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巡檢機器人軌道單元、軌道系統及巡檢方法與流程

文檔序號:29648365發布日期:2022-04-13 21:57來源:國知局
巡檢機器人軌道單元、軌道系統及巡檢方法與流程

1.本技術涉及井下巡檢技術領域,具體涉及一種巡檢機器人軌道單元、軌道系統及巡檢方法。


背景技術:

2.由于井下環境惡劣,煤礦井下作業危險性高,井下工作的安全問題一直是人們需要解決的首要問題。使用機器人代替人類進行井下煤礦開采、運輸、巡檢等工作已成為機器人研究的熱點之一。
3.現階段我國大型煤炭綜采工作面已經基本實現了全機械化采礦和智能化控制,井下巡檢工作也通過便于裝卸和易于行走的巡檢機器人代替人工進行。由于綜采工作面的長度一般要達到300米以上,也即巡檢軌道的長度大于300米,同時液壓支架內側空間相對狹小,因此巡檢機器人難以通過電纜取電并拖著300多米長的拖鏈在支架內側行走,故而目前只能采用蓄電池供電以驅動巡檢機器人行走及執行相關的監測和交互任務。而300米的長度對于蓄電池動力的巡檢機器人而言路程太長,極易出現運行過程中的電量不足的問題。因而在電池容量難以突破性提升的情況下,只能采取多機器人分段執行巡檢任務的解決方案,每個巡檢機器人僅負責整條軌道的一個固定區段的往復行走監測任務,以縮短行動距離。
4.然而,一旦軌道中間部分的某一巡檢機器人故障或電量示警,需要運行到整個軌道系統的兩端去執行充電,在向較近的軌道端頭行走時,同側相遇的巡檢機器人,均無法橫向避讓,所以只能同步向端頭行走,這意味著中間這一個巡檢機器人電量不足的問題將引起由此位置向軌道一端端頭所有區段內所有巡檢機器人的臨時停工,且越靠近整條軌道系統的中央區段,影響越大,甚至基本掩蓋了多機器人分段執行巡檢任務這一方案的固有優勢。因此,如何解決巡檢機器人交錯通行時橫向避讓的問題,是充分發揮多機器人分區段執行巡檢任務方案優越性的前提。


技術實現要素:

5.為了解決現有技術中存在的問題,第一方面,本技術提供一種巡檢機器人軌道單元,包括:第一渡口軌道、第二渡口軌道以及設置于所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道之間的吊廂機構;
6.所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道的一端設置有封閉對接機構,用于與對應端的相鄰軌節連接;
7.所述吊廂機構包括一吊裝支架、一推拉機構、與所述吊裝支架連接的一支撐機構以及并排設置于所述支撐機構上的主軌道和備用軌道;
8.所述推拉機構驅動所述支撐機構沿垂直于所述主軌道和備用軌道的水平方向移動,以使所述主軌道的兩端分別與所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接,或使所述備用軌道的兩端分別與所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接。
9.在一實施例中,所述主軌道和所述備用軌道的長度以及所述主軌道和所述備用軌道之間的距離可根據巡檢機器人的尺寸調節。
10.在一實施例中,所述吊裝支架包括一滑軌以及設置于所述滑軌上且可沿所述滑軌移動的滑塊;
11.所述支撐機構與所述滑塊剛性連接。
12.在一實施例中,所述推拉機構包括:
13.一推拉支座,固定設置于所述支撐機構上;
14.一液壓缸,與所述推拉支座連接;
15.所述液壓缸的推拉桿進行伸出或回縮動作,通過所述推拉支座同步帶動所述支撐機構沿垂直于所述主軌道和備用軌道的水平方向移動。
16.在一實施例中,所述推拉支座與所述支撐機構的固定方式為焊接。
17.在一實施例中,所述巡檢機器人軌道單元還包括:
18.一通訊模塊,用于接收一控制信號并傳輸至所述推拉機構;
19.所述推拉機構在所述控制信號的作用下驅動所述支撐機構沿垂直于所述主軌道和備用軌道的水平方向往復移動。
