本实用新型涉及检测设备的技术领域，具体涉及一种用于矿用皮带机的智能巡检机器人。
背景技术：
对皮带机中托辊状况的传统巡检主要靠人工，皮带太长，巡检工作量大，人工手持测温仪、测振仪进行巡检发现问题不及时，存在着重大设备安全隐患。
在目前的工业化生产中，矿用皮带机常见故障包括：皮带断裂、跑偏、打滑、托车昆卡死以及运载物自燃等，当皮带机出现故障时，不仅影响企业的生产效率，更会对工人生命安全造成威胁。因此对皮带机运输状态的实时监测成为企业共同关注的问题。目前大多数煤矿企业对于皮带机的巡检方式仍为人工巡视为主，这种方式主要依靠巡视工人的感官来对皮带机状态进行判断，巡检效率低、成本高，而且依赖于工人的主观判断，可靠性差。
技术实现要素：
本实用新型提供了一种用于矿用皮带机的智能巡检机器人，解决了现有人工巡检方式效率低，可靠性差等问题。
本实用新型可通过以下技术方案实现：
一种用于矿用皮带机的智能巡检机器人，包括封闭的壳体，所述壳体的底部设置有旋转云台，顶部通过行走单元与导轨相连，内部设置有控制单元，所述导轨沿矿用皮带机的机架设置，在所述旋转云台的两侧各设置一套测试单元，分别对矿用皮带机中成对出现的两个托辊进行图像、转速和声音检测，所述旋转云台用于通过旋转，调整测试单元与对应托辊之间的相对位姿，实现日常检测和对故障位置的进一步检测，所述行走单元用于控制智能巡检机器人沿导轨移动。
进一步，所述旋转云台包括倒t形支架，所述倒t形支架中横杆与导轨平行设置，其两端各设置一个安装座，所述安装座与第一电动机的输出轴相连，其表面设置有测试单元，所述第一电动机用于带动安装座连同其上的测试单元绕x轴的正方向或者负方向旋转，从而使测试单元朝向各自对应的托辊旋转，实现日常检测；
所述倒t形支架中竖杆的自由端与第二电动机的输出轴相连，所述第二电动机用于带动整个倒t形支架绕z轴方向旋转，从而调整测试单元与对应托辊在y轴方向的距离，实现对故障位置的进一步检测。
进一步，所述测试单元包括可见光相机、红外相机、激光测速器和拾音器。
进一步，所述壳体内部还设置有避障模块和通讯模块，所述避障模块设置为全景相机，所述通讯模块设置为5gcpe设备，所述全景相机的摄像头朝向智能巡检机器人的前进方向，对应壳体上的位置设置有玻璃窗口，用于对前进方向的障碍物进行拍摄，所述5gcpe设备用于实现智能巡检机器人与监控系统之间的通讯，在所述壳体的顶部还设置有报警器。
进一步，所述导轨采用工字钢结构，包括处于中间的竖板以及与之垂直相连的上横板和下横板，所述行走单元包括两个主动轮，两个所述主动轮分别设置在工字钢两侧的凹槽内，其中心的传动轴均与对应的伺服电机的输出轴相连，所述伺服电机的输出轴和竖板之间的垂直距离小于主动轮的半径，从而确保主动轮的表面紧压竖板，在伺服电机的带动下沿竖板表面移动；
每个所述主动轮的两侧各设置一个从动轮，每个所述从动轮均沿下横板移动，还通过连接板与壳体连接。
进一步，所述竖板与主动轮的接触面设置为摩擦面，沿所述上横板架设有供电滑触线装置。
进一步，还包括位置确认模块，所述位置确认模块用于对智能巡检机器人的行走位置进行复测，包括沿所述导轨均匀间隔黏贴的rfid标签，以及在壳体上设置的rfid标签读卡器，所述rfid标签均设置有对应其所在位置的位置信息。
本实用新型有益的技术效果在于：
利用配备红外热成像仪、拾音器、高清摄像头、激光测速器等代替人工匀速沿线巡检，实时上传检测数据，通过逻辑运算预测设备故障发出预警，提醒相关人员及时检查检修故障设备，提高设备的运行可靠性，大大提高了巡检可靠性，节省成本，同时，这种通过将计算机视觉、各类传感器搭载于控制箱，利用无线网桥传输，集成于一体的智能巡检机器人满足了企业的需求。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构的正视示意图；
