一种具有立拱、喷浆、焊接多功能的智能支护机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种具有立拱、喷浆、焊接多功能的智能支护机器人，解决了现有技术中隧道支护工序分散、支护效率低的问题。本发明专利技术包括移动车体，移动车体上设有至少两个回转支撑，回转支撑上设有机械手，机械手上设有抓取机构和/或喷浆机构和/或测量机构和/或支护机构。本发明专利技术通过抓取机构、喷浆机构、测量机构和支护机构的相互配合，形成集立拱、喷浆、焊接等功能于一体的智能支护机器人，可实现钢拱架自动拼装、隧道表面扫描、智能喷浆、钢筋网支护、岩体打锚杆等多种支护作业功能，整机具有高度集成化、智能化的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有立拱、喷浆、焊接多功能的智能支护机器人
本专利技术涉及隧道施工
，特别是指一种具有立拱、喷浆、焊接多功能的智能支护机器人。
技术介绍
隧道支护是隧道施工中的关键性步骤，作业内容主要包括钢拱架拼装、钢管片拼装、挂钢筋网（排）、焊接、喷浆等。目前这些作业内容主要靠多种机械交替施工，且需要大量的人工辅助工作，整体耗时长、环境差、成本高，且对人工操作水平和经验要求较高，隧道最终成型质量难以保证。近年来随着科技的发展逐步出现了智能喷浆、拼装方面的相关研究，多采用激光三维扫描仪对隧道轮廓进行建模，如申请号201910567117.0的一种智能喷浆系统及其喷浆支护方法，但其具有数据处理量极大、数据处理算法难度较高、设备成本高等问题，其不能同时进行成型、拼装操作，所以目前尚未成熟应用于隧道混喷支护。因此，设计一种能解决当下隧道支护混喷作业遇到的人工难、质量差、成本高等问题，且能满足多种不同隧道支护需求的机器人很有必要。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术提出一种具有立拱、喷浆、焊接多功能的智能支护机器人，解决了现有技术中隧道支护工序分散、支护效率低的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种具有立拱、喷浆、焊接多功能的智能支护机器人，包括移动车体，移动车体上设有至少两个回转支撑，回转支撑上设有机械手，机械手上设有抓取机构和/或喷浆机构和/或测量机构和/或支护机构。所述移动车体上设有两个回转支撑，两个回转支撑分别通过轴向移动机构与移动车体相连接。所述两个回转支撑分别为前回转支撑和后回转支撑，位于前回转支撑上的机械手连接有抓取机构，位于后回转支撑上的机械手分别连接喷浆机构、测量机构、支护机构。所述轴向移动机构包括设置在回转支撑上的驱动装置，驱动装置的输出轴上设有齿轮，齿轮与固定在移动车体上的齿条啮合。所述抓取机构为真空吸盘或电磁吸盘或夹爪组件。所述喷浆机构包括喷浆嘴，喷浆嘴活动设置在机械手上，且通过喷浆管道与混喷泵相连接；所述测量机构包括测量传感器，测量传感器活动设置在机械手上，且与后台控制器相连接；所述测量传感器为激光传感器或超声传感器。所述支护机构包括自动焊枪，自动焊枪活动设置在机械手上，支护机构所在的回转支撑上设有锚杆钻机。所述喷浆机构、测量机构、支护机构同环设置在同一回转支撑上。所述移动车体的内部设有辅助系统，移动车体的外侧设有激光测距传感器。本专利技术通过抓取机构、喷浆机构、测量机构和支护机构的相互配合，形成集立拱、喷浆、焊接等功能于一体的智能支护机器人，可实现钢拱架自动拼装、隧道表面扫描、智能喷浆、钢筋网支护、岩体打锚杆等多种支护作业功能，整机具有高度集成化、智能化的特点，用于解决当下隧道支护作业遇到的人工难、质量差、成本高等问题。本专利技术具有自由度多，工作空间大的特点，可以适应不同隧道断面形状和大小，单套装置可以满足多种不同隧道支护需求，具有较高的实用性和推广价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术对钢拱架拼装状态示意图。图2为本专利技术机械手结构示意图。图3为锚杆钻机与回转支撑连接示意图。图4为本专利技术对管片拼装状态示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，实施例1，一种具有立拱、喷浆、焊接多功能的智能支护机器人，包括移动车体1，移动车体1上设有至少两个回转支撑4，移动车体穿过回转支撑4，回转支撑形成完整的圆形，回转支撑包括固定环架和转动环架，固定环架上设有旋转驱动，旋转驱动通过齿轮副与转动环架相连接，带动转动环架沿固定架进行±180°回转，机械手设置在转动环架上随其进行同步转动。