矿用安全监测巡更机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种煤矿井下安全监测领域，尤其涉及一种矿用安全监测巡更机器人。
【背景技术】
[0002]目前，国家对安全生产的要求越来越高，煤炭生产企业的矿井要求必须安装:人员定位系统、通讯系统、图像传输监控系统和瓦斯监控系统，但所有这些现有系统大都是固定在井下的单一系统，都存在这样那样的问题:需要人员在井下操作，井上无法及时了解井下的现场数据；系统无追踪功能，死角太多。且每安装一种系统，都需要在井下重复布线，重复安装各种主机或系统服务器。
[0003]就目前煤矿井下的安全监控机器人使用情况来看，国内煤炭企业仍基本处于空白状态。亟待一种矿用安全监测巡更机器人可以代替井下操作人员完成矿井安全监测，能够做到:移动监测，可以对危险怀疑点进行追踪监测；可以对违章作业、无证进入井下人员进行有效管理；同时，还可以对井下现有安全监控系统资源进行整合，使各系统形成一套有机的整体，能够极大地避免矿井各监控系统的重复建设，从而对煤矿企业提升规范管理水平、保证人员及生产安全、逐步推进建设无人化矿井起到有力的推动作用。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种矿用安全监测巡更机器人，通过多种传感器的综合运用，实时监测、监控煤矿井下生产环境情况和变化，将风速、温度、烟雾、粉尘浓度、氧气含量、物体运动速度、生命体征、人员定位、声音识别等数据和图像实时上传井上监控服务器，并对瓦斯浓度超标、火灾、违章作业等灾害性情况进行报警和自动跟踪。
[0005]本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案是:
[0006]一种矿用安全监测巡更机器人，包括机器人本体I和机器人控制器2，机器人本体I内设置机器人控制器2，还包括自平衡装置3、防摆动限位装置4、滑轨5、行走装置6、左机械臂7、右机械臂8、第一综合传感器9和第二综合传感器10，机器人本体I背部两侧对称设置自平衡装置3，机器人本体I背部中下部设置有防摆动限位装置4，机器人本体I背部还设置有沿所述滑轨5移动的行走装置6，机器人本体I 一侧设置左机械臂7，左机械臂7上设置有第一综合传感器9，机器人本体I另一侧设置右机械臂8，右机械臂8上设置有第二综合传感器10，第一综合传感器9和第二综合传感器10均与机器人控制器2连接。
[0007]所述的行走装置6包括行走驱动装置U、传动轴12和行走滑轮13，传动轴12 —端连接行走驱动装置11，传动轴12另一端连接行走滑轮13，行走驱动装置11位于机器人本体I内，行走滑轮13位于滑轨5内相对滑轨5滑动。
[0008]所述的自平衡装置3包括阻尼杆14、横杆15和导向轮16，阻尼杆14下端固定在机器人本体I上，阻尼杆14上端连接横杆15，横杆15另一端设置有导向轮16，导向轮16位于滑轨5内相对滑轨5滑动。
[0009]所述的防摆动限位装置4包括平衡支撑杆17和限位轮18，平衡支撑杆17为L型平衡支撑杆，平衡支撑杆17 —端固定在机器人本体I背部的中下部，平衡支撑杆17另一端设置有限位轮18，限位轮18与滑轨5相靠接。
[0010]所述的机器人本体I包括机器人头部19、转轴20和机器人身躯21，机器人头部19通过转轴20安装在机器人身躯21上端面上。
[0011]所述的机器人头部19包括照明系统22、上隔爆壳顶盖23、上隔爆壳法兰24、红外热成像仪25、听筒26、音箱27、PM2.5检测仪28、高清摄像头29和上隔爆壳30，上隔爆壳30通过上隔爆壳法兰24与上隔爆壳顶盖23固定连接，上隔爆壳顶盖23上部固定设置有照明系统22，上隔爆壳30下部设置音箱27，音箱27上方设置高清摄像头29，高清摄像头29右侧设置红外热成像仪25，上隔爆壳30 —侧设置PM2.5检测仪28，上隔爆壳30另一侧设置听筒26。
[0012]所述的机器人身躯21包括下隔爆壳顶盖31、下隔爆壳法兰32、下隔爆壳33、显示屏34和蓄电池35，下隔爆壳33通过下隔爆壳法兰32连接下隔爆壳顶盖31，下隔爆壳33内底部设置有蓄电池35，下隔爆壳33前端面中部设置有显示屏34。
[0013]所述的下隔爆壳33底部一侧设置有自充电接口 37，巷道内设置与自充电接口 37配套的充电站36。