图2为本实用新型的总体结构的侧视示意图；
图3为本实用新型的总体结构的仰视示意图；
其中，1-壳体，2-旋转云台，3-导轨，4-测试单元，5-全景相机，6-5gcpe设备，7-主动轮，8-伺服电机，9-从动轮，10-rfid标签读卡器，11-滑触线。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1-3所示，本实用新型提供了一种用于矿用皮带机的智能巡检机器人，包括封闭的壳体1，在壳体1的底部设置有旋转云台2，顶部通过行走单元与导轨3相连，内部设置有控制单元、通讯模块、避障模块等等，该导轨3沿矿用皮带机的机架设置，在旋转云台2的两侧各设置一套测试单元4，分别对矿用皮带机中成对出现的两个托辊进行图像和声音检测，该旋转云台3用于通过旋转，调整测试单元4与对应托辊之间的相对位姿，实现日常检测和对故障位置的进一步检测，该行走单元用于控制智能巡检机器人沿导轨移动，该通讯模块用于实现控制单元与监控系统之间的通讯，该避障模块用于实现智能巡检机器人行走过程中的避障。这样，借助行走单元和导轨、以及避障模块的配合，带动智能巡检机器人沿矿用皮带机的机架移动，利用旋转云台2上的两套测试单元4对成对出现的两个托辊进行图像、转速和声音检测，然后，控制单元将检测数据通过通讯模块传送给监控系统，并接收监控系统的分析结果，控制智能巡检机器人的下一步动作，如发现故障，则控制旋转云台带动测试单元向故障位置转动，对故障位置的进一步检测；又如发现前方有障碍物，则通过行走单元控制智能巡检机器人停止移动，进行避障操作等等，从而实现对矿工皮带机的智能化巡检，达到远程监测皮带、托辊运行状态的目的，能够辅助工人进行输送机运行状态监控，提高工作效率，降低劳动强度，同时，通过图像分析还可预警滚筒、托辊粘料，导致胶带跑偏、胶带运行不稳定，高温等其他故障引发火灾，能有效减少设备故障停机率，加大单位时间内的皮带运输量，降低一系列机器故障与安全事故的风险。
该旋转云台2包括倒t形支架，该倒t形支架中横杆与导轨3平行设置，其两端各设置一个安装座，该安装座与第一电动机的输出轴相连，其表面设置有测试单元4，该测试单元4包括可见光相机、红外相机、激光测速器和拾音器，分别用于采集托辊区域的平面图像、红外图像、转速和声音信息，该第一电动机用于带动安装座连同其上的测试单元绕x轴的正方向或者负方向旋转，从而使测试单元朝向各自对应的托辊旋转，实现日常检测。由于x轴方向即为与导轨平行方向，而成对出现的两个托辊分别为导轨的上方和下方，因此，两个测试单元需要一个向下旋转，一个向上旋转，才能得到更好的采集角度，获取更为准确的数据，同时，整个智能巡检机器人沿导轨移动，前面的测试单元4会先完成检测，两个测试单元的检测时间会有一些间隔。
该倒t形支架中竖杆的自由端与第二电动机的输出轴相连，该第二电动机用于带动整个倒t形支架绕z轴方向旋转，从而调整测试单元与对应托辊在y轴方向的距离，实现对故障位置的进一步检测。当监控系统通过对日常检测的检测数据进行分析，发现数据超标，可能有故障时，可以通过第二电动机带动整个倒t形支架绕z轴方向旋转，使对应的测试单元更加靠近托辊位置，此时再进行检测，可以获取更加小区域位置的数据，这样采集的数据更加准确，从而完成对故障位置的进一步检测。
该避障模块可以设置为全景相机5，该全景相机5的摄像头朝向智能巡检机器人的前进方向，对应壳体上的位置设置有玻璃窗口，用于对前进方向的障碍物进行拍摄，该通讯模块可以设置为5gcpe设备6，由于矿用皮带机多用于露天煤矿，户外温差大，空气中浮游杂质如煤尘含量高，因此，通讯环境不是很好，而5gcpe设备6是华为自主研发的5g无线终端接入设备，采用了业内首款基于3gppr15标准的多模
