有線控制煤礦救援探測機器人及其線纜收放方法與流程

2023-07-26 23:24:46

本發明屬於智慧機器人技術領域，具體涉及一種有線控制煤礦救援探測機器人及其線纜收放方法。

背景技術：

在煤礦井下發生瓦斯爆炸、塌方等事故後或是其它災難環境下，周圍環境到嚴重破壞，受災環境信息無法直接傳送到救援指揮中心，救援人員無法從事救援行動，嚴重影響救援效率，救援人員承受巨大生命風險。那麼迫切需要救援機器人在複雜環境下探索災難環境信息，並把災難環境信息傳送給救援指揮中心。但同時，災難環境十分複雜，這就需要機器人能夠根據環境信息，進行自主控制，尋找信號源，並把災難環境信息傳送給救援指揮人員。

另一方面，電源是保證機器人工作的動力源，而通信系統是保證移動機器人與控制臺之間信息的雙向傳輸，使得操作人員能夠獲得現場和機器人自身狀態和動作信息，從而有效對機器人監控與遙操作。機器人供電方式有外部電源供電和電池供電兩種，外部電源供電需要外接電源線，電池供電的續航能力較差；機器人通訊方式有無線通訊與有線通訊兩種，無線通訊的無線模塊體積小、使用方便，但是數據傳輸的誤碼率較高，易受電磁幹擾，傳輸有滯後現象。在礦井下、防空洞等巷道環境中，通訊距離短，在電磁幹擾嚴重的場所也無法使用。而在使用外部電源供電和有線通訊時，電源線和通訊線這些線纜的穩定可靠收放是保證機器人有線控制和完成探測任務的必要條件。有線控制機器人要越過各類障礙，線纜很有可能受到劃傷或發生纏繞而影響機器人的移動性能，這就對有線控制機器人及其線纜收放方式提出了要求。目前，對於有線控制機器人的線纜收放，一般有拖纜和放纜兩種方式。拖纜方式是指線纜一端連接在機器人上，儲纜裝置如線纜絞盤放置在控制端，機器人前進過程中拖動線纜使其釋放達到延長供電距離和通訊距離的目的；放纜方式是指線纜的儲纜裝置安裝在機器人上，隨著機器人移動主動或被動地釋放線纜延長供電距離和通訊距離。採用拖纜方式時，隨著機器人移動與線纜的延長，線纜與地面的摩擦阻力逐漸增大，且在複雜的地形環境下線纜容易卡阻，造成斷纜現象，因此一般在地形較為光滑的短距離通訊的情況下採用。採用放纜方式能夠減少斷纜的情況發生，但是，現有技術中的放纜多採用被動放纜，例如李允旺的博士學位論文《礦井救災機器人行走機構研究》一文中給出的放纜裝置，由光纖絞盤和支架構成，採用被動放纜的方式，僅有線纜捲曲機構，沒有動力源和排線機構，放纜基本能夠較好的實現，但是，收攬採用手動的方式，當放纜較長時，很難實現很好的收攬，這樣也就影響了下次放纜；為此，需要考慮主動放纜的方式，以實現機器人穩定可靠地放纜和收攬，而採用主動放纜時，還需要考慮控制的問題，以達到最好的控制穩定性及有效性。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種有線控制煤礦救援探測機器人，其結構緊湊，設計新穎合理，智能化程度高，工作穩定性和可靠性高，線纜收放有序，鬆緊合適，穩定性及有效性好，減少了線纜出現纏繞、斷裂的問題，能夠保證控制信號和相關傳感器信息及電源的穩定傳輸，實用性強，使用效果好，便於推廣使用。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：一種有線控制煤礦救援探測機器人，其特徵在於：包括機器人本體和設置在機器人本體頂部的線纜收放箱，所述線纜收放箱內設置有線纜收放裝置；

所述機器人本體包括機身箱體、兩個行走履帶組件和四個擺臂履帶組件，所述機身箱體包括下箱腔體、上箱腔體、傳感器腔體、三個齒輪腔體和兩個支撐輪腔體，所述上箱腔體設置在下箱腔體的上部，所述傳感器腔體設置在上箱腔體的上部前側，三個所述齒輪腔體分別為前齒輪腔體、左後齒輪腔體和右後齒輪腔體，所述前齒輪腔體設置在下箱腔體的前側，所述左後齒輪腔體設置在下箱腔體的後方左側，所述右後齒輪腔體設置在下箱腔體的後方右側，兩個所述支撐輪腔體分別為左支撐輪腔體和右支撐輪腔體，所述左支撐輪腔體設置在下箱腔體的左側，所述右支撐輪腔體設置在下箱腔體的右側；兩個行走履帶組件分別為設置在左支撐輪腔體上的左行走履帶組件和設置在右支撐輪腔體上的右行走履帶組件，四個擺臂履帶組件分別為設置在左支撐輪腔體前側的左前擺臂履帶組件、設置在左支撐輪腔體後側的左後擺臂履帶組件、設置在右支撐輪腔體前側的右前擺臂履帶組件和設置在右支撐輪腔體後側的右後擺臂履帶組件；所述下箱腔體內設置有用於驅動左行走履帶組件的左行走電機和用於驅動右行走履帶組件的右行走電機；以及用於驅動左前擺臂履帶組件的左前擺臂電機、用於驅動左後擺臂履帶組件的左後擺臂電機、用於驅動右前擺臂履帶組件的右前擺臂電機和用於驅動右後擺臂履帶組件的右後擺臂電機；所述左行走電機上安裝有用於對左行走電機的轉速進行實時檢測的左行走電機編碼器，所述右行走電機上安裝有用於對右行走電機的轉速進行實時檢測的右行走電機編碼器；所述下箱腔體的外部前側設置有用於對救援機器人前方的障礙物進行檢測的超聲波傳感器；所述上箱腔體內設置有機器人控制計算機、電池、變壓器、電機驅動器組和三維數字羅盤；所述電機驅動器組包括左行走電機驅動器、右行走電機驅動器、左前擺臂電機驅動器、右前擺臂電機驅動器、左後擺臂電機驅動器和右後擺臂電機驅動器，所述左行走電機編碼器、右行走電機編碼器和超聲波傳感器均與機器人控制計算機的輸入端連接，所述左行走電機驅動器、右行走電機驅動器、左前擺臂電機驅動器、右前擺臂電機驅動器、左後擺臂電機驅動器和右後擺臂電機驅動器均與機器人控制計算機的輸出端連接，所述左行走電機與左行走電機驅動器的輸出端連接，所述右行走電機與右行走電機驅動器的輸出端連接，所述左前擺臂電機與左前擺臂電機驅動器的輸出端連接，所述右前擺臂電機與右前擺臂電機驅動器的輸出端連接，所述左後擺臂電機與左後擺臂電機驅動器的輸出端連接，所述右後擺臂電機與右後擺臂電機驅動器的輸出端連接；所述傳感器腔體內設置有環境信息傳感器、雙目視覺傳感器、雷射雷達傳感器和照明燈；所述環境信息傳感器的輸出端、雙目視覺傳感器的輸出端和雷射雷達傳感器的輸出端均與機器人控制計算機的輸入端連接；所述前齒輪腔體內設置有用於將左前擺臂電機的動力傳遞給左前擺臂履帶組件的左前擺臂齒輪傳動組件、用於將右前擺臂電機的動力傳遞給右前擺臂履帶組件的右前擺臂齒輪傳動組件、用於將左行走電機的動力傳遞給左行走履帶組件的左行走齒輪傳動組件和用於將右行走電機的動力傳遞給右行走履帶組件的右行走齒輪傳動組件；所述左後齒輪腔體內設置有用於將左後擺臂電機的動力傳遞給左後擺臂履帶組件的左後擺臂齒輪傳動組件，所述右後齒輪腔體內設置有用於將右後擺臂電機的動力傳遞給右後擺臂履帶組件的右後擺臂齒輪傳動組件；所述左支撐輪腔體內設置有左減震支架和安裝在左減震支架上的左減震支撐輪組件，所述左支撐輪腔體外部設置有用於對救援機器人左側的障礙物進行檢測的左紅外傳感器；所述右支撐輪腔體內設置有右減震支架和安裝在右減震支架上的右減震支撐輪組件，所述右支撐輪腔體外部設置有用於對救援機器人右側的障礙物進行檢測的右紅外傳感器；所述左紅外傳感器和右紅外傳感器均與機器人控制計算機的輸入端連接；

