巡检机器人轨道单元、轨道系统及巡检方法与流程

1.本技术涉及井下巡检技术领域，具体涉及一种巡检机器人轨道单元、轨道系统及巡检方法。


背景技术：

2.由于井下环境恶劣，煤矿井下作业危险性高，井下工作的安全问题一直是人们需要解决的首要问题。使用机器人代替人类进行井下煤矿开采、运输、巡检等工作已成为机器人研究的热点之一。
3.现阶段我国大型煤炭综采工作面已经基本实现了全机械化采矿和智能化控制，井下巡检工作也通过便于装卸和易于行走的巡检机器人代替人工进行。由于综采工作面的长度一般要达到300米以上，也即巡检轨道的长度大于300米，同时液压支架内侧空间相对狭小，因此巡检机器人难以通过电缆取电并拖着300多米长的拖链在支架内侧行走，故而目前只能采用蓄电池供电以驱动巡检机器人行走及执行相关的监测和交互任务。而300米的长度对于蓄电池动力的巡检机器人而言路程太长，极易出现运行过程中的电量不足的问题。因而在电池容量难以突破性提升的情况下，只能采取多机器人分段执行巡检任务的解决方案，每个巡检机器人仅负责整条轨道的一个固定区段的往复行走监测任务，以缩短行动距离。
4.然而，一旦轨道中间部分的某一巡检机器人故障或电量示警，需要运行到整个轨道系统的两端去执行充电，在向较近的轨道端头行走时，同侧相遇的巡检机器人，均无法横向避让，所以只能同步向端头行走，这意味着中间这一个巡检机器人电量不足的问题将引起由此位置向轨道一端端头所有区段内所有巡检机器人的临时停工，且越靠近整条轨道系统的中央区段，影响越大，甚至基本掩盖了多机器人分段执行巡检任务这一方案的固有优势。因此，如何解决巡检机器人交错通行时横向避让的问题，是充分发挥多机器人分区段执行巡检任务方案优越性的前提。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的问题，第一方面，本技术提供一种巡检机器人轨道单元，包括：第一渡口轨道、第二渡口轨道以及设置于所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道之间的吊厢机构；
6.所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道的一端设置有封闭对接机构，用于与对应端的相邻轨节连接；
7.所述吊厢机构包括一吊装支架、一推拉机构、与所述吊装支架连接的一支撑机构以及并排设置于所述支撑机构上的主轨道和备用轨道；
8.所述推拉机构驱动所述支撑机构沿垂直于所述主轨道和备用轨道的水平方向移动，以使所述主轨道的两端分别与所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接，或使所述备用轨道的两端分别与所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接。
9.在一实施例中，所述主轨道和所述备用轨道的长度以及所述主轨道和所述备用轨道之间的距离可根据巡检机器人的尺寸调节。
10.在一实施例中，所述吊装支架包括一滑轨以及设置于所述滑轨上且可沿所述滑轨移动的滑块；
11.所述支撑机构与所述滑块刚性连接。
12.在一实施例中，所述推拉机构包括：
13.一推拉支座，固定设置于所述支撑机构上；
14.一液压缸，与所述推拉支座连接；
15.所述液压缸的推拉杆进行伸出或回缩动作，通过所述推拉支座同步带动所述支撑机构沿垂直于所述主轨道和备用轨道的水平方向移动。
16.在一实施例中，所述推拉支座与所述支撑机构的固定方式为焊接。
17.在一实施例中，所述巡检机器人轨道单元还包括：
18.一通讯模块，用于接收一控制信号并传输至所述推拉机构；
19.所述推拉机构在所述控制信号的作用下驱动所述支撑机构沿垂直于所述主轨道和备用轨道的水平方向往复移动。
20.第二方面，本技术还提供一种轨道子系统，包括多个轨节以及至少一个本技术提供的任一项巡检机器人轨道单元，所述巡检机器人轨道单元设置于任意相邻轨节之间。
21.第三方面，本技术还提供一种巡检机器人轨道系统，包括：远程控制子系统、本技术提供的轨道子系统以及设置于所述轨道子系统上的多个巡检机器人；
22.所述巡检机器人可与所述远程控制子系统进行数据交互，以使所述远程控制子系统生成控制信号；
23.所述远程控制子系统向所述巡检机器人轨道单元发送控制信号，以使所述巡检机器人轨道单元的所述推拉机构驱动所述支撑机构在所述吊装支架上沿垂直于所述主轨道和备用轨道的水平方向移动，以使所述主轨道的两端分别与所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接，或使所述备用轨道的两端分别与所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接。
24.在一实施例中，无需避让时，所述主轨道的两端分别与所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接；
