一种矿用巡检机器人自供电装置及矿用巡检机器人的制作方法

1.本技术涉及矿用设备技术领域，特别涉及一种矿用巡检机器人自供电装置及矿用巡检机器人。


背景技术：

2.当前我国的煤炭主要采用传送带运输机进行运输，由于传送带运输机在运行过程中可能会出现托辊损坏、皮带撕裂、跑偏等问题，因此需要通过巡检机器人沿轨道进行巡检，并通过搭载的摄像头拍摄某些关键位置的图像，从而确定传送带运输机是否存在安全风险。
3.目前，巡检机器人主要通过自身搭载的电池组进行供电，当监测到电池组电量不足时，往往需要行驶至特定的安全区域进行充电，不仅需要额外消耗电池组的电量，而且往返时间较长，导致巡检机器人的有效巡检时间短，影响了巡检效果。


技术实现要素：

4.本技术要解决的是现有巡检机器人电池组电量不足时，需要行驶至特定的安全区域进行充电，不仅需要额外消耗电池组的电量，而且影响了巡检效果的技术问题，为此，本技术提出了一种矿用巡检机器人自供电装置及矿用巡检机器人。
5.针对上述技术问题，本技术提供如下技术方案：
6.第一方面，本技术技术方案提供一种矿用巡检机器人自供电装置，所述装置设置于巡检机器人上，所述装置包括：
7.能量获取单元，感应所述巡检机器人所在环境中的环境能量并将所述环境能量转换为电压信号；
8.谐振升压单元，与所述能量获取单元耦接，对所述能量获取单元生成的所述电压信号进行谐振升压；
9.整流滤波单元，与所述谐振升压单元耦接，对所述谐振升压单元生成的谐振升压后的电压信号进行整流滤波；
10.储能单元，与所述整流滤波单元耦接，将所述整流滤波单元生成的整流滤波后的电压信号转换为电能；所述储能单元的输出端与所述巡检机器人上的用电设备的输入端耦接。
11.一些方案中所述的矿用巡检机器人自供电装置，所述谐振升压单元包括谐振电感和谐振电容，所述谐振电感的第一端与所述能量获取单元的一个输出端连接，所述谐振电感的第二端与所述谐振电容的第一端连接，所述谐振电容的第二端与所述能量获取单元的另一个输出端连接。
12.一些方案中所述的矿用巡检机器人自供电装置，所述整流滤波单元包括整流桥和滤波电容，所述整流桥的第一端与所述谐振升压单元的第一端连接，所述整流桥的第二端与所述滤波电容的第一端连接，所述滤波电容的第二端与所述谐振升压单元的第二端连
接。
13.一些方案中所述的矿用巡检机器人自供电装置，所述储能单元为可充电电池。
14.一些方案中所述的矿用巡检机器人自供电装置，所述装置还包括：
15.稳压防反单元，所述稳压防反单元分别与所述整流滤波单元和所述储能单元耦接，所述稳压防反单元对所述整流滤波后的电压信号进行稳压，并防止所述储能单元的电能反向泄漏。
16.一些方案中所述的矿用巡检机器人自供电装置，所述稳压防反单元包括限压稳压管和防反向二极管；所述限压稳压管的第一端与所述整流滤波单元的第一端连接，所述限压稳压管的第二端与所述整流滤波单元的第二端连接；所述防反向二极管的第一端与所述限压稳压管的第一端连接，所述防反向二极管的第二端与所述限压稳压管的第二端连接。
17.一些方案中所述的矿用巡检机器人自供电装置，所述限压稳压管为2cw51型稳压管，所述防反向二极管为md26a800v型二极管。
18.一些方案中所述的矿用巡检机器人自供电装置，所述能量获取单元包括振动能量换能器、光能量换能器、风能量换能器以及温差能量换能器中的至少一种。
19.一些方案中所述的矿用巡检机器人自供电装置，所述振动能量换能器包括压电元件，所述光能量换能器包括光伏发电板，所述风能量换能器包括风力发电机，所述温差能量换能器包括温差发电片。
20.第二方面，本技术技术方案提供一种矿用巡检机器人，包括第一方面任一项技术方案所述的矿用巡检机器人自供电装置。
21.本技术的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
