一种复合材料组合支撑体构建机器人及构建方法技术

本发明专利技术公开了一种复合材料组合支撑体构建机器人及构建方法，复合材料组合支撑体构建机器人包括底座

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料组合支撑体构建机器人及构建方法


[0001]本专利技术涉及一种构建机器人及构建方法，具体是一种适用于煤矿井下无煤柱沿空留巷技术的复合材料组合支撑体构建机器人及构建方法，属于地下工程

。

技术介绍

[0002]沿空留巷作为一种无煤柱护巷方式，在减少巷道掘进量
、
缓解矿井采掘接替紧张等方面具有很大的优势
。
在沿空留巷技术中，巷旁支护体主要起到支撑上覆围岩与隔离采空区的作用，是沿空留巷技术成功与否的关键环节
。
目前，我国煤矿井下常用的巷旁支护体有：密集单体支柱
、
矸石墙
、
充填体墙等
。
根据充填材料不同，巷旁充填体墙又包括高水速凝材料充填体墙
、
膏体材料充填体墙
、
柔模充填体墙和快硬混凝土充填体墙等
。
上述巷旁支护结构在特定的工程条件下均取得过一定的成功应用，但同时也存在支护阻力不高
、
留巷工艺复杂等一系列问题，不能实现高应力条件下的高效沿空留巷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合材料组合支撑体构建机器人，其特征在于，包括底座
(1)、
升降行走装置
(2)、
顶梁
(3)、
升降缸
(4)、
立管机械臂
(5)
和集中电控装置；底座
(1)
包括左右对称设置的左底座和右底座
、
以及固定连接在左底座和右底座上的连接座，左底座和右底座之间的空间形成支撑管输送通道；升降行走装置
(2)
安装在底座
(1)
的左底座和右底座上，包括行走组件和行走组件升降控制机构，行走组件包括行走驱动机构，行走组件升降控制机构连接在底座
(1)
与行走组件之间；升降缸
(4)
的缸体端与底座
(1)
安装连接
、
伸缩端与顶梁
(3)
安装连接；顶梁
(3)
的前部对应底座
(1)
的支撑管输送通道的位置设有沿上下方向贯穿顶梁
(3)
的豁口结构
(31)、
且豁口结构
(31)
沿左右方向的宽度尺寸大于支撑管
(6)
的外径尺寸；左右对称设置的立管机械臂
(5)
分别安装在底座
(1)
的左底座和右底座上，立管机械臂
(5)
的末节上对应支撑管输送通道设有抱管机械手
(51)
，立管机械臂
(5)
包括可控制抱管机械手
(51)
沿左右方向坐标移动的
X
坐标驱动总成
、
可控制抱管机械手
(51)
沿前后方向坐标移动的
Y
坐标驱动总成和可控制抱管机械手
(51)
沿竖直方向坐标移动的
Z
坐标驱动总成，抱管机械手
(51)
通过可沿
X
坐标轴线为旋转轴线坐标旋转移动的
A
坐标旋转驱动总成与立管机械臂
(5)
的末节安装连接；集中电控装置包括控制器
、
行走控制回路
、
顶板升降控制回路和立管控制回路，控制器分别与行走驱动机构
、
行走组件升降控制机构
、
升降缸
(4)、
立管机械臂
(5)
的坐标驱动总成和抱管机械手
(51)
的坐标旋转驱动总成电连接
。2.
根据权利要求1所述的复合材料组合支撑体构建机器人，其特征在于，顶梁
(3)
上还设有注浆装置
(32)
，注浆装置
(32)
设置在豁口结构
(31)
内，注浆装置
(32)
包括注浆胶管
(321)
以及注浆胶管推送装置
(322)
，注浆胶管推送装置
(322)
包括上下平行设置的上滚动输送机构和下滚动输送机构，上滚动输送机构和
/
或下滚动输送机构上设有注浆胶管推送滚动驱动机构，注浆胶管
(321)
被夹持在上滚动输送机构和下滚动输送机构之间，注浆胶管
(321)
的后端与注浆泵的排料端连接；集中电控装置还包括注浆控制回路，控制器与注浆胶管推送滚动驱动机构电连接
。3.
根据权利要求2所述的复合材料组合支撑体构建机器人，其特征在于，上滚动输送机构和
/
或下滚动输送机构上还设有注浆胶管推送夹持控制机构
。4.
根据权利要求2所述的复合材料组合支撑体构建机器人，其特征在于，注浆装置
(32)
还包括与控制器电连接的定位推送距离调整机构，定位推送距离调整机构包括可控制注浆胶管推送装置
(322)
整体前后移动的
Y
坐标驱动总成
。5.
根据权利要求4所述的复合材料组合支撑体构建机器人，其特征在于，注浆胶管推送装置
(322)
上设有与控制器电连接的模式识别传感器，定位推送距离调整机构还包括可控制注浆胶管推送装置
(322)
整体左右移动的
X
坐标驱动总成和
/
或可控制注浆胶管推送装置
(322)
整体上下移动的
Z
坐标驱动总成
。6.
根据权利要求2所述的复合材料组合支撑体构建机器人，其特征在于，注浆装置
(32)
还包括振捣机构，振捣机构包括韧性振捣钢丝绳以及固定安装在韧性振捣钢丝绳上的振捣器；振捣器与控制器电连接；韧性振捣钢丝绳固定附着在注浆胶管
