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1、10申请公布号CN104118489A43申请公布日20141029CN104118489A21申请号201410401360222申请日20140814B62D57/02820060171申请人中煤科工集团重庆研究院有限公司地址400039重庆市九龙坡区二郎科城路6号申请人西南大学72发明人王克全张自力伯志革刘林宋文王宇俊方灿李小波薛春荣刘成王莉李飞龙葛耿玉祁海莹柳玉垒张安然74专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人赵荣之54发明名称基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人57摘要本发明公开了一种基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，包括机体，机体上设置有固定的轮轴，。
2、机体左侧和右侧的轮轴端部上分别设置有驱动轮，所述驱动轮为偏心轮；本发明采用偏心轮作为驱动轮，相对于现有履带式、腿式行走装置，其避免了能量损耗高、效率低、机构及控制系统复杂的问题，可充分发挥机器人移动灵活、控制简单等优点；同时，由于偏心轮可使机体离地面距离更高，且在前进过程中偏心轮使机体上下移动，类似于腿式行走时的弯腿动作，因此具有腿式行走的优点，相比于传统轮式驱动机器人其具有更强的复杂地形适应能力。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页10申请公布号CN104118489ACN104118489A1/1页2。
3、1一种基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，包括机体，其特征在于机体上设置有固定的轮轴，机体左侧和右侧的轮轴端部上分别设置有驱动轮，所述驱动轮为偏心轮。2根据权利要求1所述的基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，其特征在于所述驱动轮的行走轮面上设置有至少一根撑杆。3根据权利要求1所述的基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，其特征在于所述驱动轮的偏心距与驱动轮半径之比为025075。4根据权利要求1所述的基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，其特征在于所述驱动轮包括圆形轮缘和焊接在圆形轮缘上的加强连板，所述圆形轮缘和加强连板由铝合金材料制成。5根据权利要求14中任一所述的基于偏心。
4、轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，其特征在于所述机体上还设置有驱动设置在机体左侧轮轴上驱动轮的第一电机组和驱动设置在机体右侧轮轴上驱动轮的第二电机组，所述第一电机组和第二电机组均包括至少两个转子同轴串联的电机。6根据权利要求5所述的基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，其特征在于还包括用于控制第一电机组的第一控制器和控制第二电机组的第二控制器，所述第一电机组中的各电机分别通过单独的信号模块和隔离器件和第一控制器连接；所述第二电机组中的各电机分别通过单独的信号模块和隔离器件和第二控制器连接。7根据权利要求6所述的基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，其特征在于所述各电机、各信号模块和各控。
5、制器均设置有独立的供电模块。8根据权利要求1所述的基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，其特征在于所述机体由铝合金制成。权利要求书CN104118489A1/3页3基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人技术领域0001本发明涉及一种煤矿救援探测机器人，特别涉及一种基于偏心轮和腿式组合的便携式矿用本安探测机器人。背景技术0002矿业是关系国家经济命脉的重要基础产业，支撑着国民经济持续高速发展。然而，我国的矿业仍属于高危险性行业。根据2003年的一份调查报告数据，我国当年的煤矿事故死亡人数为6995人，约占全球的80，百万吨死亡率是美国的10倍，是俄罗斯、澳大利亚的12倍。虽然近年来死亡率有。
