矿井用定位机器人的制作方法

1.本发明涉及煤矿井下轨道式机器，具体地，涉及一种矿井用定位机器人。


背景技术：

2.煤矿机电设备面临的环境十分恶劣，作业环境中空气湿度大、各种有害性腐蚀气体多、粉尘影响大。因此，煤矿智能化、工作面无人化的要求越来越高，需求越来越迫切。
3.相关技术中，煤矿井下各类装备缺乏自身定位及自动定向的问题，无法实现高效无人工作面开采。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种结构简单、定位准确、成本低廉的矿井用定位机器人。
5.本发明实施例的矿井用定位机器人包括：机架；牵引组件，所述牵引组件设在所述机架上，用于带动所述机架在巷道内移动；摄像组件，所述摄像组件设在所述机架上，用于拍摄巷道的环境；检测组件，所述检测组件设在所述机架上，用于探测周围的环境及障碍物；定位组件，所述定位组件设在所述机架上，用于定位所述机器人的位置坐标。
6.本发明实施例的矿井用定位机器人，设置牵引组件、摄像组件、定位组件和检测组件，从而实现了煤矿井下采掘装备、运输车辆及井下人员的精确定位，提高了开采效率。
7.在一些实施例中，所述矿井用定位机器人还包括轨道，所述轨道适于设在所述巷道的顶板上且沿所述巷道的延伸方向延伸，所述牵引组件与所述轨道配合，以便所述机器人沿所述巷道的延伸方向移动。
8.在一些实施例中，所述牵引组件包括：壳体，所述壳体设在所述机架上；第一轮和第二轮，所述第一轮和所述第二轮均可转动地设在所述壳体内，所述第一轮和所述第二轮沿所述壳体的宽度方向间隔相对设置，至少部分所述轨道穿设在所述壳体内且设在所述第一轮和所述第二轮之间，以便所述第一轮和所述第二轮夹紧所述轨道。
9.在一些实施例中，所述轨道具有第一段、第二段和第三段，所述第一段和所述第二段沿所述壳体的宽度方向延伸，所述第三段沿所述壳体的高度方向延伸，所述第一段和所述第二段沿所述巷道的高度方向间隔设置，所述第三段的两端分别与所述第一段和所述第二段相连，所述第一轮和所述第二轮夹紧所述第三段，所述第一段适于所述巷道的顶板相连，所述第二段穿设所述壳体内，所述第二段朝向所述壳体的侧面为第一面，所述壳体朝向所述第二段的侧面为第二面，所述第一面和所述第二面沿所述壳体的高度方向间隔设置，所述牵引组件还包括弹性件，所述弹性件的一端设在所述第二面上，所述弹性件的另一端与所述第一面相抵，所述弹性件具有驱动所述第三段朝向远离所述第二面的方向移动的弹性力。
10.在一些实施例中，所述定位组件包括第一棱镜和多个第一全站仪，所述第一棱镜设在所述机架上，多个所述第一全站仪适于设在所述巷道内，多个所述第一全站仪可沿所
述巷道的延伸方向间隔设置，所述第一棱镜与多个所述第一全站仪配合，以便多个所述第一全站仪通过所述第一棱镜定位所述机器人的位置坐标。
11.在一些实施例中，所述定位组件还包括多个第二棱镜和第二全站仪，多个所述第二棱镜适于设在所述巷道内，多个所述第二棱镜沿所述巷道的延伸方向间隔设置，所述第二全站仪设在所述机架上，所述第二全站仪适于与多个所述第二棱镜配合，以便所述第二全站仪通过多个所述第二棱镜定位所述机器人的位置坐标。
12.在一些实施例中，所述矿井用定位机器人还包括电控组件，所述电控组件包括：电控箱，所述电控箱设在所述机架上；检测单元，所述检测单元设在所述电控箱内，所述检测单元用于检测所述机器人运行中的横滚角、俯仰角和方向角；视频监控单元，所述视频监控单元设在所述电控箱内且与所述摄像组件相连，以便所述机器人在运行中避障；数据存储单元，所述数据存储单元设在所述电控箱内，用于存储所述机器人运行数据；uwb基站，所述uwb基站设在所述电控箱内，用于对所述巷道内的携带定位标识卡的人员及车辆的精确定位；控制单元，所述控制单元设在所述电控箱内且与所述电控箱、所述检测单元、所述视频监控单元、所述数据存储单元、所述uwb基站、所述摄像组件、所述检测组件和所述定位组件均相连，用于对所述定位机器人进行逻辑控制。
