一种煤矿用智能截割悬臂式掘进机器人制造技术

本发明专利技术提供一种煤矿用智能截割悬臂式掘进机器人，属于煤矿井下设备的技术领域，包括截割机构、铲板机构、机身、后支撑机构、工作面工况监控系统、定向掘进系统、自适应截割系统、数据分站箱以及与数据分站箱电性连接的主控制箱。本发明专利技术适应性好、稳定性强、可靠性高，可实现掘进机器人工作面工况监控、自动定位定向、自适应截割及人员接近安全预警等功能。自适应截割及人员接近安全预警等功能。自适应截割及人员接近安全预警等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿用智能截割悬臂式掘进机器人


[0001]本专利技术属于煤矿井下设备的
，具体公开了一种煤矿用智能截割悬臂式掘进机器人。

技术介绍

[0002]随着煤矿综合机械化水平的不断提高，新理论和新技术逐步应用到掘进机的设计、制造及使用中，但现有掘进机智能化在整机结构布置及使用上仍然存在一些问题和不便，一是掘进工作面工作环境恶劣，粉尘大、光线暗、劳动强度大，安全性低、施工质量在很大程度上主要取决于人的因素，出现超挖、欠挖现象，严重影响掘进进尺速度和断面成形质量；二是现有掘进机自动化程度低、适应性差、可靠性低，无法实现自适应截割，掘进的速度和功效等指标还达不到安全高效矿井管理的需求；三是掘进机自动化截割一直落后于全自动无人值守的综采工作面设备，采掘失衡、采掘接续的矛盾更加突出，难以实现智慧矿山少人化和无人化发展的需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种适应性好、稳定性强、可靠性高的煤矿用智能截割悬臂式掘进机器人，实现掘进机器人工作面工况监控、自动定位定向、自适应截割及人员接近安全预警等功能。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种煤矿用智能截割悬臂式掘进机器人，包括截割机构、铲板机构、机身、后支撑机构、工作面工况监控系统、定向掘进系统、自适应截割系统、数据分站箱以及与数据分站箱电性连接的主控制箱；机身包括机架、履带总成和输送机构；机架安装在履带总成上，机架的前端下部与铲板机构铰接，机架的中间安装有输送机构；两组铲板抬升油缸位于铲板机构的两侧，两端分别与铲板机构和机架铰接；截割机构包括截割头、悬臂段、变频电机、回转台、行星减速器、联接筒；回转台转动安装在机架的前端上部，两组截割回转油缸位于回转台的两侧，两端分别与回转台和机架铰接；回转台的前端与变频电机连接，变频电机与行星减速器连接，行星减速器与悬臂段连接，悬臂段与截割头连接，变频电机与行星减速器的连接处套设有联接筒；两组截割升降油缸位于截割机构的两侧，两端分别与联接筒和机架铰接；后支撑机构铰接在机架的后端，后支撑油缸的两端与后支撑机构与机架铰接，后支撑油缸通过伸缩调节后支撑机构高度及角度；工作面工况监控系统包括第一摄像仪、第二摄像仪、第三摄像仪和第四摄像仪；第一摄像仪布置在回转台上，用于监控截割头的运行情况；第二摄像仪和第三摄像仪分别布置在机架的前端左侧和前端右侧，用于监控掘进机器人前方左侧和右侧断面情况、悬臂段左右摆动情况、铲板机构升降及装载情况；第四摄像仪布置在机架的后方，用于监控输送机构后端卸料情况；第一摄像仪、第二摄像仪、第三摄像仪、第四摄像仪分别与数据分站箱电性连接，数据分站箱将摄像仪采集的信息传输到主控制箱；定向掘进系统包括第一物位传感器、第二物位传感器、第三倾角传感器、第四位移传感器、导航控制箱和激光接收器；第一物位传感器和第二物位传
