一种防爆场所巡检机器人的充电驱动装置及系统的制作方法

本实用新型属于煤矿下巡检机器人充电技术领域，具体涉及一种防爆场所巡检机器人的充电驱动装置及系统。

背景技术：

现有技术中的矿用移动巡检机器人的动力来源，主要采用电池供电、电缆供电和无线充电三种方式。

采用电池供电的方式，虽然电池结构轻便，但电池容量有限无法满足长时间续航，因此，目前多数做法就是由矿工定期将充好电的电池替换没电的电池，过程比较繁琐。

采用电缆供电的方式，就是用电缆直接向巡检设备供电，结构复杂、成本较高。

由于煤矿的特殊要求，采用无线充电的方式，不符合相关煤安规定，因此无法应用推广。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种防爆场所巡检机器人的充电驱动装置及系统，目的在于提供一种过程简单、成本低且符合安全要求的设备。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种防爆场所巡检机器人的充电驱动装置，包括充电桩壳体、动力驱动电机、驱动机构连接杆、第一连接机构和检测控制模块；所述的动力驱动电机、驱动机构连接杆和检测控制模块设置在充电桩壳体内；所述的驱动机构连接杆的两端分别与动力驱动电机的输出端和第一连接机构的一端连接，第一连接机构的另一端在充电时置于充电桩壳体外；所述的动力驱动电机与检测控制模块电信号连接。

所述的第一连接机构为摩擦锥轴。

所述的驱动机构连接杆为可伸缩的连接杆，且水平设置。

所述的检测控制模块包括第一电源板、控制板和第一位置传感器；所述的控制板包括电源处理单元、信号逻辑处理单元和输入输出接口隔离单元，信号逻辑处理单元分别与电源处理单元和输入输出接口隔离单元电信号连接；所述的第一位置传感器固定在充电桩壳体外壁上且位于驱动机构连接杆的正下方；所述的第一电源板与外接电源连接，控制板的输入输出接口隔离单元分别与动力驱动电机、第一电源板和第一位置传感器电信号连接。

一种防爆场所巡检机器人充电系统，至少包括一种防爆场所巡检机器人的充电驱动装置，还包括防爆巡检机器人和巡检机器人行走轨道，所述防爆巡检机器人可移动的悬挂在巡检机器人行走轨道上，所述的充电驱动装置固定在巡检机器人行走轨道的一侧，所述防爆巡检机器人在充电时，通过充电驱动装置上的第一连接机构与防爆巡检机器人匹配连接；所述充电驱动装置上的驱动机构连接杆与防爆巡检机器人行走轨道垂直设置。

所述的防爆巡检机器人至少包括机器人壳体，机器人壳体内设置有发电机连接杆、发电机、第二连接机构、通信模块、第二位置传感器、储能机构、核心控制板、巡检驱动、摄像仪传感器、温湿度传感器、甲烷传感器和摄像仪热成像，机器人壳体上连接有天线馈线，天线馈线与通信模块连接，机器人壳体上表面固定有移动部，移动部滚动连接在巡检机器人行走轨道上；所述发电机连接杆的一端与发电机的输入端连接，发电机连接杆的另一端与第二连接机构连接，第二连接机构在防爆巡检机器人充电时与充电驱动装置的第一连接机构连接；所述发电机的输出端与储能机构连接；所述的储能机构分别与巡检驱动、摄像仪传感器、温湿度传感器、甲烷传感器和摄像仪热成像电连接；所述核心控制板包括电源处理单元、信号逻辑处理单元和输入输出接口隔离单元，信号逻辑处理单元分别与电源处理单元和输入输出接口隔离单元电信号连接，所述的输入输出接口隔离单元分别与第二位置传感器、通信模块、摄像仪传感器、温湿度传感器、甲烷传感器、摄像仪热成像和储能机构电信号连接。

所述的储能机构包括电池组和稳压处理电路；所述的稳压处理电路分别与发电机、电池组、巡检驱动、摄像仪传感器、温湿度传感器、甲烷传感器、核心控制板和摄像仪热成像电连接。

