本發(fā)明涉及礦用機械，尤其涉及一種煤礦巷道砌磚機器人及方法。

背景技術(shù)：

1、為了有效隔離礦井的采空區(qū)，防止有害氣體和地下水等物質(zhì)向礦井其他區(qū)域或地表擴散，礦井通常會采用封堵技術(shù)。該技術(shù)主要是在采空區(qū)的入口處砌筑一堵墻體，以此封堵氣體和有害物質(zhì)。目前，礦井封堵作業(yè)中主要以砌磚作業(yè)為主，常用密封材料包括傳統(tǒng)的黃泥和水泥灌漿材料等。在砌墻過程中，需要多名工人在井下人工作業(yè)，不僅效率低下，而且存在安全隱患；而現(xiàn)有技術(shù)中的煤礦巷道砌磚機器人，如發(fā)明專利“一種煤礦井下多功能自動砌筑機器人及方法(cn115538780a)”，該技術(shù)方案提出了前車、后車、砌筑機械手、磚塊輸送平臺、慣性導(dǎo)航儀和實時監(jiān)測巷道斷面參數(shù)的三維激光掃描儀來實現(xiàn)煤礦巷道砌磚，上述技術(shù)需要整機移動來實現(xiàn)全端面進行砌墻作業(yè)，對于有限的巷道作業(yè)空間在頂部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)封閉砌磚存在局限性和適應(yīng)性；發(fā)明專利“煤礦井下用砌墻機器人和砌墻方法(cn117627394a)”?,該技術(shù)方案包括履帶行走機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、自動抹泥器、控制模塊、包括激光雷達和紅外攝像儀在內(nèi)的監(jiān)測模塊以及導(dǎo)航模塊來實現(xiàn)在巷道內(nèi)砌磚作業(yè)，但上述技術(shù)中機械手較多，動作復(fù)雜，狹窄巷道空間作業(yè)不靈活。

2、因此，研究一種能夠在井下巷道狹小空間全端面砌磚作業(yè)，結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強煤礦巷道砌磚機器人，是煤礦迫切需求的技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種煤礦巷道砌磚機器人及方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：該煤礦巷道砌磚機器人包括限位在行走機構(gòu)上的翻板橫移機構(gòu)、用于調(diào)整翻板橫移機構(gòu)工作姿態(tài)的姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)、限位在翻板橫移機構(gòu)上的升降機構(gòu)、限位在升降機構(gòu)上的小橫移機構(gòu)、抓取機構(gòu)和可變形輸送機構(gòu)，其技術(shù)要點是：姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)包括俯仰調(diào)整組件和水平調(diào)整組件、翻板橫移機構(gòu)包括翻板組件和橫移組件、限位在翻板橫移機構(gòu)上的升降機構(gòu)包括一級升降組件和二級升降組件、限位在一級升降組件上的小橫移機構(gòu)和抓取機構(gòu)、與一級升降機構(gòu)組件配合的可變形輸送機構(gòu)、便于機械手取磚的帶橢圓形卡槽和粘接劑的密閉磚。

3、進一步的，俯仰調(diào)整組件包括調(diào)整工作姿態(tài)的俯仰調(diào)整油缸、用于安裝液壓缸的俯仰調(diào)整平臺。

4、進一步的，水平調(diào)整組件包括用于調(diào)整工作姿態(tài)的調(diào)整油缸、用于安裝調(diào)整油缸的油缸耳座一和油缸耳座二、通過轉(zhuǎn)盤軸承修改角度、使用橫移支撐梁實現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)和翻板橫移機構(gòu)之間的連接。

5、進一步的，翻板組件以基板、翻板一、翻板二為主體，依靠鉸接軸一和鉸接軸二保持連接關(guān)系、翻板油缸耳座一和翻板油缸耳座二用于連接翻板油缸一、翻板油缸二和翻板一、翻板二、翻板油缸一和翻板油缸二用來控制翻板一和翻板二的展開與收回。

6、進一步的，橫移組件包括用于連接升降機構(gòu)與翻板橫移機構(gòu)的帶滑塊基板、能夠?qū)崿F(xiàn)橫移組件在水平方向的橫向滑動，并限位在翻板滑軌一、翻板滑軌二、基板滑軌上；由液壓馬達一為驅(qū)動齒輪一提供動力，通過驅(qū)動齒輪一與翻板齒條一、翻板齒條二、基板齒條的嚙合帶動橫移組件實現(xiàn)在水平方向上的橫移。

7、進一步的，一級升降組件包括一級矩形滑軌、限位在一級矩形滑軌上的帶滑塊支撐座、帶動帶滑塊支撐座升降的升降液壓缸、鏈輪、鏈條。

8、進一步的，二級升降組件包括限位在橫移組件上的支架橫梁、二級矩形滑軌、限位在二級矩形滑軌上的支架、用于升降一級升降組件的液壓缸。

9、進一步的，小橫移機構(gòu)包括固定在支撐座上的底板、固定在底板兩端的矩形滑軌、滑動配合在滑軌上的滑塊二、用于連接滑塊二的主板、安裝在主板上用于驅(qū)動的液壓馬達二、與液壓馬達二轉(zhuǎn)軸相連接的換向減速器、安裝在換向減速器輸出軸上的驅(qū)動齒輪二、與驅(qū)動齒輪二相配合的固定在底板上的齒條二。

10、進一步的，抓取機構(gòu)包括與所有組件連接的固定架、機械手通過鉸接軸三與固定架連接、擺動缸與機械手尾部和擺動缸鉸接座鉸接、推進缸與推進缸鉸接座、推進缸固定座鉸接。

11、進一步的，可變形輸送機構(gòu)包括固定板、用于升降的輸送液壓缸、連接輸送液壓缸和可移動支鏈板的花鍵軸、連接可移動支鏈板彎轉(zhuǎn)位置的橫軸、與一級升降機構(gòu)連接的連接塊、用于暫時存磚的可調(diào)存磚架、驅(qū)動彎板鏈條運動的驅(qū)動鏈輪。

12、進一步的，密閉磚設(shè)有薄板、側(cè)面凹槽、頂部凹槽、底部凸型槽、橢圓形卡槽和粘接劑。

13、本發(fā)明的有益成果：本發(fā)明提出了一種創(chuàng)新的巷道砌磚技術(shù)方案，適用于煤礦井下封閉用砌磚作業(yè)環(huán)境。以機器人運載平臺作為動力底盤，依托發(fā)動機和液壓驅(qū)動機構(gòu)(液壓泵站)作為可靠的動力來源，集運磚、取磚、砌磚于一體。提出了一種煤礦巷道砌磚機器人，包括：姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)、翻板橫移機構(gòu)、升降機構(gòu)、小橫移機構(gòu)、抓取機構(gòu)、可變形輸送機構(gòu)、密閉磚。

14、姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)可以調(diào)節(jié)煤礦巷道砌磚機器人的工作姿態(tài)，確保煤礦巷道砌磚機器人的工作面始終保持與水平面垂直。

15、翻板橫移機構(gòu)具備巷道空間范圍的水平橫向移動功能，升降機構(gòu)具備垂直上升和下降移動功能，在施工過程中無需調(diào)整機器人運載平臺位置，僅靠翻板橫移機構(gòu)和升降機構(gòu)之間的配合實現(xiàn)煤礦巷道砌磚機器人在巷道內(nèi)的全端面作業(yè)，確保煤礦巷道砌磚機器人在狹窄空間內(nèi)仍然能夠達到最大工作范圍，在工作完成后，翻板橫移機構(gòu)和升降機構(gòu)可以恢復(fù)至工作前的狀態(tài)，便于煤礦巷道砌磚機器人在狹窄的巷道內(nèi)行走。

16、在升降機構(gòu)中，抓取機構(gòu)和小橫移機構(gòu)經(jīng)升降液壓缸配合鏈輪和鏈條，在支撐架內(nèi)實現(xiàn)垂直上升和下降的移動功能，也可以隨二級升降組件移動，便于煤礦巷道砌磚機器人能在不同高度的巷道內(nèi)作業(yè)。

17、小橫移機構(gòu)可以實現(xiàn)抓取機構(gòu)在小范圍內(nèi)的水平橫移，在一定的范圍內(nèi)，可以在不驅(qū)動翻板橫移機構(gòu)的情況下將抓取機構(gòu)送到水平方向上的指定位置。

18、抓取機構(gòu)中機械手的尾部與擺動缸鉸接，在擺動缸伸出和縮回時，機械手繞鉸接軸三在-yz平面內(nèi)實現(xiàn)取磚和砌磚的旋轉(zhuǎn)運動；在推進缸的作用下，抓取機構(gòu)在不調(diào)整機器人運載平臺的情況下，可以實現(xiàn)在小范圍內(nèi)的縱向伸縮，將抓取機構(gòu)送到指定位置。

19、升降機構(gòu)的一級升降組件，連接了可變形輸送機構(gòu)，其中可變形輸送機構(gòu)具備升降與橫移隨動功能，既可以升降又可以左右移動，始終保持與機械手在一個垂直工作區(qū)域并持續(xù)不斷地供應(yīng)密閉磚，大大提高機械手取磚效率，也確保了砌磚工作的流暢與高效。

20、密閉磚設(shè)計了頂部凹槽、側(cè)面凹槽、底部凸型槽和橢圓形卡槽，在頂部凹槽內(nèi)封裝粘接劑，在抓取機構(gòu)砌磚時，底部凸型槽與頂部凹槽之間通過擠壓使封裝的粘接劑的保護層被破壞，使底部凸型槽與頂部凹槽粘接，省去工人涂抹粘接劑工序。密閉磚的橢圓形卡槽設(shè)置在密閉磚正面中間位置，機械手插入卡槽后即可實現(xiàn)取磚、砌磚，解決了因巷道內(nèi)部空間狹小，取磚和砌磚空間不足的問題。煤礦巷道砌磚機器人進行全端面砌磚的大范圍作業(yè)，墻體與巷道內(nèi)壁間隙小，可以減少工人在后續(xù)注漿的工作量，有效的利用了巷道空間。

技術(shù)特征：

1.一種煤礦巷道砌磚機器人，其特征在于包括限位在機器人運載平臺(8)上的姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)(1)、限位在翻板橫移機構(gòu)(2)上的升降機構(gòu)(3)、限位在升降機構(gòu)(3)上的小橫移機構(gòu)(4)，限位在小橫移機構(gòu)(4)上的抓取機構(gòu)(5)，限位在升降機構(gòu)(3)上的可變形輸送機構(gòu)(6)、巷道封閉用密閉磚(7)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦巷道砌磚機器人，其特征在于：密閉磚(7)包括固定在頂部凹槽(76)內(nèi)的粘接劑(75)，支撐粘接劑(75)的薄板(71)、側(cè)面凹槽(72)、底部凸型槽(73)，便于機械手(59)抓取的橢圓形卡槽(74)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦巷道砌磚機器人，其特征在于：機械手(59)與密閉磚(7)的橢圓形卡槽(74)具有配合關(guān)系。

技術(shù)總結(jié)
一種煤礦巷道砌磚機器人，包括安裝在機器人運載平臺上的姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)(1)、翻板橫移機構(gòu)(2)、限位在翻板橫移機構(gòu)(2)上的升降機構(gòu)(3)、限位在升降機構(gòu)(3)上的小橫移機構(gòu)(4)、抓取機構(gòu)(5)、可變形輸送機構(gòu)(6)、設(shè)計便于抓取和放置的密閉磚(7)，其技術(shù)要點是：姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)(1)包括俯仰調(diào)整組件(11)和水平調(diào)整組件(12)、與水平調(diào)整組件(12)配合的翻板組件(21)和橫移組件(22)、安裝在橫移組件(22)上的一級升降組件(31)和二級升降組件(32)、支撐在一級升降組件(31)上的小橫移機構(gòu)(4)、抓取機構(gòu)(5)、可變形輸送機構(gòu)(6)、并設(shè)計便于抓取和砌墻的密閉磚(7)，姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)(1)可調(diào)整煤礦巷道砌磚機器人的工作姿態(tài)；翻板橫移機構(gòu)(2)和升降機構(gòu)(3)聯(lián)合小橫移機構(gòu)(4)，實現(xiàn)抓取機構(gòu)(5)與可變形輸送機構(gòu)(6)的配合，保證持續(xù)快捷的取磚和砌磚動作。煤礦巷道砌磚機器人具有簡潔高效、操作簡便等優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：田立勇,張體霖,于寧,于曉涵,包佳豪,王澤,李鳴昊,張海建,劉毅
受保護的技術(shù)使用者：遼寧工程技術(shù)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21