13.在一些实施例中，所述矿井用定位机器人还包括传输组件，所述传输组件设在所述机架上，所述传输组件分别与所述摄像组件、所述检测组件、所述定位组件和所述电控组件相连，以便输送所述机器人运行中的信号。
14.在一些实施例中，所述摄像组件包括第一摄像单元和第二摄像单元，所述第一摄像单元和所述第二摄像单元沿所述机架的长度方向间隔相背设置，以便拍摄所述机器人周围的环境；所述检测组件包括第一检测单元和第二检测单元，所述第一检测单元和所述第二检测单元沿所述机架的长度方向间隔相背设置，以便探测所述机器人周围的环境及障碍物。
15.在一些实施例中，所述第一摄像单元和所述第二摄像单元均为红外摄像仪，所述第一检测单元和所述第二检测单元均为激光雷达。
附图说明
16.图1是本发明实施例的矿井用定位机器人的结构示意图。
17.图2是本发明实施例的矿井用定位机器人的主视图。
18.图3是本发明实施例的矿井用定位机器人的侧视图。
19.附图标记：
20.矿井用定位机器人100；
21.机架1；第一板11；第二板12；连接板13；
22.牵引组件2；壳体21；第一板段211；第二板段212；第一轮22；第二轮23；第二面24；弹性件25；
23.摄像组件3；第一摄像单元31；第二摄像单元32；
24.检测组件4；第一检测单元41；第二检测单元42；
25.定位组件5；第一棱镜51；第二全站仪52；
26.轨道6；第一段61；第二段62；第一面621；第三段63；电控组件7；电控箱71；传输组
件8。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.下面参考附图描述本发明实施例的矿井用定位机器人。
29.如图1-3所示，本发明实施例的矿井用定位机器人包括机架1、牵引组件2、摄像组件3、检测组件4和定位组件5。
30.牵引组件2设在机架1上，用于带动机架1在巷道内移动。具体地，如图1-3所示，机架1包括第一板11、第二板12和两个连接板13，第一板11和第二板12沿上下方向间隔设置，两个连接板13沿左右方向间隔设置，且两个连接板13的上端与第一板11相连，两个连接板13的下端与第二连接板13相连，牵引组件2设在第一板11的上方，以便牵引组件2带动机架1沿左右方向运行。
31.摄像组件3设在机架1上，用于拍摄巷道的环境。具体地，如图1-3所示，摄像组件3设在第一板11和第二板12之间，摄像组件3可随着机架1在巷道内运动，以便拍摄矿井用定位机器人100的周围环境。
32.检测组件4设在机架1上，用于探测周围的环境及障碍物。具体地，如图1-3所示，检测组件4设在第二板12的下方，从而通过检测组件4检测矿井用定位机器人100运行前方是否存在障碍物，防止矿井用定位机器人100撞上障碍物。
33.定位组件5设在机架1上，用于定位机器人的位置坐标。具体地，如图1-3所示，定位组件5设在第一板11和第二板12之间，从而方便通过定位组件5对矿井用定位机器人100进行定位。
34.本发明实施例的矿井用定位机器人100，设置牵引组件2、摄像组件3、检测组件4和定位组件5，通过牵引组件2可深入危险区域对采掘装备进行拍摄，根据摄像组件3拍摄巷道内采掘装备、运输车辆及井下人员的位置，再通过定位组件5对机器人自身进行定位，从而确定巷道内采掘装备、运输车辆及井下人员的方位，提供高效无人工作面的定位需求。
35.在一些实施例中，矿井用定位机器人100还包括轨道6，轨道6适于设在巷道的顶板上且沿巷道的延伸方向(如图1所示的左右方向)延伸，牵引组件2与轨道6配合，以便机器人沿巷道的延伸方向移动。具体地，轨道6铺设在巷道顶板上且左右方向延伸，牵引组件2可与轨道6配合，以便牵引组件2沿左右方向运动。
36.在一些实施例中，牵引组件2包括壳体21、第一轮22和第二轮23。
37.壳体21设在机架1上。具体地，如图1-3所示，壳体21为矩形套筒，壳体21的顶板包括第一板段211和第二板段212，第一板段211和第二板段212沿前后方向间隔设置，壳体21的外底面设在机架1上。
