一种矿用机器人专用全方位探测机械臂制造技术

本发明专利技术公布一种矿用机器人专用全方位探测机械臂，该机械臂设置在矿用机器人的车箱上表面，机械臂通过底盘固定在车箱上，机械臂由多个可折叠的支臂构成，其末端支臂的自由端设置有用于井下图像和现场环境参数采集的探测头，探测头可水平转动，且可以绕末端支臂上下摆动，使其能在机械臂折叠或展开至任意状态时，均能保持水平或朝向任意方向；机械臂的首端支臂与底盘之间通过第二调节装置相连，机械臂的各支臂之间通过第一调节装置依次首尾相连，机械臂的末端支臂与探测头之间通过第一调节装置相连。本发明专利技术的目的是提供一种矿用机器人专用全方位探测机械臂，其结构坚固、外形小巧，可以在极端环境下进行矿井下的全方位探测。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用机器人专用全方位探测机械臂
本专利技术属于机器人应用
，涉及矿用机器人方向，具体为一种矿用机器人专用全方位探测机械臂；可以用于矿井现场场景实时视频监测、井下环境参数实时监测、矿井巷道地形测绘等。
技术介绍
现代科学技术的发展，使得机器人在各行业应用频繁，特别是矿用机器人，有采矿机器人，有运输机器人，有矿用救援机器人……本处重点论述矿用探测机器人。矿用探测机器人是可将采集到的各种信息以图像、数据等形式传送到主控中心，完成矿下作业的机器人，方便人员及时了解矿井内的情况，具有多种探测功能，能够探测各种环境参数，如井下各种有害气体的浓度、环境的温湿度、人员或设备的位置及状态等，方便工作人员正常工作并保障工作人员的人身安全。目前市场上的矿用探测机器人主要是采集井内的各种环境参数，能够代替技术人员进行探测。但是，对于矿用探测机器人来说，在对井内的情况进行探测时，由于监测探头通常为固定式的，因此不能很好的对周围环境进行全方位的探测；矿用机器人的应用场景往往出现在矿井出现事故时，一般需要矿用机器人先行探测井内的情况，方便后续技术人员的进入，这时矿井会处于极端恶劣的状况下，会有许多因透水事故、路况不好、角落偏僻而导致探测头无法到达的现象发生，许多矿用机器人上的普通探测头只能通过摆动整个机身来捕捉所需的信息，无法应对这种高度与旋转角度都需要进行调整的情况，而且机身的摆动本身就是一个大范围的操作过程，其操作难度较大。通过检索，发现存在如下的现有技术的矿用机器人及机械臂专利：专利1：中国专利申请号201811453185.6，公开号CN109572861A的专利，公开了一种矿用探测机器人，包括主体、控制盒、蓄电池、红外接收器、第一电机、第一输出齿轮、第一齿轮、固定轴、监测探头、第二齿轮、连杆、推板、连接板、转轴、行走轮、第一轴承、第二轴承、固定齿轮、第二电机、第二输出齿轮、齿板、挡板、电动推杆、限位板、调节齿轮、第一弹簧、滑槽和第二弹簧。该矿用探测机器人的结构简单，通过行走轮带动主体在井内移动，并通过监测探头对井内情况进行探测，通过固定轴带动监测探头的转动方便全方位的进行探测，提高了探测的范围；通过调节齿轮的移动方便主体的转向，提高了操作的便利性；通过推杆的转动对主体前方的碎石和泥土进行排开，避免了因井内路面不平整而导致监测探头晃动的问题。虽然该专利能通过监测探头来获取矿井内的情况，但是监测探头只能在同一水平方向上发生转动，获得的检测信息在探测高度以及角度具有局限性，无法实现全方位的探测。专利2：中国专利申请号201822227953.8，公开号CN209273429U的专利，公开了一种机械臂，机械臂包括多个节臂，多个节臂首尾相连位于同一竖直平面内，多个节臂包括与基座转动连接的第一节臂和与第一节臂转动连接的第二节臂，操作目标的操作位置位于竖直平面内，机械臂还包括测距装置和控制装置，测距装置内置在第二节臂末端，用于获取测距装置和操作目标的操作位置之间的第一距离；控制装置用于根据第一距离获取操作位置在竖直平面的第一坐标，并控制机械臂多个节臂转动，使得在机械臂对操作位置进行操作时，多个节臂中相邻节臂之间的角度与根据第一坐标获取的多个节臂中相邻节臂之间的角度一致。本专利技术将机械臂三维空间的反解运算转换成二维空间的运算降低运算量。虽然该专利能实现一个多方位的调节，不过各个节臂之间的连接方式以及基座的转动方式与本专利有明显的不同，并且该机械臂主要是用来夹持物品，与本专利技术专利的应用领域并不相同。