本實用新型涉及檢測設備的技術(shù)領域，具體涉及一種用于礦用皮帶機的智能巡檢機器人。

背景技術(shù)：

對皮帶機中托輥狀況的傳統(tǒng)巡檢主要靠人工，皮帶太長，巡檢工作量大，人工手持測溫儀、測振儀進行巡檢發(fā)現(xiàn)問題不及時，存在著重大設備安全隱患。

在目前的工業(yè)化生產(chǎn)中，礦用皮帶機常見故障包括：皮帶斷裂、跑偏、打滑、托車昆卡死以及運載物自燃等，當皮帶機出現(xiàn)故障時，不僅影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，更會對工人生命安全造成威脅。因此對皮帶機運輸狀態(tài)的實時監(jiān)測成為企業(yè)共同關(guān)注的問題。目前大多數(shù)煤礦企業(yè)對于皮帶機的巡檢方式仍為人工巡視為主，這種方式主要依靠巡視工人的感官來對皮帶機狀態(tài)進行判斷，巡檢效率低、成本高，而且依賴于工人的主觀判斷，可靠性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種用于礦用皮帶機的智能巡檢機器人，解決了現(xiàn)有人工巡檢方式效率低，可靠性差等問題。

本實用新型可通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種用于礦用皮帶機的智能巡檢機器人，包括封閉的殼體，所述殼體的底部設置有旋轉(zhuǎn)云臺，頂部通過行走單元與導軌相連，內(nèi)部設置有控制單元，所述導軌沿礦用皮帶機的機架設置，在所述旋轉(zhuǎn)云臺的兩側(cè)各設置一套測試單元，分別對礦用皮帶機中成對出現(xiàn)的兩個托輥進行圖像、轉(zhuǎn)速和聲音檢測，所述旋轉(zhuǎn)云臺用于通過旋轉(zhuǎn)，調(diào)整測試單元與對應托輥之間的相對位姿，實現(xiàn)日常檢測和對故障位置的進一步檢測，所述行走單元用于控制智能巡檢機器人沿導軌移動。

進一步，所述旋轉(zhuǎn)云臺包括倒t形支架，所述倒t形支架中橫桿與導軌平行設置，其兩端各設置一個安裝座，所述安裝座與第一電動機的輸出軸相連，其表面設置有測試單元，所述第一電動機用于帶動安裝座連同其上的測試單元繞x軸的正方向或者負方向旋轉(zhuǎn)，從而使測試單元朝向各自對應的托輥旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)日常檢測；

所述倒t形支架中豎桿的自由端與第二電動機的輸出軸相連，所述第二電動機用于帶動整個倒t形支架繞z軸方向旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)整測試單元與對應托輥在y軸方向的距離，實現(xiàn)對故障位置的進一步檢測。

進一步，所述測試單元包括可見光相機、紅外相機、激光測速器和拾音器。

進一步，所述殼體內(nèi)部還設置有避障模塊和通訊模塊，所述避障模塊設置為全景相機，所述通訊模塊設置為5gcpe設備，所述全景相機的攝像頭朝向智能巡檢機器人的前進方向，對應殼體上的位置設置有玻璃窗口，用于對前進方向的障礙物進行拍攝，所述5gcpe設備用于實現(xiàn)智能巡檢機器人與監(jiān)控系統(tǒng)之間的通訊，在所述殼體的頂部還設置有報警器。

進一步，所述導軌采用工字鋼結(jié)構(gòu)，包括處于中間的豎板以及與之垂直相連的上橫板和下橫板，所述行走單元包括兩個主動輪，兩個所述主動輪分別設置在工字鋼兩側(cè)的凹槽內(nèi)，其中心的傳動軸均與對應的伺服電機的輸出軸相連，所述伺服電機的輸出軸和豎板之間的垂直距離小于主動輪的半徑，從而確保主動輪的表面緊壓豎板，在伺服電機的帶動下沿豎板表面移動；