38.第一轮22和第二轮23均可转动地设在壳体21内，第一轮22和第二轮23沿壳体21的宽度方向(如图3所示的前后方向)间隔相对设置，至少部分轨道6穿设在壳体21内且设在第一轮22和第二轮23之间，以便第一轮22和第二轮23夹紧轨道6。具体地，第一轮22通过第一轮22轴设在第一板段211的下端，第二轮23通过第二轮23轴设在第二板段212的下端，第一轮22和第二轮23沿前后方向间隔设在壳体21内以夹紧轨道6的外周侧，电机通过带传送带
动第一轮22和第二轮23同步转动，且第一轮22和第二轮23的转动方向相反，从而使得第一轮22和第二轮23在轨道6的外周侧滚动，从而使得矿井用定位机器人100沿左右方向移动。
39.在一些实施例中，轨道6具有第一段61、第二段62和第三段63，第一段61和第二段62沿壳体21的宽度方向延伸，第三段63沿壳体21的高度方向(如图3所示的上下方向)延伸，第一段61和第二段62沿巷道的高度方向间隔设置，第三段63的两端分别与第一段61和第二段62相连，第一轮22和第二轮23夹紧第三段63，第一段61适于巷道的顶板相连，第二段62穿设壳体21内，第二段62朝向壳体21的侧面为第一面621，壳体21朝向第二段62的侧面为第二面24，第一面621和第二面24沿壳体21的高度方向间隔设置。
40.具体地，如图1-3所示，第一段61和第二段62沿上下方向间隔设置，第三段63的上方与第一段61相连，第三段63的下方与第二段62相连，使得轨道6大体呈工字型，第一段61通过螺钉固定在巷道顶板上，第二段62和第三段63的下半段均穿设在壳体21内，且第二段62的下表面为第一面621，壳体21的内底面为第二面24，第一面621和第二面24沿上下方向间隔设置，从而防止第一面621和第二面24发生摩擦，延长了轨道6和壳体21的使用寿命
41.在一些实施例中，牵引组件2还包括弹性件25，弹性件25的一端设在第二面24上，弹性件25的另一端与第一面621相抵，弹性件25具有驱动第三段63朝向远离第二面24的方向移动的弹性力。具体地，弹性件25为橡胶，且固定在壳体21的内低面上，弹性件25的上端与第二段62相抵，从而减少机器人在运动过程中的高程变化及颠簸，增加矿井用定位机器人100行进中的稳定性。
42.在一些实施例中，定位组件5包括第一棱镜51和多个第一全站仪(图中未示意出)，第一棱镜51设在机架1上，多个第一全站仪适于设在巷道内，多个第一全站仪可沿巷道的延伸方向间隔设置，第一棱镜51与多个第一全站仪配合，以便多个第一全站仪通过第一棱镜51定位机器人的位置坐标。具体地，如图1-3所示，第一棱镜51为360度棱镜，且设在机架1的第三板的下方，由此，可通过第一全站仪搜寻第一棱镜51的位置，来确定机器人的准确坐标。
43.在一些实施例中，定位组件5还包括多个第二棱镜(图中未示意出)和第二全站仪52，多个第二棱镜适于设在巷道内，多个第二棱镜沿巷道的延伸方向间隔设置，第二全站仪52设在机架1上，第二全站仪52适于与多个第二棱镜配合，以便第二全站仪52通过多个第二棱镜定位机器人的位置坐标。具体地，如图1-3所示，第二全站仪52通过全站仪安平基座设在机架1的第三板的下方，全站仪安平基座可为第二全站仪52实现远程实时自动调平功能，第二全站仪52其可通过寻找巷道内已知位置坐标的任意两个第二棱镜，运用后方交会的方法确定自身准确坐标，自身坐标确定后，通过测量掘进装备尾部预设的360度第一棱镜51的精确位置来计算掘进装备的精确位置
44.在一些实施例中，矿井用定位机器人100还包括电控组件7，电控组件7包括电控箱71、检测单元(图中未示意出)、视频监控单元(图中未示意出)、数据存储单元(图中未示意出)、uwb基站(图中未示意出)和控制单元(图中未示意出)。
45.在一些实施例中，电控箱71设在机架1上，检测单元设在电控箱71内，检测单元用于检测矿井用定位机器人100运行中的横滚角、俯仰角和方向角，从而在运动中为矿井用定位机器人100提供实时位姿变化数据，给矿井用定位机器人100行进过程中提供定位服务。视频监控单元设在电控箱71内且与摄像组件3相连，以便矿井用定位机器人100在运行中避
