一种智能矿井救生机器人技术领域
本发明涉及井下安全防护技术领域，特别涉及一种智能矿井救生机器人。
背景技术
随着煤矿产业的快速发展，国家越来越重视井下工人的安全问题，井下救生设备
是一种可以让工人在隧道内发生危险事故时可以迅速躲避的设备，可以有效防止坍塌、爆
炸、透水等事故给工人带来的伤害，常规的井下救生设备是矿井救生舱，如申请号为
2015211450276公布了一种《一种智能矿井救生舱》，主要包括救生舱本体，救生舱本体由多
个密封的舱室组成，救生舱本体包括补给舱、工作仓、隔离舱和逃生舱构成，其逃生舱里具
有逃生车，逃生车采用的掘进装置为盾构机和爆破筒，其中盾构机比较笨重，体积较大，不
易在逃生车上安装而且遇到坚硬的岩石无法掘进，爆破筒在隧道内使用容易对工人造成二
次伤害，因此需要一种全新的结构来实现掘进和逃生。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种智能矿井救生机器人，通过设置可以破碎岩石的
破碎机构，可以将较大的石块粉碎，便于铲土传送带将其铲运到机器底部，通过控制不同的
铲土传送带可以调整机器人在泥土中的姿态。
本发明所使用的技术方案是：一种智能矿井救生机器人，包括四面锥体、四个破碎
机构、四个铲土传送带、保护舱、两个舱盖，其特征在于：所述的保护舱是一个空心长方形箱
体结构，在长方体的前后两个面下方设有两个圆形窗口，在圆形窗口处铰接安装有舱盖，在
保护舱顶部安装有一个四面锥体，在四面锥体上方的每个三角形平面上都安装着一个破碎
机构，所述的破碎机构沿三角形平面的中轴线布置；
所述的破碎机构包括两个支架、曲轴、三根连杆、三个直流电机、三个破碎盘、横轴，所
述的两个支架并列安装在四面锥体的三角形平面上，所述的曲轴包括四段中心轴和三段偏
心轴，中心轴和偏心轴之间通过连接板连接，曲轴两端的中心轴分别转动安装在两个支架
下部，曲轴上端部的中心轴与第一液压马达的驱动轴连接，第一液压马达固定在支架上；在
两个支架上方安装着一根横轴，所述的连杆的底部有一个圆孔，连杆中间有一个矩形槽，三
根连杆通过底部圆孔分别和曲轴上的三根偏心轴铰接，又通过矩形槽与横轴滑动配合，在
每个连杆顶端都安装有一个直流电机，每个直流电机的电机轴上都安装有一个破碎盘；
所述的四个铲土传送带分别安装在保护舱的四个侧面上方位置，每个铲土传送带包括
传送皮带、两个套筒、两个第一铰支座、两个伸缩杆、两个第一电缸、支撑架、若干翅板、两个
第二铰支座、两个第二电缸、两个摆动杆、两个第三铰支座、第二液压马达、主动辊、从动辊、
两个套管、四个耳轴，所述的支撑架上下两端分别安装有可以转动的主动辊和从动辊，主动
辊由安装在支撑架侧面的第二液压马达驱动，第二液压马达的驱动轴与主动辊的轴连接，
在主动辊和从动辊外侧设有传动皮带，所述的传动皮带外周均匀设有若干翅板，在支撑架
左右两侧对称设有四个耳轴，其中上部的两个耳轴分别通过两个套管与两个摆动杆一端铰
接，两个摆动杆的另一端分别铰接在两个第三铰支座上，两个第三铰支座上固定在保护舱
外壁上，在每个第三铰支座下方都设有一个第二铰支座，所述的第二电缸一端铰接在第二
铰支座上，另一端铰接在摆动杆中部位置，通过第二电缸控制摆动杆上下摆动；在每个第二
铰支座下方都设置有一个第一铰支座，第一铰支座与套筒底部铰接，套筒的内部有一个矩
形孔，在矩形孔内滑动安装有伸缩杆，伸缩杆的伸缩由第一电缸控制，第一电缸一端固定在
套筒上，另一端固定在伸缩杆上，伸缩杆前端与支撑架下部的耳轴铰接。
进一步地，所述的翅板由硬质合金材料制作并且涂有耐磨材料。
进一步地，所述的破碎盘上表面设有三角形的破碎齿。
进一步地，所述的保护舱为密闭结构，在保护舱内安装有氧气呼吸系统。
进一步地，所述的传送皮带上的翅板在安装时向下倾斜。
本发明有益效果：
1. 本发明通过设置可以破碎岩石的破碎机构，可以将较大的石块粉碎，便于铲土传送
带将其铲运到机器底部，通过控制不同的铲土传送带可以调整机器人在泥土中的姿态。
2. 根据石块的大小和硬度可以通过第一电缸控制支撑架的俯仰角度，以加快破
土上升速度。
附图说明
图1为本发明的整体装配立体结构示意图。
图2为本发明的铲土传送带安装示意图。
图3为本发明的破碎机构示意图。
附图标号：1-四面锥体；2-破碎机构；3-铲土传送带；4-保护舱；5-舱盖；201-支架；
202-曲轴；203-连杆；204-直流电机；205-破碎盘；206-横轴；207-第一液压马达；301-传送
皮带；302-套筒；303-第一铰支座；304-伸缩杆；305-第一电缸；306-支撑架；307-翅板；308-