所述線纜收放裝置包括線纜收放電機和與線纜收放電機的輸出軸連接的同步帶傳動機構，以及與同步帶傳動機構均連接的線纜卷取機構和排線機構；所述同步帶傳動機構包括主驅動同步帶輪、捲筒驅動同步帶輪和絲槓驅動同步帶輪，所述主驅動同步帶輪和捲筒驅動同步帶輪上跨接有捲筒驅動同步帶，所述捲筒驅動同步帶輪和絲槓驅動同步帶輪上跨接有絲槓驅動同步帶，所述主驅動同步帶輪固定連接在線纜收放電機的輸出軸上；所述線纜卷取機構包括捲筒以及間隔設置的第一捲筒支架和第二捲筒支架，所述第一捲筒支架上設置有第一捲筒軸承，所述第一捲筒軸承上安裝有捲筒驅動軸，所述捲筒驅動同步帶輪固定連接在捲筒驅動軸上，所述捲筒驅動軸上固定連接有捲筒驅動輪，所述捲筒與捲筒驅動輪固定連接；所述第二捲筒支架上安裝有捲筒支撐軸，所述捲筒支撐軸上安裝有第二捲筒軸承，所述第二捲筒軸承上安裝有捲筒隨動輪，所述捲筒與捲筒隨動輪固定連接；所述排線機構包括雙向絲槓以及間隔設置的第一絲槓支架和第二絲槓支架，所述第一絲槓支架上設置有第一絲槓軸承，所述第二絲槓支架上設置有第二絲槓軸承，所述雙向絲槓的一端安裝在第一絲槓軸承中，所述雙向絲槓的另一端安裝在第二絲槓軸承中，所述絲槓驅動同步帶輪固定連接在雙向絲槓上，所述雙向絲槓上螺紋連接有絲槓滑塊，所述第一絲槓支架和第二絲槓支架上架設有與雙向絲槓相平行的光軸，所述光軸穿過設置在絲槓滑塊上的導向孔，所述絲槓滑塊頂部設置有用於排線的導線塊，所述導線塊上設置有供有線控制煤礦救援探測機器人的線纜穿過的導線孔。

上述的有線控制煤礦救援探測機器人，其特徵在於：所述環境信息傳感器包括溫度傳感器、氧氣傳感器、甲烷傳感器和一氧化碳傳感器。

上述的有線控制煤礦救援探測機器人，其特徵在於：所述左前擺臂履帶組件、右前擺臂履帶組件、左後擺臂履帶組件和右後擺臂履帶組件的結構相同且均包括擺臂軸、擺臂支架以及轉動連接在擺臂支架前端的擺臂前輪和轉動連接在擺臂支架後端的擺臂驅動輪，所述擺臂軸通過花鍵與擺臂支架連接，所述擺臂支架的中部轉動連接有上下相對設置的擺臂上支撐輪和擺臂下支撐輪，所述擺臂前輪的直徑小於擺臂驅動輪的直徑，所述擺臂前輪、擺臂上支撐輪、擺臂驅動輪和擺臂下支撐輪上跨接有擺臂橡膠履帶，所述擺臂軸上通過軸承轉動連接有擺臂套筒軸，所述擺臂驅動輪固定連接在擺臂套筒軸上；

所述左前擺臂齒輪傳動組件、右前擺臂齒輪傳動組件、左後擺臂齒輪傳動組件和右後擺臂齒輪傳動組件的結構相同且均包括擺臂電機錐齒輪和與擺臂電機錐齒輪嚙合的擺臂軸錐齒輪，所述擺臂電機錐齒輪固定連接在左前擺臂電機、右前擺臂電機、左後擺臂電機或右後擺臂電機的輸出軸上，所述擺臂軸錐齒輪與擺臂軸固定連接；

所述左行走履帶組件和右行走履帶組件的結構相同且均包括主動行走輪和從動行走輪，以及跨接在所述主動行走輪和所述從動行走輪上的行走橡膠履帶，所述右行走履帶組件中的主動行走輪固定連接在右前擺臂履帶組件中的擺臂套筒軸上，所述右行走履帶組件中的從動行走輪固定連接在右後擺臂履帶組件中的擺臂套筒軸上，所述左行走履帶組件中的主動行走輪固定連接在左前擺臂履帶組件中的擺臂套筒軸上，所述左行走履帶組件中的從動行走輪固定連接在左後擺臂履帶組件中的擺臂套筒軸上，所述主動行走輪和從動行走輪的直徑相等；

所述左行走齒輪傳動組件和右行走齒輪傳動組件的結構相同且均包括行走電機錐齒輪和與行走電機錐齒輪嚙合的行走輪錐齒輪，所述行走電機錐齒輪固定連接在左行走電機或右行走電機的輸出軸上，所述行走輪錐齒輪與擺臂套筒軸固定連接。

上述的有線控制煤礦救援探測機器人，其特徵在於：所述左減震支撐輪組件包括三個左減震支撐輪組，每個所述左減震支撐輪組均包括與左減震支架固定連接的左減震輪固定板和與左減震輪固定板通過左減震輪旋轉軸轉動連接的左減震輪連接板，所述左減震輪連接板的兩端各轉動連接有一個左減震輪，三個所述左減震支撐輪組中的其中兩個設置在左減震支架的下部，三個所述左減震支撐輪組中的另外一個設置在左減震支架的上部，所述左減震支架上固定連接有罩住三個左減震支撐輪組的左減震護板；

所述右減震支撐輪組件包括三個右減震支撐輪組，每個所述右減震支撐輪組均包括與右減震支架固定連接的右減震輪固定板和與右減震輪固定板通過右減震輪旋轉軸轉動連接的右減震輪連接板，所述右減震輪連接板的兩端各轉動連接有一個右減震輪，三個所述右減震支撐輪組中的其中兩個設置在右減震支架的下部，三個所述右減震支撐輪組中的另外一個設置在右減震支架的上部，所述右減震支架上固定連接有罩住三個右減震支撐輪組的右減震護板。

