一种防爆式巡检工业机器人

技术领域

本发明涉及巡检机器人技术领域，具体为一种防爆式巡检工业机器人。

背景技术

目前煤矿工业区多采用巡检机器人进行巡检，其巡检机器人主要以吊挂方式沿行走轨道巡检，行走轨道通常为架设在巷道顶部的H型钢或工字钢，巡检机器人通过行走轮吊挂在行走轨道上借助摩擦力进行矿山巷道的巡检工作。但是由于矿山巷道起伏多变，经常有上下坡道，转弯弯道。当巡检机器人在爬坡时其受阻力较大，此时如果行走轮对轨道预设的夹持力不足时，即行走轮与轨道摩擦力不足时，行走轮可能会发生空转现象，虽然能通过提前提高预设行走轮对轨道的夹持力来解决，但是巡检机器人在巡检过程中，大多数还是在水平的轨道移动，如此当巡检机器人在水平的轨道上移动时，会增大了巡检机器人运行的负载。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防爆式巡检工业机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的本发明提供的一种防爆式巡检工业机器人，包括轨道以及挂载于轨道上的工业机器人本体，其中，所述轨道的两侧具有对称并沿其延伸方向设置的行走槽，所述工业机器人本体包括主体支架以及装载于主体支架上沿轨道移动的行走机构，所述行走机构包括对称滚动适配在一对所述行走槽内部的行走轮、以及驱动一对行走轮滚动的驱动装置，一对所述行走轮水平设置并配合夹持轨道，所述驱动装置包括防爆电机，所述防爆电机的输出端连接有差速器，且所述差速器与所述行走轮传动连接，所述行走轮包括轮体以及同轴并分别连接在轮体两侧的上排气管和下进气管，所述轮体的内部设置有气腔，上排气管和下进气管均与气腔连通，且所述上排气管和下进气管与所述主体支架转动连接，所述差速器的输出端与上排气管之间通过齿轮机构传动连接；所述工业机器人本体还包括注气机构和预紧力调节机构；

所述注气机构包括通过旋转接头与所述下进气管连接的注气管，以及用于向注气管中注气的气体发生装置，所述上排气管的上设置有自动排气阀；

所述预紧力调节机构包括以轮体的中心横截面为对称面对称设置在其两侧的挤压环，所述挤压环与所述轮体的外周面滑动连接并能沿轮体轴向滑动，一对所述挤压环远离所述轮体一侧设置有第一斜面，且一对所述挤压环的第一斜面围成截面呈锥型的环状槽，所述环状槽的内部卡设有橡胶垫，且橡胶垫具有与一对挤压环的第一斜面相契合的第二斜面；

所述挤压环相对于所述轮体的一侧还设置有第三斜面，且一对挤压环的第三斜面围成截面的呈锥型的环状扩张槽，所述环状扩张槽的内部设置有气囊，且所述气囊上设置有连接管，且连接管远离气囊的一端与所述气腔连通；

所述预紧力调节机构还包括沿圆周方向均匀设置一对挤压环之间的预紧弹簧。

进一步地，所述工业机器人本体还包括装载于主体支架底部的防爆壳体，所述防爆壳体的内部设置有蓄电池、主控单元以及无线通讯模块；所述防爆壳体的底部安装有防爆摄像头。

进一步地，所述轮体上贯穿设置有与气腔连通的排气微孔。

进一步地，所述工业机器人本体还包括并对称设于一对行走槽内的承载轮机构，所述承载轮机构包括对称设于行走轮两侧并与主体支架相铰接的铰接杆，所述铰接杆远离所述行走轮一端铰接有导向轮，导向轮下方的铰接杆底部设置有万向轮，所述承载轮机构还包括装配在铰接杆的铰接轴上的扭簧，所述扭簧用于提供所述铰接杆朝向轨道一侧转动的扭力。

进一步地，所述万向轮一侧的铰接杆上设置有喷气头，所述喷气头输入端连接有软管，且软管远离喷气头的一端通过旋转接头与所述上排气管连接。

进一步地，所述轮体包括上轮盘、下轮盘以及设于上轮盘与下轮盘之间的轮环，所述上轮盘、下轮盘和轮环同轴设置，且所述上轮盘、下轮盘通过螺栓与所述轮环连接，所述上排气管和下进气管分别同轴连接在上轮盘和下轮盘一侧。