22.本技术提供的矿用巡检机器人自供电装置及矿用巡检机器人，在矿用巡检机器人上设置自供电装置，自供电装置包括能量获取单元，用于进行能量转换以产生电压信号；谐振升压单元与能量获取单元耦接，用于对电压信号进行谐振升压；整流滤波单元与谐振升压单元耦接，用于对谐振升压后的电压信号进行整流滤波；储能单元与整流滤波单元耦接，用于将整流滤波后的电压信号转换为电能，并为矿用巡检机器人上的用电设备进行供电。本技术提供的上述方案，可以为矿用巡检机器人提供可靠的电能供应，增加了矿用巡检机器人的有效巡检时间，提升巡检效果。
附图说明
23.下面将通过附图详细描述本技术中优选实施例，将有助于理解本技术的目的和优点，其中:
24.图1为本技术一个实施例所述矿用巡检机器人自供电装置的结构框图；
25.图2为本技术一个实施例所述矿用巡检机器人自供电装置的电路连接关系示意图；
26.图3为本技术另一个实施例所述矿用巡检机器人自供电装置的电路连接关系示意图。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
30.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
31.本技术实施例提供一种矿用巡检机器人自供电装置，所述装置设置于巡检机器人上，如图1所示，所述装置包括能量获取单元1、谐振升压单元2、整流滤波单元3和储能单元4。其中，所述能量获取单元1，感应所述巡检机器人所在环境中的环境能量并将所述环境能量转换为电压信号；所述谐振升压单元2，与所述能量获取单元耦接，对所述能量获取单元生成的所述电压信号进行谐振升压；所述整流滤波单元3，与所述谐振升压单元耦接，对所述谐振升压单元生成的谐振升压后的电压信号进行整流滤波；所述储能单元4，与所述整流滤波单元耦接，将所述整流滤波单元生成的整流滤波后的电压信号转换为电能；所述储能单元4的输出端与所述巡检机器人上的用电设备的输入端耦接。
32.当矿用巡检机器人行驶在轨道上进行巡检时，周围环境中存在多种能量可供获取，例如振动能、太阳能、风能和热能等，通过能量获取单元1对环境中存在的能量进行能量转换，可以产生电压信号。
33.以上实施例中提供的方案，在矿用巡检机器人上设置自供电装置，自供电装置包括能量获取单元1，用于进行能量转换以产生电压信号；谐振升压单元2用于对电压信号进行谐振升压；整流滤波单元3用于对谐振升压后的电压信号进行整流滤波；储能单元4与用于将整流滤波后的电压信号转换为电能，并为矿用巡检机器人上的用电设备进行供电。上述方案，可以为矿用巡检机器人提供可靠的电能供应，增加了矿用巡检机器人的有效巡检时间，提升巡检效果。
34.一些方案中，如图2所示，所述的矿用巡检机器人自供电装置，所述谐振升压单元2包括谐振电感l1和谐振电容c1，所述谐振电感l1的第一端与所述能量获取单元1的一个输出端连接，所述谐振电感l1的第二端与所述谐振电容c1的第一端连接，所述谐振电容c1的第二端与所述能量获取单元1的另一个输出端连接。具体地，根据谐振电感l1的电感选配谐振电容c1的电容，可以使谐振电感l1和谐振电容c1串联谐振，从而将能量获取单元1产生的电压信号进行谐振升压。
35.一些方案中所述的矿用巡检机器人自供电装置，如图2所示，所述整流滤波单元3包括整流桥和滤波电容c2，所述整流桥的第一端与所述谐振升压单元2的第一端连接，所述整流桥的第二端与所述滤波电容c2的第一端连接，所述滤波电容c2的第二端与所述谐振升
压单元2的第二端连接。如图所示，所述整流桥为桥式整流器，桥式整流器可以采用全桥式整流器，全桥式整流器包括二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4，利用二极管的单向导通性，全桥式整流器可以将谐振升压后的交流电压信号整流成直流电压信号，滤波电容c2可以对直流电压信号进行平滑滤波，得到稳定的直流电压信号。