上述的有線控制煤礦救援探測機器人，其特徵在於：所述第一捲筒軸承、第二捲筒軸承、第一絲槓軸承和第二絲槓軸承均為圓錐滾子軸承。

上述的有線控制煤礦救援探測機器人，其特徵在於：所述捲筒支撐軸內安裝有光電滑環。

上述的有線控制煤礦救援探測機器人，其特徵在於：所述捲筒通過螺釘與捲筒驅動輪固定連接；所述捲筒通過螺釘與捲筒隨動輪固定連接；所述導線塊通過螺釘與絲槓滑塊固定連接。

上述的有線控制煤礦救援探測機器人，其特徵在於：所述線纜收放電機上安裝有用於對線纜收放電機轉過的圈數進行實時檢測的線纜收放電機編碼器。

本發明還公開了一種方法步驟簡單、實現方便、通過將線纜釋放或收取長度與機器人行走距離進行比較、能夠使得線纜釋放或收取長度始終與機器人行走距離相配合、使得線纜收放有序、鬆緊合適、減少了線纜出現纏繞、斷裂的問題的有線控制煤礦救援探測機器人的線纜收放方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟：

步驟一、連接線纜：將有線控制煤礦救援探測機器人的線纜纜纏繞在捲筒上後先穿過光電滑環，再穿過設置在導線塊上的導線孔與遠端機器人控制箱連接；所述遠端機器人控制箱內設置有遠端控制器，所述遠端機器人控制箱上設置有遠端控制計算機，所述遠端控制器上接有用於連接遠端控制器與遠端控制計算機的第一通信電路模塊，所述遠端控制計算機上連接有用於連接機器人控制計算機的第二通信電路模塊，所述機器人控制計算機上連接有用於與第二通信電路模塊通信的第三通信電路模塊，所述線纜收放電機編碼器與遠端控制器的輸入端連接，所述遠端控制器的輸出端接有線纜收放電機驅動器，所述線纜收放電機與線纜收放電機驅動器的輸出端連接；

步驟二、收放線纜，其具體過程為：

步驟201、有線控制煤礦救援探測機器人行走前，查看纏繞在捲筒上的線纜層數n和每層排布的排數m，輸入遠端控制計算機；並操作遠端控制計算機，設定左行走電機和右行走電機的轉速均為ω2，線纜釋放的長度lx與有線控制煤礦救援探測機器人行走的距離s的差值閾值x，以及線纜收取的長度lx′與有線控制煤礦救援探測機器人行走的距離s的差值閾值x′；其中，n的取值為1～6的整數，m的取值為1～20的整數；

步驟202、遠端控制計算機根據公式ω1＝(d2·ω2)/(d+2(n-1)d)計算得到線纜收放裝置的線纜收放電機的轉速ω1，其中，d為捲筒的直徑，d2為主動行走輪的直徑，d為線纜直徑；

步驟203、遠端控制計算機將左行走電機和右行走電機的轉速通過第二通信電路模塊、線纜和第三通信電路模塊傳輸給機器人控制計算機，機器人控制計算機通過左行走電機驅動器驅動左行走電機，並通過右行走電機驅動器驅動右行走電機，使有線控制煤礦救援探測機器人以設定的轉速前進或後退；

當有線控制煤礦救援探測機器人前進時，遠端控制計算機控制線纜收放電機驅動器驅動線纜收放電機以轉速ω1正轉進行線纜釋放，同時，線纜收放電機編碼器對線纜收放電機轉過的圈數進行周期性檢測並將檢測到的信號輸出給遠端控制計算機，每檢測一次，遠端控制計算機就根據公式lx＝l-m·π·[nd+n(n-1)d]計算得到線纜釋放的長度lx，並根據公式s＝i·πd2·ω2·t計算得到有線控制煤礦救援探測機器人行走的距離s，再對有線控制煤礦救援探測機器人行走的距離s和線纜釋放的長度lx進行比較，當s>lx時，線纜上的張力會增大，此時，遠端控制計算機通過線纜收放電機驅動器控制線纜收放電機的轉速增大，使線纜釋放速度跟上有線控制煤礦救援探測機器人的行走速度；當s＝lx時，遠端控制計算機繼續控制線纜收放電機驅動器驅動線纜收放電機以轉速ω1正轉進行線纜釋放；當s<lx時，遠端控制計算機再將lx與s的差值與x進行比較，當lx與s的差值大於x時，說明線纜釋放的速度過快，遠端控制計算機通過線纜收放電機驅動器控制線纜收放電機的轉速減小，當lx與s的差值小於x時，說明線纜的釋放速度還在合理的範圍內，遠端控制計算機繼續控制線纜收放電機驅動器驅動線纜收放電機以轉速ω1正轉進行線纜釋放；

當有線控制煤礦救援探測機器人後退時，遠端控制計算機控制線纜收放電機驅動器驅動線纜收放電機以轉速ω1反轉進行線纜收取，同時，線纜收放電機編碼器對線纜收放電機轉過的圈數進行周期性檢測並將檢測到的信號輸出給遠端控制計算機，每檢測一次，遠端控制計算機就根據公式l′x＝l-m·π·[nd+n(n-1)d]計算得到線纜收取的長度l′x，並根據公式s＝i·πd2·ω2·t計算得到有線控制煤礦救援探測機器人行走的距離s，再對有線控制煤礦救援探測機器人行走的距離s和線纜收取的長度l′x進行比較，當sl′x時，遠端控制計算機再將s與l′x的差值與x′進行比較，當s與l′x的差值大於x′時，說明線纜收取的速度過慢，遠端控制計算機通過線纜收放電機驅動器控制線纜收放電機的轉速增大，當s與l′x的差值小於x′時，說明線纜的釋放速度還在合理的範圍內，遠端控制計算機繼續控制線纜收放電機驅動器驅動線纜收放電機以轉速ω1反轉進行線纜收取；

其中，l為線纜總長度，i為有線控制煤礦救援探測機器人行走傳動比，t為有線控制煤礦救援探測機器人行走的時間；

步驟二中，線纜收放電機轉動時，帶動主驅動同步帶輪轉動，主驅動同步帶輪通過捲筒驅動同步帶帶動捲筒驅動同步帶輪轉動，捲筒驅動同步帶輪通過絲槓驅動同步帶帶動絲槓驅動同步帶輪轉動，捲筒驅動同步帶輪作為中間傳輸輪實現了扭矩的傳遞，捲筒驅動同步帶輪帶動所述線纜卷取機構動作，絲槓驅動同步帶輪帶動所述排線機構動作；其中，所述線纜卷取機構的動作過程為：捲筒驅動同步帶輪帶動捲筒驅動軸轉動，捲筒驅動軸帶動捲筒驅動輪轉動，進而帶動捲筒轉動，實現線纜的釋放和收取；所述排線機構的動作過程為：捲筒驅動同步帶輪帶動雙向絲槓轉動，通過雙向絲槓和絲槓滑塊的配合把轉動轉變為絲槓滑塊的左右移動，導線塊隨絲槓滑塊一起運動，利用導線塊的移動實現有線控制煤礦救援探測機器人的線纜的排布，將有線控制煤礦救援探測機器人的線纜整齊地纏繞在捲筒上。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、本發明有線控制煤礦救援探測機器人的結構緊湊，設計新穎合理，實現方便。

2、本發明的四個擺臂履帶組件包含有四個獨立的驅動電機，四個擺臂履帶組件能夠實現獨立360°旋轉運動，實現機體的多姿態變化，同時機器人的四個擺臂履帶組件能夠單獨拆解，方便了機器人的安裝及調試。

3、本發明的兩個行走履帶組件包含有兩個獨立的驅動電機，機器人的前進、倒退及轉向運動能夠通過控制兩電機的速度來實現，機器人的轉向運動中，機器人以不同的速度差行駛時，可實現不同轉向半徑的運動，當機器人兩個行走履帶組件速度大小相等，方向相反時，機器人能夠實現零半徑轉向運動。

