一种煤粉输送带安全巡检机器人及其使用方法与流程

本发明属于煤粉输送安全检测设备技术领域，尤其涉及一种煤粉输送带安全巡检机器人及其使用方法。

背景技术：

目前，业内最接近的现有技术：中国是世界上的用电大国，而在火力发电厂随着对煤粉安全、高效运输的要求越来越高，带式输送机已成为煤粉的主要运输工具。它与其他运输方式相比，其具有安全较高、成本低廉、运行可靠、输送量大的优点。但是带式输送机也有其显著的缺点，在输送煤粉过程中，煤粉很容易就会从输送带上脱落，造成煤粉的堆积，极易造成安全隐患。另一方面，由于带式输送机的输送距离很远，因此带式输送机的故障很难被发现，对煤炭的输送效率造成了重大影响。目前，煤矿上解决这些问题的办法是派工作人员进行定期巡检，发现故障或落煤情况及时维修和清理，这无疑增加了工作人员的工作强度，且工作人员不能24小时进行巡检，因此安全隐患并不能完全消除。

开发出一种用于检测煤粉输送情况的安全巡检机器人有着广泛的应用前景，其目的在于为煤粉带式输送机的巡检提供一套机器人自动化的作业系统，巡检机器人的使用，可以减轻工作人员的工作强度，降低巡检费用最重要的是能极大提高带式输送机的安全系数。目前巡检机器人按其驱动方式可以分为以下两种：

(1)自驱动型巡检机器人：自驱动型巡检机器人即机器人通过自带动力源驱动自身的电机或者其他驱动器进行移动，其类型有多种，包括轨道式、轮胎式和履带式的巡检机器人。这类机器人通常具有结构复杂，可靠性差，控制困难等缺点；最主要的是该类机器人还存在着能源供给的问题。

(2)利用外部驱动器进行移动的巡检机器人：该类机器人自身没有动力源和驱动器，而是通过外部牵引装置进行运动。它能有效的解决机器人自身设能源不足的问题，且机器人自身机构比较简单，利用外部控制能精确的进行运动定位。但该类机器人也受到了运动区域灵活性的限制。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有的煤粉输送带安全巡检机器人结构复杂，可靠性差，控制困难等缺点；最主要的是该类机器人还存在着能源供给的问题。

(2)现有的煤粉输送带安全巡检机器人易受到运动区域灵活性的限制。

解决上述技术问题的难度：

电厂煤粉运输皮带的现场环境复杂，地面设备众多，在地面移动很困难；安装使用能够持续移动的设备更为困难。

解决上述技术问题的意义：

复杂、艰苦、恶略的生产环境对人体有很大伤害，巡检机器人能够很大程度上代替工人的现场巡检，减少危险、艰苦的环境对人的伤害；有效的设备能够减少工人偷懒的情况，设备代替工人进入艰苦工作环境，减少了工人对艰苦环境的排斥心理，增加积极工作的意愿。因此即能可靠量化，定时定量的实现安全巡检，也能增强工人积极主动工作的意愿，同时减少对工人身体的伤害。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种煤粉输送带安全巡检机器人及其方法。本发明能够有效解决现有煤粉带式输送机所存在的安全隐患，其具有智能化水平高、安全性好、操作简单及稳定性好等特点。

