一种矿用轨道式巡检机器人爬坡辅助机构

技术领域

本发明属于煤矿机器人技术领域，涉及一种矿用轨道式巡检机器人爬坡辅助机构。

背景技术

矿用轨道式巡检机器人通常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型钢或者工字钢；而由于矿山巷道起伏多变，经常有上下坡道，故行走轨道通常随着巷道起伏变化而变化，巡检爬坡机器人在行走轨道上具有水平行走、爬坡以及下坡多种行走工况；由于矿山内环境较为恶劣，当矿山井下粉尘、水汽积聚在斜坡行走轨道上时，容易造成行走轨道摩擦系数减小，进而导致巡检机器人在爬坡或下坡过程中打滑，影响正常巡检，严重时还会造成溜车事故。

现有技术中，如公开号为CN111216743A的中国专利，公开了一种矿用轨道式巡检机器人爬坡辅助装置，包括用于安装于机器人机架上与机器人行走轮配套使用的压紧轮以及用于调节压紧轮的调节装置，所述调节装置在机器人爬坡或下坡时使压紧轮靠近轨道并压紧于轨道翼板底部，在机器人水平行走时使压紧轮远离轨道以解除对轨道翼板底部的压紧力；其爬坡辅助装置可依据机器人行走的路况自适应改变行走轮的压于轨道的正压力，当机器人爬坡或下坡时，通过压紧轮可增大行走轮与轨道的摩擦力，提高机器人的驱动力输出，提升巡检机器人爬坡或下坡性能；当机器人在轨道水平段行走时，压紧轮远离轨道，减小行走轮压于轨道翼板的正压力，降低机器人行走的摩擦阻力和能耗，有助于增加机器人续航里程。其结构简单，且易实现。

但该技术方案只能控制压紧力的有无，当巡检线路坡度多变时，为确保巡检机器人正常爬坡，只能按照最大坡度设置压紧轮的压紧力；而非最大坡度的坡道并不需要这么大的压紧力，压紧力过大反而会导致运行阻力加大，进而增加巡检机器人功耗，减少巡检距离。且压簧在水平路段处于最大压紧状态，坡道时再松弛一定程度，给与轨道压力，压簧长期最大压缩，容易引起形变，导致弹力不足。同时，该技术方案需采用左右驱动轮分别设置相互独立的压紧装置，不但部件多、安装难，而且当装置磨损程度有差异或零部件性能不一致时，会造成左右两侧所提供的压紧力不一致，引起左右驱动机构输出功率不平衡，导致机器人偏向，影响正常行驶。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于解决上述缺陷，适应起伏多变、坡度多变的轨道线路，提出一种矿用轨道式巡检机器人爬坡辅助机构，在满足巡检机器人爬坡性能的基础上，尽可能减小摩擦阻力，提高巡检机器人续航能力。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种矿用轨道式巡检机器人爬坡辅助机构，包括机架、安装在机架上并设于轨道两侧翼板上的用以带动机器人沿轨道移动的驱动轮、驱动所述驱动轮转动的驱动装置、设于机架上与轨道底部相抵以调节所述驱动轮与轨道之间正压力的压紧轮，还包括用以调节压紧轮与轨道之间压力大小的分档调节机构，所述分档调节机构包括调节机构、锁止机构与压紧机构；所述压紧机构包括升降筒、支撑杆、压簧，所述压紧轮转动设于所述支撑杆上，所述支撑杆滑动设于所述升降筒内；所述压簧一端与升降筒相抵，另一端与支撑杆相抵，所述压紧轮在压簧作用下压贴于轨道底部；

所述压紧机构设于所述锁止机构内，所述锁止机构用于锁定所述升降筒的高度；所述调节机构设于轨道的坡度变化处，所述调节机构与所述锁止机构滑动配合，用以驱动锁止机构并调整升降筒高度，从而通过压簧改变压紧轮与轨道之间的压紧力。

进一步，所述锁止机构包括底座组件、卡块；所述底座组件包括两个通过拉簧连接的呈对称设置的开合底座，所述升降筒设于两个开合底座之间；

所述开合底座包括滑动底座、卡板、调节板；所述滑动底座滑动设于所述机架上，所述卡板设于所述滑动底座靠近升降筒的一端，所述调节板设于所述滑动底座的另一端；所述卡板靠近所述升降筒的一侧设有卡槽；