专利3：中国专利申请号201711238582.7，公开号CN108000510A的专利，公开了一种机械臂，包括底座和多个依次串联铰接的支架,所述底座与支架铰接，所述底座与支架之间，以及相邻两支架之间分别设有驱动所述支架折叠和伸张的驱动机构,所述驱动机构包括伸缩杆、与伸缩杆伸缩端铰接的主推动杆和次推动杆，机械臂还包括支撑机构，所述支撑机构包括支撑杆和可弯曲的辅助件，辅助件与支撑件相抵并用于稳固支撑支撑杆。本专利技术既能进行折叠，也能省时省力地伸张，并且在伸张时不依靠驱动力也能被稳固支撑，能耗低。虽然该专利可以实现高度方向上的抬升以及折叠动作，但是其使用的技术方案主要是通过伸缩杆以及推动杆来实现，并且无法实现方向上的转动。专利4：中国专利申请号201910587684.2，公开号CN110270975A的专利，公开了一种隧道衬砌质量检测机械手，涉及隧道衬砌质量检测设备领域，包括基座、万向节、浮动天线盒装置和两个回转伸缩臂机构；该回转伸缩臂机构包括回转座和伸缩臂，伸缩臂的一端和回转座可转动的连接；第一回转伸缩臂机构的回转座与第二回转伸缩臂机构的伸缩臂另一端可转动连接，其转动轴与第一回转伸缩臂机构中伸缩臂的转动轴相互垂直设置；第二回转伸缩臂机构的回转座与基座可转动连接，其转动轴与第二回转伸缩臂机构中伸缩臂的转动轴相互垂直设置。该机械手可搭载地质雷达天线对隧道衬砌质量进行检测，取代了现有技术中人工托举雷达天线的检测方式，其节约了人力，避免了安全隐患，大幅提高了检测效率和检测精度。虽然该专利可以通过机械手实现高度方向上的抬升以及水平回转座的转动，但是与本专利技术的传动方式有明显的区别，属于不同的技术方案。鉴于还没有轻小折叠型的矿用机器人专用探测机械臂的出现，申请人研发团队做出了一种矿用机器人专用全方位探测机械臂。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以上问题，提供一种矿用机器人专用全方位探测机械臂，其结构坚固稳靠、外形小巧轻便，安装不额外占用空间，可以在极端环境下进行矿井下全方位的探测。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种矿用机器人专用全方位探测机械臂，该机械臂设置在矿用机器人的车箱上表面，所述机械臂通过底盘固定在车箱上，所述机械臂由多个可折叠的支臂构成，其末端支臂的自由端设置有用于井下图像和/或现场环境参数采集的探测头，所述探测头可水平转动，且可以绕末端支臂的自由端上下摆动，使其能在机械臂折叠或展开至任意状态时，均能保持水平或朝向任意方向；所述机械臂的首端支臂与底盘之间通过第二调节装置相连，所述机械臂的各支臂之间通过第一调节装置依次首尾相连，所述机械臂的末端支臂通过第一调节装置连接着探测头；所述底盘包括可旋转圆盘、连接螺钉、固定齿环；所述固定齿环固定在车箱上表面上，所述可旋转圆盘通过连接螺钉安装在车箱上表面上并与固定齿环转动配合。进一步的，所述机械臂末端支臂连接的第一调节装置上设置有驱动探测头转动的第三调节装置，所述第三调节装置包括第三安装臂以及第四电机，所述第四电机设置在第三安装臂中并与探测头相连。进一步的，所述机械臂包括第一支臂、第二支臂以及探测头；所述第一支臂通过第二调节装置与底盘相连，所述第二支臂通过第一调节装置分别与第一支臂以及探测头相连。进一步的，所述第二调节装置包括第二转动连接臂、第二涡轮、第二涡杆、第二安装臂、第二连接轴承、第二电机；所述第二安装臂固定在底盘上，所述第二安装臂中固定有第二涡轮，所述第二转动连接臂中设置有第二涡杆，所述第二安装臂与第二转动连接臂通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿用机器人专用全方位探测机械臂，其特征在于，该机械臂（2）设置在矿用机器人的车箱（3）上表面，所述机械臂（2）通过底盘（21）固定在车箱（3）上，所述机械臂（2）由多个可折叠的支臂构成，其末端支臂的自由端设置有用于井下图像和/或现场环境参数采集的探测头（25），所述探测头（25）可水平转动，且可以绕末端支臂的自由端上下摆动，使其能在机械臂（2）折叠或展开至任意状态时，均能保持水平或朝向任意方向；所述机械臂（2）的首端支臂与底盘（21）之间通过第二调节装置（26）相连，所述机械臂（2）的各支臂之间通过第一调节装置（23）依次首尾相连，所述机械臂（2）的末端支臂通过第一调节装置（23）连接着探测头（25）；所述底盘（21）包括可旋转圆盘（211）、连接螺钉（212）、固定齿环（213）；所述固定齿环（213）固定在车箱（3）上表面上，所述可旋转圆盘（211）通过连接螺钉（212）安装在车箱（3）上表面上并与固定齿环（213）转动配合。/n

