專利名稱：液壓驅動式礦井環境探測機器人移動平臺的制作方法
技術領域：
本實用新型專利涉及一種液壓驅動式機器人移動平臺，尤其適用于進入煤礦礦井瓦斯爆炸后的災害現場進行救援工作的機器人。
背景技術：
煤礦井下地形環境復雜，尤其是發生爆炸災害后的煤礦地形環境為非結構化的地形環境，開發非結構地形環境下的移動機器人是當今機器人研究中的重點課題。迄今為止，國內外移動機器人移動平臺特別是救援機器人的機械移動平臺大都采用傳統的驅動方式一電機直接驅動或者電機+減速器驅動，如已有的機器人(I)地震救援機器人，例如日本千葉工業大學研制的搜救機器人“木槿”能夠在復雜環境中暢行無阻，該機器人有6條履帶，包括兩個主履帶和2對獨立驅動的擺臂履帶，主履帶由電機驅動，擺臂履帶又電機+減速器驅動，主體部分被履帶包裹，該機器人可以靈活的遙控，且可以在復雜的環境中行進，不易翻倒與卡阻；(2)消防機器人，如我國江蘇省常州市消防部門和常州寶盾消防裝備廠聯合設計制造的消防機器人，在后方人員的遙控下，可在方圓300米的范圍內自由活動，可翻越30度左右坡度的障礙物如履平地，其自帶的水炮射程可達60米。行走機構為履帶行走機構，履帶驅動方式為電機+減速器進行驅動；(3)排險機器人，如國內的排險機器人有上海交通大學和沈陽自動化所聯合研制的“勇士號”遙控移動式作業機器人。這種機器人能夠完成探測現場情況、去污、取樣、檢修等任務；這種機器人的履帶行走機構是由電機直接驅動；⑷反恐機器人，例如我國研制的靈蜥系列多功能排險機器人，由沈陽自動化研究所開發，應用于非結構環境或危險、惡劣環境，具有自主移動和可遙操作的能力，由履帶行走機構、多種作業功能機械手(爪)及控制、無線通訊、專用履帶等部分組成，其中履帶行走機構是由電機+減速器方式進行驅動。然而采用以上傳統的驅動方式存在一些問題，主要問題有(1)爬坡及越障時驅動力不足；(2)在越障及不規則路面行駛時會產生瞬間大電流，燒毀電子元件。因此需要設計一種更合理的移動平臺來代替傳統的機器人移動平臺，來解決目前傳動方式所帶來的兩大問題。
實用新型內容針對以上問題，綜合分析各種傳動系統后，選用閉式液壓系統作為驅動單元，不僅可以很好地解決以上兩個問題，而且還有以下優點由于液壓系統中液壓馬達的轉動是靠液壓系統中液壓油來驅動的，不需要電力來驅動，因此液壓馬達本身是防爆的，可以直接設置在隔爆腔外而不用采取防爆措施，這樣可以有效地減小隔爆腔的體積，從而降低機器人的重量。機器人的重量降低后，在電池容量一定的情況下，可以有效地增加續航時間。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是隔爆殼體蓋(14)與隔爆殼體
(15)由螺栓連接，形成隔爆腔。閉式液壓系統的元器件除液壓馬達I (5)和液壓馬達11(6)以外都安裝在這個隔爆腔內。液壓馬達I (5)、液壓馬達II (6)安裝在履帶組件(16、17)內部的驅動輪。履帶組件(16、17)通過連接軸(18、19)與隔爆殼體(15)連接，從而形成液壓移動平臺。用電機(I)驅動液壓泵I (2)，由液壓泵I (2)通過隔爆腔引出的液壓管路驅動液壓馬達I (5)、液壓馬達IU6)，從而驅動履帶運轉。本實用新型專利具有的有益效果是能夠實現在收到控制人員指令后在救援現場進行自動行走，在移動平臺上裝上相應的傳感器，即可以探測災害現場環境。本移動平臺具有易于控制，結構簡單，驅動力矩大等特點，驅動力矩的增大可以增大機器人的越障能力，越障能力的增強可以使機器人移動平臺更好的適應礦災發生后礦井下的非結構化地形，因此本實用新型專利更適用于進入煤礦復雜環境的移 動機器人。
圖I為煤礦救援機器人液壓驅動移動平臺液壓原理示意圖。圖2、3為煤礦救援機器人液壓移動平臺示意圖。圖I中1_電機，2-液壓泵I，3-雙向溢流閥，4-手動換向閥，5-液壓馬達I，6-液壓馬達II，7-油箱，8-液壓泵ΙΙ，9-單向閥I，10-單向閥II，11-溢流閥，12-電磁換向閥I，13-電磁換向閥II。圖2、3中14-隔爆殼體蓋，15-隔爆殼體，16、17-履帶組件，18、19-連接軸，5-液壓馬達1、6_液壓馬達II。
具體實施方式
圖I示出了本實用新型專利的一種具體液壓傳動方式一用于煤礦救援機器人液壓移動平臺。如圖I所示I、前進功能是通過主回路來實現，主回路的組成1-電機，2-液壓泵I，3-雙向溢流閥，4-手動換向閥，5-液壓馬達。工作原理是通過電機⑴驅動液壓泵⑵旋轉，液壓泵⑵即可帶動液壓馬達