所述卡块设于所述升降筒上，所述卡块设于所述卡槽内，用以锁定升降筒的位置；所述调节板与所述调节机构滑动配合，所述调节机构驱动调节板带动滑动底座水平滑动，从而使所述卡块与所述卡槽分离，使升降筒可升降移动；所述卡板与调节板分离后，两个开合底座在拉簧的驱动下内合，使卡块卡装于卡槽内，从而锁定升降筒的高度位置。

进一步，所述调节机构包括高度调节块、水平调节块；所述水平调节块呈水平布置，并设于所述卡板与调节板之间；所述调节板与所述水平调节块滑动接触，并通过所述水平调节块改变两个开合底座的间距，从而使卡块与卡槽结合或分离，实现升降筒高度；

所述高度调节块呈竖向布置，并设于所述升降筒的一侧；所述升降筒的侧壁上设有抬升杆，所述抬升杆与所述高度调节块滑动配合，并改变所述升降筒的高度，从而改变压簧的压缩量。

进一步，所述卡槽有多个，沿竖向间隔分布于所述卡板上，从而实现多个高度档位的调节。卡槽的数量、高度差，与坡道数量、坡度变化差值、调节精度匹配。

进一步，所述高度调节块、水平调节块的两端均设有过渡斜面。

进一步，所述抬升杆一端与所述升降筒固定连接，另一端穿过所述卡板，并与卡板滑动配合；所述抬升杆上设有滚轮，并通过所述滚轮与所述高度调节块滑动配合。

进一步，所述机架底部设有滑槽，所述滑动底座滑动设于所述滑槽中。

进一步，所述高度调节块包括沿轨道长度方向布置的两个凸台，分别为第一凸台、第二凸台；所述滚轮与所述第一凸台、第二凸台均滑动接触，并通过第一凸台与第二凸台的高度差调节抬升杆的高度；沿轨道长度方向上相邻的两个高度调节块分别为前高度调节块、后高度调节块，后高度调节块上的第一凸台的高度与前高度调节块上的第二凸台高度相同。

进一步，：所述升降筒上设有扁方孔，所述支撑杆上设有与所述扁方孔相匹配的扁方，并滑动设于所述扁方孔中，通过扁方孔进行转动限位。

本发明的有益效果在于：本发明通过分档调节机构能够实现巡检机器人驱动力的多档自动调节，尤其适应坡度多变的巡检线路。斜坡轨道的不同坡度需要的压紧力不同，通过配置不同调节机构，实现压紧力的自动调节；且压紧调节采用纯机械结构，结构简单易实现，只需对水平轨道进行局部小改动，不增加电气设计，不增加额外功耗，成本低、施工维护容易。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明中矿用轨道式巡检机器人爬坡辅助机构主视图；

图2为本发明中矿用轨道式巡检机器人爬坡辅助机构轴测图；

图3为本发明中分档调节机构示意图。

图4为本发明中高度调节块结构示意图。

图5为本发明中升降筒结构示意图。

附图标记：1-机架；2-驱动轮；3-驱动电机；4-轨道；5-调节机构；6-升降筒；7-压紧轮；8-支撑杆；9-压簧；10-开合底座；11-拉簧；12-抬升杆；13-滚轮；14-滑槽；101-调节板；102-滑动底座；103-卡板；104-卡块；105-卡槽；51-高度调节块；52-水平调节块；511-第一凸台；512-第二凸台；61-扁方孔。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～5，为一种矿用轨道式巡检机器人爬坡辅助机构，包括机架1、安装在机架1上并位于轨道4两侧翼板上的用以带动机器人沿轨道4移动的驱动轮2、用以驱动驱动轮2转动的驱动电机3、安装在机架1上与轨道4底部相抵以调节驱动轮2与轨道4之间正压力的压紧轮7，还包括用以调节压紧轮7与轨道4之间压力大小的分档调节机构5，分档调节机构5包括调节机构5、锁止机构与压紧机构；压紧机构包括升降筒6、支撑杆8、压簧9，压紧轮7转动安装在支撑杆8上，升降筒6上设置有扁方孔61，支撑杆8上设置有与扁方孔61相匹配的扁方，并滑动安装在扁方孔61中，通过扁方孔61进行转动限位。压簧9一端与升降筒6相抵，另一端与支撑杆8相抵，压紧轮7在压簧9作用下压贴于轨道4底部；