4、本發明的有線控制煤礦救援探測機器人包含有多種環境傳感器，如三維數字羅盤，雷射傳感器，紅外傳感器，雙目視覺傳感器等，能夠全面感知機器人運行環境，實現自動避障。

5、本發明有線控制煤礦救援探測機器人的智能化程度高，工作穩定性和可靠性高，其中的線纜收放裝置的工作穩定性和可靠性高。

6、本發明的線纜收放裝置，由同步帶傳動機構、線纜卷取機構和排線機構三個模塊構成，利用一臺線纜收放電機來實現線纜的收放和排布，且能夠實現線纜的主動釋放和收取，與現有技術中僅能被動釋放線纜，無法自動收取線纜的被動放纜方式相比，能夠實現有線控制煤礦救援探測機器人穩定可靠地放纜和收攬，且線纜收放有序，鬆緊合適，穩定性及有效性好。

7、本發明線纜收放裝置的結構簡單，設計合理，實現方便且成本低。

8、本發明的線纜收放裝置能夠實現線纜的主動釋放和收取與有線控制煤礦救援探測機器人行走相配合，能夠為有線控制煤礦救援探測機器人的有線控制建立穩定的通信線路，保證控制信號和相關傳感器信息及電源的穩定傳輸。

9、本發明有線控制煤礦救援探測機器人的線纜收放方法步驟簡單，實現方便，通過將線纜釋放或收取長度與機器人行走距離進行比較，能夠使得線纜釋放或收取長度始終與機器人行走距離相配合，使得線纜收放有序，鬆緊合適，減少了線纜出現纏繞、斷裂的問題。

10、本發明的實用性強，使用效果好，便於推廣使用。

綜上所述，本發明的設計新穎合理，智能化程度高，工作穩定性和可靠性高，線纜收放有序，鬆緊合適，穩定性及有效性好，減少了線纜出現纏繞、斷裂的問題，能夠保證控制信號和相關傳感器信息及電源的穩定傳輸，實用性強，使用效果好，便於推廣使用。

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明有線控制煤礦救援探測機器人的結構示意圖。

圖2為本發明機器人本體的結構示意圖。

圖3為本發明機器人本體的俯視上箱腔體剖視圖。

圖4為本發明機器人本體的俯視下箱腔體剖視圖。

圖5為本發明左前擺臂履帶組件、右前擺臂履帶組件、左後擺臂履帶組件或右後擺臂履帶組件的結構示意圖。

圖6為圖5的俯視剖視圖。

圖7為本發明主動行走輪、擺臂套筒軸和擺臂軸的連接關係示意圖。

圖8為本發明左支撐輪腔體的內部結構示意圖。

圖9為圖8的仰視圖。

圖10為本發明右支撐輪腔體的內部結構示意圖。

圖11為圖10的仰視圖。

圖12為本發明線纜收放裝置的結構示意圖。

圖13為本發明同步帶傳動機構的結構示意圖。

圖14為本發明線纜卷取機構的結構示意圖。

圖15為本發明排線機構的結構示意圖。

圖16為本發明機器人控制計算機與其他各單元的連接關係示意圖。

圖17為本發明有線控制煤礦救援探測機器人的線纜收放方法的方法流程框圖。

附圖標記說明:

1—左前擺臂履帶組件；2—左支撐輪腔體；3—左後擺臂履帶組件；

4—左行走履帶組件；5—機器人本體；6—右後擺臂履帶組件；

7—右行走履帶組件；8—上箱腔體；9—傳感器腔體；

10—右前擺臂履帶組件；11—擺臂電機錐齒輪；12—擺臂軸錐齒輪；

13—行走電機錐齒輪；14—主動行走輪；15—行走輪錐齒輪；

16—從動行走輪；17—下箱腔體；18—左行走電機；

19—左前擺臂電機；20—三維數字羅盤；21—電池；

22—電機驅動器組；22-1—右行走電機驅動器；

22-2—左行走電機驅動器；22-3—右前擺臂電機驅動器；

22-4—右後擺臂電機驅動器；22-5—左前擺臂電機驅動器；

22-6—左後擺臂電機驅動器；23—機器人控制計算機；

24—變壓器；25—遠程監控計算機；26—線纜收放箱；

27—環境信息傳感器；27-1—溫度傳感器；27-2—氧氣傳感器；

27-3—甲烷傳感器；27-4—一氧化碳傳感器；

28—雙目視覺傳感器；29—雷射雷達傳感器；

30—照明燈；31—擺臂軸；32—擺臂支架；

33—擺臂前輪；34—擺臂驅動輪；35—擺臂上支撐輪；

36—擺臂下支撐輪；37—擺臂橡膠履帶；38—軸承；

39—擺臂套筒軸；40—行走橡膠履帶；41—右行走電機；

42—右減震支架；43—右減震輪固定板；44—右減震輪旋轉軸；

45—右減震輪連接板；46—右減震輪；47—右減震護板；

48—右減震支撐輪組；49—左減震支架；50—左減震輪固定板；

51—左減震輪旋轉軸；52—左減震輪連接板；53—左減震輪；

54—左減震護板；55—左減震支撐輪組；56—右前擺臂電機；

57—右後擺臂電機；58—左後擺臂電機；59—超聲波傳感器；

60—右支撐輪腔體；61—右紅外傳感器；62—左紅外傳感器；

63—前齒輪腔體；64—左後齒輪腔體；65—右後齒輪腔體；

66—線纜收放裝置；66-1—線纜收放電機；66-2—同步帶傳動機構；

66-21—主驅動同步帶輪；66-22—捲筒驅動同步帶；

66-23—捲筒驅動同步帶輪；66-24—絲槓驅動同步帶；

66-25—絲槓驅動同步帶輪；66-3—線纜卷取機構；

66-31—捲筒；66-32—第一捲筒支架；66-33—第二捲筒支架；

66-34—第一捲筒軸承；66-35—捲筒驅動軸；66-36—捲筒驅動輪；

66-37—捲筒支撐軸；66-38—第二捲筒軸承；66-39—捲筒隨動輪；

66-310—光電滑環；66-4—排線機構；66-41—雙向絲槓；

66-42—第一絲槓支架；66-43—第二絲槓支架；66-44—第一絲槓軸承；

66-45—第二絲槓軸承；66-46—絲槓滑塊；66-47—光軸；

66-48—導線塊；66-49—導線孔；67—遠端控制器；

68—遠端控制計算機；69—第一通信電路模塊；70—第二通信電路模塊；

71—第三通信電路模塊；72—線纜收放電機編碼器；

73—線纜收放電機驅動器；74-1—右行走電機編碼器；

74-2—左行走電機編碼器。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的有線控制煤礦救援探測機器人，包括機器人本體5和設置在機器人本體5頂部的線纜收放箱26，所述線纜收放箱26內設置有線纜收放裝置66；