20.第二方面,本技術還提供一種軌道子系統,包括多個軌節以及至少一個本技術提供的任一項巡檢機器人軌道單元,所述巡檢機器人軌道單元設置于任意相鄰軌節之間。
21.第三方面,本技術還提供一種巡檢機器人軌道系統,包括:遠程控制子系統、本技術提供的軌道子系統以及設置于所述軌道子系統上的多個巡檢機器人;
22.所述巡檢機器人可與所述遠程控制子系統進行數據交互,以使所述遠程控制子系統生成控制信號;
23.所述遠程控制子系統向所述巡檢機器人軌道單元發送控制信號,以使所述巡檢機器人軌道單元的所述推拉機構驅動所述支撐機構在所述吊裝支架上沿垂直于所述主軌道和備用軌道的水平方向移動,以使所述主軌道的兩端分別與所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接,或使所述備用軌道的兩端分別與所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接。
24.在一實施例中,無需避讓時,所述主軌道的兩端分別與所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接;
25.臨時避讓時,所述備用軌道的兩端分別與所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接。
26.第四方面,本技術提供一種巡檢方法,應用于本技術提供的任一巡檢機器人軌道系統,包括:
27.主動避讓的巡檢機器人??恐辆嚯x最近的所述主軌道上,并向遠程控制子系統發送避讓請求,所述避讓請求包括所述距離最近的主軌道對應的吊廂機構信息;
28.遠程控制子系統根據所述避讓請求生成第一控制信號,并發送至所述距離最近的主軌道對應的吊廂機構;
29.所述距離最近的主軌道對應的吊廂機構根據所述第一控制信號動作,以使其備用軌道的兩端分別與所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接,進而使被避讓的巡檢機器人從所述備用軌道通過。
30.在一實施例中,所述巡檢方法還包括:
31.被避讓的巡檢機器人從所述備用軌道通過,并向遠程控制子系統發送避讓完成信號,所述避讓完成信號包括被避讓的巡檢機器人信息及其通過的巡檢機器人軌道單元信息;
32.遠程控制子系統根據所述避讓完成信號生成第二控制信號,并發送至所述避讓完成信號中的巡檢機器人軌道單元;
33.所述避讓完成信號中的巡檢機器人軌道單元根據所述第二控制信號動作,以使其主軌道的兩端分別與所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接。
34.本技術在軌道單元的中部設置了局部雙軌形式的吊廂機構,使需要交錯通行的兩個機器人能夠通過吊廂機構的調度而順利完成交錯通行的動作。解決了單軌狀態下多機器人分區段執行任務時所面臨的主要行走策略問題,明顯提升了多機器人分區段執行任務的方案的可靠性及高效性。
附圖說明
35.為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
36.圖1為本技術提供的巡檢機器人軌道單元的俯視示意圖。
37.圖2為本技術提供的巡檢機器人軌道單元的側視示意圖。
38.圖3為本技術提供的巡檢機器人軌道單元與相鄰軌節的連接示意圖。
39.圖4為本技術提供的吊裝支架的示意圖。
40.圖5為本技術提供的推拉機構和支撐機構的示意圖。
41.圖6為圖4的吊裝支架、圖5的推拉機構和支撐機構、主軌道和備用軌道的組裝示意圖。
42.圖7為本技術提供的巡檢機器人軌道系統的示意圖。
43.圖8為本技術提供的巡檢方法的示意圖。
44.圖9為本技術提供的巡檢方法的另一種示意圖。
45.附圖標號:
46.1-第一渡口軌道;2-第二渡口軌道;3-吊廂機構;31-吊裝支架;311-滑軌;312-滑塊;32-推拉機構;321-推拉支座;322-液壓缸;33-支撐機構;34-主軌道;35-備用軌道;4、4
’?