每個所述主動輪的兩側(cè)各設置一個從動輪，每個所述從動輪均沿下橫板移動，還通過連接板與殼體連接。

進一步，所述豎板與主動輪的接觸面設置為摩擦面，沿所述上橫板架設有供電滑觸線裝置。

進一步，還包括位置確認模塊，所述位置確認模塊用于對智能巡檢機器人的行走位置進行復測，包括沿所述導軌均勻間隔黏貼的rfid標簽，以及在殼體上設置的rfid標簽讀卡器，所述rfid標簽均設置有對應其所在位置的位置信息。

本實用新型有益的技術(shù)效果在于：

利用配備紅外熱成像儀、拾音器、高清攝像頭、激光測速器等代替人工勻速沿線巡檢，實時上傳檢測數(shù)據(jù)，通過邏輯運算預測設備故障發(fā)出預警，提醒相關(guān)人員及時檢查檢修故障設備，提高設備的運行可靠性，大大提高了巡檢可靠性，節(jié)省成本，同時，這種通過將計算機視覺、各類傳感器搭載于控制箱，利用無線網(wǎng)橋傳輸，集成于一體的智能巡檢機器人滿足了企業(yè)的需求。

附圖說明

圖1為本實用新型的總體結(jié)構(gòu)的正視示意圖；

圖2為本實用新型的總體結(jié)構(gòu)的側(cè)視示意圖；

圖3為本實用新型的總體結(jié)構(gòu)的仰視示意圖；

其中，1-殼體，2-旋轉(zhuǎn)云臺，3-導軌，4-測試單元，5-全景相機，6-5gcpe設備，7-主動輪，8-伺服電機，9-從動輪，10-rfid標簽讀卡器，11-滑觸線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及較佳實施例詳細說明本實用新型的具體實施方式。

如圖1-3所示，本實用新型提供了一種用于礦用皮帶機的智能巡檢機器人，包括封閉的殼體1，在殼體1的底部設置有旋轉(zhuǎn)云臺2，頂部通過行走單元與導軌3相連，內(nèi)部設置有控制單元、通訊模塊、避障模塊等等，該導軌3沿礦用皮帶機的機架設置，在旋轉(zhuǎn)云臺2的兩側(cè)各設置一套測試單元4，分別對礦用皮帶機中成對出現(xiàn)的兩個托輥進行圖像和聲音檢測，該旋轉(zhuǎn)云臺3用于通過旋轉(zhuǎn)，調(diào)整測試單元4與對應托輥之間的相對位姿，實現(xiàn)日常檢測和對故障位置的進一步檢測，該行走單元用于控制智能巡檢機器人沿導軌移動，該通訊模塊用于實現(xiàn)控制單元與監(jiān)控系統(tǒng)之間的通訊，該避障模塊用于實現(xiàn)智能巡檢機器人行走過程中的避障。這樣，借助行走單元和導軌、以及避障模塊的配合，帶動智能巡檢機器人沿礦用皮帶機的機架移動，利用旋轉(zhuǎn)云臺2上的兩套測試單元4對成對出現(xiàn)的兩個托輥進行圖像、轉(zhuǎn)速和聲音檢測，然后，控制單元將檢測數(shù)據(jù)通過通訊模塊傳送給監(jiān)控系統(tǒng)，并接收監(jiān)控系統(tǒng)的分析結(jié)果，控制智能巡檢機器人的下一步動作，如發(fā)現(xiàn)故障，則控制旋轉(zhuǎn)云臺帶動測試單元向故障位置轉(zhuǎn)動，對故障位置的進一步檢測；又如發(fā)現(xiàn)前方有障礙物，則通過行走單元控制智能巡檢機器人停止移動，進行避障操作等等，從而實現(xiàn)對礦工皮帶機的智能化巡檢，達到遠程監(jiān)測皮帶、托輥運行狀態(tài)的目的，能夠輔助工人進行輸送機運行狀態(tài)監(jiān)控，提高工作效率，降低勞動強度，同時，通過圖像分析還可預警滾筒、托輥粘料，導致膠帶跑偏、膠帶運行不穩(wěn)定，高溫等其他故障引發(fā)火災，能有效減少設備故障停機率，加大單位時間內(nèi)的皮帶運輸量，降低一系列機器故障與安全事故的風險。

