一种巷道清理机器人的制作方法

1.本实用新型属于矿山机械技术领域，特别是涉及一种巷道清理机器人。


背景技术：

2.在矿山开采中，矿洞爆破面会残留大量的松动矿石以及巷道爆破浮石，因此需要对松动矿石和浮石进行清理，但矿洞及巷道内的生产作业空间狭窄，导致大型机械设备进入矿洞及巷道十分困难，并且大型机械设备也不太适合工作地点的频繁转移。现阶段，松动矿石和浮石主要依靠人工进行清理，存在人工数量大、劳动强度高、作业效率低、作业危险性高的问题。为了克服人工清理松动矿石和浮石存在的问题，个别企业会通过改装现有的铲运机、挖掘机来完成巷道清理，但这些改装机械仍然需要工作人员坐在驾驶室中进行操作，工作人员仍未脱离高危作业环境，因此作业危险性仍然很高。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种巷道清理机器人，实现了无人智能化作业，工作人员可以远离高危作业环境，仅由巷道清理机器人完成巷道清理工作，有效提高了作业安全性。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种巷道清理机器人，包括履带式移动底盘、机械臂、液压控制系统及控制与数据采集系统；所述履带式移动底盘内配置有伺服电机驱动系统，伺服电机驱动系统电接入控制与数据采集系统；所述机械臂、液压控制系统及控制与数据采集系统均设置在履带式移动底盘上部；所述机械臂采用液压驱动方式，机械臂的液压驱动力由液压控制系统提供；在所述履带式移动底盘上部还设置有三维激光雷达和imu里程计，所述三维激光雷达和imu里程计均电接入控制与数据采集系统；所述液压控制系统的控制端电接入控制与数据采集系统；所述控制与数据采集系统无线远程接入井上控制中心。
5.所述机械臂包括肩部、大臂、小臂、腕部、破碎锤、液压回转台、大臂俯仰调姿液压缸、小臂俯仰调姿液压缸及腕部摆转调姿液压缸；所述液压回转台设置在履带式移动底盘上部，所述肩部设置在液压回转台上部；所述大臂后端与肩部相铰接，大臂前端与小臂中部下端相铰接；所述大臂俯仰调姿液压缸的缸筒底端与肩部相铰接，大臂俯仰调姿液压缸的活塞杆顶端与大臂中部下端相铰接；所述小臂俯仰调姿液压缸的缸筒底端与大臂中部上端相铰接，小臂俯仰调姿液压缸的活塞杆顶端与小臂后端相铰接；所述小臂前端与腕部相铰接；所述腕部摆转调姿液压缸的缸筒底端与小臂后端相铰接，腕部摆转调姿液压缸的活塞杆顶端与腕部相铰接；所述破碎锤安装在腕部。
6.本实用新型的有益效果：
7.本实用新型的巷道清理机器人，实现了无人智能化作业，工作人员可以远离高危作业环境，仅由巷道清理机器人完成巷道清理工作，有效提高了作业安全性。
附图说明
8.图1为本实用新型的一种巷道清理机器人的结构示意图；
9.图2为本实用新型的机械臂的结构示意图；
10.图中，1—履带式移动底盘，2—机械臂，3—液压控制系统，4—控制与数据采集系统，5—伺服电机驱动系统，6—三维激光雷达，7—imu里程计，21—肩部，22—大臂，23—小臂，24—腕部，25—破碎锤，26—液压回转台，27—大臂俯仰调姿液压缸，28—小臂俯仰调姿液压缸，29—腕部摆转调姿液压缸。
具体实施方式
11.下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
12.如图1、2所示，一种巷道清理机器人，包括履带式移动底盘1、机械臂2、液压控制系统3及控制与数据采集系统4；所述履带式移动底盘1内配置有伺服电机驱动系统5，伺服电机驱动系统5电接入控制与数据采集系统4；所述机械臂2、液压控制系统3及控制与数据采集系统4均设置在履带式移动底盘1上部；所述机械臂2采用液压驱动方式，机械臂2的液压驱动力由液压控制系统3提供；在所述履带式移动底盘1上部还设置有三维激光雷达6和imu里程计7，所述三维激光雷达6和imu里程计7均电接入控制与数据采集系统4；所述液压控制系统3的控制端电接入控制与数据采集系统4；所述控制与数据采集系统4无线远程接入井上控制中心。
13.所述机械臂2包括肩部21、大臂22、小臂23、腕部24、破碎锤25、液压回转台26、大臂俯仰调姿液压缸27、小臂俯仰调姿液压缸28及腕部摆转调姿液压缸29；所述液压回转台26设置在履带式移动底盘1上部，所述肩部21设置在液压回转台26上部；所述大臂22后端与肩部21相铰接，大臂22前端与小臂23中部下端相铰接；所述大臂俯仰调姿液压缸27的缸筒底端与肩部21相铰接，大臂俯仰调姿液压缸27的活塞杆顶端与大臂22中部下端相铰接；所述小臂俯仰调姿液压缸28的缸筒底端与大臂22中部上端相铰接，小臂俯仰调姿液压缸28的活塞杆顶端与小臂23后端相铰接；所述小臂23前端与腕部24相铰接；所述腕部摆转调姿液压缸29的缸筒底端与小臂23后端相铰接，腕部摆转调姿液压缸29的活塞杆顶端与腕部24相铰接；所述破碎锤25安装在腕部24。
14.下面结合附图说明本实用新型的一次使用过程：
15.首先，由井上控制中心远程控制巷道清理机器人行驶到清理工段，当巷道清理机器人到位后，再将巷道清理机器人切换至自主工作模式。
16.当巷道清理机器人切换为自主工作模式后，控制与数据采集系统4首先向三维激光雷达6发出启动指令，由三维激光雷达6对巷道环境进行扫描，以获取巷道环境信息，扫描数据直接由控制与数据采集系统4进行处理，并通过cartographer算法自动建立点云地图。
17.同时，控制与数据采集系统4也会向imu里程计7发出启动指令，由imu里程计7采集巷道清理机器人的运行数据，运行数据直接由控制与数据采集系统4进行处理，并通过amcl算法自动获取巷道清理机器人的位置信息。
18.当巷道点云地图和巷道清理机器人位置信息数据获取后，再通过控制与数据采集系统4对数据进行tf变换，进而完成路径规划。
19.当路径规划完成后，巷道清理机器人便可以按照规划的路径自主行进，同时在规
划路径下由机械臂2进行松动矿石和浮石的自主清理。
20.实施例中的方案并非用以限制本实用新型的专利保护范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。


