一种混联式双臂钻锚机器人制造技术

本发明专利技术属于综掘工作面机电装备领域，公开一种混联式双臂钻锚机器人，包括：混联式钻锚系统、折叠式支护系统、动力系统、自主感知与运动系统；折叠式支护系统固定连接在自主感知与运动系统的前端，混联式钻锚系统设置有两组，位于折叠式支护系统的两侧，且固定连接在自主感知与运动系统的前端，动力系统固定连接在在自主感知与运动系统的尾部底座上。该装备可通过混联式机构实现大范围运动与位姿精准调控，并建立了基于多传感器融合的智能感知体系，具有防碰撞预警、自主导航与在线监测功能，在减人增效的同时极大地提升了装备的智能化水平。人增效的同时极大地提升了装备的智能化水平。人增效的同时极大地提升了装备的智能化水平。

【技术实现步骤摘要】
一种混联式双臂钻锚机器人


[0001]本专利技术属于综掘工作面机电装备领域，具体涉及一种混联式双臂钻锚机器人。

技术介绍

[0002]目前煤矿巷道的支护时间约占整体巷道开拓时间的60％，“掘快支慢”问题已成为制约巷道开拓速度提升的瓶颈，而传统钻锚装备存在工序繁琐、机械化程度低、协同作业能力差等问题，难以满足煤矿掘进与支护过程中对于装备轻量化、少人化以及高效化的需求，因此，以专利“CN202310058698”、“CN202210217734”、“CN202110997049”为代表的锚固机械臂与以专利“CN202310043454”、“CN202211668154”、“CN202122566161”为代表的锚杆台车，主要在煤矿智能化支护技术理论指导下，利用钻锚机械臂替代传统人工钻锚作业，在一定程度上提升了钻锚作业效率，降低了工人劳动强度，减少了工人数量，但其仍存在部分缺陷，具体如下：
[0003]现有钻锚装备的钻锚机械臂普遍采用串联式机构，虽然可以辅助锚杆钻机在大范围内进行运动，但难以实现锚固孔位对准、钻机姿态微调等精细化操作，导致钻锚作业精度低、定向钻锚作业控制难度大等问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种混联式双臂钻锚机器人，通过采用串并联机构结合的混联式机械臂，可辅助锚杆钻机实现运动空间扩展与位姿精准调控，快速对准锚固孔位与定向钻锚作业。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种混联式双臂钻锚机器人，包括：
[0007]混联式钻锚系统，所述混联式钻锚系统包括锚杆钻机，所述锚杆钻机侧面固定连接有六轴并联式调姿平台，所述六轴并联式调姿平台另一端固定连接有调姿平台旋转底座，所述调姿平台旋转底座下端转动连接有锚杆钻机二级伸缩液压缸，所述锚杆钻机二级伸缩液压缸下端转动连接有锚杆钻机二级伸缩液压缸底座，所述锚杆钻机二级伸缩液压缸底座下端固定连接有混联式钻锚系统旋转底座；
[0008]所述调姿平台旋转底座与所述锚杆钻机二级伸缩液压缸之间设置有调姿平台俯仰角液压缸一，所述调姿平台俯仰角液压缸一的一端与所述调姿平台旋转底座下端转动连接、另一端与所述锚杆钻机二级伸缩液压缸上端转动连接；
[0009]所述锚杆钻机二级伸缩液压缸与所述锚杆钻机二级伸缩液压缸底座之间设置有调姿平台俯仰角液压缸二，所述调姿平台俯仰角液压缸二一端与所述锚杆钻机二级伸缩液压缸的下端转动连接、另一端与所述锚杆钻机二级伸缩液压缸底座转动连接。
[0010]进一步地，所述六轴并联式调姿平台包括锚杆钻机安装底座、六组调姿轴、六轴并联式调姿平台安装底座；六组所述调姿轴按圆周均匀分布在所述锚杆钻机安装底座、所述六轴并联式调姿平台安装底座之间，六组所述调姿轴一端与所述锚杆钻机安装底座转动连