該旋轉(zhuǎn)云臺2包括倒t形支架，該倒t形支架中橫桿與導軌3平行設置，其兩端各設置一個安裝座，該安裝座與第一電動機的輸出軸相連，其表面設置有測試單元4，該測試單元4包括可見光相機、紅外相機、激光測速器和拾音器，分別用于采集托輥區(qū)域的平面圖像、紅外圖像、轉(zhuǎn)速和聲音信息，該第一電動機用于帶動安裝座連同其上的測試單元繞x軸的正方向或者負方向旋轉(zhuǎn)，從而使測試單元朝向各自對應的托輥旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)日常檢測。由于x軸方向即為與導軌平行方向，而成對出現(xiàn)的兩個托輥分別為導軌的上方和下方，因此，兩個測試單元需要一個向下旋轉(zhuǎn)，一個向上旋轉(zhuǎn)，才能得到更好的采集角度，獲取更為準確的數(shù)據(jù)，同時，整個智能巡檢機器人沿導軌移動，前面的測試單元4會先完成檢測，兩個測試單元的檢測時間會有一些間隔。

該倒t形支架中豎桿的自由端與第二電動機的輸出軸相連，該第二電動機用于帶動整個倒t形支架繞z軸方向旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)整測試單元與對應托輥在y軸方向的距離，實現(xiàn)對故障位置的進一步檢測。當監(jiān)控系統(tǒng)通過對日常檢測的檢測數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超標，可能有故障時，可以通過第二電動機帶動整個倒t形支架繞z軸方向旋轉(zhuǎn)，使對應的測試單元更加靠近托輥位置，此時再進行檢測，可以獲取更加小區(qū)域位置的數(shù)據(jù)，這樣采集的數(shù)據(jù)更加準確，從而完成對故障位置的進一步檢測。

該避障模塊可以設置為全景相機5，該全景相機5的攝像頭朝向智能巡檢機器人的前進方向，對應殼體上的位置設置有玻璃窗口，用于對前進方向的障礙物進行拍攝，該通訊模塊可以設置為5gcpe設備6，由于礦用皮帶機多用于露天煤礦，戶外溫差大，空氣中浮游雜質(zhì)如煤塵含量高，因此，通訊環(huán)境不是很好，而5gcpe設備6是華為自主研發(fā)的5g無線終端接入設備，采用了業(yè)內(nèi)首款基于3gppr15標準的多模芯片balong5000，性能強功耗低，支持sub-6g全頻段，現(xiàn)網(wǎng)實測速率達到3.2gbps，可以讓用戶快速接入5g超光纖的高速網(wǎng)絡中，提升用戶在全場景內(nèi)的網(wǎng)絡體驗，從而可以確保智能巡檢人和監(jiān)控系統(tǒng)之間的通訊。同時，智能巡檢機器人使用低壓滑觸線11線槽方式供電，如24v，采用鋰電池作為備用電源，且不低于20ah。

該導軌3采用h形結(jié)構(gòu)，如工字鋼結(jié)構(gòu)，包括處于中間的豎板以及與之垂直相連的上橫板和下橫板，該行走單元包括兩個主動輪7，這兩個主動輪7分別設置在工字鋼兩側(cè)的凹槽內(nèi)，其中心的傳動軸均與對應的伺服電機8的輸出軸相連，該伺服電機8的輸出軸和豎板之間的垂直距離小于主動輪7的半徑，從而確保主動輪7的表面緊壓豎板，在伺服電機8的帶動下沿豎板表面移動，為了增加主動輪7與豎板之間的摩擦力，可以在豎板對應的接觸面上噴涂砂礫，增加粗糙度。另外，整個導軌3按照一定高度沿礦用皮帶機的機架鋪設，智能巡檢機器人在其上勻速運行，避免了托輥轉(zhuǎn)速監(jiān)測的不穩(wěn)定性。

