一种接触摩擦轮式充电机构及使用方法与流程

1.本发明属于井下巡检机器人充电装置技术领域，具体涉及一种接触摩擦轮式充电机构及使用方法。


背景技术：

2.井下巡检机器人在易燃易爆的环境中进行巡检作业，因此对机器人的电池及充电方式要求很严格，煤矿井下巡检设备及附属机构必须要满足《gb3836-2010》的各项要求。
3.现有井下巡检机器人的充电方式存在如下问题：
4.大部分井下巡检机器人使用的充电方式为无线充电，无线充电技术现在最高的防爆标准为ⅱ类气体防爆，不适用于煤矿井下ⅰ类防爆标准的环境下进行充电使用；
5.插座式充电方式，这种充电方式多用于井下固定式设备使用，用于电源供给，作为充电方式使用时不够便捷、智能，需要人工进行插拔操作，不利于井下无人化操作；
6.非接触式柔性耦合方式充电，该充电方式对机器人与充电机构的位置要求较高，不利于现场实现，而且充电效率会受到一定的损耗，充电时间较长；
7.插销式旋转充电，该充电方式同样是对机器人的定位精度要求较高，不利于现场实现要求，同时机器人本体的防爆发电机体积较大，不利于机器人的小型化。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提出一种接触摩擦轮式充电机构及使用方法，针对市场现有的巡检机器人充电方式，存在不符合使用i类防爆环境要求，使用条件苛刻、定位精度要求高，充电效率不高，需要操作人员现场手动操作充电的问题。
9.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
10.一种接触摩擦轮式充电机构，包括上下浮动架体，所述上下浮动架体的下端安装有用于夹紧要充电机器人的从动轮的对夹装置，所述上下浮动架体滑动安装于上下直线滑轨机构上。
11.所述上下浮动架体包括方管组成的矩形架体，所述矩形架体上安装有由方管组成的h型架体，且h型架体顶部通过水平管连接组成固定架体。
12.所述对夹装置包括对夹直线滑轨滑块组件，所述对夹直线滑轨滑块组件通过螺栓固定安装于上下浮动架体底部，对夹直线滑轨滑块组件两端布置有安装于上下浮动架体上的直线滑轨限位块，主动夹紧架体和从动夹紧架体顶部分别与夹直线滑轨滑块组件上对应设置的滑块通过螺栓连接，所述主动夹紧架体的一侧底端通过螺栓固定安装有电机，且电机的输出轴末端安装有位于主动夹紧架体另一侧的驱动轮，所述从动夹持板底部安装有浮动轮，所述从动夹紧架体顶部通过螺栓及齿条限位角钢固定安装有第一齿条，主动夹紧架体顶部通过螺栓及齿条限位角钢固定安装有第二齿条，第一齿条和第二齿条之间安装有齿轮轴，且齿轮轴的光轴与安装于上下浮动架体上的轴承座连接，所述主动夹紧架顶部安装有沿竖向设置的气缸连接板，所述气缸连接板与夹紧气缸的气缸浮动接头连接，所述夹紧
筋板，31-l 形架体，32-三角筋板，33-加固板，34-第一基座，35-第二基座，36-第三基座，37-第四基座。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
28.如图1至图7所示，一种接触摩擦轮式充电机构，包括上下浮动架体6，所述上下浮动架体6的下端安装有用于夹紧要充电机器人的从动轮16的对夹装置，且上下浮动架体6滑动安装于上下直线滑轨机构上。