所述的稳压处理电路包括第二电源板和管理板；所述的管理板包括稳压处理单元、充电处理单元和放电处理单元；所述的充电处理单元分别与稳压处理单元和电池组电信号连接，放电处理单元分别与第二电源板和电池组电信号连接；所述第二电源板分别与巡检驱动、摄像仪传感器、温湿度传感器、甲烷传感器、核心控制板和摄像仪热成像电连接。

所述的第二连接机构为摩擦锥套。

有益效果：

本实用新型通过在巡检机器人行走轨道上往复运动的防爆巡检机器人和设置在巡检机器人轨道旁的固定充电驱动装置的配合，方便的完成了巡检机器人的充电过程，不仅过程简单、成本低且不需要人员的参与，安全性及自动化程度较高。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例，详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型巡检机器人的充电驱动装置构成示意图；

图3是本实用新型巡检机器人构成示意图；

图4是本实用新型核心控制板的构成图；

图5是本实用新型管理板的关系图。

图中：1-动力驱动电机；2-驱动机构连接杆；3-发电机连接杆；4-发电机；5-稳压处理电路；6-电池组；7-巡检机器人行走轨道；8-位置传感器；9-第一连接机构；10-第二连接机构；11-巡检机器人的充电装置；12-防爆巡检机器人；13-第一电源板；14-控制板；15-充电桩壳体；16-动力驱动机构；17-通信模块；18-第二位置传感器；19-天线馈线；20-管理板；21-机器人壳体；22-核心控制板；23-第二电源板；24-巡检驱动；25-摄像仪传感器；26-温湿度传感器；27-甲烷传感器；28-摄像仪热成像。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

参照图1和图2所示的一种防爆场所巡检机器人的充电驱动装置，包括充电桩壳体15、动力驱动电机1、驱动机构连接杆2、第一连接机构9和检测控制模块；所述的动力驱动电机1、驱动机构连接杆2和检测控制模块设置在充电桩壳体15内；所述的驱动机构连接杆2的两端分别与动力驱动电机1的输出端和第一连接机构9的一端连接，第一连接机构9的另一端在充电时置于充电桩壳体15外；所述的动力驱动电机1与检测控制模块电信号连接。

本实用新型用于与之连接的电缆线、充电桩壳体15和驱动机构连接杆2均做防爆处理，以满足防爆的相关要求。防爆巡检机器人12的充电。在具体使用时，当防爆巡检机器人12的电量低于预设值时，防爆巡检机器人12移动到充电装置前；当检测控制模块检测到防爆巡检机器人12到位后，检测控制模块发送指令，同时检测控制模块控制驱动机构连接杆2伸出，通过第一连接机构9与防爆巡检机器人12连接；连接好后，检测控制模块控制接通外接电源，使动力驱动电机1启动，动力驱动电机1依次通过驱动机构连接杆2、第一连接机构9带动防爆巡检机器人12上的发电机4的转动产生电流，给防爆巡检机器人12上的电池组充电；电池组充电完成后，检测控制模块控制控制驱动机构连接杆2缩回，与防爆巡检机器人12脱离，同时动力驱动电机1断电，待机。机器人充电结束，开始正常的巡检工作。

本实用新型通过驱动机构连接杆2和第一连接机构9与防爆巡检机器人12匹配连接后进行充电，不产生外部火花，避免了因充电而引发的事故。

使得本实用新型能够满足煤矿防静电和防爆的特殊要求。

本实用新型的结构简单，成本较低，且在整个过程中不需要人员的参与，安全性及自动化程度较高。

实施例二：

参照图1和图2所示的一种防爆场所巡检机器人的充电驱动装置，与实施例一不同之处在于：所述的第一连接机构9为摩擦锥轴。

在实际使用时，第一连接机构9采用现有技术的摩擦锥轴。摩擦锥轴在充电桩和机器人连接时可以传递扭矩，自定心。

实施例三：

参照图1和图2所示的一种防爆场所巡检机器人的充电驱动装置，在实施例一的基础上：所述的驱动机构连接杆2为可伸缩的连接杆，且水平设置。

在实际使用时，驱动机构连接杆2采用可伸缩的连接杆，在不需要给防爆巡检机器人12充电时缩回，充电时伸出，不仅节约空间，而且安全。驱动机构连接杆2水平设置方便充电。

实施例四：

参照图1、图2和图4图所示的一种防爆场所巡检机器人的充电驱动装置，在实施例一的基础上：所述的检测控制模块包括第一电源板13、控制板14和第一位置传感器8；所述的控制板14包括电源处理单元、信号逻辑处理单元和输入输出接口隔离单元，信号逻辑处理单元分别与电源处理单元和输入输出接口隔离单元电信号连接；所述的第一位置传感器8固定在充电桩壳体15外壁上且位于驱动机构连接杆2的正下方；所述的第一电源板13与外接电源连接，控制板14的输入输出接口隔离单元分别与动力驱动电机1、第一电源板13和第一位置传感器8电信号连接。