在每個主動輪7的兩側(cè)各設置一個從動輪9，每個從動輪9均沿下橫板移動，還通過連接板與殼體連接，這樣，從動輪9可以承擔智能巡檢機器人的重量，減少主動輪6在豎直方向的承重，更加方便主動輪7的轉(zhuǎn)動。

在殼體1的頂部還設置有報警器，發(fā)生任何狀況，都可以通過報警器進行報警提示。

另外，伺服電機7的自身擁有編碼器，通過編碼器測算轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)周數(shù)，驅(qū)動輪周長一定，因此通過該編碼器可精確測算出智能巡檢機器人行駛距離，通過機器人限位觸發(fā)裝置，確定導軌起點，通過行駛距離可確定智能巡檢機器人的位置，但是，如果遇到打滑狀況，測試就會不準確，因此，本實用新型的智能巡檢機器人還增加了位置確認模塊，該位置確認模塊用于對智能巡檢機器人的行走位置進行復測，包括沿導軌3均勻間隔黏貼的rfid標簽，以及在殼體1上設置的rfid標簽讀卡器10，具體地，在導軌上每隔6米粘貼rfid標簽，標簽中寫入該點位置信息，配備rfid標簽讀卡器10，編碼器行駛距離大于6米，而rfid標簽讀卡器未讀取到下一個標簽，則說明主動輪打滑或者有其他突發(fā)情況，觸發(fā)故障預警。

利用本實用新型的智能巡檢機器進行巡檢時，監(jiān)控系統(tǒng)下達巡檢任務，機器人沿導軌勻速行駛，通過旋轉(zhuǎn)云臺調(diào)整兩個測試單元的角度，使其分別向上和向下朝向?qū)纳舷峦休佇D(zhuǎn)，利用可見光相機、紅外相機進行實時圖像采集，利用拾音器對皮帶機的運行聲音實時捕捉，利用激光測試器進行轉(zhuǎn)速檢測，檢測數(shù)據(jù)通過5gcpe設備傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)的上位機。如拾音器捕捉到異常音頻信號，為了進一步確認異常來源，隨即伺服電機控制旋轉(zhuǎn)云臺左右轉(zhuǎn)動，當然第一電動機或者第二電動機也可以帶動對應測試單元進行微調(diào)，使測試單元更加靠近異常位置，然后，可見光相機、紅外相機、激光測速儀隨即對準該托輥進行監(jiān)測，紅外相機監(jiān)測出溫度異常，激光測速器檢測出速度異常，上位機收到異常信號，發(fā)出危險預警信息，相關(guān)人員立即對該位置托輥進行檢修，待問題處理完成，異常信號消失，巡檢機器人繼續(xù)完成下達的巡檢任務。行駛途中還可監(jiān)測沿途生物活動軌跡，當人或者動物靠近皮帶機時，通過全景相機采集圖像，進行圖像處理后，立即發(fā)出危險警示，提示或驅(qū)趕生物遠離皮帶機，保障皮帶機安全運行。

雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式，但是本領域的技術(shù)人員應當理解，這些僅是舉例說明，在不背離本實用新型的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，因此，本實用新型的保護范圍由所附權(quán)利要求書限定。

技術(shù)特征：

1.一種用于礦用皮帶機的智能巡檢機器人，其特征在于：包括封閉的殼體，所述殼體的底部設置有旋轉(zhuǎn)云臺，頂部通過行走單元與導軌相連，內(nèi)部設置有控制單元，所述導軌沿礦用皮帶機的機架設置，在所述旋轉(zhuǎn)云臺的兩側(cè)各設置一套測試單元，分別對礦用皮帶機中成對出現(xiàn)的兩個托輥進行圖像、轉(zhuǎn)速和聲音檢測，所述旋轉(zhuǎn)云臺用于通過旋轉(zhuǎn)，調(diào)整測試單元與對應托輥之間的相對位姿，實現(xiàn)日常檢測和對故障位置的進一步檢測，所述行走單元用于控制智能巡檢機器人沿導軌移動。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦用皮帶機的智能巡檢機器人，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)云臺包括倒t形支架，所述倒t形支架中橫桿與導軌平行設置，其兩端各設置一個安裝座，所述安裝座與第一電動機的輸出軸相連，其表面設置有測試單元，所述第一電動機用于帶動安裝座連同其上的測試單元繞x軸的正方向或者負方向旋轉(zhuǎn)，從而使測試單元朝向各自對應的托輥旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)日常檢測；