(321)
上；
或者豁口结构
(31)
内设有与控制器电连接的振捣钢丝绳推送装置
。7.
根据权利要求2所述的复合材料组合支撑体构建机器人，其特征在于，上滚动输送机构和下滚动输送机构的滚动输送面上均设有与注浆胶管
(321)
外径尺寸配合的凹面结构
。8.
根据权利要求1所述的复合材料组合支撑体构建机器人，其特征在于，顶梁
(3)
上还设有接顶部件推送装置
(33)
，接顶部件推送装置
(33)
对应豁口结构
(31)
设置，接顶部件推送装置
(33)
包括接顶部件导向支撑机构和接顶部件平移推送机构，接顶部件平移推送机构包括对应接顶部件导向支撑机构的推送立板以及与推送立板安装连接的推送立板平移结构，推送立板平移结构与控制器电连接
。9.
根据权利要求8所述的复合材料组合支撑体构建机器人，其特征在于，接顶部件
(7)
是接顶柔膜袋，接顶柔膜袋整体呈上大下小的锥台结构，接顶柔膜袋内设有上下间隔设置的大径顶盘
(71)
和小径底盘
(72)
，大径顶盘
(71)
和小径底盘
(72)
之间还设有定位连接压簧
(73)
，接顶柔膜袋上还固定设有包括单向启闭封板
(74)
的注浆口
(75)
，注浆口
(75)
与注浆胶管
(321)
尺寸配合，单向启闭封板
(74)
设置在接顶柔膜袋的内表面，封堵在注浆口
(75)
上的单向启闭封板
(74)
呈常闭状态
、
且单向启闭封板
(74)
可向接顶柔膜袋内部开启；接顶部件推送装置
(33)
的接顶部件平移推送机构的推送立板上设置用于沿上下方向夹持接顶柔膜袋的柔膜袋夹持机构，柔膜袋夹持机构包括上夹持板
、
下夹持板以及夹持控制结构，夹持控制结构与控制器电连接
。10.
根据权利要求1所述的复合材料组合支撑体构建机器人，其特征在于，底座
(1)
后方对应支撑管输送通道的位置还设有支撑管输送装置
(11)
，支撑管输送装置
(11)
包括支撑管平移推送机构，支撑管平移推送机构包括支撑管定位推送部件以及与支撑管定位推送部件安装连接的支撑管导向推送结构，支撑管导向推送结构与控制器电连接
。11.
根据权利要求1所述的复合材料组合支撑体构建机器人，其特征在于，抱管机械手
(51)
包括与支撑管
(6)
外径尺寸配合的弧形夹持面
。12.
一种基于如权利要求1所述的复合材料组合支撑体构建机器人的复合材料组合支撑体构建方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a.
定位支护：行走控制回路开始工作，控制器控制行走组件升降控制机构动作使行走组件降下并将底座
(1)
顶升脱离地面，然后控制行走驱动机构动作使复合材料组合支撑体构建机器人整体移动至工作面设定的立柱作业位置，控制器控制行走组件升降控制机构动作使行走组件升起，复合材料组合支撑体构建机器人通过底座
(1)
稳固停滞在工作面底板上；然后顶板升降控制回路开始工作，控制器控制升降缸
(4)
伸出使顶梁
(3)
升起并稳固顶靠在工作面顶板上；
b.
立管作业：将支撑管
(6)
送入支撑管输送通道后，立管控制回路开始工作，控制器先控制立管机械臂
(5)
的
X
坐标驱动总成动作使抱管机械手
(51)
沿左右方向伸出对支撑管
(6)
进行稳固夹持，然后控制立管机械臂
(5)
的
Y
坐标驱动总成和
Z
坐标驱动总成动作使抱管机械手
(51)
做一边向前一边向上的复合坐标运动，同时控制抱管机械手
(51)
的
A
坐标旋转驱动总成动作使抱管机械手
(51)
对支撑管
(6)
施加使支撑管
(6)
底端向前翻转的翻转作用力，直至支撑管
(6)
翻转
90
°
呈竖直状态
、
且支撑管
(6)
的顶端位于豁口结构
(31)
内，通过控制立管机械臂
(5)
的
Y
坐标驱动总成动作使夹持着支撑管
(6)
的抱管机械手
(51)
沿前后方向上调节支撑管
(6)
的准确立管位置后，先控制立管机械臂
(5)
的
Z
坐标驱动总成动作使支撑管
(6)
的底端稳固落地，再控制立管机械臂
(5)
的
X
坐标驱动总成动作使抱管机械手
(51)
沿左右方向缩入松开支撑管
(6)
，抱管机械手
(51)
复位后完成支撑管
(6)
的立管作业
。13.
根据权利要求
12
所述的复合材料组合支撑体构建方法，其特征在于，复合材料组合支撑体构建机器人的顶梁
(3)
上还设有注浆装置
(32)
，注浆装置
(32)
设置在豁口结构
(31)
内，注浆装置
(32)
包括注浆胶管
(321)
以及注浆胶管推送装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：马占国，龚鹏，靳苏平，邵国华，赵东升，张帆，孙钧宇，陈远峰，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：