芯片balong5000，性能强功耗低，支持sub-6g全频段，现网实测速率达到3.2gbps，可以让用户快速接入5g超光纤的高速网络中，提升用户在全场景内的网络体验，从而可以确保智能巡检人和监控系统之间的通讯。同时，智能巡检机器人使用低压滑触线11线槽方式供电，如24v，采用
锂电池作为备用电源，且不低于20ah。
该导轨3采用h形结构，如工字钢结构，包括处于中间的竖板以及与之垂直相连的上横板和下横板，该行走单元包括两个主动轮7，这两个主动轮7分别设置在工字钢两侧的凹槽内，其中心的传动轴均与对应的伺服电机8的输出轴相连，该伺服电机8的输出轴和竖板之间的垂直距离小于主动轮7的半径，从而确保主动轮7的表面紧压竖板，在伺服电机8的带动下沿竖板表面移动，为了增加主动轮7与竖板之间的摩擦力，可以在竖板对应的接触面上喷涂砂砾，增加粗糙度。另外，整个导轨3按照一定高度沿矿用皮带机的机架铺设，智能巡检机器人在其上匀速运行，避免了托辊转速监测的不稳定性。
在每个主动轮7的两侧各设置一个从动轮9，每个从动轮9均沿下横板移动，还通过连接板与壳体连接，这样，从动轮9可以承担智能巡检机器人的重量，减少主动轮6在竖直方向的承重，更加方便主动轮7的转动。
在壳体1的顶部还设置有报警器，发生任何状况，都可以通过报警器进行报警提示。
另外，伺服电机7的自身拥有编码器，通过编码器测算转轴旋转周数，驱动轮周长一定，因此通过该编码器可精确测算出智能巡检机器人行驶距离，通过机器人限位触发装置，确定导轨起点，通过行驶距离可确定智能巡检机器人的位置，但是，如果遇到打滑状况，测试就会不准确，因此，本实用新型的智能巡检机器人还增加了位置确认模块，该位置确认模块用于对智能巡检机器人的行走位置进行复测，包括沿导轨3均匀间隔黏贴的rfid标签，以及在壳体1上设置的rfid标签读卡器10，具体地，在导轨上每隔6米粘贴rfid标签，标签中写入该点位置信息，配备rfid标签读卡器10，编码器行驶距离大于6米，而rfid标签读卡器未读取到下一个标签，则说明主动轮打滑或者有其他突发情况，触发故障预警。
利用本实用新型的智能巡检机器进行巡检时，监控系统下达巡检任务，机器人沿导轨匀速行驶，通过旋转云台调整两个测试单元的角度，使其分别向上和向下朝向对应的上下托辊旋转，利用可见光相机、红外相机进行实时图像采集，利用拾音器对皮带机的运行声音实时捕捉，利用激光测试器进行转速检测，检测数据通过5gcpe设备传输至监控系统的上位机。如拾音器捕捉到异常音频信号，为了进一步确认异常来源，随即伺服电机控制旋转云台左右转动，当然第一电动机或者第二电动机也可以带动对应测试单元进行微调，使测试单元更加靠近异常位置，然后，可见光相机、红外相机、激光测速仪随即对准该托辊进行监测，红外相机监测出温度异常，激光测速器检测出速度异常，上位机收到异常信号，发出危险预警信息，相关人员立即对该位置托辊进行检修，待问题处理完成，异常信号消失，巡检机器人继续完成下达的巡检任务。行驶途中还可监测沿途生物活动轨迹，当人或者动物靠近皮带机时，通过全景相机采集图像，进行图像处理后，立即发出危险警示，提示或驱赶生物远离皮带机，保障皮带机安全运行。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。
技术特征：
1.一种用于矿用皮带机的智能巡检机器人，其特征在于：包括封闭的壳体，所述壳体的底部设置有旋转云台，顶部通过行走单元与导轨相连，内部设置有控制单元，所述导轨沿矿用皮带机的机架设置，在所述旋转云台的两侧各设置一套测试单元，分别对矿用皮带机中成对出现的两个托辊进行图像、转速和声音检测，所述旋转云台用于通过旋转，调整测试单元与对应托辊之间的相对位姿，实现日常检测和对故障位置的进一步检测，所述行走单元用于控制智能巡检机器人沿导轨移动。