如圖2、圖3和圖4所示，所述機器人本體5包括機身箱體、兩個行走履帶組件和四個擺臂履帶組件，所述機身箱體包括下箱腔體17、上箱腔體8、傳感器腔體9、三個齒輪腔體和兩個支撐輪腔體，所述上箱腔體8設置在下箱腔體17的上部，所述傳感器腔體9設置在上箱腔體8的上部前側，三個所述齒輪腔體分別為前齒輪腔體63、左後齒輪腔體64和右後齒輪腔體65，所述前齒輪腔體63設置在下箱腔體17的前側，所述左後齒輪腔體64設置在下箱腔體17的後方左側，所述右後齒輪腔體65設置在下箱腔體17的後方右側，兩個所述支撐輪腔體分別為左支撐輪腔體2和右支撐輪腔體60，所述左支撐輪腔體2設置在下箱腔體17的左側，所述右支撐輪腔體60設置在下箱腔體17的右側；兩個行走履帶組件分別為設置在左支撐輪腔體2上的左行走履帶組件4和設置在右支撐輪腔體60上的右行走履帶組件7，四個擺臂履帶組件分別為設置在左支撐輪腔體2前側的左前擺臂履帶組件1、設置在左支撐輪腔體2後側的左後擺臂履帶組件3、設置在右支撐輪腔體60前側的右前擺臂履帶組件10和設置在右支撐輪腔體60後側的右後擺臂履帶組件6；所述下箱腔體17內設置有用於驅動左行走履帶組件4的左行走電機18和用於驅動右行走履帶組件7的右行走電機41；以及用於驅動左前擺臂履帶組件1的左前擺臂電機19、用於驅動左後擺臂履帶組件3的左後擺臂電機58、用於驅動右前擺臂履帶組件10的右前擺臂電機56和用於驅動右後擺臂履帶組件6的右後擺臂電機57；所述左行走電機18上安裝有用於對左行走電機18的轉速進行實時檢測的左行走電機編碼器74-2，所述右行走電機41上安裝有用於對右行走電機41的轉速進行實時檢測的右行走電機編碼器74-1；所述下箱腔體17的外部前側設置有用於對救援機器人前方的障礙物進行檢測的超聲波傳感器59；所述上箱腔體8內設置有機器人控制計算機23、電池21、變壓器24、電機驅動器組22和三維數字羅盤20；結合圖16，所述電機驅動器組22包括左行走電機驅動器22-2、右行走電機驅動器22-1、左前擺臂電機驅動器22-5、右前擺臂電機驅動器22-3、左後擺臂電機驅動器22-6和右後擺臂電機驅動器22-4，所述左行走電機編碼器74-2、右行走電機編碼器74-1和超聲波傳感器59均與機器人控制計算機23的輸入端連接，所述左行走電機驅動器22-2、右行走電機驅動器22-1、左前擺臂電機驅動器22-5、右前擺臂電機驅動器22-3、左後擺臂電機驅動器22-6和右後擺臂電機驅動器22-4均與機器人控制計算機23的輸出端連接，所述左行走電機18與左行走電機驅動器22-2的輸出端連接，所述右行走電機41與右行走電機驅動器22-1的輸出端連接，所述左前擺臂電機19與左前擺臂電機驅動器22-5的輸出端連接，所述右前擺臂電機56與右前擺臂電機驅動器22-3的輸出端連接，所述左後擺臂電機58與左後擺臂電機驅動器22-6的輸出端連接，所述右後擺臂電機57與右後擺臂電機驅動器22-4的輸出端連接；所述傳感器腔體9內設置有環境信息傳感器27、雙目視覺傳感器28、雷射雷達傳感器29和照明燈30；所述環境信息傳感器27的輸出端、雙目視覺傳感器28的輸出端和雷射雷達傳感器29的輸出端均與機器人控制計算機23的輸入端連接；使用時，所述雙目視覺傳感器28和雷射雷達傳感器29用於檢測機器人前方障礙物信息；所述前齒輪腔體63內設置有用於將左前擺臂電機19的動力傳遞給左前擺臂履帶組件1的左前擺臂齒輪傳動組件、用於將右前擺臂電機56的動力傳遞給右前擺臂履帶組件10的右前擺臂齒輪傳動組件、用於將左行走電機18的動力傳遞給左行走履帶組件4的左行走齒輪傳動組件和用於將右行走電機41的動力傳遞給右行走履帶組件7的右行走齒輪傳動組件；所述左後齒輪腔體64內設置有用於將左後擺臂電機58的動力傳遞給左後擺臂履帶組件3的左後擺臂齒輪傳動組件，所述右後齒輪腔體65內設置有用於將右後擺臂電機58的動力傳遞給右後擺臂履帶組件3的右後擺臂齒輪傳動組件；所述左支撐輪腔體2內設置有左減震支架49和安裝在左減震支架49上的左減震支撐輪組件，所述左支撐輪腔體外部設置有用於對救援機器人左側的障礙物進行檢測的左紅外傳感器62；所述右支撐輪腔體60內設置有右減震支架42和安裝在右減震支架42上的右減震支撐輪組件，所述右支撐輪腔體60外部設置有用於對救援機器人右側的障礙物進行檢測的右紅外傳感器61；所述左紅外傳感器62和右紅外傳感器61均與機器人控制計算機23的輸入端連接；所述左支撐輪腔體2和右支撐輪腔體60為單獨可拆解結構；

結合圖12，所述線纜收放裝置66包括線纜收放電機66-1和與線纜收放電機66-1的輸出軸連接的同步帶傳動機構66-2，以及與同步帶傳動機構66-2均連接的線纜卷取機構66-3和排線機構66-4；結合圖13，所述同步帶傳動機構66-2包括主驅動同步帶輪66-21、捲筒驅動同步帶輪66-23和絲槓驅動同步帶輪66-25，所述主驅動同步帶輪66-21和捲筒驅動同步帶輪66-23上跨接有捲筒驅動同步帶66-22，所述捲筒驅動同步帶輪66-23和絲槓驅動同步帶輪66-25上跨接有絲槓驅動同步帶66-24，所述主驅動同步帶輪66-21固定連接在線纜收放電機66-1的輸出軸上；結合圖14，所述線纜卷取機構66-3包括捲筒66-31以及間隔設置的第一捲筒支架66-32和第二捲筒支架66-33，所述第一捲筒支架66-32上設置有第一捲筒軸承66-34，所述第一捲筒軸承66-34上安裝有捲筒驅動軸66-35，所述捲筒驅動同步帶輪66-23固定連接在捲筒驅動軸66-35上，所述捲筒驅動軸66-35上固定連接有捲筒驅動輪66-36，所述捲筒66-31與捲筒驅動輪66-36固定連接；所述第二捲筒支架66-33上安裝有捲筒支撐軸66-37，所述捲筒支撐軸66-37上安裝有第二捲筒軸承66-38，所述第二捲筒軸承66-38上安裝有捲筒隨動輪66-39，所述捲筒66-31與捲筒隨動輪66-39固定連接；結合圖15，所述排線機構66-4包括雙向絲槓66-41以及間隔設置的第一絲槓支架66-42和第二絲槓支架66-43，所述第一絲槓支架66-42上設置有第一絲槓軸承66-44，所述第二絲槓支架66-43上設置有第二絲槓軸承66-45，所述雙向絲槓66-41的一端安裝在第一絲槓軸承66-44中，所述雙向絲槓66-41的另一端安裝在第二絲槓軸承66-45中，所述絲槓驅動同步帶輪66-25固定連接在雙向絲槓66-41上，所述雙向絲槓66-41上螺紋連接有絲槓滑塊66-46，所述第一絲槓支架66-42和第二絲槓支架66-43上架設有與雙向絲槓66-41相平行的光軸66-47，所述光軸66-47穿過設置在絲槓滑塊66-46上的導向孔，所述絲槓滑塊66-46頂部設置有用於排線的導線塊66-48，所述導線塊66-48上設置有供有線控制煤礦救援探測機器人的線纜穿過的導線孔66-49。