6、所下降，但我国仍是世界上煤矿灾害最严重、灾害最多的国家。0003导致我国煤矿灾害严重、死亡率居高不下的原因很多，除了地质条件差、井工矿比例高、生产力水平低、防灾系统不健全等因素外，井下快速救援关键技术与装备落后也是一个重要的原因。很多救援行动中为了避免次生事故，救援队员使用机电类设备受到极大限制，长达数公里的巷道也只能步行；救援队员完全不清楚前方的实际情况，不仅冒着巨大风险，在心理上也会给救援人员极大的影响，使得实际救援效率大打折扣。0004值得庆幸的是，随着机械、电子、信息技术和传感器技术等领域的快速发展，机器人代替救援队员进入高危险区域或者人类难以到达的地方搜救幸存者和寻找受难矿工、采集现。
7、场信息为救援计划提供信息支持已经成为可能。大量研究和实践证明，将机器人应用到矿难救援中，可帮助救援队员掌握事故现场第一手信息和资料，提高救援效率，最大限度地减少伤亡和损失。0005我国的煤矿地形复杂，矿道深而复杂，矿难类型主要是瓦斯爆炸、煤尘爆炸、瓦斯突出、透水事故、矿井失火、顶板塌方等。其中，瓦斯爆炸和顶板塌方就占了矿难数量和死亡人数的6070。这些类型的矿难也常常导致矿道损毁，救援通道被易燃易爆物、有毒气体、泥水和沙石等填充，极大地增加了救援行动的困难。在这样复杂的环境下开展探测救援工作，需要机器人具有强大的通过能力。为了保证通过能力，现有的机器人往往体积重量巨大数百公斤，使用履带甚至复合。
8、履带作为行走部件。需要用大功率电机驱动，由于驱动功率大，必须使用隔爆外壳，这又进一步增加了体积重量。发明内容0006有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，以解决复杂路面下机器人通过能力和自身体积重量的矛盾的问题。0007本发明基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，包括机体，机体上设置有固定的轮轴，机体左侧和右侧的轮轴端部上分别设置有驱动轮，所述驱动轮为偏心轮。0008进一步，所述驱动轮的行走轮面上设置有至少一根撑杆。0009进一步，所述驱动轮的偏心距与驱动轮半径之比为025075。0010进一步，所述驱动轮包括圆形轮缘和焊接在圆形轮缘上的加强连板，所述圆。
9、形轮缘和加强连板由铝合金材料制成。说明书CN104118489A2/3页40011进一步，所述机体上还设置有驱动设置在机体左侧轮轴上驱动轮的第一电机组和驱动设置在机体右侧轮轴上驱动轮的第二电机组，所述第一电机组和第二电机组均包括至少两个转子同轴串联的电机。0012进一步，所述基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人还包括用于控制第一电机组的第一控制器和控制第二电机组的第二控制器，所述第一电机组中的各电机分别通过单独的信号模块和隔离器件和第一控制器连接；所述第二电机组中的各电机分别通过单独的信号模块和隔离器件和第二控制器连接。0013进一步，所述各电机、各信号模块和各控制器均设置有独立的供电模块。
10、。0014进一步，所述机体由铝合金制成。0015本发明的有益效果00161、本发明基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，其采用偏心轮作为驱动轮，相对于现有履带式、腿式行走装置，其避免了能量损耗高、效率低、机构及控制系统复杂的问题，可充分发挥机器人移动灵活、控制简单等优点；同时，由于偏心轮可使机体离地面距离更高，且在前进过程中偏心轮使机体上下移动，类似于腿式行走时的弯腿动作，因此具有腿式行走的优点，相比于传统轮式驱动机器人其具有更强的复杂地形适应能力。00172、本发明基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，由于驱动机体同侧驱动轮的各电机的转子同轴串联连接，因此同一驱动轮便同时受到若干各电。
11、机的合力驱动，在翻越障碍时，可使机器人在只有少量驱动轮接触地面情况下，仍然具有足够的动力翻越障碍或脱困，越障脱困能力大大提高。00183、本发明基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，驱动同一驱动轮的各电机和同一控制器连接，因此控制器能向驱动同一驱动轮的各电机发出统一的控制信号，实现了各电机的并联控制，相对于现有机器人各驱动轮的驱动电机需要分别控制而言，本申请在机器人行走控制设计方面更简单。00194、本发明基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，由于同一行走轮由多个电机驱动，因此单个电机的功率较低；同时各电机、各信号模块和各控制器均设置有独立的供电模块，因此各电器件的电压、电流、电感都较。