36.一些方案中所述的矿用巡检机器人自供电装置，如图2所示，所述储能单元4为可充电电池。具体地，可以采用矿用巡检机器人自身搭载的可充电电池作为储能单元4，也可以单独配置可充电电池作为储能单元4，优选的实施方式为采用矿用巡检机器人自身搭载的可充电电池。
37.如图3所示，一些方案中所述的矿用巡检机器人自供电装置，所述装置还包括稳压防反单元5，所述稳压防反单元5分别与所述整流滤波单元3和所述储能单元4耦接，所述稳压防反单元5对所述整流滤波后的电压信号进行稳压，并防止所述储能单元4的电能反向泄漏。具体地，稳压防反单元5可以防止电器件被反向击穿，并确保储能单元4的电能不会反向泄漏到前面的电路中，从而保护电路中各个电器件的安全。
38.进一步地，如图3所示，所述稳压防反单元5包括限压稳压管d5和防反向二极管d6；所述限压稳压管d5的第一端与所述整流滤波单元3的第一端连接，所述限压稳压管d5的第二端与所述整流滤波单元3的第二端连接；所述防反向二极管d6的第一端与所述限压稳压管d5的第一端连接，所述防反向二极管d6的第二端与所述限压稳压管d5的第二端连接。具体地，限压稳压管d5的负极与桥式整流器的负输出端及储能单元4的负极连接，限压稳压管d5的正极与桥式整流器的正输出端及防反向二极管d6的正极连接；防反向二极管d6的负极与储能单元4的正极连接。实际应用时，限压稳压管d5可以采用2cw51型稳压管，防反向二极管d6可以采用md26a800v型二极管。
39.一些方案中所述的矿用巡检机器人自供电装置，所述能量获取单元1包括振动能量换能器、光能量换能器、风能量换能器以及温差能量换能器中的至少一种。在具体方案中，振动能量换能器、光能量换能器、风能量换能器以及温差能量换能器能够获取的能量分别受到振动状态、光照强度、风力和温差的影响，因此，优选的实施方式为同时设置上述四种类型的能量换能器，并在各类型的能量换能器之间设置隔离电路，避免单一类型的能量换能器无法满足矿用巡检机器人上的用电设备的需求，同时防止各类型的能量换能器之间相互干扰，从而为矿用巡检机器人提供稳定可靠的电能供应。
40.进一步地，振动能量换能器包括压电元件，光能量换能器包括光伏发电板，风能量换能器包括风力发电机，温差能量换能器包括温差发电片。压电元件可以采用音叉型结构的压电器件，其具有多个共振点，能够有效获取振动能量；光伏发电板可以采用小型光伏电池板，风力发电机可以采用微小型压电风力发电机，结构简单，安装方便；温差发电片可以采用半导体温差发电片，将其设置在温度较高的区域。
41.第二方面，本技术技术方案提供一种矿用巡检机器人，包括以上实施例中任一项技术方案所述的矿用巡检机器人自供电装置。具体地，当矿用巡检机器人行驶在轨道上进行巡检时，周围环境中存在多种能量可供获取，例如振动能、太阳能、风能和热能等，通过能量获取单元对环境中存在的能量进行能量转换，可以产生电压信号。为了避免由于从环境中获取的能量相对有限，能量获取单元产生的电压信号不足以满足矿用巡检机器人上的用电设备的需要，通过谐振升压单元可以对电压信号进行谐振升压。同时，能量获取单元产生
的电压信号通常为交流电，而矿用巡检机器人上的用电设备往往需要直流电供应，通过整流滤波单元可以对谐振升压后的交流电压信号进行整流滤波，将其转换为直流电压信号。最后，通过储能单元将直流电压信号转换为电能进行存储，并为矿用巡检机器人上的用电设备进行供电。通过本技术实施例提供的以上方案，能够为矿用巡检机器人提供可靠的电能供应，增加了矿用巡检机器人的有效巡检时间，提升了巡检效果。
42.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围之中。