封閉對接機構;5-軌節;6、73-巡檢機器人;71-遠程控制子系統72-軌道子系統;s801-s806:步驟。
具體實施方式
47.下面將結合本發明實施例中的附圖,對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發明保護的范圍。
48.本技術提供一種巡檢機器人軌道單元,如圖1和圖2所示,該巡檢機器人軌道單元包括:第一渡口軌道1、第二渡口軌道2以及設置于所述第一渡口軌道1和所述第二渡口軌道2之間的吊廂機構3。
49.其中,所述第一渡口軌道1和所述第二渡口軌道2的一端設置有封閉對接機構4,用于與對應端的相鄰軌節連接。其中,封閉對接機構4的結構與相鄰軌節上的封閉對接機構4’(參見圖3)的結構完全相同,由此可實現巡檢機器人軌道單元與其他軌節的對接。圖3為巡檢機器人軌道單元與相鄰軌節的連接示意圖,從圖3中可以看到,本技術的巡檢機器人軌道單元通過第一渡口軌道1上的封閉對接機構4與圖示左側的相鄰軌節5連接,通過第二渡口軌道2上的封閉對接機構4與圖示右側的相鄰軌節5連接。
50.請參見圖1,所述吊廂機構3包括一吊裝支架31、一推拉機構32、與所述吊裝支架連接的一支撐機構33以及并排設置于所述支撐機構33上的主軌道34和備用軌道35。其中,吊裝支架31用于固定吊廂機構3,例如將吊廂機構3固定在軌道所在隧道或通道的頂部;支撐機構33與吊裝支架31連接,推拉機構32可驅動支撐機構33移動;主軌道34和備用軌道35上均可通行巡檢機器人6。
51.具體地,所述推拉機構32驅動所述支撐機構33沿垂直于所述主軌道34和備用軌道35的水平方向移動(即圖1中箭頭所指示的方向),以帶動并排設置于支撐機構33上的主軌道34和備用軌道35同步移動,進而使所述主軌道34的兩端分別與所述第一渡口軌道1和所述第二渡口軌道2對接,或使所述備用軌道35的兩端分別與所述第一渡口軌道1和所述第二渡口軌道2對接。
52.當主軌道34的兩端分別與第一渡口軌道1和第二渡口軌道2對接時,巡檢機器人6可以沿第一渡口軌道1、主軌道34以及第二渡口軌道2形成的軌道通道移動;當備用軌道35的兩端分別與第一渡口軌道1和第二渡口軌道2對接時,巡檢機器人6可以沿第一渡口軌道1、備用軌道35以及第二渡口軌道2形成的軌道通道移動。當兩個機器人迎面相遇且需要交錯通行時,其中第一個機器人可以先停留在兩端分別與第一渡口軌道1和第二渡口軌道2對接的主軌道34上,然后吊廂機構3中的推拉機構32驅動支撐機構33沿垂直于所述主軌道34和備用軌道35的水平方向移動,使備用軌道35的兩端分別與所述第一渡口軌道1和所述第二渡口軌道2對接,此時,第二個機器人可沿備用軌道35通過。隨后,推拉機構32再次驅動支撐機構33沿垂直于所述主軌道34和備用軌道35的水平方向移動,使主軌道34的兩端分別與第一渡口軌道1和第二渡口軌道2對接,此時,在主軌道34上的第一個機器人可繼續沿軌道行駛。至此,兩個機器人順利完成了交錯通行。
53.本技術在軌道單元的中部設置了局部雙軌形式的吊廂機構,使需要交錯通行的兩個機器人能夠通過吊廂機構的調度而順利完成交錯通行的動作。解決了單軌狀態下多機器人分區段執行任務時所面臨的主要行走策略問題,明顯提升了多機器人分區段執行任務的方案的可靠性及高效性。
54.在一實施例中,可將巡檢機器人軌道單元的整體長度設置為與軌道上的其他軌節的長度一致,以使用本技術的巡檢機器人軌道單元直接替換某一個軌節,以在不對現有軌道產生損壞的基礎上進行巡檢機器人軌道單元的安裝和應用。
55.進一步地,所述主軌道和所述備用軌道的長度以及所述主軌道和所述備用軌道之間的距離可根據巡檢機器人的尺寸調節。例如,主軌道和備用軌道的長度均設置為恰好容
納一個機器人;主軌道和備用軌道之間的距離設置為恰好可使兩個機器人并排通過即可。
56.在一實施例中,如圖4所示,所述吊裝支架31包括一滑軌311以及設置于所述滑軌311上且可沿所述滑軌移動的滑塊312;所述支撐機構33與所述滑塊312剛性連接。
57.其中,滑軌311的方向為垂直于所述主軌道34和備用軌道35的水平方向。當支撐機構33被推拉機構32驅動時,與支撐機構33剛性連接的滑塊312同步沿滑軌311移動。
58.在一實施例中,如圖5所示,所述推拉機構32包括:
59.一推拉支座321,固定設置于所述支撐機構33上;以及一液壓缸322,與所述推拉支座321連接;
60.所述液壓缸322的推拉桿進行伸出或回縮動作,通過所述推拉支座321同步帶動所述支撐機構33沿垂直于所述主軌道34和備用軌道35的水平方向移動。
61.其中,所述推拉支座32與所述支撐機構33的固定方式可以為焊接。
62.圖6即為圖4中的吊裝支架31、圖5中的推拉機構32和支撐機構33、主軌道34以及備用軌道35組裝起來的示意圖。
63.在一實施例中,所述巡檢機器人軌道單元還包括:
64.一通訊模塊(圖中未示出),用于接收一控制信號并傳輸至所述推拉機構;該控制信號由巡檢機器人軌道單元對應的遠程控制系統生成并發送至巡檢機器人軌道單元。
65.所述推拉機構在所述控制信號的作用下驅動所述支撐機構沿垂直于所述主軌道和備用軌道的水平方向往復移動。
66.具體地,圖6為圖4中的吊裝支架31、圖5中的推拉機構32和支撐機構33、主軌道34以及備用軌道35組裝起來的示意圖,且圖6中推拉機構32的液壓缸322處于未伸出的狀態。請同時參見圖4至圖6,當通訊模塊接收到控制信號時,推拉機構32的液壓缸322開始伸出,進而使推拉支座321同步帶動支撐機構33通過與支撐機構33連接的滑塊312沿滑軌311移動,直至到達合適的位置(即主軌道34/備用軌道35的兩端分別與所述第一渡口軌道1和所述第二渡口軌道2對接);當通訊模塊再次接收到控制信號時,推拉機構32的液壓缸322開始回縮,進而使推拉支座321同步帶動支撐機構33通過與支撐機構33連接的滑塊312沿滑軌311移動,直至到達合適的位置(即備用軌道35/主軌道34的兩端分別與所述第一渡口軌道1和所述第二渡口軌道2對接)。
67.第二方面,本技術還提供一種軌道子系統,包括多個軌節以及至少一個本技術提供的任一項巡檢機器人軌道單元,所述巡檢機器人軌道單元設置于任意相鄰軌節之間。該軌道子系統的示意圖參見圖1即可,圖1僅示出軌道子系統的部分軌節和巡檢機器人軌道單元。
68.第三方面,本技術還提供一種巡檢機器人軌道系統,如圖7所示,該巡檢機器人軌道系統包括:遠程控制子系統71、本技術提供的軌道子系統72(參見圖1所示的軌道子系統)以及設置于所述軌道子系統上的多個巡檢機器人73(參見圖1中的機器人5);
69.所述巡檢機器人73可與所述遠程控制子系統71進行數據交互,以使所述遠程控制子系統生成控制信號;
70.所述遠程控制子系統71向軌道子系統72中的巡檢機器人軌道單元發送控制信號,以使所述巡檢機器人軌道單元的所述推拉機構32驅動所述支撐機構33在所述吊裝支架31上沿垂直于所述主軌道34和備用軌道35的水平方向移動,以使所述主軌道34的兩端分別與
所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接,或使所述備用軌道35的兩端分別與所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接。
71.在一實施例中,無需避讓時,所述主軌道的兩端分別與所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接;
72.臨時避讓時,所述備用軌道的兩端分別與所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接。
73.第四方面,本技術提供一種巡檢方法,應用于本技術提供的任一巡檢機器人軌道系統中,請同時參見圖1、圖7和圖8,該方法包括:
74.步驟s801,主動避讓的巡檢機器人??恐辆嚯x最近的所述主軌道上,并向遠程控制子系統發送避讓請求,所述避讓請求包括所述距離最近的主軌道對應的吊廂機構信息。
75.具體地,假設有兩個巡檢機器人迎面相遇且需要交錯通行,則需要由其中一個巡檢機器人進行主動避讓。主動避讓的機器人通過當前所處位置以及軌道子系統中巡檢機器人軌道單元的設置位置,確定距離當前位置最近的巡檢機器人軌道單元的主軌道上。做好避讓準備后,主動避讓的巡檢機器人向遠程控制子系統發送避讓請求,以告知遠程控制子系統其停留的主軌道所在的吊廂機構的信息。此時,被避讓的巡檢機器人停止前進等待避讓。