感器分别设置在机身的左右两侧，用于测量机身与巷道左右两帮距离；第一物位传感器和第二物位传感器分别与数据分站箱电性连接，数据分站箱将物位传感器采集的信息传输到主控制箱，主控制箱根据采集的信息控制履带总成转向以控制机身与巷道左右两帮距离；第三倾角传感器设置在后支撑机构上，用于检测后支撑机构相对地面的俯仰角；第四位移传感器内置在后支撑油缸中，用于测量后支撑油缸的牵引压力；第三倾角传感器和第四位移传感器分别与数据分站箱电性连接，数据分站箱将第三倾角传感器和第四位移传感器采集的信息传输到主控制箱，主控制箱根据采集的信息控制后支撑油缸伸缩对机身进行支撑；导航控制箱设置在机身上，用于测量掘进机器人三个维度方向的加速度和角速度；激光接收器设置在机架后端，用于测量巷道中激光发射器投射在激光接收器光斑位置的变化，通过电缆将测量数据传输到导航控制箱，导航控制箱通过激光传感器的测量数据计算机身位姿，对导航控制箱的测量数据进行纠偏，数据分站箱将导航控制箱的测量数据和计算数据传输到主控制箱，主控制箱解算得到掘进机器人的姿态角和空间位置信息；自适应截割系统包括第一倾角传感器、第二倾角传感器、角度传感器、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、振动传感器和变频器箱；第一倾角传感器设置在悬臂段上，用于检测悬臂段的俯仰角；第一位移传感器内置在截割升降油缸中，用于测量截割升降油缸的牵引压力；第二倾角传感器设置在铲板机构上，用于检测铲板机构的俯仰角；第二位移传感器内置在铲板抬升油缸中，用于测量铲板抬升油缸的牵引压力；角度传感器设置在回转台中心位置上，用于检测截悬臂段的航向角；第三位移传感器内置在截割回转油缸中，用于测量截割回转油缸的牵引压力；振动传感器设置在悬臂段上，用于测量悬臂段三个方向的振动加速度；变频电机配备的电流传感器与变频器箱电性连接，变频器箱采用转速闭环模式控制变频电机的转速和扭矩；第一倾角传感器、第二倾角传感器、角度传感器、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、振动传感器、变频器箱分别与数据分站箱电性连接，数据分站箱将采集的信息传输到主控制箱，主控制箱根据第一倾角传感器和角度传感器采集的信息确定截割机构相对于机身的位姿，根据第二倾角传感器采集的信息确定铲板机构相对于机身的位姿，根据截割升降油缸、铲板抬升油缸以及截割回转油缸的牵引压力、截割头的振动和变频电机的电流实时识别截割动载荷大小，结合摄像仪采集的信息自动调节控制截割头转速和悬臂进给速度。
[0005]进一步地，定向掘进系统还包括为导航控制箱提供电源的导航电源箱。
[0006]进一步地，定向掘进系统还包括为激光接收器提供电源的激光接收器电源箱。
[0007]进一步地，主控制箱和变频器箱分别布置在机架的两侧，变频器箱所在一侧还设置有液压泵站箱和液压部件箱；定向掘进系统还包括油位传感器和温度传感器；油位传感器和温度传感器设置在液压泵站箱上，用于测量液压油的油位和温度；油位传感器和温度传感器分别与数据分站箱电性连接，数据分站箱将采集的信息传输到主控制箱，主控制箱根据液压油的油位和温度判断是否需要对液压泵站箱补油和降温。
[0008]进一步地，定向掘进系统还包括转速传感器；转速传感器设置在履带总成上，用于测量煤矿用智能截割悬臂式掘进机器人行走速度；转速传感器与数据分站箱电性连接，数据分站箱将采集的信息传输到主控制箱。
[0009]进一步地，上述煤矿用智能截割悬臂式掘进机器人，还包括显示器和显示器控制箱；显示器通过显示器控制箱与主控制箱连接，显示器显示各摄像仪、传感器、导航控制箱、
激光接收器、变频器箱的实时信息。
[0010]进一步地，定向掘进系统还包括报警装置，报警装置用于在机身与两帮距离达到设置参数时发出语音提示及在显示器上显示报警画面。
[0011]进一步地，上述煤矿用智能截割悬臂式掘进机器人，还包括防撞系统，防撞系统包括读卡器和标识卡；读卡器设置在机身上；标识卡设置在工作人员上以及除煤矿用智能截割悬臂式掘进机器人外的设备上；读卡器与数据分站箱电性连接，数据分站箱将采集的信息传输到主控制箱。
