装置同时动作时用于实现四轮转向。10.根据权利要求3所述的一种煤矿无轨辅助运输机器人,其特征在于,所述防爆动力电池包括两组隔爆型动力电池装置,所述整体式承载机架上设置有两个动力电池仓,动力电池仓上设置有坡型导向块和楔形导向槽,所述隔爆型动力电池装置的隔爆箱体四角设置有与所述楔形导向槽配合的楔形导向块;所述坡型导向块用于形成喇叭口,用于对隔爆型动力电池装置进行导向,使得箱体上的楔形导向块顺利插入动力电池仓中的楔形导向槽中进行准确定位,同时使得设置在隔爆型动力电池装置底部的快插接口和动力电池仓中的快插接口实现对接。
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1