【技术特征摘要】
1.一种矿用机器人专用全方位探测机械臂，其特征在于，该机械臂（2）设置在矿用机器人的车箱（3）上表面，所述机械臂（2）通过底盘（21）固定在车箱（3）上，所述机械臂（2）由多个可折叠的支臂构成，其末端支臂的自由端设置有用于井下图像和/或现场环境参数采集的探测头（25），所述探测头（25）可水平转动，且可以绕末端支臂的自由端上下摆动，使其能在机械臂（2）折叠或展开至任意状态时，均能保持水平或朝向任意方向；所述机械臂（2）的首端支臂与底盘（21）之间通过第二调节装置（26）相连，所述机械臂（2）的各支臂之间通过第一调节装置（23）依次首尾相连，所述机械臂（2）的末端支臂通过第一调节装置（23）连接着探测头（25）；所述底盘（21）包括可旋转圆盘（211）、连接螺钉（212）、固定齿环（213）；所述固定齿环（213）固定在车箱（3）上表面上，所述可旋转圆盘（211）通过连接螺钉（212）安装在车箱（3）上表面上并与固定齿环（213）转动配合。


2.根据权利要求1所述的一种矿用机器人专用全方位探测机械臂，其特征在于，所述机械臂（2）末端支臂连接的第一调节装置（23）上设置有驱动探测头（25）转动的第三调节装置（27），所述第三调节装置（27）包括第三安装臂（271）以及第四电机（272），所述第四电机（272）设置在第三安装臂（271）中并与探测头（25）相连。


3.根据权利要求1所述的一种矿用机器人专用全方位探测机械臂，其特征在于，所述机械臂（2）包括第一支臂（22）、第二支臂（24）以及探测头（25）；所述第一支臂（22）通过第二调节装置（26）与底盘（21）相连，所述第二支臂（24）通过第一调节装置（23）分别与第一支臂（22）以及探测头（25）相连。


4.根据权利要求3所述的一种矿用机器人专用全方位探测机械臂，其特征在于，所述第二调节装置（26）包括第二转动连接臂（261）、第二涡轮（262）、第二涡杆（263）、第二安装臂（264）、第二连接轴承（265）、第二电机（266）；所述第二安装臂（264）固定在底盘（21）上，所述第二安装臂（264）中固定有第二涡轮（262），所述第二转动连接臂（261）中设置有第二涡杆（...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡业民，周科平，李杰林，王明和，李开一，
申请(专利权)人：湖南中矿金禾机器人研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43