[0012]进一步地，主控制箱所在一侧设置有驾驶室总成，驾驶室总成的操作台上设置有四向液控手柄、四联本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿用智能截割悬臂式掘进机器人，包括截割机构、铲板机构、机身、后支撑机构、工作面工况监控系统、定向掘进系统、自适应截割系统、数据分站箱以及与数据分站箱电性连接的主控制箱；机身包括机架、履带总成和输送机构；机架安装在履带总成上，机架的前端下部与铲板机构铰接，机架的中间安装有输送机构；两组铲板抬升油缸位于铲板机构的两侧，两端分别与铲板机构和机架铰接；截割机构包括截割头、悬臂段、变频电机、回转台、行星减速器、联接筒；回转台转动安装在机架的前端上部，两组截割回转油缸位于回转台的两侧，两端分别与回转台和机架铰接；回转台的前端与变频电机连接，变频电机与行星减速器连接，行星减速器与悬臂段连接，悬臂段与截割头连接，变频电机与行星减速器的连接处套设有联接筒；两组截割升降油缸位于截割机构的两侧，两端分别与联接筒和机架铰接；后支撑机构铰接在机架的后端，后支撑油缸的两端与后支撑机构与机架铰接，后支撑油缸通过伸缩调节后支撑机构高度及角度；其特征在于，工作面工况监控系统包括第一摄像仪、第二摄像仪、第三摄像仪和第四摄像仪；第一摄像仪布置在回转台上，用于监控截割头的运行情况；第二摄像仪和第三摄像仪分别布置在机架的前端左侧和前端右侧，用于监控掘进机器人前方左侧和右侧断面情况、悬臂段左右摆动情况、铲板机构升降及装载情况；第四摄像仪布置在机架的后方，用于监控输送机构后端卸料情况；第一摄像仪、第二摄像仪、第三摄像仪、第四摄像仪分别与数据分站箱电性连接，数据分站箱将摄像仪采集的信息传输到主控制箱；定向掘进系统包括第一物位传感器、第二物位传感器、第三倾角传感器、第四位移传感器、导航控制箱和激光接收器；第一物位传感器和第二物位传感器分别设置在机身的左右两侧，用于测量机身与巷道左右两帮距离；第一物位传感器和第二物位传感器分别用过电缆与数据分站箱连接，数据分站箱将物位传感器采集的信息传输到主控制箱，主控制箱根据采集的信息控制履带总成转向以控制机身与巷道左右两帮距离；第三倾角传感器设置在后支撑机构上，用于检测后支撑机构相对地面的俯仰角；第四位移传感器内置在后支撑油缸中，用于测量后支撑油缸的牵引压力；第三倾角传感器和第四位移传感器分别与数据分站箱电性连接，数据分站箱将第三倾角传感器和第四位移传感器采集的信息传输到主控制箱，主控制箱根据采集的信息控制后支撑油缸伸缩对机身进行支撑；导航控制箱设置在机身上，用于测量掘进机器人三个维度方向的加速度和角速度；激光接收器设置在机架后端，用于测量巷道中激光发射器投射在激光接收器光斑位置的变化，通过电缆将测量数据传输到导航控制箱，导航控制箱通过激光传感器的测量数据计算机身位姿，对导航控制箱的测量数据进行纠偏，数据分站箱将导航控制箱的测量数据
和计算数据传输到主控制箱，主控制箱解算得到掘进机器人的姿态角和空间位置信息；自适应截割系统包括第一倾角传感器、第二倾角传感器、角度传感器、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、振动传感器和变频器箱；第一倾角传感器设置在悬臂段上，用于检测悬臂段的俯仰角；第一位移传感器内置在截割升降油缸中，用于测量截割升降油缸的牵引压力；第二倾角传感器设置在铲板机构上，用于检测铲板机构的俯仰角；第二位移传感器内置在铲板抬升油缸中，用于测量铲板抬升油缸的牵引压力；角度传感器设置在回转台中心位...

【专利技术属性】
技术研发人员：周开平，马昭，王帅，王学成，王传武，张鑫，岳晓虎，张睿，郎艳，赵肖敏，张国浩，王本林，张杰，李瑞君，刘子靖，
申请(专利权)人：山西天地煤机装备有限公司，
类型：发明
国别省市：