障，数据存储单元设在电控箱71内，用于存储矿井用定位机器人100运行数据，uwb基站设在电控箱71内，用于对巷道内的携带定位标识卡的人员及车辆的精确定位，控制单元设在电控箱71内且与电控箱71、检测单元、视频监控单元、数据存储单元、uwb基站、摄像组件3、检测组件4和定位组件5均相连，用于对定位矿井用定位机器人100进行逻辑控制。从而通过电控组件7提高了矿井用定位机器人100的自动化程度，使得矿井用定位机器人100可以实现对煤矿井下采掘装备的精确定位。
46.可以理解的是，电控组件7还包括电源模块，电源模块与电控箱71、检测单元、视频监控单元、数据存储单元、uwb基站、摄像组件3、检测组件4和定位组件5均相连，从而为整个矿井用定位机器人100提供动力支持，电量低于20％后矿井用定位机器人100会自主寻找就近的充电站去充电。
47.在一些实施例中，矿井用定位机器人100还包括传输组件8，传输组件8设在机架1上，传输组件8分别与摄像组件3、检测组件4、定位组件5和电控组件7相连，以便输送机器人运行中的信号。具体地，如图1-3所示，传输组件8可以为胶棒天线，用来接收和发送控制指令及其他数据。
48.在一些实施例中，摄像组件3包括第一摄像单元31和第二摄像单元32，第一摄像单元31和第二摄像单元32沿机架1的长度方向间隔相背设置，以便拍摄机器人周围的环境，具体地，如图1-3所示，第一摄像单元31设在机架1的左侧，第二摄像单元32设在机架1的右侧，从而通过第一摄像单元31和第二拍摄单元实时拍摄机器人的前后方图像画面，实时反馈行进中巷道的实时状况，并可为定位机器人的自主避障提供视觉依据。
49.在一些实施例中，检测组件4包括第一检测单元41和第二检测单元42，第一检测单元41和第二检测单元42沿机架1的长度方向间隔相背设置，以便探测机器人周围的环境及障碍物。具体地，如图1-3所示，第一检测单元41位于机架1的左侧，第二检测单元42位于机架1的右侧，从而通过第一检测单元41检测机器人运行前方的周围环境和障碍物，通过第二检测单元42检测机器人运行后方的周围环境和障碍物。
50.在一些实施例中，第一摄像单元31和第二摄像单元32均为红外摄像仪，第一检测单元41和第二检测单元42均为激光雷达。由此，使得摄像组件3和检测组件4设置更加合理。
51.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
52.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
53.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的
普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
54.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
55.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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发明的至少一个实施例或示例中。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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。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。
56.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。