本發明的線纜收放裝置66，不僅包括線纜卷取機構66-3，還包括線纜收放電機66-1、同步帶傳動機構66-2和排線機構66-4，同步帶傳送機構66-2用於將線纜收放電機66-1的動力傳遞給線纜卷取機構66-3和排線機構66-4，能夠實現線纜的主動釋放和收取，與現有技術中僅能被動釋放線纜，無法自動收取線纜的被動放纜方式相比，能夠實現有線控制煤礦救援探測機器人穩定可靠地放纜和收攬，且線纜收放有序，鬆緊合適，穩定性及有效性好。

本實施例中，如圖16所示，所述環境信息傳感器27包括溫度傳感器27-1、氧氣傳感器27-2、甲烷傳感器27-3和一氧化碳傳感器27-4。

本實施例中，如圖5和圖6所示，所述左前擺臂履帶組件1、右前擺臂履帶組件10、左後擺臂履帶組件3和右後擺臂履帶組件6的結構相同且均包括擺臂軸31、擺臂支架32以及轉動連接在擺臂支架32前端的擺臂前輪33和轉動連接在擺臂支架32後端的擺臂驅動輪34，所述擺臂軸31通過花鍵與擺臂支架32連接，所述擺臂支架32的中部轉動連接有上下相對設置的擺臂上支撐輪35和擺臂下支撐輪36，所述擺臂前輪33的直徑小於擺臂驅動輪34的直徑，所述擺臂前輪33、擺臂上支撐輪35、擺臂驅動輪34和擺臂下支撐輪36上跨接有擺臂橡膠履帶37，所述擺臂軸31上通過軸承38轉動連接有擺臂套筒軸39，所述擺臂驅動輪34固定連接在擺臂套筒軸39上；具體實施時，所述擺臂驅動輪34通過平鍵固定連接在擺臂套筒軸39上；所述左前擺臂履帶組件1、右前擺臂履帶組件10、左後擺臂履帶組件3和右後擺臂履帶組件6均採用了同心軸的傳動方式，此方式在傳動中，擺臂套筒軸39與擺臂軸31能夠實現獨立的旋轉運動，互不幹涉運動，簡化了機器人傳動所需空間。所述左前擺臂履帶組件1、右前擺臂履帶組件10、左後擺臂履帶組件3和右後擺臂履帶組件6能夠單獨拆解，方便救援機器人的安裝及調試。

本實施例中，如圖3和圖4所示，所述左前擺臂齒輪傳動組件、右前擺臂齒輪傳動組件、左後擺臂齒輪傳動組件和右後擺臂齒輪傳動組件的結構相同且均包括擺臂電機錐齒輪11和與擺臂電機錐齒輪11嚙合的擺臂軸錐齒輪12，所述擺臂電機錐齒輪11固定連接在左前擺臂電機19、右前擺臂電機56、左後擺臂電機58或右後擺臂電機57的輸出軸上，所述擺臂軸錐齒輪12與擺臂軸31固定連接；

本實施例中，如圖3、圖4和圖7所示，所述左行走履帶組件4和右行走履帶組件7的結構相同且均包括主動行走輪14和從動行走輪16，以及跨接在所述主動行走輪14和所述從動行走輪16上的行走橡膠履帶40，所述右行走履帶組件7中的主動行走輪14固定連接在右前擺臂履帶組件10中的擺臂套筒軸39上，所述右行走履帶組件7中的從動行走輪16固定連接在右後擺臂履帶組件6中的擺臂套筒軸39上，所述左行走履帶組件4中的主動行走輪14固定連接在左前擺臂履帶組件1中的擺臂套筒軸39上，所述左行走履帶組件4中的從動行走輪16固定連接在左後擺臂履帶組件3中的擺臂套筒軸39上，所述主動行走輪14和從動行走輪16的直徑相等；具體實施時，所述左行走履帶組件4中的主動行走輪14和從動行走輪16分別設置在左支撐輪腔體的前後兩側，所述右行走履帶組件7中的主動行走輪14和從動行走輪16分別設置在右支撐輪腔體60的前後兩側；

本實施例中，如圖3和圖4所示，所述左行走齒輪傳動組件和右行走齒輪傳動組件的結構相同且均包括行走電機錐齒輪13和與行走電機錐齒輪13嚙合的行走輪錐齒輪15，所述行走電機錐齒輪13固定連接在左行走電機18或右行走電機41的輸出軸上，所述行走輪錐齒輪15與擺臂套筒軸39固定連接。

使用時，所述左前擺臂履帶組件1、右前擺臂履帶組件10、左後擺臂履帶組件3和右後擺臂履帶組件6能夠實現獨立360°旋轉運動，所述左前擺臂電機19、右前擺臂電機56、左後擺臂電機58或右後擺臂電機57的旋轉運動通過擺臂電機錐齒輪11和擺臂軸錐齒輪12傳遞到擺臂軸31上，然後通過擺臂軸31的花鍵把擺臂軸31的旋轉運動傳遞到擺臂支架32上，實現左前擺臂齒輪傳動組件、右前擺臂齒輪傳動組件、左後擺臂齒輪傳動組件或右前擺臂齒輪傳動組件的旋轉運動。所述左行走電機18或右行走電機41的旋轉運動通過行走電機錐齒輪13傳遞到擺臂套筒軸39上，再傳遞給主動行走輪14和擺臂驅動輪34，行走橡膠履帶40把主動行走輪14的旋轉運動傳遞給從動行走輪16，實現左行走履帶組件4和右行走履帶組件7的行走運動，完成機器人的行走運動；擺臂橡膠履帶37把擺臂驅動輪34的旋轉運動傳遞給擺臂前輪33，擺臂上支撐輪35和擺臂下支撐輪36能夠調節擺臂橡膠履帶37的張緊及支撐作用。

本實施例中，如圖8和圖9所示，所述左減震支撐輪組件包括三個左減震支撐輪組55，每個所述左減震支撐輪組55均包括與左減震支架49固定連接的左減震輪固定板50和與左減震輪固定板50通過左減震輪旋轉軸51轉動連接的左減震輪連接板52，所述左減震輪連接板52的兩端各轉動連接有一個左減震輪53，三個所述左減震支撐輪組55中的其中兩個設置在左減震支架49的下部，三個所述左減震支撐輪組55中的另外一個設置在左減震支架49的上部，所述左減震支架49上固定連接有罩住三個左減震支撐輪組55的左減震護板54；使用時，兩個左減震輪53通過左減震輪旋轉軸51進行旋轉，調整角度，機器人在遇到較低障礙時，兩個左減震輪53能夠自行調整旋轉角度，以輔助機器人平滑越障障礙；

本實施例中，如圖10和圖11所示，所述右減震支撐輪組件包括三個右減震支撐輪組48，每個所述右減震支撐輪組48均包括與右減震支架42固定連接的右減震輪固定板43和與右減震輪固定板43通過右減震輪旋轉軸44轉動連接的右減震輪連接板45，所述右減震輪連接板45的兩端各轉動連接有一個右減震輪46，三個所述右減震支撐輪組48中的其中兩個設置在右減震支架42的下部，三個所述右減震支撐輪組48中的另外一個設置在右減震支架42的上部，所述右減震支架42上固定連接有罩住三個右減震支撐輪組48的右減震護板47。使用時，兩個右減震輪46通過右減震輪旋轉軸44進行旋轉，調整角度，機器人在遇到較低障礙時，兩個右減震輪46能夠自行調整旋轉角度，以輔助機器人平滑越障障礙。