进一步地，所述气体发生装置包括：

活塞筒，其设于下进气管一侧并固接在主体支架上，所述注气管远离下进气管的一端延伸与所述活塞筒远离下进气管一端连通，所述注气管上设置有第一单向阀；

吸气管，与所述活塞筒远离下进气管一端连通，且所述吸气管上设置有第二单向阀；

活塞，轴向滑动设置在活塞筒内部，活塞靠近下进气管一侧设置有活塞杆，且活塞杆远离活塞一端贯穿所述活塞筒固定连接有抵触板，且所述抵触板与所述活塞筒之间设置有复位弹簧；

凸轮，固定在下进气管外侧，在所述下进气管转动时，所述凸轮能间隙式推动所述抵触板向远离下进气管方向移动。

进一步地，所述下进气管的内径小于上排气管的内径。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明的工业机器人能根据其运行速度自动调节一对行走轮对轨道的夹持力度，改变行走轮与轨道之间的摩擦力，即在平轨上速度快，此时，可以减少一对行走轮对轨道的夹持力度，降低运行阻力，在斜轨速度慢时，增大一对行走轮对轨道的夹持力度，增大摩擦，避免行走轮因与轨道之间的摩擦力不足导致空转的现象发生。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的工业机器人本体第一视角结构示意图；

图3是本发明的工业机器人本体第一视角结构示意图；

图4是图3的A处局部的结构示意图；

图5是本发明的行走轮爆炸结构示意图；

图6是本发明的工业机器人横剖结构示意图；

图7是图6的A处局部结构示意图；

图8是图7的另一状态结构示意图。

图中：

1、轨道；2、工业机器人本体；3、主体支架；4、行走机构；5、行走轮；6、驱动装置；7、防爆壳体；8、防爆摄像头；9、承载轮机构；10、注气管；11、气体发生装置；12、自动排气阀；13、挤压环；14、第一斜面；15、环状槽；16、橡胶垫；17、第二斜面；18、第三斜面；19、环状扩张槽；20、气囊；21、连接管；22、预紧弹簧；23、喷气头；24、软管；25、上轮盘；26、下轮盘；27、轮环；28、环形容腔；29、排气微孔；30、旋转接头；

1a、行走槽；5a、轮体；5b、上排气管；5c、下进气管；5d、气腔；9a、铰接杆；9b、导向轮；9c、万向轮；11a、活塞筒；11b、第一单向阀；11c、吸气管；11d、第二单向阀；11e、活塞；11f、活塞杆；11g、抵触板；11h、复位弹簧；11i、凸轮。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参阅图1-图8，本发明提供了本发明提供了一种防爆式巡检工业机器人，包括轨道1以及挂载于轨道1上的工业机器人本体2，其中，所述轨道1的两侧具有对称并沿其延伸方向设置的行走槽1a，所述工业机器人本体2包括主体支架3以及装载于主体支架3上并能沿轨道1移动的行走机构4，所述行走机构4包括对称滚动适配在一对所述行走槽1a内部的行走轮5、以及驱动一对行走轮5滚动的驱动装置6。在巡检时，由驱动装置6带动一对所述行走轮5在对应行走槽1a内部滚动，以实现工业机器人本体2沿着预定布设的轨道1移动对整个工业园区进行巡检工作。

如图2所示，所述工业机器人本体2还包括装载于主体支架3上的防爆壳体7，所述防爆壳体7的内部设置有蓄电池、主控单元以及无线通讯模块（均未示出），所述防爆壳体7的底部安装有防爆摄像头8。主控单元用于接收来自远程操控中心的命令，并控制工业机器人本体2在轨道1上的移动，执行相关命令和动作，蓄电池给行走机构4、防爆摄像头8、主控单元和无线通讯模块提供电源，无线通讯模块与主控单元连接，其用于把防爆摄像头8检测的信息发送给远程操作中心，以及接收来自远程操作中心的动作指令，进而控制巡检机器人本体的具体操作。上述的主控单元、无线通讯模块以及防爆摄像头8具体结构以及连接关系均为现有技术，这里不做过多的阐述。