所述倒t形支架中豎桿的自由端與第二電動機的輸出軸相連，所述第二電動機用于帶動整個倒t形支架繞z軸方向旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)整測試單元與對應托輥在y軸方向的距離，實現(xiàn)對故障位置的進一步檢測。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于礦用皮帶機的智能巡檢機器人，其特征在于：所述測試單元包括可見光相機、紅外相機、激光測速器和拾音器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦用皮帶機的智能巡檢機器人，其特征在于：所述殼體內(nèi)部還設置有避障模塊和通訊模塊，所述避障模塊設置為全景相機，所述通訊模塊設置為5gcpe設備，所述全景相機的攝像頭朝向智能巡檢機器人的前進方向，對應殼體上的位置設置有玻璃窗口，用于對前進方向的障礙物進行拍攝，所述5gcpe設備用于實現(xiàn)智能巡檢機器人與監(jiān)控系統(tǒng)之間的通訊，在所述殼體的頂部還設置有報警器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦用皮帶機的智能巡檢機器人，其特征在于：所述導軌采用工字鋼結(jié)構(gòu)，包括處于中間的豎板以及與之垂直相連的上橫板和下橫板，所述行走單元包括兩個主動輪，兩個所述主動輪分別設置在工字鋼兩側(cè)的凹槽內(nèi)，其中心的傳動軸均與對應的伺服電機的輸出軸相連，所述伺服電機的輸出軸和豎板之間的垂直距離小于主動輪的半徑，從而確保主動輪的表面緊壓豎板，在伺服電機的帶動下沿豎板表面移動；

每個所述主動輪的兩側(cè)各設置一個從動輪，每個所述從動輪均沿下橫板移動，還通過連接板與殼體連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于礦用皮帶機的智能巡檢機器人，其特征在于：所述豎板與主動輪的接觸面設置為摩擦面，沿所述上橫板架設有供電滑觸線裝置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦用皮帶機的智能巡檢機器人，其特征在于：還包括位置確認模塊，所述位置確認模塊用于對智能巡檢機器人的行走位置進行復測，包括沿所述導軌均勻間隔黏貼的rfid標簽，以及在殼體上設置的rfid標簽讀卡器器，所述rfid標簽均設置有對應其所在位置的位置信息。

技術(shù)總結(jié)

本實用新型涉及檢測設備的領域，公開了一種用于礦用皮帶機的智能巡檢機器人，包括封閉的殼體，所述殼體的底部設置有旋轉(zhuǎn)云臺，頂部通過行走單元與導軌相連，內(nèi)部設置有控制單元，所述導軌沿礦用皮帶機的機架設置，在所述旋轉(zhuǎn)云臺的兩側(cè)各設置一套測試單元，分別對礦用皮帶機中成對出現(xiàn)的兩個托輥進行圖像、轉(zhuǎn)速和聲音檢測，所述旋轉(zhuǎn)云臺用于通過旋轉(zhuǎn)，調(diào)整測試單元與對應托輥之間的相對位姿，實現(xiàn)日常檢測和對故障位置的進一步檢測，所述行走單元用于控制智能巡檢機器人沿導軌移動。本實用新型通過將計算機視覺、各類傳感器搭載于控制箱，利用無線網(wǎng)橋傳輸，集成于一體的智能巡檢機器人滿足了企業(yè)的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：肖鹿;王偉;楊曉東;楊孝新;李凱

受保護的技術(shù)使用者：新疆天池能源有限責任公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.10.27

技術(shù)公布日：2021.08.13