本實施例中，所述第一捲筒軸承66-34、第二捲筒軸承66-38、第一絲槓軸承66-44和第二絲槓軸承66-45均為圓錐滾子軸承。通過在線纜卷取機構66-3中使用成對的圓錐滾子軸承，第一個圓錐滾子軸承用來支撐安裝捲筒驅動軸66-35，第二個圓錐滾子軸承用來支撐安裝捲筒支撐軸66-37，使得線纜卷取機構66-3有了雙向承受軸向力的功能，在進行線纜卷取時，具有了更好的穩定性和可靠性；通過在排線機構66-4中使用成對的圓錐滾子軸承，第一個圓錐滾子軸承和第二個圓錐滾子軸承相配合用來支撐安裝雙向絲槓66-41，使得排線機構66-4有了雙向承受軸向力的功能，具有了更好的穩定性和可靠性。

如圖14所示，本實施例中，所述捲筒支撐軸66-37內安裝有光電滑環66-310。光電滑環66-310用來實現信號從旋轉平臺向靜止平臺的傳輸，防止線纜因為捲筒66-31的旋轉而產生扭曲變形，造成聯接中斷，信息傳遞和電源供應失敗，保證了線纜釋放和收取的穩定性和可靠性，能夠保證機器人的持續穩定工作。

本實施例中，所述捲筒66-31通過螺釘與捲筒驅動輪66-36固定連接；所述捲筒66-31通過螺釘與捲筒隨動輪66-39固定連接；所述導線塊66-48通過螺釘與絲槓滑塊66-46固定連接。將捲筒66-31通過螺釘與捲筒驅動輪66-36和捲筒隨動輪66-39固定連接，能夠保證捲筒66-31的安裝穩固性；採用螺釘將導線塊66-48固定連接在絲槓滑塊66-46頂部，使得導線塊66-48與絲槓滑塊66-46的連接可靠，導線塊66-48能夠隨絲槓滑塊66-46一起運動，利用導線塊66-48的移動實現有線控制煤礦救援探測機器人的線纜的排布，將有線控制煤礦救援探測機器人的線纜整齊地纏繞在捲筒66-31上。

本實施例中，所述線纜收放電機66-1上安裝有用於對線纜收放電機66-1轉過的圈數進行實時檢測的線纜收放電機編碼器72。通過設置線纜收放電機編碼器72，能夠對線纜收放電機66-1轉過的圈數進行周期性檢測並將檢測到的信號輸出給遠端控制器67。

如圖17所示，本發明的有線控制煤礦救援探測機器人的線纜收放方法，包括以下步驟：

步驟一、連接線纜：將有線控制煤礦救援探測機器人的線纜纜纏繞在捲筒66-31上後先穿過光電滑環66-310，再穿過設置在導線塊66-48上的導線孔66-49與遠端機器人控制箱連接；如圖16所示，所述遠端機器人控制箱內設置有遠端控制器67，所述遠端機器人控制箱上設置有遠端控制計算機68，所述遠端控制器67上接有用於連接遠端控制器67與遠端控制計算機68的第一通信電路模塊69，所述遠端控制計算機68上連接有用於連接機器人控制計算機23的第二通信電路模塊70，所述機器人控制計算機23上連接有用於與第二通信電路模塊70通信的第三通信電路模塊71，所述線纜收放電機編碼器72與遠端控制器67的輸入端連接，所述遠端控制器67的輸出端接有線纜收放電機驅動器73，所述線纜收放電機66-1與線纜收放電機驅動器73的輸出端連接；

步驟二、收放線纜，其具體過程為：

步驟201、有線控制煤礦救援探測機器人行走前，查看纏繞在捲筒66-31上的線纜層數n和每層排布的排數m，輸入遠端控制計算機68；並操作遠端控制計算機68，設定左行走電機18和右行走電機41的轉速均為ω2，線纜釋放的長度lx與有線控制煤礦救援探測機器人行走的距離s的差值閾值x，以及線纜收取的長度l′x與有線控制煤礦救援探測機器人行走的距離s的差值閾值x′；其中，n的取值為1～6的整數，m的取值為1～20的整數；

具體實施時，x和x′的取值相等且均取值為線纜收放裝置7的捲筒3-1到地面的高度；

步驟202、遠端控制計算機68根據公式ω1＝(d2·ω2)/(d+2(n-1)d)計算得到線纜收放裝置的線纜收放電機66-1的轉速ω1，其中，d為捲筒66-31的直徑，d2為主動行走輪14的直徑，d為線纜直徑；

步驟203、遠端控制計算機68將左行走電機18和右行走電機41的轉速通過第二通信電路模塊70、線纜和第三通信電路模塊71傳輸給機器人控制計算機23，機器人控制計算機23通過左行走電機驅動器22-2驅動左行走電機18，並通過右行走電機驅動器22-1驅動右行走電機41，使有線控制煤礦救援探測機器人以設定的轉速前進或後退；

當有線控制煤礦救援探測機器人前進時，遠端控制計算機68控制線纜收放電機驅動器73驅動線纜收放電機66-1以轉速ω1正轉進行線纜釋放，同時，線纜收放電機編碼器72對線纜收放電機66-1轉過的圈數進行周期性檢測並將檢測到的信號輸出給遠端控制計算機68，每檢測一次，遠端控制計算機68就根據公式lx＝l-m·π·[nd+n(n-1)d]計算得到線纜釋放的長度lx，並根據公式s＝i·πd2·ω2·t計算得到有線控制煤礦救援探測機器人行走的距離s，再對有線控制煤礦救援探測機器人行走的距離s和線纜釋放的長度lx進行比較，當s>lx時，線纜上的張力會增大，此時，遠端控制計算機68通過線纜收放電機驅動器73控制線纜收放電機66-1的轉速增大，使線纜釋放速度跟上有線控制煤礦救援探測機器人的行走速度；當s＝lx時，遠端控制計算機68繼續控制線纜收放電機驅動器73驅動線纜收放電機66-1以轉速ω1正轉進行線纜釋放；當s<lx時，遠端控制計算機68再將lx與s的差值與x進行比較，當lx與s的差值大於x時，說明線纜釋放的速度過快，遠端控制計算機68通過線纜收放電機驅動器73控制線纜收放電機66-1的轉速減小，當lx與s的差值小於x時，說明線纜的釋放速度還在合理的範圍內，遠端控制計算機68繼續控制線纜收放電機驅動器73驅動線纜收放電機66-1以轉速ω1正轉進行線纜釋放；

當有線控制煤礦救援探測機器人後退時，遠端控制計算機68控制線纜收放電機驅動器73驅動線纜收放電機66-1以轉速ω1反轉進行線纜收取，同時，線纜收放電機編碼器72對線纜收放電機66-1轉過的圈數進行周期性檢測並將檢測到的信號輸出給遠端控制計算機68，每檢測一次，遠端控制計算機68就根據公式l′x＝l-m·π·[nd+n(n-1)d]計算得到線纜收取的長度l′x，並根據公式s＝i·πd2·ω2·t計算得到有線控制煤礦救援探測機器人行走的距離s，再對有線控制煤礦救援探測機器人行走的距離s和線纜收取的長度l′x進行比較，當sl′x時，遠端控制計算機68再將s與l′x的差值與x′進行比較，當s與l′x的差值大於x′時，說明線纜收取的速度過慢，遠端控制計算機68通過線纜收放電機驅動器73控制線纜收放電機66-1的轉速增大，當s與l′x的差值小於x′時，說明線纜的釋放速度還在合理的範圍內，遠端控制計算機68繼續控制線纜收放電機驅動器73驅動線纜收放電機66-1以轉速ω1反轉進行線纜收取；