受勘测环境的影响，在轨道1铺设过程为了避开设备或为了获得更好的探测角度，轨道1有时出现坡道和弯道，为使工业机器人本体2能平稳的通过坡道和弯道。

如图2所示，一对所述行走轮5水平设置并配合夹持轨道1，所述驱动装置6包括防爆电机，所述防爆电机的输出端连接有差速器，且所述差速器与所述行走轮5传动连接，这里传动连接可包括轴承连接和齿轮连接等连接方式，只要实现机械元件之间的动力输出即可，工业机器人本体2还包括并对称设于一对行走槽1a内的承载轮机构9，所述承载轮机构9包括对称设于行走轮5两侧并与主体支架3相铰接的铰接杆9a，所述铰接杆9a远离所述行走轮5一端铰接有导向轮9b，导向轮9b下方的铰接杆9a底部设置有万向轮9c，所述承载轮机构9还包括装配在铰接杆9a铰接轴上的扭簧（未示出），所述扭簧用于提供所述铰接杆9a朝向轨道1一侧转动的扭力。一对行走轮5配合夹持轨道1，而一对行走槽1a内部的承载轮机构9的铰接杆9a受扭簧的作用力始终抵触于轨道1内侧壁，铰接杆9a底部的万向轮9c其承载作用抵触在行走槽1a底部形成稳定支撑；巡检时，由驱动装置6带动一对行走轮5滚动，进而使得万向轮9c被动的滚动，从而使得工业机器人本体2沿着轨道1移动进行巡检，当经过弯道时，行走轮5两侧的铰接杆9a会发生转动弯曲，避免铰接杆9a与轨道1发生碰撞和摩擦，使得工业机器人本体2能平稳的经过弯道，当经过坡道时，由于工业机器人本体2在启动和爬坡时速度较低，但要求力矩较大，正常运行时候力矩较小，而速度很高，高速时恒功率的特性，此时减速器可降低防爆电机转速以增大转矩，满足爬坡需求。如此，驱动装置6可保证巡检机器人的力矩输出，保证在爬坡运行平稳，提高了巡检机器人的稳定性。

在经过坡道时，虽然通过减速器降低防爆电机转速，增大了力矩输出，但是由于在坡道上的阻力较大，当一对行走轮5对轨道1预设的夹持力不足时，即行走轮5与轨道1摩擦力不足时，行走轮5可能会发生空转现象，虽然能通过提前提高预设一对行走轮5对轨道1的夹持力来解决，但是工业机器人本体2在巡检过程中，大多数还是在水平的轨道1移动，如此当工业机器人本体2在水平的轨道1上移动时，则会增大了工业机器人本体2运行的阻力。

因此，在本技术方案中，具体请参阅图5所示，所述行走轮5包括轮体5a以及同轴并分别连接在轮体5a两侧的上排气管5b和下进气管5c，所述轮体5a的内部设置有气腔5d，上排气管5b和下进气管5c均与气腔5d连通，且所述上排气管5b和下进气管5c与所述主体支架3转动连接，所述差速器的输出端与上排气管5b之间通过齿轮机构传动连接；所述工业机器人本体2还包括注气机构和预紧力调节机构；如图3所示，所述注气机构包括通过旋转接头30与所述下进气管5c连接的注气管10，以及用于向注气管10中注气的气体发生装置11，所述上排气管5b的上设置有自动排气阀12；上述的旋转接头30为现有技术，旋转接头30的作用是管路连接器件，且相连管路可相对旋转；结合图5和图7所示，所述预紧力调节机构包括以轮体5a的中心径向截面为对称面对称设置在其两侧的挤压环13，所述挤压环13与所述轮体5a的外周面滑动连接并仅能沿轮体5a轴向滑动（所述挤压环13的材质为刚性材料制成，例如挤压环13可以由钢制成），一对所述挤压环13远离所述轮体5a一侧设置有第一斜面14，且一对所述挤压环13的第一斜面14围成截面呈锥型的环状槽15，所述环状槽15的内部卡设有橡胶垫16，且橡胶垫16具有与一对挤压环13的第一斜面14相契合的第二斜面17；所述挤压环13相对于所述轮体5a的一侧还设置有第三斜面18，且一对挤压环13的第三斜面18围成截面的呈锥型的环状扩张槽19，所述环状扩张槽19的内部设置有气囊20，且所述气囊20上设置有连接管21，且连接管21远离气囊20的一端与所述气腔5d连通；所述预紧力调节机构还包括沿圆周方向均匀设置一对挤压环13之间的预紧弹簧22；所述轮体5a上贯穿设置有与气腔5d连通的排气微孔29。