回转支撑能相对移动车体轴向运动，实现其位置的调节，回转支撑4上设有多个机械手5，机械手5上设有抓取机构和/或喷浆机构和/或测量机构和/或支护机构。所述喷浆机构、测量机构、支护机构同环设置在同一回转支撑4上。测量机构、喷浆机构和支护机构可设置在一个机械手上，也可通过不同机械手连接在回转支撑上。进一步，所述抓取机构为真空吸盘或电磁吸盘或夹爪组件，用于抓取钢拱13或管片。所述喷浆机构包括喷浆嘴8，喷浆嘴8活动设置在机械手5上，且通过喷浆管道与混喷泵相连接。所述测量传感器9为激光传感器或超声传感器。所述喷浆嘴能相对机械臂进行转动和平动，用于其位姿的调节。喷浆嘴8通过喷浆管道与混喷泵相连接，混喷泵与浆液源相连接，混喷泵用来提供混喷作业所需的工作压力，调节喷浆嘴8的喷射速率和流量。所述测量机构包括测量传感器9，所述测量传感器9为激光传感器或超声传感器，用于测量洞壁的表面数据（光滑度或表面的高度信息）的采集；测量传感器9活动设置在机械手上，可进行位姿的调节，测量传感器与后台控制器相连接，后台控制器控制回转支撑的转动和轴向移动。所述支护机构包括自动焊枪10，自动焊枪10活动设置在机械手5上，可进行位姿的调节，支护机构所在的回转支撑4上设有锚杆钻机6。通过抓取机构、喷浆机构、测量机构和支护机构的相互配合，实现在隧道施工过程中，先立拱再焊接（或管片拼装），然后再智能混喷支护，整个支护装置集成度高，一次支护到位，提高支护效率。实施例2，一种具有立拱、喷浆、焊接多功能的智能支护机器人，所述移动车体1上设有两个回转支撑4，两个回转支撑4分别通过轴向移动机构与移动车体1相连接。所述轴向移动机构包括设置在回转支撑4上的驱动装置11，驱动装置11的输出轴上设有齿轮，齿轮与固定在移动车体1上的齿条7啮合。驱动装置采用电机或马达，驱动装置转动，带动齿轮沿齿条转动，进而带动回转支撑沿移动车体运动，实现回转支撑整体位置的调节。进一步，如图3、4所示，所述两个回转支撑4分别为前回转支撑401和后回转支撑402，位于前回转支撑401上的机械手5连接有抓取机构，可用来抓取钢拱架、钢筋网、钢管片等支撑结构，用于对钢拱架（或管片15的拼装）。位于后回转支撑402上的机械手5分别连接喷浆机构、测量机构、支护机构。即后回转支撑402上有三个机械手，机械手末端分别夹持焊枪10、测量传感器9、喷浆嘴8，锚杆钻机和机械手固定安装在回转支撑上，且能相对回转支撑进行±180°回转，用于对钢拱架进行灵活焊接、测量与混喷。如图2所示，机械手5包括俯仰臂501和伸缩臂502，俯仰臂501的一端通过平铰接件510与回转支撑4铰接，在俯仰油缸的作用下，俯仰臂能绕铰接点转动。伸缩臂502滑动设置在俯仰臂501上且通过伸缩油缸507与俯仰臂501相连接，在伸缩油缸的作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有立拱、喷浆、焊接多功能的智能支护机器人，其特征在于：包括移动车体（1），移动车体（1）上设有至少两个回转支撑（4），回转支撑（4）上设有机械手（5），机械手（5）上设有抓取机构和/或喷浆机构和/或测量机构和/或支护机构。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有立拱、喷浆、焊接多功能的智能支护机器人，其特征在于：包括移动车体（1），移动车体（1）上设有至少两个回转支撑（4），回转支撑（4）上设有机械手（5），机械手（5）上设有抓取机构和/或喷浆机构和/或测量机构和/或支护机构。


2.根据权利要求1所述的具有立拱、喷浆、焊接多功能的智能支护机器人，其特征在于：所述移动车体（1）上设有两个回转支撑（4），两个回转支撑（4）分别通过轴向移动机构与移动车体（1）相连接。


3.根据权利要求2所述的具有立拱、喷浆、焊接多功能的智能支护机器人，其特征在于：所述两个回转支撑（4）分别为前回转支撑（401）和后回转支撑（402），位于前回转支撑（401）上的机械手（5）连接有抓取机构，位于后回转支撑（402）上的机械手（5）分别连接喷浆机构、测量机构、支护机构。


4.根据权利要求3所述的具有立拱、喷浆、焊接多功能的智能支护机器人，其特征在于：所述轴向移动机构包括设置在回转支撑（4）上的驱动装置（11），驱动装置（11）的输出轴上设有齿轮，齿轮与固定在移动车体（1）上的齿条（7）啮合。


5.根据权利要求1~4任一项所述的具有立...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾连辉，卓兴建，姜礼杰，原晓伟，杨航，赵梦媛，钱豪，王一新，文勇亮，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41