一種超深立井鋼絲繩罐道垂直爬繩巡檢機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于特種機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超深立井井筒中可沿鋼絲繩罐道垂直爬行的巡檢機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤礦領(lǐng)域，機(jī)器人研究主要集中在監(jiān)測和救援方面，并且多應(yīng)用于井下巷道和工作面。然而在超深立井提升系統(tǒng)中，復(fù)雜的地質(zhì)條件、時(shí)變的運(yùn)行環(huán)境等因素可能導(dǎo)致其井筒發(fā)生縱向、環(huán)向和徑向形變。因此，在提升井筒中下放爬繩巡檢機(jī)器人，及早發(fā)現(xiàn)超深立井提升系統(tǒng)中潛在的故障和缺陷，改變提升系統(tǒng)檢修期間人力檢修低效率的現(xiàn)狀，并最終實(shí)現(xiàn)井筒健康狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，對提高礦井提升系統(tǒng)安全可靠性、保障生命財(cái)產(chǎn)安全，顯得尤為重要和緊迫。
[0003]與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，在井筒窄長空間中，爬繩機(jī)器人要滿足煤礦防爆要求，搭載相應(yīng)的檢測設(shè)備，以較快的速度垂直爬繩，到指定位置巡檢，這就對機(jī)器人的各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性和控制的精準(zhǔn)度提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對以上闡述的問題和現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種可在超深立井鋼絲繩罐道上懸停，并沿繩垂直上爬、下行，具有實(shí)時(shí)監(jiān)測功能的滾輪式機(jī)器人，該機(jī)器人自身重量均勻分布，滿足煤礦防爆要求，能夠在提升系統(tǒng)檢修期間到達(dá)指定位置，監(jiān)測井筒壁應(yīng)變情況、井筒井架結(jié)構(gòu)情況，并將監(jiān)測圖像無線發(fā)送給地面控制中心，提高設(shè)備的檢修效率，增強(qiáng)井筒提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全保障。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:一種超深立井鋼絲繩罐道垂直爬繩巡檢機(jī)器人，包括防爆外殼、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、滾輪機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、搭載機(jī)構(gòu)和電控裝置；
[0006]所述隔爆外殼包括上驅(qū)動(dòng)外殼、下驅(qū)動(dòng)外殼、驅(qū)動(dòng)器外殼、電控裝置外殼和搭載機(jī)構(gòu)外殼，上驅(qū)動(dòng)外殼和下驅(qū)動(dòng)外殼對稱設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器外殼兩端，電控裝置外殼一端與下驅(qū)動(dòng)外殼通過合頁連接，電控裝置外殼另一端與上驅(qū)動(dòng)外殼通過封閉螺栓連接；
[0007]所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括上驅(qū)動(dòng)部分、下驅(qū)動(dòng)部分和驅(qū)動(dòng)器部分，上驅(qū)動(dòng)部分設(shè)置在上驅(qū)動(dòng)外殼內(nèi)，下驅(qū)動(dòng)部分設(shè)置在下驅(qū)動(dòng)外殼內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器部分設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器外殼內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器部分通過分別連接上驅(qū)動(dòng)部分和下驅(qū)動(dòng)部分；