通过上述的设计，应用时，预紧弹簧22处于拉伸状态，其产生的作用力能使得一对所述挤压环13相对移动通过其第一斜面14会挤压作用于橡胶垫16的第二斜面17上，进而使得橡胶垫16向外扩张抵触于轨道1上，此时两个橡胶垫16对轨道1的压力，即一对行走轮5对轨道1的夹持力，操作人员可以通过预先设定预紧弹簧22初始拉伸量，来调节一对行走轮5初始对轨道1的夹持力；

当工业机器人本体2在水平的轨道1上移动时，启动气体发生装置11向注气管10内部注气，气体通过与注气管10相连的下进气管5c进入气腔5d内部，由于上排气管5b的上设置自动排气阀12，（自动排气阀12的作用是当气腔5d内部压力达到一定时，会自动打开阀门通过下排气管进行排气，自动排气阀12为现有技术，其具体结构和工作原理为本领域人员所熟知，这里不做过多阐述），当气腔5d内部的压力未达到自动排气阀12排气压力峰值，气腔5d内部会形成压力会使得气腔5d内部气体通过连接管21进入气囊20中，使得气囊20膨胀，而气囊20膨胀会抵触于一对所述挤压环13的第三斜面18，从而使一对所述挤压环13相背移动，此时一对所述挤压环13相背移动会减弱对橡胶垫16压力（如图7），导致一对行走轮5对轨道1的夹持力降低，进而使得工业机器人本体2在水平的轨道1上移动时，减低了一对行走轮5对轨道1的夹持力力度，即摩擦，从而减低了工业机器人本体2运行的阻力；

需要注意的是，上述提到的“一对所述挤压环13相背移动会减弱对橡胶垫16压力”，只是表示减弱了橡胶垫16的压缩量，此时橡胶垫16还是处于被压缩的状态，即一对行走轮5还是与轨道1之间具有压力的；

而当工业机器人本体2需要上坡时，此时，可关闭气体发生装置11，气体发生装置11停止向注气管10内部注气，气腔5d内部压力停止递增，此时，气体从可通过排气微孔29排出，气囊20膨胀的作用力消失，一对挤压环13复位，重新恢复挤压环13对橡胶垫16的初始压缩，即恢复一对行走轮5对轨道1的初始夹持力（如图8），可避免在上坡时行走轮5与轨道1摩擦力不足时，行走轮5可能会发生空转现象的问题发生。

需要补充说的是，排气微孔29的设置，在停止注气后和注气过程都在排气，前者是为了在气体发生装置11在停止向注气管10内部注气后，气腔5d内部的气体可通过排气微孔29排出，使得气囊20能被压缩，一对挤压环13能够复位，后者虽然而在注气时也在排气，但是由于气体发生装置11注气量大，其出气量可以忽略不计，随着不断注气气腔5d内部还是能形成压力的。

在一些实施例中，气体发生装置11可以为气泵。

当工业机器人本体2在粉尘较大的工业区进行巡检时，轨道1上会积累大量灰尘和杂质，影响工业机器人本体2巡检。

进一步地，如图2所示，所述万向轮9c一侧的铰接杆9a上设置有喷气头23，所述喷气头23输入端连接有软管24，且软管24远离喷气头23的一端通过旋转接头30与所述上排气管5b连接。从上排气管5b排出的气体可为通过软管24从喷气头23排出，对轨道1进行灰尘进行处理。

具体而言，如图5所示，所述轮体5a包括上轮盘25、下轮盘26以及设于上轮盘25与下轮盘26之间的轮环27，所述上轮盘25、下轮盘26和轮环27同轴设置，且所述上轮盘25、下轮盘26通过螺栓与所述轮环27连接，所述上排气管5b和下进气管5c分别同轴连接在上轮盘25和下轮盘26一侧。行走轮5的制作装配时，只需将上轮盘25、下轮盘26通过螺栓与所述轮环27，如此可形成内部带气腔5d的轮体5a，该上排气管5b可以和上轮盘25一体成型，下进气管5c可以和下轮盘26一体成型，也可以在制作上轮盘25、下轮盘26在其中心预留通孔，然后将上排气管5b和下进气管5c分别焊接在上轮盘25、下轮盘26的通孔处，简化了行走轮5的制作工艺。