25.临时避让时，所述备用轨道的两端分别与所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接。
26.第四方面，本技术提供一种巡检方法，应用于本技术提供的任一巡检机器人轨道系统，包括：
27.主动避让的巡检机器人停靠至距离最近的所述主轨道上，并向远程控制子系统发送避让请求，所述避让请求包括所述距离最近的主轨道对应的吊厢机构信息；
28.远程控制子系统根据所述避让请求生成第一控制信号，并发送至所述距离最近的主轨道对应的吊厢机构；
29.所述距离最近的主轨道对应的吊厢机构根据所述第一控制信号动作，以使其备用轨道的两端分别与所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接，进而使被避让的巡检机器人从所述备用轨道通过。
30.在一实施例中，所述巡检方法还包括：
31.被避让的巡检机器人从所述备用轨道通过，并向远程控制子系统发送避让完成信号，所述避让完成信号包括被避让的巡检机器人信息及其通过的巡检机器人轨道单元信息；
32.远程控制子系统根据所述避让完成信号生成第二控制信号，并发送至所述避让完成信号中的巡检机器人轨道单元；
33.所述避让完成信号中的巡检机器人轨道单元根据所述第二控制信号动作，以使其主轨道的两端分别与所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接。
34.本技术在轨道单元的中部设置了局部双轨形式的吊厢机构，使需要交错通行的两个机器人能够通过吊厢机构的调度而顺利完成交错通行的动作。解决了单轨状态下多机器人分区段执行任务时所面临的主要行走策略问题，明显提升了多机器人分区段执行任务的方案的可靠性及高效性。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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。
36.图1为本技术提供的巡检机器人轨道单元的俯视示意图。
37.图2为本技术提供的巡检机器人轨道单元的侧视示意图。
38.图3为本技术提供的巡检机器人轨道单元与相邻轨节的连接示意图。
39.图4为本技术提供的吊装支架的示意图。
40.图5为本技术提供的推拉机构和支撑机构的示意图。
41.图6为图4的吊装支架、图5的推拉机构和支撑机构、主轨道和备用轨道的组装示意图。
42.图7为本技术提供的巡检机器人轨道系统的示意图。
43.图8为本技术提供的巡检方法的示意图。
44.图9为本技术提供的巡检方法的另一种示意图。
45.附图标号：
46.1-第一渡口轨道；2-第二渡口轨道；3-吊厢机构；31-吊装支架；311-滑轨；312-滑块；32-推拉机构；321-推拉支座；322-液压缸；33-支撑机构；34-主轨道；35-备用轨道；4、4
’‑
封闭对接机构；5-轨节；6、73-巡检机器人；71-远程控制子系统72-轨道子系统；s801-s806：步骤。
具体实施方式
47.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
48.本技术提供一种巡检机器人轨道单元，如图1和图2所示，该巡检机器人轨道单元包括：第一渡口轨道1、第二渡口轨道2以及设置于所述第一渡口轨道1和所述第二渡口轨道2之间的吊厢机构3。
49.其中，所述第一渡口轨道1和所述第二渡口轨道2的一端设置有封闭对接机构4，用于与对应端的相邻轨节连接。其中，封闭对接机构4的结构与相邻轨节上的封闭对接机构4’(参见图3)的结构完全相同，由此可实现巡检机器人轨道单元与其他轨节的对接。图3为巡检机器人轨道单元与相邻轨节的连接示意图，从图3中可以看到，本技术的巡检机器人轨道单元通过第一渡口轨道1上的封闭对接机构4与图示左侧的相邻轨节5连接，通过第二渡口轨道2上的封闭对接机构4与图示右侧的相邻轨节5连接。
50.请参见图1，所述吊厢机构3包括一吊装支架31、一推拉机构32、与所述吊装支架连接的一支撑机构33以及并排设置于所述支撑机构33上的主轨道34和备用轨道35。其中，吊装支架31用于固定吊厢机构3，例如将吊厢机构3固定在轨道所在隧道或通道的顶部；支撑机构33与吊装支架31连接，推拉机构32可驱动支撑机构33移动；主轨道34和备用轨道35上均可通行巡检机器人6。
51.具体地，所述推拉机构32驱动所述支撑机构33沿垂直于所述主轨道34和备用轨道35的水平方向移动(即图1中箭头所指示的方向)，以带动并排设置于支撑机构33上的主轨道34和备用轨道35同步移动，进而使所述主轨道34的两端分别与所述第一渡口轨道1和所述第二渡口轨道2对接，或使所述备用轨道35的两端分别与所述第一渡口轨道1和所述第二渡口轨道2对接。