[0008]所述滾輪機(jī)構(gòu)包括上部主動(dòng)輪部分、上部左側(cè)從動(dòng)輪部分、上部右側(cè)從動(dòng)輪部分、下部主動(dòng)輪部分、下部左側(cè)從動(dòng)輪部分、下部右側(cè)從動(dòng)輪部分，上部主動(dòng)輪部分和下部主動(dòng)輪部分對稱設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器外殼上下兩側(cè)，上部左側(cè)從動(dòng)輪部分和上部右側(cè)從動(dòng)輪部分對稱設(shè)置在電控裝置外殼頂部兩側(cè)，下部左側(cè)從動(dòng)輪部分和下部右側(cè)從動(dòng)輪部分對稱設(shè)置在電控裝置外殼底部兩側(cè)，上部主動(dòng)輪部分連接上驅(qū)動(dòng)部分，下部主動(dòng)輪部分連接下驅(qū)動(dòng)部分;
[0009]所述夾緊機(jī)構(gòu)包括左側(cè)夾緊部分和右側(cè)夾緊部分，左側(cè)夾緊部分連接上部左側(cè)從動(dòng)輪部分和下部左側(cè)從動(dòng)輪部分，右側(cè)夾緊部分連接上部右側(cè)從動(dòng)輪部分和下部右側(cè)從動(dòng)輪部分；
[0010]所述搭載機(jī)構(gòu)包括移動(dòng)小車、本安攝像頭和云臺(tái)，云臺(tái)呈帶缺口的圓環(huán)狀，云臺(tái)兩端設(shè)有限位開關(guān)，云臺(tái)底面焊接短立柱和長立柱，短立柱與上驅(qū)動(dòng)外殼和下驅(qū)動(dòng)外殼頂面焊接，長立柱下端通過連接螺釘與電控裝置外殼連接，移動(dòng)小車設(shè)置在云臺(tái)上，搭載機(jī)構(gòu)外殼設(shè)置在移動(dòng)小車上，本安攝像頭設(shè)置在搭載機(jī)構(gòu)外殼上；
[0011]所述電控裝置設(shè)置在電控裝置外殼內(nèi)，電控裝置分別連接上驅(qū)動(dòng)部分、下驅(qū)動(dòng)部分、驅(qū)動(dòng)器部分、移動(dòng)小車機(jī)構(gòu)和本安攝像頭。
[0012]進(jìn)一步的，所述上驅(qū)動(dòng)部分包括直流無刷電機(jī)、電機(jī)固定板、彈性套柱銷聯(lián)軸器和蝸輪蝸桿減速器，所述的蝸輪蝸桿減速器包括蝸桿、蝸輪、蝸桿軸第一軸承、蝸桿軸第一軸承座、蝸桿軸第二軸承和蝸桿軸第二軸承座，電機(jī)固定板上設(shè)置直流無刷電機(jī)，蝸桿軸第一軸承座上設(shè)置蝸桿軸第一軸承，蝸桿軸第二軸承座設(shè)置蝸桿軸第二軸承，直流無刷電機(jī)輸出軸通過彈性套柱銷聯(lián)軸器與蝸桿連接，蝸桿設(shè)置在蝸桿軸第一軸承和蝸桿軸第二軸承上，蝸輪與蝸桿相嚙合；下驅(qū)動(dòng)部分結(jié)構(gòu)與上驅(qū)動(dòng)部分相同；驅(qū)動(dòng)器部分包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別連接連接上驅(qū)動(dòng)部分和下驅(qū)動(dòng)部分的直流無刷電機(jī)。
[0013]進(jìn)一步的，所述蝸輪蝸桿減速器還包括儲(chǔ)油海綿支架，儲(chǔ)油海綿支架上設(shè)有浸油海綿，浸油海綿與蝸桿接觸。
[0014]進(jìn)一步的，所述上部主動(dòng)輪部分和下部主動(dòng)輪部分均包括主動(dòng)軸、主動(dòng)橡膠滾輪、主動(dòng)軸第一軸承、主動(dòng)軸第一軸承座、主動(dòng)軸第二軸承、主動(dòng)軸第二軸承座、主動(dòng)軸第三軸承和主動(dòng)軸第三軸承座，主動(dòng)軸設(shè)置在主動(dòng)軸第一軸承、主動(dòng)軸第二軸承和主動(dòng)軸第三軸承上，主動(dòng)軸第一軸承設(shè)置在主動(dòng)軸第一軸承座上，主動(dòng)軸第二軸承設(shè)置在主動(dòng)軸第二軸承座上，主動(dòng)軸第三軸承設(shè)置在主動(dòng)軸第三軸承座上，上部主動(dòng)輪部分的主動(dòng)軸第一軸承座和主動(dòng)軸第二軸承座焊接于上驅(qū)動(dòng)外殼內(nèi)側(cè)，上部主動(dòng)輪部分的主動(dòng)軸第三軸承座焊接于下驅(qū)動(dòng)外殼外側(cè)，下部主動(dòng)輪部分的主動(dòng)軸第一軸承座和主動(dòng)軸第二軸承座焊接于下驅(qū)動(dòng)外殼內(nèi)側(cè)，下部主動(dòng)輪部分的主動(dòng)軸第三軸承座焊接于上驅(qū)動(dòng)外殼外側(cè)，在上部主動(dòng)輪部分的主動(dòng)軸上設(shè)置主動(dòng)橡膠滾輪和上驅(qū)動(dòng)部分的蝸輪，在下部主動(dòng)輪部分的主動(dòng)軸上設(shè)置主動(dòng)橡膠滾輪和下驅(qū)動(dòng)部分的蝸輪；