在实际使用时，当防爆巡检机器人12的电量低于预设值时，防爆巡检机器人12移动到充电装置前；当第一位置传感器8检测到巡检机器人12到位后，防爆巡检机器人12停止移动，同时控制板14控制驱动机构连接杆2伸出，通过第一连接机构9与防爆巡检机器人12连接；随后控制板14控制第一电源板13使动力驱动电机1启动，动力驱动电机1依次通过驱动机构连接杆2、第一连接机构9带动防爆巡检机器人12上的发电机4的转子转动，发电机4通过励磁产生电流，电流经稳压处理电路处理后给防爆巡检机器人12上的电池组充电；电池组充电完成后，控制板14控制驱动机构连接杆2缩回，与防爆巡检机器人12脱离，同时动力驱动电机1断电，待机。

控制板14它能够依据第一位置传感器8传输的信号，对输入电进行管理，并以合适的电压输出，控制驱动机构连接杆2的伸缩及动力驱动电机1的启停，保证本实用新型的稳定性。

采用本技术方案，使得防爆巡检机器人12的充电过程完全自动化。

实施例五：

参照图1～图3所示的一种防爆场所巡检机器人充电系统，至少包括一种防爆场所巡检机器人的充电驱动装置，还包括防爆巡检机器人12和巡检机器人行走轨道7，所述防爆巡检机器人12可移动的悬挂在巡检机器人行走轨道7上，所述的充电驱动装置固定在巡检机器人行走轨道7的一侧，所述防爆巡检机器人12在充电时，通过充电驱动装置上的第一连接机构9与防爆巡检机器人12匹配连接；所述充电驱动装置上的驱动机构连接杆2与防爆巡检机器人行走轨道7垂直设置。

在实际使用时，当防爆巡检机器人12的电量低于预设值时，防爆巡检机器人12在巡检机器人行走轨道7移动到充电驱动装置前；当充电驱动装置上的第一位置传感器8检测到防爆巡检机器人12到位后，防爆巡检机器人12停止移动；同时控制板14控制驱动机构连接杆2伸出，通过第一连接机构9与防爆巡检机器人12连接，为其充电。整个充电过程简单、方便，且成本较低。

实施例六：

参照图1～图5所示的一种防爆场所巡检机器人充电系统，在实施例五的基础上：所述的防爆巡检机器人12至少包括机器人壳体，机器人壳体内设置有发电机连接杆3、发电机4、第二连接机构10、通信模块17、第二位置传感器18、储能机构、核心控制板22、巡检驱动24、摄像仪传感器25、温湿度传感器26、甲烷传感器27和摄像仪热成像28，机器人壳体上连接有天线馈线19，天线馈线19与通信模块17连接，机器人壳体上表面固定有移动部，移动部滚动连接在巡检机器人行走轨道7上；所述发电机连接杆3的一端与发电机4的输入端连接，发电机连接杆3的另一端与第二连接机构10连接，第二连接机构10在防爆巡检机器人12充电时与充电驱动装置的第一连接机构9连接；所述发电机4的输出端与储能机构连接；所述的储能机构分别与巡检驱动24、摄像仪传感器25、温湿度传感器26、甲烷传感器27和摄像仪热成像28电连接；所述核心控制板22包括电源处理单元、信号逻辑处理单元和输入输出接口隔离单元，信号逻辑处理单元分别与电源处理单元和输入输出接口隔离单元电信号连接，所述的输入输出接口隔离单元分别与第二位置传感器18、通信模块17、摄像仪传感器25、温湿度传感器26、甲烷传感器27、摄像仪热成像28和储能机构电信号连接。