如图5所示，为了方便气囊20的装配，所述轮环27的外侧设置有环形容腔28，在装配时，可将气囊20可卡入环形容腔28中，需要注意的是，环形容腔28的体积小于气囊20膨胀的体积，如此当气囊20膨胀时可移出环形容腔28推动一对挤压环13的第三斜面18，而当气囊20收缩时可进入环形容腔28中。

更进一步地，结合图4和图7所示，所述气体发生装置11包括：活塞筒11a，其设于下进气管5c一侧并固接在主体支架3上；所述注气管10远离下进气管5c的一端延伸与所述活塞筒11a的一端连通，所述注气管10上设置有第一单向阀11b；吸气管11c，与所述活塞筒11a远离下进气管5c一端连通，且所述吸气管11c上设置有第二单向阀11d；活塞11e，轴向滑动设置在活塞筒11a内部，活塞11e靠近下进气管5c一侧设置有活塞杆11f，且活塞杆11f远离活塞11e一端贯穿所述活塞筒11a固定连接有抵触板11g，且所述抵触板11g与所述活塞筒11a之间设置有复位弹簧11h；凸轮11i，固定在下进气管5c外侧，在所述下进气管5c转动时，所述凸轮11i能间隙式推动所述抵触板11g向远离下进气管5c方向移动。如此设计的目的在于：将行走轮5与轨道1之间夹持力和电机的转速直接关联；如此，当工业机器人本体2在水平轨道1上移动时，其防爆电机的减速器输出的转速较高，扭力输出较低，此时下进气管5c相应的转速快，推动抵触板11g移动速度也相应较快，单位时间内活塞11e在活塞筒11a内部往复移动的速度也相应较快，此时活塞筒11a通过注气管10内部注气量也较多，气腔5d内部形成压力，使得气囊20膨胀推动一对挤压环13相背移动，而一对所述挤压环13相背移动会减弱对橡胶垫16压力，导致一对行走轮5对轨道1的夹持力降低，实现了在工业机器人本体2在水平的轨道1上行走时，减低行走轮5对轨道1之间的摩擦，减低工业机器人本体2在水平的轨道1上的运行阻力。

而当工业机器人本体2在倾斜的轨道1上移动时，即坡道上移动时，防爆电机的减速器输出的转速较低，扭力输出大，此时下进气管5c相应的转速低，推动抵触板11g移动速度也相应较慢，单位时间内活塞11e在活塞筒11a内部往复移动的速度也相应较慢，此时活塞筒11a通过注气管10内部注气量也较少，此时由于排气微孔29的存在，此时气腔5d内部压力慢慢降低，气囊20膨胀的作用力消失，一对所述挤压环13复位，重新恢复一对所述挤压环13对橡胶垫16的初始压缩，恢复一对行走轮5对轨道1的初始夹持力，避免在上坡时行走轮5与轨道1摩擦力不足时，行走轮5可能会发生空转现象的问题发生。

从而实现根据行走轮5转动速度来自动调节行走轮5对轨道1的压力，适应工业机器人本体2在水平轨道1和倾斜轨道1上的运行。

特别说明的是，本发明还能在工业机器人本体2需要对某处进行详细探测时起到制动效果，即工作人员在远程操作中心观察通过防爆摄像头8传输信息过程中，当需要对某处进行详细探测时，此时工作人员通过主控单元控制防爆电机停止工作，此时防爆电机的减速器输出的转速降低，活塞筒11a停止向注气管10内部注气，此时由于排气微孔29的存在，此时气腔5d内部压力慢慢降低，气囊20膨胀的作用力消失，一对所述挤压环13复位，重新恢复一对所述挤压环13对橡胶垫16的初始压缩，恢复一对行走轮5对轨道1的初始夹持力，增大对轨道1的夹持力，即增大了摩擦，产生制动效果。

在本实施例中，所述下进气管5c的内径小于上排气管5b的内径。以使得当工业机器人本体2在最大转速时，上排气管5b能及时排出气体，避免压力过大导致故障的发生。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。