[0015]所述上部左側(cè)從動(dòng)輪部分包括從動(dòng)尼龍滾輪、從動(dòng)輪支撐桿、支撐桿連接件、從動(dòng)輪軸套、從動(dòng)長螺栓、從動(dòng)輪軸承對和從動(dòng)螺母，支撐桿連接件焊接于電控裝置隔爆外殼外偵U，從動(dòng)輪支撐桿一端與支撐桿連接件通過銷軸連接，從動(dòng)輪支撐桿另一端設(shè)有U型架，從動(dòng)長螺栓通過從動(dòng)螺母安裝在U型架上，從動(dòng)長螺栓上設(shè)有從動(dòng)輪軸套，從動(dòng)輪軸套兩端設(shè)有從動(dòng)輪軸承對，從動(dòng)尼龍滾輪內(nèi)圈套設(shè)在動(dòng)輪軸套和從動(dòng)輪軸承對上，上部右側(cè)從動(dòng)輪部分、下部左側(cè)從動(dòng)輪部分和下部右側(cè)從動(dòng)輪部分結(jié)構(gòu)均與上部左側(cè)從動(dòng)輪部分相同。
[0016]進(jìn)一步的，所述蝸輪和主動(dòng)橡膠滾輪均通過鍵連接徑向定位于主動(dòng)軸上，在蝸輪與主動(dòng)軸第二軸承之間的主動(dòng)軸上設(shè)置銅軸套，銅軸套和主動(dòng)軸的結(jié)合面寬度等于主動(dòng)軸在結(jié)合面處的直徑，在主動(dòng)橡膠滾輪一側(cè)的主動(dòng)軸上設(shè)置軸肩，在主動(dòng)橡膠滾輪另一側(cè)的主動(dòng)軸上設(shè)置主動(dòng)軸軸套。
[0017]進(jìn)一步的，所述滾輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)橡膠滾輪和從動(dòng)尼龍滾輪的圓周面均為內(nèi)凹曲面。
[0018]進(jìn)一步的，所述左側(cè)夾緊部分包括支撐桿圓柱轉(zhuǎn)塊、彈簧、彈簧螺栓連接件、夾緊長螺栓和夾緊螺母，支撐桿圓柱轉(zhuǎn)塊與從動(dòng)輪支撐桿通過銷軸連接，支撐桿圓柱轉(zhuǎn)塊中間設(shè)有通孔，電控裝置外殼外側(cè)焊接突出支撐部，突出支撐部開設(shè)有滑槽，彈簧螺栓連接件呈圓柱狀，彈簧螺栓連接件穿過突出支撐部滑槽，夾緊長螺栓下端與彈簧螺栓連接件上端連接，夾緊長螺栓上端依次穿過支撐桿圓柱轉(zhuǎn)塊的通孔和夾緊螺母，彈簧上端與彈簧螺栓連接件下端連接，彈簧下端穿過支撐桿圓柱轉(zhuǎn)塊的通孔固定。
[0019]進(jìn)一步的，所述移動(dòng)小車包括微型直流減速電機(jī)、錐齒輪對、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸軸承對、行走齒輪和行走滾輪，微型直流減速電機(jī)、錐齒輪對和轉(zhuǎn)軸位于搭載機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)側(cè)，行走齒輪和行走滾輪位于搭載機(jī)構(gòu)外殼外側(cè)，微型直流減速電機(jī)的輸出軸通過錐齒輪對連接轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸設(shè)置在轉(zhuǎn)軸軸承對上，轉(zhuǎn)軸一端與行走齒輪連接，云臺(tái)外圈設(shè)有與行走滾輪相匹配的V字型軌道，云臺(tái)內(nèi)圈設(shè)有輪齒，輪齒與行走齒輪相嚙合。
[0020]進(jìn)一步的，所述電控裝置包括蓄電池、控制器、電壓轉(zhuǎn)換模塊和本安無線通信模塊，蓄電池連接電壓轉(zhuǎn)換模塊，電壓轉(zhuǎn)換模塊分別連接控制器、本安無線通信模塊、直流無刷電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和微型直流減速電機(jī)，控制器分別連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、直流無刷電機(jī)、微型直流減速電機(jī)、本安無線通信模塊和本安攝像頭。
[0021]進(jìn)一步的，所述巡檢機(jī)器人還包括引入裝置，所述引入裝置包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)引入裝置、電控裝置引入裝置、搭載機(jī)構(gòu)引入裝置，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)引入裝置設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器外殼上，電控裝置引入裝置設(shè)置在電控裝置外殼上，搭載機(jī)構(gòu)引入裝置設(shè)置在搭載機(jī)構(gòu)外殼上。
[0022]有益效果:(I)本發(fā)明爬繩巡檢機(jī)器人能夠滿足煤礦