52.当主轨道34的两端分别与第一渡口轨道1和第二渡口轨道2对接时，巡检机器人6可以沿第一渡口轨道1、主轨道34以及第二渡口轨道2形成的轨道通道移动；当备用轨道35的两端分别与第一渡口轨道1和第二渡口轨道2对接时，巡检机器人6可以沿第一渡口轨道1、备用轨道35以及第二渡口轨道2形成的轨道通道移动。当两个机器人迎面相遇且需要交错通行时，其中第一个机器人可以先停留在两端分别与第一渡口轨道1和第二渡口轨道2对接的主轨道34上，然后吊厢机构3中的推拉机构32驱动支撑机构33沿垂直于所述主轨道34和备用轨道35的水平方向移动，使备用轨道35的两端分别与所述第一渡口轨道1和所述第二渡口轨道2对接，此时，第二个机器人可沿备用轨道35通过。随后，推拉机构32再次驱动支撑机构33沿垂直于所述主轨道34和备用轨道35的水平方向移动，使主轨道34的两端分别与第一渡口轨道1和第二渡口轨道2对接，此时，在主轨道34上的第一个机器人可继续沿轨道行驶。至此，两个机器人顺利完成了交错通行。
53.本技术在轨道单元的中部设置了局部双轨形式的吊厢机构，使需要交错通行的两个机器人能够通过吊厢机构的调度而顺利完成交错通行的动作。解决了单轨状态下多机器人分区段执行任务时所面临的主要行走策略问题，明显提升了多机器人分区段执行任务的方案的可靠性及高效性。
54.在一实施例中，可将巡检机器人轨道单元的整体长度设置为与轨道上的其他轨节的长度一致，以使用本技术的巡检机器人轨道单元直接替换某一个轨节，以在不对现有轨道产生损坏的基础上进行巡检机器人轨道单元的安装和应用。
55.进一步地，所述主轨道和所述备用轨道的长度以及所述主轨道和所述备用轨道之间的距离可根据巡检机器人的尺寸调节。例如，主轨道和备用轨道的长度均设置为恰好容
纳一个机器人；主轨道和备用轨道之间的距离设置为恰好可使两个机器人并排通过即可。
56.在一实施例中，如图4所示，所述吊装支架31包括一滑轨311以及设置于所述滑轨311上且可沿所述滑轨移动的滑块312；所述支撑机构33与所述滑块312刚性连接。
57.其中，滑轨311的方向为垂直于所述主轨道34和备用轨道35的水平方向。当支撑机构33被推拉机构32驱动时，与支撑机构33刚性连接的滑块312同步沿滑轨311移动。
58.在一实施例中，如图5所示，所述推拉机构32包括：
59.一推拉支座321，固定设置于所述支撑机构33上；以及一液压缸322，与所述推拉支座321连接；
60.所述液压缸322的推拉杆进行伸出或回缩动作，通过所述推拉支座321同步带动所述支撑机构33沿垂直于所述主轨道34和备用轨道35的水平方向移动。
61.其中，所述推拉支座32与所述支撑机构33的固定方式可以为焊接。
62.图6即为图4中的吊装支架31、图5中的推拉机构32和支撑机构33、主轨道34以及备用轨道35组装起来的示意图。
63.在一实施例中，所述巡检机器人轨道单元还包括：
64.一通讯模块(图中未示出)，用于接收一控制信号并传输至所述推拉机构；该控制信号由巡检机器人轨道单元对应的远程控制系统生成并发送至巡检机器人轨道单元。
65.所述推拉机构在所述控制信号的作用下驱动所述支撑机构沿垂直于所述主轨道和备用轨道的水平方向往复移动。
66.具体地，图6为图4中的吊装支架31、图5中的推拉机构32和支撑机构33、主轨道34以及备用轨道35组装起来的示意图，且图6中推拉机构32的液压缸322处于未伸出的状态。请同时参见图4至图6，当通讯模块接收到控制信号时，推拉机构32的液压缸322开始伸出，进而使推拉支座321同步带动支撑机构33通过与支撑机构33连接的滑块312沿滑轨311移动，直至到达合适的位置(即主轨道34/备用轨道35的两端分别与所述第一渡口轨道1和所述第二渡口轨道2对接)；当通讯模块再次接收到控制信号时，推拉机构32的液压缸322开始回缩，进而使推拉支座321同步带动支撑机构33通过与支撑机构33连接的滑块312沿滑轨311移动，直至到达合适的位置(即备用轨道35/主轨道34的两端分别与所述第一渡口轨道1和所述第二渡口轨道2对接)。
67.第二方面，本技术还提供一种轨道子系统，包括多个轨节以及至少一个本技术提供的任一项巡检机器人轨道单元，所述巡检机器人轨道单元设置于任意相邻轨节之间。该轨道子系统的示意图参见图1即可，图1仅示出轨道子系统的部分轨节和巡检机器人轨道单元。
68.第三方面，本技术还提供一种巡检机器人轨道系统，如图7所示，该巡检机器人轨道系统包括：远程控制子系统71、本技术提供的轨道子系统72(参见图1所示的轨道子系统)以及设置于所述轨道子系统上的多个巡检机器人73(参见图1中的机器人5)；
69.所述巡检机器人73可与所述远程控制子系统71进行数据交互，以使所述远程控制子系统生成控制信号；
70.所述远程控制子系统71向轨道子系统72中的巡检机器人轨道单元发送控制信号，以使所述巡检机器人轨道单元的所述推拉机构32驱动所述支撑机构33在所述吊装支架31上沿垂直于所述主轨道34和备用轨道35的水平方向移动，以使所述主轨道34的两端分别与