本发明是这样实现的，一种煤粉输送带安全巡检机器人设置有：

机器人本体、数据采集处理装置和铜轮取电装置；

机器人本体设置有框架，框架由方管和角钢焊接而成；框架上方安装有上盖板，绳索连接装置位于上盖板的两侧，居中分布；

绳索连接装置通过框架四周安装有防护板，绝缘板和第一挡板位于上盖板的下方，绝缘板和第一挡板通过螺栓安装在防护板的两侧；

框架内部的第一支架通过螺栓与连接板连接，连接板通过螺栓安装在框架上，下壳体通过螺栓安装在框架上；连接绳索的装置通过绳索与外部步进电机驱动器连接。

机器人本体通过外部步进电机驱动器进行绳索牵引移动，无需携带驱动能源，极大的极高的机器人的工作能力，且本发明结构简单，可靠性能高；同时有一定的越障能力，行动方便。

进一步，所述铜轮取电装置设置有铜轮，铜轮的轴端通过轴承与安装架相配合，铜轮套接在电导轨上，铜轮传电导轨上的电流；

电刷的输入端通过联轴器与铜轮的输出轴相连接，铜轮的另一端有与之相配合的轴承端盖。

通过铜轮套接在电导轨上，铜轮传电导轨上的电流，可以为数据处理装置提供电流。

进一步，所述铜轮为四组，且铜轮中部开有凹槽。

通过在外部安装有四组中部有凹槽的滚轮机构，且四组滚轮机构安装在机器人两侧，能有效的使机器人平稳的运行在轨道上。

进一步，所述安装架包括：挡板和支架，挡板通过螺栓与相连接；安装架为绝缘体。

通过将安装架设计为绝缘体，防止出现漏电。

进一步，所述电刷安装在机器人本体的防护板上，安装架与机器人本体的防护板通过螺栓连接，

电刷通过导线与降压模块连接，降压模块通过导线与数据采集处理装置连接。

通过设置有电刷，可以将四组滚轮机构连接电导轨上的电流，传递到降压模块，降压模块对铜轮所传输的电压进行相应调整后，为数据采集处理装置提供所需的电流。

进一步，所述数据采集处理装置包括安装在机器人防护板下方的两组视觉相机，红外相机以及通过连接架固定在机器人下方的两组激光相机；

降压模块、无线传输模块和无线网桥位于机器人内部，并通过螺栓连接在支架上，交换机则通过螺栓安装在支架的下方，天线安装在上盖板上；

噪声传感器与拾音器位于机器人前后侧的防护板上，信号发射天线位于噪声传感器的两侧，固定在防护板上，四组超声波雷达安装在机器人内部，并与防护板连接。

拾音器、交换机、噪声传感器、超声波雷达、视觉相机、红外相机和激光相机通过电信号与主控板连接，主控板通过电信号与无线传输模块、无线网桥、天线、信号发射天线连接。

通过设置有视觉相机、红外相机、激光相机等，能有效检测带式输送机的落煤情况，并且可以实时和检测输送机的故障和温度等不安全因素；通过信息传输系统发回到监控设备上，有效的降低了工作人员的工作强度，提高了安全性。

本发明的另一目的在于提供一种所述的煤粉输送带安全巡检机器人的使用方法，所述煤粉输送带安全巡检机器人的使用方法包括：

首先，在带式输送机旁边架设与之相应的电导轨，该机器人通过四个铜轮与电导轨接触，即实现能在电导轨上移动，又能使铜轮从导线上获取电能，并通过电刷将电能传递到降压模块，降压模块对铜轮所传输的电压进行相应调整后，对机器人所安装的数据采集处理装置进行供电；

其次，机器人移动时，上盖板两端的绳索连接装置通过绳索与外部牵引装置相连接。当机器人发出信号后，步进电机带动牵引装置转动，牵引装置同时拉动绳索使机器人在电导轨上运动；当机器人到达带式输送机的一端时，机器人会自动发出反转指令，使步进电机带动牵引装置反转，机器人向带式输送机的另一端移动；

安全巡检机器人在移动过程中，安装在机器人下方的视觉相机对带式输送机的运行情况和落煤情况进行实时监控，并通过无线传输模块将视频传输到显示终端；同样安装在机器人下方的超声波雷达和红外相机分别对落煤的体积和温度进行识别，当落煤情况或温度达到一定警戒值时，机器人会发出危险信号通过无线传输模块发送给在设备终端的工作人员；在机器人移动过程中拾音器和噪声传感器对输送机工作过程中的噪声进行判别，检测输送机的故障情况；安装在机器人四周的超声波雷达在机器人工作时，检测机器人周围是否有影响其运动的工作人员或其他障碍，若前方有工作人员或障碍时，机器人便会发出信号使牵引装置停止牵引，机器人停止运动，达到避障的功能。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明具有24小时不间断的工作能力，具有对落煤情况和输送机故障的检查能力，具有自主躲避障碍的能力；能有效的解决带式输送机检测困难的问题，大大提高煤粉运输的安全性。而另一方面该安全巡检机器人结构简单，无需携带动力源，行动方便且有一定的避障能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的煤粉输送带安全巡检机器人结构示意图；

图2是本发明实施例提供的煤粉输送带安全巡检机器人机械本体结构示意图；

图3是本发明实施例提供的煤粉输送带安全巡检机器人数据采集装置结构示意图；

图4是本发明实施例提供的煤粉输送带安全巡检机器人驱动及取电机结构示意图；

图5是本发明实施例提供的网络拓扑图；

图6是本发明实施例提供的煤粉输送带安全巡检机器人的电路连接示意图；

图7是本发明实施例提供的煤粉输送带安全巡检机器人的实物效果图；

图中：1、绝缘板；2、防护板；3、绳索连接装置；4、连接板；5、上盖板；6、第一挡板；7、第一支架；8、框架；9、下壳体；10、拾音器；11、主控板；12、降压模块；13、无线传输模块；14、无线网桥；15、天线；16、交换机；17、信号发射天线；18、噪声传感器；19、超声波雷达；20、视觉相机；21、红外相机；22、激光相机；23、连接架；24、电刷；25、第二挡板；26、第二支架；27、铜轮；28、轴承端盖；29、绳索；30、电导轨。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