接，另一端与所述六轴并联式调姿平台安装底座转动连接。
[0011]进一步地，所述调姿平台旋转底座包括调姿平台旋转底座一、调姿平台旋转底座二；所述调姿平台旋转底座一的输出端与所述六轴并联式调姿平台安装底座固定连接，所述调姿平台旋转底座一下端与所述调姿平台旋转底座二的输出端固定连接。
[0012]进一步地，所述调姿平台旋转底座二的下端固定连接有锚杆钻机二级伸缩液压缸安装挂钩，所述锚杆钻机二级伸缩液压缸安装挂钩分别与所述锚杆钻机二级伸缩液压缸的上端、所述调姿平台俯仰角液压缸一其中一端之间转动连接。
[0013]进一步地，所述锚杆钻机钻进端固定连接有三维激光雷达一。
[0014]进一步地，所述混联式钻锚系统设置在自主感知与运动系统上，所述自主感知与运动系统上还设置有折叠式支护系统与动力系统。
[0015]进一步地，所述折叠式支护系统包括支护顶板一、支护顶板二、支护顶板二折叠液压缸；所述支护顶板二设置有两组，分别转动连接在所述支护顶板一的两侧，所述支护顶板二折叠液压缸设置有两组，分别设置在所述支护顶板一两侧下端，所述支护顶板二折叠液压缸一端与所述支护顶板一转动连接，另一端与所述支护顶板二转动连接。
[0016]进一步地，所述折叠式支护系统还包括支护顶板二级伸缩液压缸、支护顶板俯仰角液压缸一、支护顶板俯仰角液压缸二，所述支护顶板一下端中间位置与所述支护顶板二级伸缩液压缸的上端之间转动连接，所述支护顶板二级伸缩液压缸的下端与总装备安装底座转动连接，所述支护顶板俯仰角液压缸一的一端与所述支护顶板一下端之间转动连接，另一端与所述支护顶板二级伸缩液压缸上端之间转动连接，所述支护顶板俯仰角液压缸二的一端与所述支护顶板二级伸缩液压缸下端之间转动连接，另一端与所述总装备安装底座转动连接。
[0017]进一步地，自主感知与运动系统包括所述总装备安装底座、总装备运动履带；所述总装备运动履带设置有两组，分别套装在所述总装备安装底座两侧的驱动轮上。
[0018]进一步地，自主感知与运动系统还包括超声波雷达、三维激光雷达二、工业相机；每一个所述总装备运动履带内侧均设置有两组所述超声波雷达，两组所述超声波雷达固定连接在所述总装备运动履带内侧横梁的两端，所述总装备安装底座前端两侧以及后端两侧皆固定连接有所述超声波雷达；所述三维激光雷达二与所述工业相机固定连接在所述总装备安装底座前端中间位置。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]1、本专利技术主要采用双臂钻锚接续作业与双臂钻锚并行作业两种协同作业工艺，可根据巷道空间与围岩特点实时调整作业方式，以适应多种钻锚作业工况。
[0021]针对部分空间狭小且围岩松软的巷道，采用双臂钻锚接续协同作业工艺，使得两台锚杆钻机可以共同针对同一锚固工位连续不间断得打入多根锚杆，在提升空间利用率的同时保证钻锚深度，以维持围岩稳定；针对部分空间宽广且围岩强硬的巷道，采用双臂钻锚并行协同作业工艺，使得两台锚杆钻机可以对多个锚固孔位同步进行快速高强度钻锚作业，在提升作业效率同时保证钻锚稳定性，并大幅减少工人数量，降低工人劳动强度。
[0022]2、本专利技术采用串并联机构结合的混联式机械臂，可辅助锚杆钻机实现运动空间扩展与位姿精准调控，以配合高精度的锚固孔位识别相机进行快速锚固孔位对准与定向钻锚作业。