29.所述上下浮动架体6包括方管组成的矩形架体23，且在矩形架体23上安装有位于沿长度方向设置的两个方管之间的基板，且在基板上开设有通孔，基板两侧矩形架体23上安装有气缸安装板22，所述矩形架体23上安装有由方管组成的h型架体24，且h型架体24顶部通过水平管25连接组成固定架体1。
30.所述对夹装置包括对夹直线滑轨滑块组件8，所述对夹直线滑轨滑块组件8通过螺栓固定安装于矩形架体23上，且沿矩形架体23的长度方向设置，对夹直线滑轨滑块组件8两端布置有安装于矩形架体23上的直线滑轨限位块9，主动夹紧架体10顶部一端与其中一个对夹直线滑轨滑块组件8上的两个滑块通过螺栓连接，另一端与另一个对夹直线滑轨滑块组件 8上对应的两个滑块通过螺栓连接，同样从动夹紧架体18顶部一端与其中一个对夹直线滑轨滑块组件8上的两个滑块通过螺栓连接，另一端与另一个对夹直线滑轨滑块组件8上对应的两个滑块通过螺栓连接，且主动夹紧架体10的夹紧侧与从动夹紧架体18的夹紧侧正对，所述主动夹紧架体10一侧底端通过螺栓固定安装有防爆电机13，且防爆电机13的输出轴末端安装有位于主动夹紧架体10另一侧的驱动轮14，所述从动夹持板底部安装有上下布置的浮动轮15，所述从动夹紧架体18顶部通过螺栓及齿条限位角钢17固定安装有第一齿条12，主动夹紧架体10顶部通过螺栓及齿条限位角钢17固定安装有第二齿条21，第一齿条12和第二齿条21之间安装有与两者同时啮合的齿轮轴11，且齿轮轴11的光轴部分穿过基板上的通孔且末端与安装于基板上的轴承座19转动安装，所述主动夹紧架体10顶部安装有沿竖向设置的气缸连接板26，且气缸连接板26与夹紧气缸5的气缸浮动接头4连接，所述夹紧气缸5 通过气缸座20安装于上下浮动架体6的矩形架体23的气缸安装板22上。
31.所述主动夹紧架体10和从动夹紧架体18结构相同，均包括连接板27，所述连接板27 的一端侧壁设置向外突出的凸块28，主动夹紧架体10的连接板上的凸块28与从动夹紧架体 18的连接板上的凸块28相对设置，连接板27底部一体成型有对夹板29，对夹板29两侧设置有筋板30，且筋板30靠近对夹板29的夹持侧设置。
32.所述上下直线滑轨机构包括由方管组成的l形架体31，且l形架体31的竖向方管和与竖向方管连接的水平方管之间通过三角筋板32连接加固，且在l形架体31的底部四角处也通过螺栓安装有加固板33，l形架体31的竖向方管上分别通过螺栓固定安装有上下直线滑轨滑块组件7，且l形架体31通过上下直线滑轨滑块组件7上的滑块与上下浮动架体6连接， l形架体31的上下水平方管上分别安装有调节组件，同时调节组件与上下浮动架体6的h型架体24上的顶部水平管及矩形架体23连接。
33.位于上部的所述调节组件包括带有限位杆的第一基座34和带有调节杆2的第二基座35，限位杆与第一基座34固定安装，用于防止调节弹簧3产生摆动，调节杆2与第二基座35
750w，额定电压24v，额定转速为1500rpm，实验中整体结构运行平稳，并且防爆发电电机能够产生的额定电流≥12a，能够为机器人充电时的充电功率约为300w，经过后续实验可以在继续增大防爆发电电机功率，从而提升充电功率。