[0014]所述的滑轨5上开设有轨道安装孔40。
[0015]所述的第一综合传感器9包括瓦斯浓度传感器45、多参数传感器46和雷达47。
[0016]所述的第二综合传感器10包括火焰传感器41、风速传感器42、温度传感器43和烟雾传感器44。
[0017]所述的温度传感器43红外温度传感器。
[0018]所述的右机械臂8包括肩臂48、万向活动关节49和机械手50，肩臂48 —端连接机器人本体1，另一端连接万向活动关节49，万向活动关节49另一端连接机械手50。
[0019]一种矿用安全监测巡更机器人还包括人员定位系统52，人员定位系统52位于显示屏34上方。
[0020]一种矿用安全监测巡更机器人还包括通讯基站38、井上监控服务器39和通讯天线51，机械手50上设置有通讯天线51，通讯天线51与通讯基站38无线连接，通讯基站38通过光纤与井上监控服务器39连接。
[0021]本实用新型的工作原理:多种与煤矿井下安全相关的传感器集于一体，综合运用，多种数据集合上传井上服务器，以判定井下环境安全；拟人化外观，人性化设计，设有提醒语音和人性化手势；蓄电池电量经一定时间的消耗后，机器人利用机器人控制器自动判断可行驶里程和回充电站的里程，并自动回到充电站进行充电；机器人头部通过转轴安装在机器人身躯上端面上，可以实现上隔爆壳的左右180度转动；在上隔爆壳腔体前方设有红外热成像仪和高清摄像头，随着上隔爆壳的转动，红外热成像仪对环境中的温度背景进行全景式扫描，能够发现红外辐射的热像分布图中红外热分布场异常的区域。一旦机器人发现异常情况，机器人会迅速靠近该地点，打开上隔爆壳顶盖上安装的照明系统，向井上监控服务器发出现场图像进行警告，并同时向井下附近操作人员发出语音警告；井上安全监管人员可通过高清摄像头直观观察该温度异常区域的状况；机器人可以通过上隔爆壳上安装的听筒来采集井下的声音信号数据，并上传至井上监控服务器；机器人上隔爆壳同时安装有PM2.5检测仪，可以对井下的粉尘浓度进行检测；如发现某区域的粉尘浓度过高，可依机器人控制器程序设定的方式自动打开该区域的自动洒水降尘装置进行洒水降尘；机器人上隔爆壳安装有听筒和音箱，可以构建井上与井下语音通讯的呼叫广播系统；下隔爆壳内腔由驱动腔、控制腔和蓄电池腔三大部分组成，驱动腔内安装有行走驱动装置及减速机构，控制腔内安装有机器人控制器，机器人控制器为单片机；蓄电池腔内有蓄电池和自充电接口 ；驱动腔、控制腔和蓄电池腔之间均通过接线端子进行连接。
[0022]在下隔爆壳前方设有人员定位系统的人员识别装置，即使多人同时出现在机器人扫描区域时，也能够利用机器人控制器准确识别出其中的未注册人员。当机器人发现在人员定位系统中未注册的人员出现时，能够持续追踪行进，对不能识别人员进行拍照，上传图像至井上监控服务器，并同时发出语音对其进行警告；在下隔爆壳前方安装有显示屏，显示屏为LCD显示屏，能够对当前所测得的环境参数与井上监控服务器同步显示，以供井下操作人员参考；下隔爆壳外部两侧分别安装左机械臂、右机械臂，右机械臂包括肩臂、万向活动关节和机械手，安装有瓦斯浓度传感器、多参数传感器、温度传感器、烟雾传感器、火焰传感器、风速传感器、雷达、通讯天线，多参数传感器可检测氧气、一氧化碳、二氧化碳，传感器类型可视需要进行搭配；机械臂可驱动机械手在360°方向上自由转动；当温度传感器测出环境温度超过设定值时，会自动打开附近的洒水系统进行洒水降温。
[0023]机器人可以依据红外热成像仪来自主判断来人来车，安装的雷达来判断来人来车速度，进行避让，并通过音箱发出语音提示；机器人的吊挂在巷道中铺设的滑轨上，其行走依靠其背部安装的行走滑轮的转动进行行进，由下隔爆壳内的行走驱动装置进行驱动，其背部安装的阻尼杆能阻止机器人在行走时左右摇摆；而背部安装的平衡支撑杆能防止机器人行走时的前后晃动。
[0024]机器人采集的数据通过无线信号传送至井下通讯基站，再通过光纤传送至井上监控服务器，优选地，也可搭载至GSM网络，发送至手机APP应用，用于紧急情况的提醒；井上监控服务器显示界面友好，和其它系统具有良好的兼容性，能够显示机器人在井下的位置、环境各种实时参数，一旦发生紧急情况，能够弹出醒目的报警图像和提示信息。
[0025]本实用新型的有益效果在于: