【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于煤矿井下电机车与单轨吊之间物料容器转载的机械臂及使用方法，同时可解决电机车推动矿车前进工况下存在的视野遮挡等问题。
技术介绍
1、煤矿运输中辅助运输承担了除煤矿运输以外的人员、材料、设备等各种运输任务，其设备效率的高低也决定了运输时间的长短，影响煤炭产量及机组利用率。为了提高矿井生产效率，以及减少人工投入和安全风险的产生，实现辅助运输设备的智能化物料转载非常重要。在矿井中，电机车运行于地面轨道上，单轨吊悬挂于悬空的轨道，传统的方法需要人工爬上物料容器，在电葫芦与物料容器间进行手动挂钩后，采用电葫芦对物料容器进行转载，不仅耗费人力，而且在矿井下狭小空间中存在安全隐患。
2、其次，在煤矿井下电机车推动矿车前进的运输工况中，电机车车头的传感器易被前方矿车遮挡，导致无法正常使用传感器对前方路况进行监测，传统采用人工观察并缓慢行驶的方法，存在一定的安全风险，且影响煤矿运输效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种适用于煤矿井下电机车与单轨吊之间物料容器转载的机械臂及使用方法，采用该机械臂代替传统人工挂钩的操作，解决了传统物料转载方式存在的安全隐患及效率低下等问题。其次，在煤矿井下电机车推动矿车前进的运输工况中，该机械臂通过携带的带有自清洁功能的检测装置，可实现自适应高度，为电机车驾驶人员提供安全稳定的路况画面，降低了该工况下电机车行驶的安全风险，提高了煤矿运输效率。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一
4、进一步的，所述检测部分包括基座、伺服电机、灰尘刮、摄像头、距离传感器、控制器，通过基座安装于机械臂之上；摄像头和距离传感器用于实时检测机械臂的位置、姿态和运动状态以及前方物体的位置、形状和距离等重要信息，并将这些信息转化为数字信号发送给控制器进行处理，从而完成机械臂的运动规划以及精确控制等操作；摄像头带有照明功能，可以让获取的图像更加清晰、亮丽，提高目标检测和识别的准确性；所述灰尘刮由伺服电机驱动进行清理粉尘；
5、进一步的，所述机械臂包括基座、基座臂、基座伺服电机、大臂伺服电机、大臂、连杆伺服电机、连杆、小臂、夹爪伺服电机、夹爪伺服电机、夹爪；
6、所述基座伺服电机控制基座的旋转，可以实现夹爪在水平面内的旋转运动；
7、所述大臂伺服电机与连杆伺服电机分别控制大臂与连杆的旋转，从而带动小臂运动，实现夹爪在垂直方向上的移动；
8、所述夹爪伺服电机和夹爪伺服电机可以实现夹爪的精细调整，使其更好地适应挂钩操作；
9、进一步的，所述夹爪包括接触夹、连杆、齿轮臂、夹爪伺服电机、夹爪主板、直角固定板；夹爪通过直角固定板固定于小臂末端；夹爪伺服电机驱动两个相互啮合的齿轮臂旋转，进而通过安装于夹爪主板与接触夹之间的连杆带动接触夹完成夹取吊钩的动作；
10、进一步的，所述的电葫芦包括滑轮、控制系统、电动机、卡扣、吊钩，电葫芦通过滑轮悬挂于单轨吊轨道上，控制系统用于控制电葫芦的升降和移动等动作，电动机为电葫芦的核心驱动部分，卡扣和吊钩用于吊装重物。
11、优选的，所述机械臂在进行物料容器转载时，包括以下步骤：
12、步骤一：将电机车车头与矿用平板车静止在电机车地面轨道后，通过滑轮调整电葫芦的位置，确保吊钩处于物料容器的中间位置；电葫芦下放吊钩至适当高度，检测部分不断用摄像头和距离传感器感知吊钩、起重钢丝绳和物料容器的位置，同时监测机械臂的位置、姿态和运动状态等重要信息，并将它们反馈给控制器，进而对机械臂进行挂钩动作的运动规划；
13、步骤二：控制器根据反馈信息控制机械臂上的夹爪稳定夹取起重钢丝绳的一端固定在电葫芦的吊钩上，并通过摄像头的图像识别确定起重钢丝绳被正确固定、电葫芦的卡扣在正常工作位置；机械臂用夹爪夹取起重钢丝绳的另一端的挂钩，优先挂在物料容器离机械臂较远的两个吊耳上，随后适当提升吊钩的位置，调整起重钢丝绳的张力，确保挂钩不会出现滑动或松弛的情况，再次用摄像头确定挂钩正确固定；机械臂对较近一端的物料容器的吊耳完成挂钩操作，通过摄像头检查所有连接是否牢固，并确保起重钢丝绳没有扭曲或打结的情况；
14、步骤三：电葫芦缓慢提升开始进行起吊作业，带动物料容器上升；检测部分实时监测物料容器的提升情况，并反馈给电葫芦的控制系统，若出现异常情况，电葫芦控制系统便会收到反馈信号，控制电葫芦缓慢下降至初始高度，并重新启用机械臂调整起重钢丝绳的位置后，再次进行起吊工作，直至完成物料容器由地面轨道至悬空单轨吊的转载。
15、优选的，所述机械臂在煤矿井下电机车推动矿车前进的运输工况下进行工作，包括以下步骤：
16、步骤一：通过检测部分上安装的带有照明及画面采集功能的摄像头获取前方路况的监控画面传输给电机车车头进行同步显示，驾驶人员通过此监控画面了解前方巷道路况，同时通过图像处理技术来识别巷道上方出现的障碍物的位置和形状；距离传感器准确测量机械臂与障碍物之间的距离，从而为机械臂的高度调节提供依据；
17、步骤二：控制器根据摄像头和距离传感器的测量数据准确地判断障碍物的高度，并通过驱动伺服电机来实时调整机械臂的高度，既可以提供稳定的路况画面，也避免了机械臂与障碍物产生剐蹭事故。
18、本专利技术的有益效果：
19、本专利技术借助安装于电机车车头的机械臂对电葫芦及物料容器进行挂钩，可实现物料容器在地面轨道与悬空单轨吊之间的转载，替代了传统人工挂钩带动方式，减少了人力资源投入，提高了矿井运输效率及自动化水平，其次，在煤矿井下电机车推动矿车前进的运输工况中，通过机械臂上携带的自适应高度的摄像头实时监测，为电机车驾驶人员提供前方路况画面，改善了电机车在此工况下行驶时传感器及视野被遮挡等问题，避免了安全事故的发生。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种适用于煤矿井下电机车与单轨吊间物料容器转载的机械臂，其特征在于，包括检测部分(1)和机械臂(2)；
2.根据权利要求1所述的一种适用于煤矿井下电机车与单轨吊间物料容器转载的机械臂，其特征在于，所述检测部分(1)通过基座(101)安装于机械臂(2)之上；所述摄像头(104)带有照明功能，可以让获取的图像更加清晰、亮丽，提高目标检测和识别的准确性；所述灰尘刮(103)由伺服电机(102)驱动，对摄像头(104)及距离传感器(105)表面附着的粉尘进行清洁。
3.根据权利要求1所述的一种适用于煤矿井下电机车与单轨吊间物料容器转载的机械臂，其特征在于，所述夹爪(211)包括接触夹(2111)、连杆(2112)、齿轮臂(2113)、夹爪伺服电机(2114)、夹爪主板(2115)、直角固定板(2116)；夹爪(211)通过直角固定板(2116)固定于小臂(208)末端；夹爪伺服电机(2114)驱动两个相互啮合的齿轮臂(2113)旋转，进而通过安装于夹爪主板(2115)与接触夹(2111)之间的连杆(2112)带动接触夹(2111)完成夹取吊钩的动作。
<...【技术特征摘要】
1.一种适用于煤矿井下电机车与单轨吊间物料容器转载的机械臂，其特征在于，包括检测部分(1)和机械臂(2)；
2.根据权利要求1所述的一种适用于煤矿井下电机车与单轨吊间物料容器转载的机械臂，其特征在于，所述检测部分(1)通过基座(101)安装于机械臂(2)之上；所述摄像头(104)带有照明功能，可以让获取的图像更加清晰、亮丽，提高目标检测和识别的准确性；所述灰尘刮(103)由伺服电机(102)驱动，对摄像头(104)及距离传感器(105)表面附着的粉尘进行清洁。
3.根据权利要求1所述的一种适用于煤矿井下电机车与单轨吊间物料容器转载的机械臂，其特征在于，所述夹爪(211)包括接触夹(2111)、连杆(2112)、齿轮臂(2113)、夹爪伺服电机...
【专利技术属性】
技术研发人员：靳华伟，孙国庆，马天兵，沈刚，邓海顺，黄家海，张银，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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