第二铰支座；309-第二电缸；310-摆动杆；311-第三铰支座；312-第二液压马达；313-主动
辊；314-从动辊；315-套管；316-耳轴。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例
如图1、图2、图3所示，一种智能矿井救生机器人，包括四面锥体1、四个破碎机构2、四个
铲土传送带3、保护舱4、两个舱盖5，其特征在于：所述的保护舱4是一个空心长方形箱体结
构，在长方体的前后两个面下方设有两个圆形窗口，在圆形窗口处铰接安装有舱盖5，在保
护舱4顶部安装有一个四面锥体1，在四面锥体1上方的每个三角形平面上都安装着一个破
碎机构2，所述的破碎机构2沿三角形平面的中轴线布置；
所述的破碎机构2包括两个支架201、曲轴202、三根连杆203、三个直流电机204、三个破
碎盘205、横轴206，所述的两个支架201并列安装在四面锥体1的三角形平面上，所述的曲轴
202包括四段中心轴和三段偏心轴，中心轴和偏心轴之间通过连接板连接，曲轴202两端的
中心轴分别转动安装在两个支架201下部，曲轴202上端部的中心轴与第一液压马达207的
驱动轴连接，第一液压马达207固定在支架201上；在两个支架201上方安装着一根横轴206，
所述的连杆203的底部有一个圆孔，连杆203中间有一个矩形槽，三根连杆203通过底部圆孔
分别和曲轴202上的三根偏心轴铰接，又通过矩形槽与横轴206滑动配合，在每个连杆203顶
端都安装有一个直流电机204，每个直流电机204的电机轴上都安装有一个破碎盘205；
所述的四个铲土传送带3分别安装在保护舱4的四个侧面上方位置，每个铲土传送带3
包括传送皮带301、两个套筒315302、两个第一铰支座303、两个伸缩杆304、两个第一电缸
305、支撑架306、若干翅板307、两个第二铰支座308、两个第二电缸309、两个摆动杆310、两
个第三铰支座311、第二液压马达312、主动辊313、从动辊314、四个耳轴316、两个套筒
315302，其特征在于：所述的支撑架306上下两端分别安装有可以转动的主动辊313和从动
辊314，主动辊313由安装在支撑架306侧面的第二液压马达312驱动，第二液压马达312的驱
动轴与主动辊313的轴连接，在主动辊313和从动辊314外侧设有传动皮带，所述的传动皮带
外周均匀设有若干翅板307，在支撑架306左右两侧对称设有四个耳轴316，其中上部的两个
耳轴316分别通过两个套管315与两个摆动杆310一端铰接，两个摆动杆310的另一端分别铰
接在两个第三铰支座311上，两个第三铰支座311上固定在保护舱4外壁上，在每个第三铰支
座311下方都设有一个第二铰支座308，所述的第二电缸309一端铰接在第二铰支座308上，
另一端铰接在摆动杆310中部位置，通过第二电缸309控制摆动杆310上下摆动；在每个第二
铰支座308下方都设置有一个第一铰支座303，第一铰支座303与套筒302底部铰接，套筒302
的内部有一个矩形孔，在矩形孔内滑动安装有伸缩杆304，伸缩杆304的伸缩由第一电缸305
控制，第一电缸305一端固定在套筒302上，另一端固定在伸缩杆304上，伸缩杆304前端与支
撑架306下部的耳轴316铰接。
进一步地，所述的翅板307由硬质合金材料制作并且涂有耐磨材料。
进一步地，所述的破碎盘205上表面设有三角形的破碎齿。
进一步地，所述的保护舱4为密闭结构，在保护舱4内安装有氧气呼吸系统。
进一步地，所述的传送皮带301上的翅板307在安装时向下倾斜。
本发明工作原理：当矿井内发生坍塌事故时工人可迅速通过保护舱4下部的两个
圆形窗口进入到保护舱4内，然后迅速关上舱门，如果整个机器被岩石和泥土埋住就通过四
面锥体1上方的四个破碎机构2将岩石和泥土打碎，具体方法为：第一液压马达207带动曲轴
202旋转，曲轴202驱动连杆203不停的上下摆动，连杆203端部的直流电机204驱动破碎盘
205旋转，破碎盘205和岩石块接触、摩擦并将其打碎，打碎后由铲土传送带3将碎石块铲运
到保护舱4下部，同时也给机器人提供向上的升力，根据机器人在泥土的姿态可以分别控制
每个铲土传动带运转，传送皮带301在第二液压马达312的带动下逆时针运转，传送皮带301
上的翅板307将泥土和碎石块向下铲运，根据石块的大小和硬度可以通过第一电缸305控制
支撑架306的俯仰角度，当石块较小，土质较松软时可以增大支撑架306的倾斜角度，以加快
破土上升速度，通过开启不同方向上的铲土传送带3来提供不同方位的力，使机器人始终处
于竖直状态，直到机器人钻出地面，最后工人打开舱盖5逃生。