12、低，可使机器人具有很好的防爆特性。附图说明0020图1为本发明基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人的立体结构示意图；0021图2为对驱动轮运动并联控制的原理图。具体实施方式0022下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。0023如图所示，本实施例基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，包括机体1，机体1上设置有固定的轮轴2，机体左侧和右侧的轮轴端部上分别设置有驱动轮3，所述驱动轮3为偏心轮。0024本实施例基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人，其采用偏心轮作为驱动轮，相对于现有履带式、腿式行走装置，其避免了能量损耗高、效率低、机构及控制系统复杂的问题，可充分发挥机器人移动灵活、控制。
13、简单等优点；同时，由于偏心轮可使机体1离地说明书CN104118489A3/3页5面距离更高，且在前进过程中偏心轮使机体上下移动，类似于腿式行走时的弯腿动作，因此具有腿式行走的优点，相比于传统轮式驱动机器人其具有更强的复杂地形适应能力。0025作为对本实施例的改进，所述驱动轮3的行走轮面上设置有一根撑杆4，当然撑杆4的数量可根据实际需要增减，撑杆4可进一步增强驱动轮的抓地和越障能力。0026作为对本实施例的改进，所述驱动轮3的偏心距与驱动轮3半径之比为025；当然驱动轮3的偏心距与驱动轮3半径之比还可为05、075等025075范围内的其它值，在这一范围内取值机器人的越障能力最佳。0027作为。
14、对本实施例的改进，所述驱动轮3包括圆形轮缘301和焊接在圆形轮缘301上的加强连板302；加强连板302的可提高驱动轮3的强度和承载能力，其数量可根据需要增减；所述圆形轮缘301和加强连板302由铝合金材料制成如6061铝合金材料，使驱动轮3重量轻、强度好，且具有本质安全特性。0028作为对本实施例的改进，所述机体1上还设置有驱动设置在机体左侧轮轴上驱动轮的第一电机组5和驱动设置在机体右侧轮轴上驱动轮的第二电机组6，所述第一电机组5和第二电机组6均包括两个转子同轴串联的电机，本实施例中同组中的各电机的转子通过弹性联轴器7连接，电机和驱动轮之间通过减速皮带传动装置连接；当然在不同实施例中，第一电。
15、机组5和第二电机组6中的电机数量还可根据需要调整，但每组中的电机数量至少为两台。0029本实施例中由于驱动机体同侧驱动轮的各电机的转子同轴串联连接，因此同一驱动轮便同时受到若干各电机的合力驱动，在翻越障碍时，可使机器人在只有少量驱动轮接触地面情况下，仍然具有足够的动力翻越障碍或脱困，越障脱困能力大大提高。0030作为对本实施例的改进，本基于偏心轮和腿式组合的矿用本安探测机器人还包括用于控制第一电机组5的第一控制器8和控制第二电机组6的第二控制器9，所述第一电机组5中的各电机分别通过单独的信号模块10和隔离器件11和第一控制器8连接；所述第二电机组6中的各电机分别通过单独的信号模块10和隔离器件。
16、11和第二控制器9连接。0031本实施例中，机器人的转向通过控制左侧和右侧驱动轮以不同的转速转动实现。由于驱动同一驱动轮的各电机和同一控制器连接，因此控制器能向驱动同一驱动轮的各电机发出统一的控制信号，实现了各电机的并联控制，相对于现有机器人各驱动轮的驱动电机需要分别控制而言，本申请在机器人行走控制设计方面更简单。0032作为对本实施例的改进，所述各电机、各信号模块10和各控制器均设置有独立的供电模块12，由于同一驱动轮由多个电机驱动，因此单个电机的功率较低；同时各电机、各信号模块和各控制器均设置有独立的供电模块，因此各电器件的电压、电流、电感都较低，可使机器人满足本质安全要求，具有很好的防爆特性。0033作为对本实施例的改进，所述机体1由铝合金制成，具体由6061铝合金制成，6061铝合金板材质量轻、强度和焊接性好，使得机器人本体重量较轻，移动灵活性更强、便于携带，同时还能满足本质安全要求。0034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，而不脱离本发明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。说明书CN104118489A1/2页6图1说明书附图CN104118489A2/2页7图2说明书附图CN104118489A。