压紧机构设置在锁止机构内，锁止机构用于锁定升降筒6的高度；调节机构5安装在轨道4的坡度变化处，调节机构5与锁止机构滑动配合，用以驱动锁止机构并调整升降筒6高度，从而通过压簧9改变压紧轮7与轨道4之间的压紧力。

其中，锁止机构包括底座组件、卡块104；底座组件包括两个通过拉簧11连接的呈对称设置的开合底座10，升降筒6位于两个开合底座10之间；开合底座10包括滑动底座102、卡板103、调节板101；机架1底部设置有滑槽14，滑动底座102滑动安装在滑槽14中。卡板103设置在滑动底座102靠近升降筒6的一端，调节板101设置在滑动底座102的另一端；卡板103靠近升降筒6的一侧设置有卡槽105；

卡块104固定安装在升降筒6的侧壁上，卡块104设置在卡槽105内，用以锁定升降筒6的位置；调节板101与调节机构5滑动配合，调节机构5驱动调节板101带动滑动底座102水平滑动，从而使卡块104与卡槽105分离，使升降筒6可升降移动；卡板103与调节板101分离后，两个开合底座10在拉簧11的驱动下内合，使卡块104卡装在卡槽105内，从而锁定升降筒6的高度位置。

其中，调节机构5包括高度调节块51、水平调节块52；高度调节块51、水平调节块52的两端均设置有过渡斜面。水平调节块52呈水平布置，并位于卡板103与调节板101之间；调节板101与水平调节块52滑动接触，并通过水平调节块52改变两个开合底座10的间距，从而使卡块104与卡槽105结合或分离，实现升降筒6高度。高度调节块51呈竖向布置，并安装在升降筒6的一侧；升降筒6的侧壁上固定连接有抬升杆12，抬升杆12一端穿过卡板103，并与卡板103滑动配合；抬升杆12上安装有滚轮13，并通过滚轮13与高度调节块51滑动配合，并改变升降筒6的高度，从而改变压簧9的压缩量。

本实施例中，卡槽105有多个，沿竖向间隔分布在卡板103上，卡块104与不同卡槽105配合，使升降筒6锁定在不同的高度位置，从而通过压簧9实现压紧轮7与轨道4之间压力的不同档位调整。

高度调节块51包括沿轨道长度方向布置的两个凸台，分别为第一凸台511、第二凸台512；滚轮13与第一凸台511、第二凸台512均滑动接触，并通过第一凸台511与第二凸台512的高度差调节抬升杆12的高度；沿轨道长度方向上相邻的两个高度调节块分别为前高度调节块、后高度调节块，后高度调节块上的第一凸台的高度与前高度调节块上的第二凸台高度相同。第一凸台511、第二凸台512的高度分别由所靠近的轨道坡度决定：如从左到右的轨道坡度分别为0°、5°、10°、0°；则0～5°坡度变化处的高度调节块上的第一凸台高度为0，第二凸台高度为5mm；5～10°变化处的高度调节块上的第一凸台高度为5mm，第二凸台高度为10mm；10～0°变化处的高度调节块的第一凸台高度为10mm，第一凸台高度为0。

工作流程：

当巡检机器人经过轨道4坡度变化点时，滚轮13与第一凸台511接触，并在第一凸台511上滑动，滑动过程中开合底座10与水平调节块52接触，并在水平调节块52的作用下使开合底座10打开，卡块104与卡槽105分离，此时，升降筒6可上下自由移动，而后抬升杆12上的滚轮13与第二凸台512接触，在第二凸台512的作用下，抬升杆12将升降筒6的高度进行抬升，到达设定的高度，压簧9的弹力得以改变，巡检机器人继续前行，滚轮13在第二凸台512上继续滑动，滑动过程中开合底座10逐渐和水平调节块52分离，开合底座10在拉簧11作用下内合，卡块104卡入对应高度的卡槽105中，从而锁定升降筒6的高度位置，滚轮13与第二凸台512分离，升级筒6保持调节后的高度，实现驱动轮2与轨道4之间摩擦力的自动调节。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。