所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接，或使所述备用轨道35的两端分别与所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接。
71.在一实施例中，无需避让时，所述主轨道的两端分别与所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接；
72.临时避让时，所述备用轨道的两端分别与所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接。
73.第四方面，本技术提供一种巡检方法，应用于本技术提供的任一巡检机器人轨道系统中，请同时参见图1、图7和图8，该方法包括：
74.步骤s801，主动避让的巡检机器人停靠至距离最近的所述主轨道上，并向远程控制子系统发送避让请求，所述避让请求包括所述距离最近的主轨道对应的吊厢机构信息。
75.具体地，假设有两个巡检机器人迎面相遇且需要交错通行，则需要由其中一个巡检机器人进行主动避让。主动避让的机器人通过当前所处位置以及轨道子系统中巡检机器人轨道单元的设置位置，确定距离当前位置最近的巡检机器人轨道单元的主轨道上。做好避让准备后，主动避让的巡检机器人向远程控制子系统发送避让请求，以告知远程控制子系统其停留的主轨道所在的吊厢机构的信息。此时，被避让的巡检机器人停止前进等待避让。
76.实际上，该方法应用于两个或多个巡检机器人迎面相遇且需要交错通行的情况下，本实施例仅以两个巡检机器人迎面相遇为例进行说明。
77.步骤s802，远程控制子系统根据所述避让请求生成第一控制信号，并发送至所述距离最近的主轨道对应的吊厢机构。
78.具体地，当接收到避让请求后，远程控制子系统根据所述避让请求生成第一控制信号，该第一控制信号用于控制主动避让的巡检机器人所停留的主轨道与对应的备用轨道切换。
79.步骤s803，所述距离最近的主轨道对应的吊厢机构根据所述第一控制信号动作，以使其备用轨道的两端分别与所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接，进而使被避让的巡检机器人从所述备用轨道通过。
80.具体地，在第一控制信号的作用下，主动避让的巡检机器人停留的主轨道所在的吊厢机构中的推拉机构驱动对应的支撑机构在吊装支架上沿垂直于主轨道和备用轨道的水平方向移动，以带动并排设置于支撑机构上的主轨道和备用轨道同步移动，进而使备用轨道的两端分别与对应的第一渡口轨道和第二渡口轨道对接。至此，被避让的巡检机器人即可通过备用轨道通行。
81.在一实施例中，如图9所示，所述巡检方法还包括：
82.步骤s804，被避让的巡检机器人从所述备用轨道通过，并向远程控制子系统发送避让完成信号，所述避让完成信号包括被避让的巡检机器人信息及其通过的巡检机器人轨道单元信息。
83.具体地，被避让的巡检机器人从所述备用轨道通过后，需要让主动避让的巡检机器人回归原位继续巡检。被避让的巡检机器人向远程控制子系统发送避让完成信号，以告知远程控制子系统其通过的备用轨道所在的吊厢机构的信息。
84.步骤s805，远程控制子系统根据所述避让完成信号生成第二控制信号，并发送至
所述避让完成信号中的巡检机器人轨道单元。
85.具体地，当接收到避让完成信号后，远程控制子系统根据所述避让请求生成第二控制信号，该第二控制信号用于控制被避让的巡检机器人通过的备用轨道与对应的主用轨道切换。
86.步骤s806，所述避让完成信号中的巡检机器人轨道单元根据所述第二控制信号动作，以使其主轨道的两端分别与所述第一渡口轨道和所述第二渡口轨道对接。
87.具体地，在第二控制信号的作用下，被避让的巡检机器人通过的备用轨道所在的吊厢机构中的推拉机构驱动对应的支撑机构在吊装支架上沿垂直于主轨道和备用轨道的水平方向移动，以带动并排设置于支撑机构上的主轨道和备用轨道同步移动，进而使主轨道的两端分别与对应的第一渡口轨道和第二渡口轨道对接。至此，主动避让的巡检机器人即可通过主轨道通行，继续执行巡检工作。
88.本技术在轨道单元的中部设置了局部双轨形式的吊厢机构，使需要交错通行的两个机器人能够通过吊厢机构的调度而顺利完成交错通行的动作。解决了单轨状态下多机器人分区段执行任务时所面临的主要行走策略问题，明显提升了多机器人分区段执行任务的方案的可靠性及高效性。
89.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本领域技术人员应该明白，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。
90.在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。