进一步的，所述的储能机构包括电池组6和稳压处理电路5；所述的稳压处理电路5分别与发电机4、电池组6、巡检驱动24、摄像仪传感器25、温湿度传感器26、甲烷传感器27、核心控制板22和摄像仪热成像28电连接。

更进一步的，所述的稳压处理电路5包括第二电源板23和管理板20；所述的管理板20包括稳压处理单元、充电处理单元和放电处理单元；所述的充电处理单元分别与稳压处理单元和电池组6电信号连接，放电处理单元分别与第二电源板23和电池组6电信号连接；所述第二电源板23分别与巡检驱动24、摄像仪传感器25、温湿度传感器26、甲烷传感器27、核心控制板22和摄像仪热成像28电连接。

在实际使用时，当防爆巡检机器人12的电量低于预设值时，采用现有技术的核心控制板22发送指令给第二电源板23为巡检驱动24供电，巡检驱动24启动带动移动部在巡检机器人行走轨道7移动；当第二位置传感器18检测到充电驱动装置后，核心控制板22控制巡检驱动24停止，防爆巡检机器人12在巡检机器人行走轨道7上停止。当充电驱动装置上的第一位置传感器8检测到防爆巡检机器人12到位后，核心控制板22发送指令给第二电源板23停止为巡检驱动24供电，防爆巡检机器人12停止移动，同时控制板14控制驱动机构连接杆2伸出，通过第一连接机构9与第二连接机构连接；随后，控制板14控制第一电源板13使动力驱动电机1启动，动力驱动电机1依次通过驱动机构连接杆2、第一连接机构9、第二连接机构10、发电机连接杆3带动发电机4的转子转动，发电机4通过励磁产生电流；电流经稳压处理电路5后给电池组6充电；电池组6充电完成后，控制板14控制驱动机构连接杆2缩回，与发电机连接杆3脱离，同时动力驱动电机1断电，待机。

核心控制板22对储能机构输入电进行管理，并以合适的电压输出，使第二位置传感器18、通信模块17、摄像仪传感器25、温湿度传感器26、甲烷传感器27、摄像仪热成像28稳定工作。

管理板20将发电机4输出的电流进行稳压处理，使电压保持稳定；再经充电处理单元进行恒流、限压、限时或过冲等处理后进入电池组6；放电处理单元将电池组6输出的电进行限流、限压和过放处理后传入第二电源板23；第二电源板23将转换好的电输送给后端负载即巡检驱动、摄像仪传感器等使用。

本实用新型通过驱动机构连接杆2、第一连接机构9与防爆巡检机器人12的第二连接机构10、发电机连接杆3进行连接，带动发电机4产生电流，避免防爆巡检机器人12及充电驱动装置的外部在充电时产生火花而发生事故，使得本实用新型能够较好的满足煤矿防静电和防爆的特殊要求。

实施例七：

参照图3所示的一种防爆场所巡检机器人的充电系统，在施例六的基础上：所述的第二连接机构10为摩擦锥套。

在实际使用时，第二连接机构10采用现有技术的摩擦锥套，在充电桩和机器人连接时可以传递扭矩，自定心。

实施例八：

一种防爆场所巡检机器人的充电系统的充电方法，包括如下步骤，

步骤一：当防爆巡检机器人12的电量低于预设值时，核心控制板22发送指令给第二电源板23为巡检驱动24供电，巡检驱动24启动带动移动部在巡检机器人行走轨道7移动；

步骤二：当充电驱动装置上的第一位置传感器8检测到防爆巡检机器人12到位后，核心控制板22发送指令给第二电源板23停止为巡检驱动24供电，防爆巡检机器人12停止移动，同时控制板14控制驱动机构连接杆2伸出，通过第一连接机构9与第二连接机构连接；

步骤三：步骤二完成后，控制板14控制第一电源板13使动力驱动电机1启动，动力驱动电机1依次通过驱动机构连接杆2、第一连接机构9、第二连接机构10、发电机连接杆3带动发电机4的转子转动，发电机4通过励磁产生电流；

步骤四：步骤三产生的电流，经稳压处理电路5后给电池组6充电；

步骤五：电池组6充电完成后，控制板14控制驱动机构连接杆2缩回，与发电机连接杆3脱离，同时动力驱动电机1断电，待机。

本实用新型的过程简单、成本较低，且自动化呈度较高，便于应用推广。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。