为了解决上述的技术问题，下面结合附图对本发明的技术方案作详细的描述。

如图1-图4所示，该煤粉输送带安全巡检机器人设置有机器人本体、数据采集处理装置和铜轮取电装置。

机器人本体包括：绝缘板1、防护板2、绳索连接装置3、连接板4、上盖板5、第一挡板6、第一支架7、框架8、下壳体9。

机器人本体设置有框架8，框架8由方管和角钢焊接而成；框架8上方安装有上盖板5，绳索连接装置3位于上盖板5的两侧，居中分布；绳索连接装置3通过框架8四周安装有防护板2，绝缘板1和第一挡板6位于上盖板5的下方，绝缘板1和第一挡板6通过螺栓安装在防护板2的两侧，框架内部的第一支架7通过螺栓与连接板4连接，连接板4也通过螺栓安装在框架7上，下壳体9通过螺栓安装在框架8上。

连接绳索的装置3通过绳索29与外部外部驱动牵引装置连接，可通过外部驱动进行移动。

数据采集处理装置包括：拾音器10、主控板11、降压模块12、无线传输模块13、无线网桥14、天线15、交换机16、信号发射天线17、噪声传感器18、超声波雷达19、视觉相机20、红外相机21、激光相机22、连接架23。

数据采集处理装置包括安装在机器人防护板2下方的两组视觉相机20，红外相机21以及通过连接架23固定在机器人下方的两组激光相机22，降压模块12、无线传输模块13和无线网桥14位于机器人内部，并通过螺栓连接在支架7上，交换机18则通过螺栓安装在支架7的下方，天线15安装在上盖板5上，噪声传感器18与拾音器10位于机器人前后侧的防护板2上，信号发射天线17位于噪声传感器18的两侧，固定在防护板2上，四组超声波雷达19安装在机器人内部，并与防护板2连接。

拾音器10、交换机16、噪声传感器18、超声波雷达19、视觉相机20、红外相机21和激光相机22通过电信号与主控板11连接，主控板11通过电信号与无线传输模块13、无线网桥14、天线15、信号发射天线17连接。

电刷24通过导线与降压模块连接，降压模块通过导线与数据采集处理装置连接。

铜轮取电装置包括：电刷24、第二挡板25、第二支架26、铜轮27、轴承端盖28、绳索29、电导轨30。

铜轮取电装置设置有铜轮27，铜轮27的轴端通过轴承与安装架相配合，铜轮27套接在电导轨30上，铜轮27可以传电导轨30上的电流；安装架包括：挡板25和支架26，挡板25通过螺栓与26相连接。

电刷24的输入端通过联轴器与铜轮27的输出轴相连接，铜轮27的另一端有与之相配合的轴承端盖28。

电刷24安装在机器人本体的防护板2上，安装架与机器人本体的防护板2通过螺栓连接，其中安装架有绝缘体制成。

本发明的工作原理为：

首先，在带式输送机旁边架设与之相应的电导轨30，该机器人通过四个铜轮27与电导轨30接触，即实现能在电导轨30上移动，又能使铜轮27从导线上获取电能，并通过电刷24将电能传递到降压模块12，降压模块12对铜轮27所传输的电压进行相应调整后，可以对机器人所安装的数据采集处理装置进行供电。

其次，机器人移动时，上盖板5两端的绳索连接装置3通过绳索29与外部牵引装置相连接。当机器人发出信号后，步进电机带动牵引装置转动，牵引装置同时拉动绳索使机器人在电导轨30上运动。当机器人到达带式输送机的一端时，机器人会自动发出反转指令，使步进电机带动牵引装置反转，机器人会向带式输送机的另一端移动。以此循环，便可实现24小时不间断的移动监控。

安全巡检机器人在移动过程中，安装在机器人下方的视觉相机20对带式输送机的运行情况和落煤情况进行实时监控，并通过无线网桥14将视频传输到显示终端。而同样安装在机器人下方的超声波雷达19和红外相机21分别对落煤的体积和温度进行识别，当落煤情况或温度达到一定警戒值时，机器人会发出危险信号通过无线网桥14发送给在设备终端的工作人员，工作人员便可以及时对落煤进行清理。该机器人还具备噪声识别的功能，在机器人移动过程中拾音器10和噪声传感器18会对输送机工作过程中的噪声进行判别，检测输送机的故障情况。而安装在机器人四周的超声波雷达19在机器人工作时，会检测机器人周围是否有影响其运动的工作人员或其他障碍，若前方有工作人员或障碍时，机器人便会发出信号使牵引装置停止牵引，机器人便可以停止运动，达到避障的功能。

综上所述，一种煤粉输送带安全巡检机器人具有24小时不间断的工作能力，具有对落煤情况和输送机故障的检查能力，具有自主躲避障碍的能力。它能有效的解决带式输送机检测困难的问题，大大提高煤粉运输的安全性。而另一方面该安全巡检机器人结构简单，无需携带动力源，行动方便且有一定的避障能力。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。