其中，l為線纜總長度，i為有線控制煤礦救援探測機器人行走傳動比，t為有線控制煤礦救援探測機器人行走的時間；

步驟二中，線纜收放電機66-1轉動時，帶動主驅動同步帶輪66-21轉動，主驅動同步帶輪66-21通過捲筒驅動同步帶66-22帶動捲筒驅動同步帶輪66-23轉動，捲筒驅動同步帶輪66-23通過絲槓驅動同步帶66-24帶動絲槓驅動同步帶輪66-25轉動，捲筒驅動同步帶輪66-23作為中間傳輸輪實現了扭矩的傳遞，捲筒驅動同步帶輪66-23帶動所述線纜卷取機構66-3動作，絲槓驅動同步帶輪66-25帶動所述排線機構66-4動作；其中，所述線纜卷取機構66-3的動作過程為：捲筒驅動同步帶輪66-23帶動捲筒驅動軸66-35轉動，捲筒驅動軸66-35帶動捲筒驅動輪66-36轉動，進而帶動捲筒66-31轉動，實現線纜的釋放和收取；所述排線機構66-4的動作過程為：捲筒驅動同步帶輪66-23帶動雙向絲槓66-41轉動，通過雙向絲槓66-41和絲槓滑塊66-46的配合把轉動轉變為絲槓滑塊66-46的左右移動，導線塊66-48隨絲槓滑塊66-46一起運動，利用導線塊66-48的移動實現有線控制煤礦救援探測機器人的線纜的排布，將有線控制煤礦救援探測機器人的線纜整齊地纏繞在捲筒66-31上。

本發明的有線控制煤礦救援探測機器人的線纜收放方法，通過將線纜釋放或收取長度與機器人行走距離進行比較，能夠使得線纜釋放或收取長度始終與機器人行走距離相配合，使得線纜收放有序，鬆緊合適，減少了線纜出現纏繞、斷裂的問題。

本發明的有線控制煤礦救援探測機器人的自主行走控制方法，包括以下步驟：

步驟一、數據採集及傳輸：環境信息傳感器27對救援機器人所處環境信息進行檢測並將檢測到的信號傳輸給機器人控制計算機23，雙目視覺傳感器28對救援機器人前方的道路環境圖像進行檢測並將檢測到的信號傳輸給機器人控制計算機23，雷射雷達傳感器29對救援機器人與前方障礙物的距離進行檢測並將檢測到的信號傳輸給機器人控制計算機23，左紅外傳感器62對救援機器人左側的障礙物進行檢測並將檢測到的信號傳輸給機器人控制計算機23，右紅外傳感器61對救援機器人右側的障礙物進行檢測並將檢測到的信號傳輸給機器人控制計算機23，超聲波傳感器59用於對救援機器人前方的障礙物進行檢測並將檢測到的信號傳輸給機器人控制計算機23，三維數字羅盤20對救援機器人的姿態進行檢測並將檢測到的信號傳輸給機器人控制計算機23；機器人控制計算機23將其接收到的環境信息傳感器27輸出的環境信息和雙目視覺傳感器28輸出的救援機器人前方的道路環境圖像通過第三通信電路模塊71、線纜和第二通信電路模塊70傳輸給遠程監控計算機25；

步驟二、數據分析處理，具體過程為：

步驟201、機器人控制計算機23對其接收到的超聲波傳感器59和雷射雷達傳感器29輸出的信號進行分析處理，判斷出救援機器人行走環境中的前方是否有障礙物以及與前方障礙物的距離；

步驟202、機器人控制計算機23對其接收到的左紅外傳感器62輸出的信號進行分析處理，判斷出救援機器人行走環境中的左側是否有障礙物以及距離障礙物的距離；

步驟203、機器人控制計算機23對其接收到的右紅外傳感器61輸出的信號進行分析處理，判斷出救援機器人行走環境中的右側是否有障礙物以及距離障礙物的距離；

步驟204、機器人控制計算機23對其接收到的三維數字羅盤20輸出的救援機器人的姿態信號進行分析處理，判斷出救援機器人行走環境為平坦路面、上斜坡還是下斜坡；

步驟三、機器人運動控制：機器人控制計算機23根據步驟二中的數據分析處理結果，判斷出救援機器人行走環境為平坦路面、上斜坡還是下斜坡，並判斷出救援機器人行走環境中是否有障礙物及障礙物的方位，根據行走環境不同輸出對左行走電機18、右行走電機41、左前擺臂電機19、左後擺臂電機58、右前擺臂電機56和右後擺臂電機57的控制信號，控制救援機器人行走；

當救援機器人行走環境為平坦路面時，所述機器人控制計算機23通過左行走電機驅動器22-2驅動左行走電機18，並通過右行走電機驅動器22-1驅動右行走電機41，使左行走電機18和右行走電機41的轉速相等，進行直線行駛；

當救援機器人行走環境中前方有障礙物、右側有障礙物或前方與右側均有障礙物且通過雙目視覺傳感器28和雷射雷達傳感器29探測到障礙物高度大於機器人最大越障高度時，所述機器人控制計算機23通過左行走電機驅動器22-2驅動左行走電機18，並通過右行走電機驅動器22-1驅動右行走電機41，先使右行走電機41的轉速大於左行走電機18的轉速，進行左拐彎行駛，再使左行走電機18的轉速大於右行走電機41的轉速，進行右拐彎行駛，使行駛路線呈半圓弧，繞過前方障礙物，最後再使左行走電機18和右行走電機41的轉速相等，進行直線行駛；

當救援機器人行走環境中左側有障礙物或前方與左側均有障礙物且通過雙目視覺傳感器28和雷射雷達傳感器29探測到障礙物高度大於機器人最大越障高度時，所述機器人控制計算機23通過左行走電機驅動器22-2驅動左行走電機18，並通過右行走電機驅動器22-1驅動右行走電機41，先使左行走電機18的轉速大於右行走電機41的轉速，進行右拐彎行駛，再使右行走電機41的轉速大於左行走電機18的轉速，進行左拐彎行駛，使行駛路線呈半圓弧，繞過左側障礙物，最後再使左行走電機18和右行走電機41的轉速相等，進行直線行駛；

當救援機器人行走環境中前方、左側與右側均有障礙物時，所述機器人通過雙目視覺傳感器28和雷射雷達傳感器29探測障礙物高度，當障礙物高度小於機器人最大越障高度時，控制計算機23通過左前擺臂電機驅動器22-5和右前擺臂電機驅動器22-3驅動左前擺臂電機19和右前擺臂電機56，利用前面兩個擺臂搭在障礙物上部邊沿，並通過擺臂電機轉動抬高機器人本體前部，使前部同樣搭在障礙物上部邊沿；通過左後擺臂電機驅動器22-6和右前擺臂電機驅動器22-3驅動左後擺臂電機58和右前擺臂電機56，抬升機器人後部；所述機器人控制計算機23再通過左行走電機驅動器22-2驅動左行走電機18，並通過右行走電機驅動器22-1驅動右行走電機41，使左行走電機18和右行走電機41的轉速相等，進行直線行駛，爬越過障礙物，最後再使救援機器人的左前擺臂履帶組件1、左後擺臂履帶組件3、右前擺臂履帶組件10和右後擺臂履帶組件6放平，使左行走電機18和右行走電機41的轉速相等，進行直線行駛。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍內。