[0023]混联式机械臂可通过串联式机械大臂操纵锚杆钻机进行大范围摆动、转动、前进与后退动作，以辅助锚杆钻机从初始工位快速移动至预定钻锚工位，实现定向钻锚作业；之后，再通过六轴并联式调姿平台对锚杆钻机进行精准位姿调控，以配合钻锚孔位识别相机实现钻锚孔位的快速对准。混联式机械臂综合串并联机构的优势，在提升钻锚作业效率的同时也保障了钻锚作业精度。
[0024]3、本专利技术建立了基于多传感器融合的智能感知体系，实现了对装备作业环境及状态的全方位感知，并辅助装备进行防碰撞预警、自主定位与导航以及多目标在线检测与跟踪。
[0025]基于多传感器融合的智能感知体系主要由超声波雷达、激光雷达与深度相机组成，可以综合利用超声波雷达精准测距、三维激光雷达空间信息测算以及工业相机多样化信息(色彩、形状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混联式双臂钻锚机器人，其特征在于，包括：混联式钻锚系统(1)，所述混联式钻锚系统(1)包括锚杆钻机(11)，所述锚杆钻机(11)侧面固定连接有六轴并联式调姿平台(12)，所述六轴并联式调姿平台(12)另一端固定连接有调姿平台旋转底座(13)，所述调姿平台旋转底座(13)下端转动连接有锚杆钻机二级伸缩液压缸(15)，所述锚杆钻机二级伸缩液压缸(15)下端转动连接有锚杆钻机二级伸缩液压缸底座(17)，所述锚杆钻机二级伸缩液压缸底座(17)下端固定连接有混联式钻锚系统旋转底座(16)；所述调姿平台旋转底座(13)与所述锚杆钻机二级伸缩液压缸(15)之间设置有调姿平台俯仰角液压缸一(14)，所述调姿平台俯仰角液压缸一(14)的一端与所述调姿平台旋转底座(13)下端转动连接、另一端与所述锚杆钻机二级伸缩液压缸(15)上端转动连接；所述锚杆钻机二级伸缩液压缸(15)与所述锚杆钻机二级伸缩液压缸底座(17)之间设置有调姿平台俯仰角液压缸二(18)，所述调姿平台俯仰角液压缸二(18)一端与所述锚杆钻机二级伸缩液压缸(15)的下端转动连接、另一端与所述锚杆钻机二级伸缩液压缸底座(17)转动连接。2.根据权利要求1所述的一种混联式双臂钻锚机器人，其特征在于，所述六轴并联式调姿平台(12)包括锚杆钻机安装底座(121)、六组调姿轴(122)、六轴并联式调姿平台安装底座(123)；六组所述调姿轴(122)按圆周均匀分布在所述锚杆钻机安装底座(121)、所述六轴并联式调姿平台安装底座(123)之间，六组所述调姿轴(122)一端与所述锚杆钻机安装底座(121)转动连接，另一端与所述六轴并联式调姿平台安装底座(123)转动连接。3.根据权利要求2所述的一种混联式双臂钻锚机器人，其特征在于，所述调姿平台旋转底座(13)包括调姿平台旋转底座一(131)、调姿平台旋转底座二(132)；所述调姿平台旋转底座一(131)的输出端与所述六轴并联式调姿平台安装底座(123)固定连接，所述调姿平台旋转底座一(131)下端与所述调姿平台旋转底座二(132)的输出端固定连接。4.根据权利要求3所述的一种混联式双臂钻锚机器人，其特征在于，所述调姿平台旋转底座二(132)的下端固定连接有锚杆钻机二级伸缩液压缸安装挂钩(133)，所述锚杆钻机二级伸缩液压缸安装挂钩(133)分别与所述锚杆钻机二级伸缩液压缸(15)的上端、所述调姿平台俯仰角液压缸一(14)其中一端之间转动连接。5.根据权利要求1所述的一种混联...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏国用，郭永存，沈刚，胡坤，邓海顺，程刚，王鹏彧，赵东洋，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：