技术特征：
1.一种接触摩擦轮式充电机构，其特征在于，包括上下浮动架体，所述上下浮动架体的下端安装有用于夹紧要充电机器人的从动轮的对夹装置，所述上下浮动架体滑动安装于上下直线滑轨机构上。2.根据权利要求1所述的一种接触摩擦轮式充电机构，其特征在于：所述上下浮动架体包括方管组成的矩形架体，所述矩形架体上安装有由方管组成的h型架体，且h型架体顶部通过水平管连接组成固定架体。3.根据权利要求1所述的一种接触摩擦轮式充电机构，其特征在于：所述对夹装置包括对夹直线滑轨滑块组件，所述对夹直线滑轨滑块组件通过螺栓固定安装于上下浮动架体底部，对夹直线滑轨滑块组件两端布置有安装于上下浮动架体上的直线滑轨限位块，主动夹紧架体和从动夹紧架体顶部分别与夹直线滑轨滑块组件上对应设置的滑块通过螺栓连接，所述主动夹紧架体的一侧底端通过螺栓固定安装有电机，且电机的输出轴末端安装有位于主动夹紧架体另一侧的驱动轮，所述从动夹持板底部安装有浮动轮，所述从动夹紧架体顶部通过螺栓及齿条限位角钢固定安装有第一齿条，主动夹紧架体顶部通过螺栓及齿条限位角钢固定安装有第二齿条，第一齿条和第二齿条之间安装有齿轮轴，且齿轮轴的光轴与安装于上下浮动架体上的轴承座连接，所述主动夹紧架顶部安装有沿竖向设置的气缸连接板，所述气缸连接板与夹紧气缸的气缸浮动接头连接，所述夹紧气缸安装于上下浮动架体上。4.根据权利要求3所述的一种接触摩擦轮式充电机构，其特征在于：所述主动夹紧架体和从动夹紧架体结构相同，均包括连接板，所述连接板的一端侧壁设置向外突出的凸块，连接板底部一体成型有对夹板，对夹板两侧设置有筋板。5.根据权利要求1所述的一种接触摩擦轮式充电机构，其特征在于：所述上下直线滑轨机构包括由方管组成的l形架体，且l形架体的竖向方管和与竖向方管连接的水平方管之间通过三角筋板连接加固，且在l形架体的底部四角处也通过螺栓安装有加固板，l形架体的竖向方管上分别通过螺栓固定安装有上下直线滑轨滑块组件，且l形架体通过上下直线滑轨滑块组件上的滑块与上下浮动架体连接，同时l形架体与上下浮动架体的顶部和底部之间通过调节组件相连。6.根据权利要求1所述的一种接触摩擦轮式充电机构的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：机器人控制系统识别机器人蓄电池处于电量不足状态，需要对机器人蓄电池进行充电，机器人前进或后退至充电工位，通过机器人上的接近开关判定机器人是否已经进入充电工位；机器人进入充电工位并且停止后，充电机构上处于伸展状态的夹紧气缸收到信息后气缸杆缩回，通过齿轮与第一齿条和第二齿条啮合传递拉力，带动主动夹紧架体与从动夹紧架体在对夹直线滑轨滑块组件上面移动向中间夹紧，使驱动轮与浮动轮向中间移动将从动轮夹紧，并通过上下浮动架体在上下直线滑轨滑块组件上的运动和弹簧的收缩来补偿充电机构与机器人的位置偏差；机器人与充电机构位置对正并且夹紧后，防爆电机开始以额定速度运转，带动机器人本体上的防爆发电电机电机以额定发电转速运转并产生电流发电，为机器人的蓄电池充电。

技术总结
一种接触摩擦轮式充电机构及使用方法，属于井下巡检机器人充电装置技术领域，包括上下浮动架体，所述上下浮动架体的下端安装有用于夹紧要充电机器人的从动轮的对夹装置，所述上下浮动架体滑动安装于上下直线滑轨机构上。本发明接触摩擦轮式充电机构，通过充电机构的电机减速机驱动聚氨酯轮旋转与机器人本体的防爆发电机上的聚氨酯轮接触，通过摩擦力传递扭矩带动机器人上的防爆发电电机转动，电机转子切割磁感线产生感应电动势从而产生电流为机器人的蓄电池充电，充电机构具备自适应位置调节机构，能够根据机器人的位置调节自身位置达到理想的发电位置从而带动发电电机进行充电。到理想的发电位置从而带动发电电机进行充电。到理想的发电位置从而带动发电电机进行充电。


技术研发人员：王雷 白鹤 朱玉芹 刘昊 常健 张维娜 邱教伟 李赫 任野
受保护的技术使用者：中煤科工集团沈阳研究院有限公司
技术研发日：2022.06.22
技术公布日：2022/8/9