I(5)、液壓馬達II (6)旋轉。雙向溢流閥(3)的作用是當系統的壓力過高時溢流，保護液壓系統。手動換向閥(4)的作用是當系統出現故障時，可以調節手動換向閥，使高壓回路與低壓回路相通，既可以推動移動平臺行走。主回路工作時，液壓泵II (2)和液壓馬達I (5)、液壓馬達II (6)都有內泄漏，因此需要隨時對系統進行補油，并且將內泄漏的油引入油箱，否則會引起嚴重的發熱，因此需要添加補油回路。補油回路系統組成1-電動機，8-液壓泵1，9_單向閥I，10-單向閥II，11-溢流閥。補油回路的工作原理是補油回路由電機⑴帶動補油泵，向低壓回路進行補油，并且帶有溢流閥(11)，保護系統安全。當補油回路工作時，不僅可以向系統補油，而且可以在低壓油側形成背壓，使系統運行穩定。2、原地轉彎功能的實現能夠原地轉彎的功能是通過電磁換向閥I (12)和電磁換向閥11(13)來控制的，當工況需要原地轉彎時，只須控制一側電磁換向閥1(12)(或電磁換向閥Π(13))與另外一側的電磁換向閥11(13)(或電磁換向閥1(12))處于相反的位即可實現原地轉彎。[0019]當工況需要轉彎的角度不是很大時，也可以選擇一側電磁換向閥1(12)(或電磁換向閥Π(13))正常運行，另外一側電磁換向閥11(13)(或電磁換向閥1(12))調到中位，即可實現小角度轉彎，此狀態下轉彎時，雖然轉彎半徑小，但此時液壓系統的沖擊較小。圖2、3示出了本實用新型的一種煤礦救援機器人液壓移動平臺具體實現形式。如圖2、3所示隔爆殼體蓋(14)與隔爆殼體(15)由螺栓連接，形成隔爆腔。閉式液壓系統的元器件除液壓馬達I (5)和液壓馬達II (6)以外都安裝在這個隔爆腔內。液壓馬達I (5)、液壓馬達Π(6)安裝在履帶組件(16、17)內部的驅動輪。履帶組件(16、17)通過連接軸(18、19)與隔爆殼體(15)連接，從而形成液壓移動平臺。用電機(I)驅動液壓泵I (2)，由液壓泵1(2)通過隔爆腔引出的液壓管路驅動液壓馬達I (5)、液壓馬達IU6)，從而驅動履帶運轉。以上內容是結合具體的實施方式對本實用新型專利所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型專利只局限于這些說明。對于本實用新型專利所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型專利結構的前提下，做出的推演和替換，都應屬于本實用新型專利的保護范圍。
權利要求1.一種液壓驅動式礦井環境探測機器人移動平臺，該液壓驅動式礦井環境探測機器人移動平臺包括由電機(I)、通過聯軸器與電機(I)連接的液壓泵I (2)、通過液壓管路與液壓泵I (2)連接的電磁換向閥1(12)和電磁換向閥II (13)、通過液壓管路與電磁換向閥I (12)連接的液壓馬達I (5)、通過液壓管路與電磁換向閥1(13)連接的液壓馬達II (6)、與進油管路與回油管路連接的雙向溢流閥(3)、與進油管路與回油管路連接的手動換向閥(4)、與電機(I)連接的液壓泵II (8)、通過液壓管路與液壓泵11(8)連接的單向閥1(9)和單向閥II (10)、通過液壓管路與液壓泵II (8)連接的溢流閥(11)、接油箱(7)組成的閉式液壓系統、由隔爆殼體蓋(14)、隔爆殼體(15)組成的隔爆腔、履帶組件(16、17)，其特征在于隔爆殼體蓋(14)與隔爆殼體(15)由螺栓連接，形成隔爆腔，閉式液壓系統的元器件除液壓馬達I (5)和液壓馬達IU6)以外都安裝在這個隔爆腔內，液壓馬達I (5)、液壓馬達11(6)安裝在履帶組件(16、17)內部的驅動輪，履帶組件(16、17)通過連接軸(18、19)與隔爆殼體(15)連接，從而形成液壓移動平臺，用電機(I)驅動液壓泵I (2)，由液壓泵I (2)通過隔爆腔引出的液壓管路驅動液壓馬達I (5)、液壓馬達II ￠)，從而驅動履帶運轉。
專利摘要一種液壓驅動式礦井環境探測機器人移動平臺，包括液壓系統，隔爆殼體蓋，隔爆殼體，連接軸，履帶組件，隔爆殼體蓋與隔爆殼體由螺栓連接，形成隔爆腔。液壓系統的元器件除了液壓馬達意外都安裝在這個隔爆腔內，由隔爆腔引出液壓管路連接上外部的液壓馬達，既可以實現圖1所示液壓系統的功能。液壓馬達安裝在履帶組件內部，直接驅動履帶組件內的驅動輪，從而驅動履帶進行運轉。履帶組件通過連接軸與隔爆殼體連接，從而組成液壓移動平臺。本實用新型專利能夠實現在得到工作人員指令后在救援現場進行自動行走，在移動平臺上裝上相應的傳感器，即可以探測災害現場環境。本移動平臺具有易于控制，結構簡單，驅動力矩大等特點，適用于進入復雜環境的移動機器人。
文檔編號B62D55/06GK202806376SQ201220023760
公開日2013年3月20日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者朱華, 劉建, 王松濤, 馬西良, 王勇 申請人:中國礦業大學