技术特征：
1.一种巷道清理机器人，其特征在于：包括履带式移动底盘、机械臂、液压控制系统及控制与数据采集系统；所述履带式移动底盘内配置有伺服电机驱动系统，伺服电机驱动系统电接入控制与数据采集系统；所述机械臂、液压控制系统及控制与数据采集系统均设置在履带式移动底盘上部；所述机械臂采用液压驱动方式，机械臂的液压驱动力由液压控制系统提供；在所述履带式移动底盘上部还设置有三维激光雷达和imu里程计，所述三维激光雷达和imu里程计均电接入控制与数据采集系统；所述液压控制系统的控制端电接入控制与数据采集系统；所述控制与数据采集系统无线远程接入井上控制中心。2.根据权利要求1所述的一种巷道清理机器人，其特征在于：所述机械臂包括肩部、大臂、小臂、腕部、破碎锤、液压回转台、大臂俯仰调姿液压缸、小臂俯仰调姿液压缸及腕部摆转调姿液压缸；所述液压回转台设置在履带式移动底盘上部，所述肩部设置在液压回转台上部；所述大臂后端与肩部相铰接，大臂前端与小臂中部下端相铰接；所述大臂俯仰调姿液压缸的缸筒底端与肩部相铰接，大臂俯仰调姿液压缸的活塞杆顶端与大臂中部下端相铰接；所述小臂俯仰调姿液压缸的缸筒底端与大臂中部上端相铰接，小臂俯仰调姿液压缸的活塞杆顶端与小臂后端相铰接；所述小臂前端与腕部相铰接；所述腕部摆转调姿液压缸的缸筒底端与小臂后端相铰接，腕部摆转调姿液压缸的活塞杆顶端与腕部相铰接；所述破碎锤安装在腕部。

技术总结
一种巷道清理机器人，包括履带式移动底盘、机械臂、液压控制系统及控制与数据采集系统；履带式移动底盘内配置有伺服电机驱动系统，伺服电机驱动系统电接入控制与数据采集系统；机械臂、液压控制系统及控制与数据采集系统均设置在履带式移动底盘上部；机械臂采用液压驱动方式，机械臂的液压驱动力由液压控制系统提供；在履带式移动底盘上部还设有三维激光雷达和IMU里程计，三维激光雷达和IMU里程计均电接入控制与数据采集系统；液压控制系统的控制端电接入控制与数据采集系统；控制与数据采集系统无线远程接入井上控制中心。本实用新型实现了无人智能化作业，工作人员可远离高危作业环境，仅由巷道清理机器人完成巷道清理工作，有效提高作业安全性。有效提高作业安全性。有效提高作业安全性。


技术研发人员：王雷 赵红菊 张维娜 姜宇 李驰 鲍东旭
受保护的技术使用者：中煤科工集团沈阳研究院有限公司
技术研发日：2022.04.22
技术公布日：2022/7/11