76.實際上,該方法應用于兩個或多個巡檢機器人迎面相遇且需要交錯通行的情況下,本實施例僅以兩個巡檢機器人迎面相遇為例進行說明。
77.步驟s802,遠程控制子系統根據所述避讓請求生成第一控制信號,并發送至所述距離最近的主軌道對應的吊廂機構。
78.具體地,當接收到避讓請求后,遠程控制子系統根據所述避讓請求生成第一控制信號,該第一控制信號用于控制主動避讓的巡檢機器人所停留的主軌道與對應的備用軌道切換。
79.步驟s803,所述距離最近的主軌道對應的吊廂機構根據所述第一控制信號動作,以使其備用軌道的兩端分別與所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接,進而使被避讓的巡檢機器人從所述備用軌道通過。
80.具體地,在第一控制信號的作用下,主動避讓的巡檢機器人停留的主軌道所在的吊廂機構中的推拉機構驅動對應的支撐機構在吊裝支架上沿垂直于主軌道和備用軌道的水平方向移動,以帶動并排設置于支撐機構上的主軌道和備用軌道同步移動,進而使備用軌道的兩端分別與對應的第一渡口軌道和第二渡口軌道對接。至此,被避讓的巡檢機器人即可通過備用軌道通行。
81.在一實施例中,如圖9所示,所述巡檢方法還包括:
82.步驟s804,被避讓的巡檢機器人從所述備用軌道通過,并向遠程控制子系統發送避讓完成信號,所述避讓完成信號包括被避讓的巡檢機器人信息及其通過的巡檢機器人軌道單元信息。
83.具體地,被避讓的巡檢機器人從所述備用軌道通過后,需要讓主動避讓的巡檢機器人回歸原位繼續巡檢。被避讓的巡檢機器人向遠程控制子系統發送避讓完成信號,以告知遠程控制子系統其通過的備用軌道所在的吊廂機構的信息。
84.步驟s805,遠程控制子系統根據所述避讓完成信號生成第二控制信號,并發送至
所述避讓完成信號中的巡檢機器人軌道單元。
85.具體地,當接收到避讓完成信號后,遠程控制子系統根據所述避讓請求生成第二控制信號,該第二控制信號用于控制被避讓的巡檢機器人通過的備用軌道與對應的主用軌道切換。
86.步驟s806,所述避讓完成信號中的巡檢機器人軌道單元根據所述第二控制信號動作,以使其主軌道的兩端分別與所述第一渡口軌道和所述第二渡口軌道對接。
87.具體地,在第二控制信號的作用下,被避讓的巡檢機器人通過的備用軌道所在的吊廂機構中的推拉機構驅動對應的支撐機構在吊裝支架上沿垂直于主軌道和備用軌道的水平方向移動,以帶動并排設置于支撐機構上的主軌道和備用軌道同步移動,進而使主軌道的兩端分別與對應的第一渡口軌道和第二渡口軌道對接。至此,主動避讓的巡檢機器人即可通過主軌道通行,繼續執行巡檢工作。
88.本技術在軌道單元的中部設置了局部雙軌形式的吊廂機構,使需要交錯通行的兩個機器人能夠通過吊廂機構的調度而順利完成交錯通行的動作。解決了單軌狀態下多機器人分區段執行任務時所面臨的主要行走策略問題,明顯提升了多機器人分區段執行任務的方案的可靠性及高效性。
89.本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述,各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可,每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。本領域技術人員應該明白,在本說明書的描述中,參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本說明書實施例的至少一個實施例或示例中。
90.在本說明書中,對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。此外,在不相互矛盾的情況下,本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。以上所述僅為本說明書實施例的實施例而已,并不用于限制本說明書實施例。對于本領域技術人員來說,本說明書實施例可以有各種更改和變化。凡在本說明書實施例的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本說明書實施例的權利要求范圍之內。
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