技术特征：
1.一种矿用巡检机器人自供电装置，其特征在于，所述装置设置于巡检机器人上，所述装置包括：能量获取单元，感应所述巡检机器人所在环境中的环境能量并将所述环境能量转换为电压信号；谐振升压单元，与所述能量获取单元耦接，对所述能量获取单元生成的所述电压信号进行谐振升压；整流滤波单元，与所述谐振升压单元耦接，对所述谐振升压单元生成的谐振升压后的电压信号进行整流滤波；储能单元，与所述整流滤波单元耦接，将所述整流滤波单元生成的整流滤波后的电压信号转换为电能；所述储能单元的输出端与所述巡检机器人上的用电设备的输入端耦接。2.根据权利要求1所述的矿用巡检机器人自供电装置，其特征在于：所述谐振升压单元包括谐振电感和谐振电容，所述谐振电感的第一端与所述能量获取单元的一个输出端连接，所述谐振电感的第二端与所述谐振电容的第一端连接，所述谐振电容的第二端与所述能量获取单元的另一个输出端连接。3.根据权利要求1所述的矿用巡检机器人自供电装置，其特征在于：所述整流滤波单元包括整流桥和滤波电容，所述整流桥的第一端与所述谐振升压单元的第一端连接，所述整流桥的第二端与所述滤波电容的第一端连接，所述滤波电容的第二端与所述谐振升压单元的第二端连接。4.根据权利要求1所述的矿用巡检机器人自供电装置，其特征在于：所述储能单元为可充电电池。5.根据权利要求1-4任一项所述的矿用巡检机器人自供电装置，其特征在于，所述装置还包括：稳压防反单元，所述稳压防反单元分别与所述整流滤波单元和所述储能单元耦接，所述稳压防反单元对所述整流滤波后的电压信号进行稳压，并防止所述储能单元的电能反向泄漏。6.根据权利要求5所述的矿用巡检机器人自供电装置，其特征在于：所述稳压防反单元包括限压稳压管和防反向二极管；所述限压稳压管的第一端与所述整流滤波单元的第一端连接，所述限压稳压管的第二端与所述整流滤波单元的第二端连接；所述防反向二极管的第一端与所述限压稳压管的第一端连接，所述防反向二极管的第二端与所述限压稳压管的第二端连接。7.根据权利要求6所述的矿用巡检机器人自供电装置，其特征在于：所述限压稳压管为2cw51型稳压管，所述防反向二极管为md26a800v型二极管。8.根据权利要求1-4任一项所述的矿用巡检机器人自供电装置，其特征在于：所述能量获取单元包括振动能量换能器、光能量换能器、风能量换能器以及温差能量换能器中的至少一种。9.根据权利要求8所述的矿用巡检机器人自供电装置，其特征在于：所述振动能量换能器包括压电元件，所述光能量换能器包括光伏发电板，所述风能量换能器包括风力发电机，所述温差能量换能器包括温差发电片。10.一种矿用巡检机器人，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的矿用巡检机器
人自供电装置。

技术总结
本申请公开一种矿用巡检机器人自供电装置及矿用巡检机器人，在矿用巡检机器人上设置自供电装置，自供电装置包括能量获取单元，用于进行能量转换以产生电压信号；谐振升压单元与能量获取单元耦接，用于对电压信号进行谐振升压；整流滤波单元与谐振升压单元耦接，用于对谐振升压后的电压信号进行整流滤波；储能单元与整流滤波单元耦接，用于将整流滤波后的电压信号转换为电能，并为矿用巡检机器人上的用电设备进行供电。本申请提供的上述方案，可以为矿用巡检机器人提供可靠的电能供应，增加了矿用巡检机器人的有效巡检时间，提升巡检效果。果。果。


技术研发人员：郭永红 徐严军 罗武军 武凯萱 黄松 王瑞 钟和 付建国 于宏伟 陈瑜
受保护的技术使用者：国家能源集团煤焦化有限责任公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/10/20