2.根据权利要求1所述的用于矿用皮带机的智能巡检机器人，其特征在于：所述旋转云台包括倒t形支架，所述倒t形支架中横杆与导轨平行设置，其两端各设置一个安装座，所述安装座与第一电动机的输出轴相连，其表面设置有测试单元，所述第一电动机用于带动安装座连同其上的测试单元绕x轴的正方向或者负方向旋转，从而使测试单元朝向各自对应的托辊旋转，实现日常检测；
所述倒t形支架中竖杆的自由端与第二电动机的输出轴相连，所述第二电动机用于带动整个倒t形支架绕z轴方向旋转，从而调整测试单元与对应托辊在y轴方向的距离，实现对故障位置的进一步检测。
3.根据权利要求2所述的用于矿用皮带机的智能巡检机器人，其特征在于：所述测试单元包括可见光相机、红外相机、激光测速器和拾音器。
4.根据权利要求1所述的用于矿用皮带机的智能巡检机器人，其特征在于：所述壳体内部还设置有避障模块和通讯模块，所述避障模块设置为全景相机，所述通讯模块设置为5gcpe设备，所述全景相机的摄像头朝向智能巡检机器人的前进方向，对应壳体上的位置设置有玻璃窗口，用于对前进方向的障碍物进行拍摄，所述5gcpe设备用于实现智能巡检机器人与监控系统之间的通讯，在所述壳体的顶部还设置有报警器。
5.根据权利要求1所述的用于矿用皮带机的智能巡检机器人，其特征在于：所述导轨采用工字钢结构，包括处于中间的竖板以及与之垂直相连的上横板和下横板，所述行走单元包括两个主动轮，两个所述主动轮分别设置在工字钢两侧的凹槽内，其中心的传动轴均与对应的伺服电机的输出轴相连，所述伺服电机的输出轴和竖板之间的垂直距离小于主动轮的半径，从而确保主动轮的表面紧压竖板，在伺服电机的带动下沿竖板表面移动；
每个所述主动轮的两侧各设置一个从动轮，每个所述从动轮均沿下横板移动，还通过连接板与壳体连接。
6.根据权利要求5所述的用于矿用皮带机的智能巡检机器人，其特征在于：所述竖板与主动轮的接触面设置为摩擦面，沿所述上横板架设有供电滑触线装置。
7.根据权利要求1所述的用于矿用皮带机的智能巡检机器人，其特征在于：还包括位置确认模块，所述位置确认模块用于对智能巡检机器人的行走位置进行复测，包括沿所述导轨均匀间隔黏贴的rfid标签，以及在壳体上设置的rfid标签读卡器器，所述rfid标签均设置有对应其所在位置的位置信息。
技术总结
本实用新型涉及检测设备的领域，公开了一种用于矿用皮带机的智能巡检机器人，包括封闭的壳体，所述壳体的底部设置有旋转云台，顶部通过行走单元与导轨相连，内部设置有控制单元，所述导轨沿矿用皮带机的机架设置，在所述旋转云台的两侧各设置一套测试单元，分别对矿用皮带机中成对出现的两个托辊进行图像、转速和声音检测，所述旋转云台用于通过旋转，调整测试单元与对应托辊之间的相对位姿，实现日常检测和对故障位置的进一步检测，所述行走单元用于控制智能巡检机器人沿导轨移动。本实用新型通过将计算机视觉、各类传感器搭载于控制箱，利用无线网桥传输，集成于一体的智能巡检机器人满足了企业的需求。
技术研发人员：肖鹿;王伟;杨晓东;杨孝新;李凯
受保护的技术使用者：新疆天池能源有限责任公司
技术研发日：2020.10.27
技术公布日：2021.08.13
声明：
“用于矿用皮带机的智能巡检机器人的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：新疆天池能源有限责任公司
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2024年05月17日 ~ 19日 
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