本發(fā)明涉及礦用機(jī)械，尤其涉及一種煤礦巷道砌磚機(jī)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(kuò)散，礦井通常會(huì)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(guò)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(jī)器人，如發(fā)明專利“一種煤礦井下多功能自動(dòng)砌筑機(jī)器人及方法(cn115538780a)”，該技術(shù)方案提出了前車、后車、砌筑機(jī)械手、磚塊輸送平臺(tái)、慣性導(dǎo)航儀和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巷道斷面參數(shù)的三維激光掃描儀來(lái)實(shí)現(xiàn)煤礦巷道砌磚，上述技術(shù)需要整機(jī)移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)全端面進(jìn)行砌墻作業(yè)，對(duì)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(jī)器人和砌墻方法(cn117627394a)”?,該技術(shù)方案包括履帶行走機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、自動(dòng)抹泥器、控制模塊、包括激光雷達(dá)和紅外攝像儀在內(nèi)的監(jiān)測(cè)模塊以及導(dǎo)航模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)在巷道內(nèi)砌磚作業(yè)，但上述技術(shù)中機(jī)械手較多，動(dòng)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(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)煤礦巷道砌磚機(jī)器人，是煤礦迫切需求的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)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(jī)器人及方法。

2、為了實(shí)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(jī)器人包括限位在行走機(jī)構(gòu)上的翻板橫移機(jī)構(gòu)、用于調(diào)整翻板橫移機(jī)構(gòu)工作姿態(tài)的姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)、限位在翻板橫移機(jī)構(gòu)上的升降機(jī)構(gòu)、限位在升降機(jī)構(gòu)上的小橫移機(jī)構(gòu)、抓取機(jī)構(gòu)和可變形輸送機(jī)構(gòu)，其技術(shù)要點(diǎn)是：姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)包括俯仰調(diào)整組件和水平調(diào)整組件、翻板橫移機(jī)構(gòu)包括翻板組件和橫移組件、限位在翻板橫移機(jī)構(gòu)上的升降機(jī)構(gòu)包括一級(jí)升降組件和二級(jí)升降組件、限位在一級(jí)升降組件上的小橫移機(jī)構(gòu)和抓取機(jī)構(gòu)、與一級(jí)升降機(jī)構(gòu)組件配合的可變形輸送機(jī)構(gòu)、便于機(jī)械手取磚的帶橢圓形卡槽和粘接劑的密閉磚。

3、進(jìn)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(tái)。

4、進(jìn)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(guò)轉(zhuǎn)盤軸承修改角度、使用橫移支撐梁實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)和翻板橫移機(jī)構(gòu)之間的連接。

5、進(jìn)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(lái)控制翻板一和翻板二的展開(kāi)與收回。

6、進(jìn)一步的，橫移組件包括用于連接升降機(jī)構(gòu)與翻板橫移機(jī)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(dòng)，并限位在翻板滑軌一、翻板滑軌二、基板滑軌上；由液壓馬達(dá)一為驅(qū)動(dòng)齒輪一提供動(dòng)力，通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪一與翻板齒條一、翻板齒條二、基板齒條的嚙合帶動(dòng)橫移組件實(shí)現(xiàn)在水平方向上的橫移。

7、進(jìn)一步的，一級(jí)升降組件包括一級(jí)矩形滑軌、限位在一級(jí)矩形滑軌上的帶滑塊支撐座、帶動(dòng)帶滑塊支撐座升降的升降液壓缸、鏈輪、鏈條。

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

9、進(jìn)一步的，小橫移機(jī)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(dòng)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(dòng)的液壓馬達(dá)二、與液壓馬達(dá)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(dòng)齒輪二、與驅(qū)動(dòng)齒輪二相配合的固定在底板上的齒條二。

10、進(jìn)一步的，抓取機(jī)構(gòu)包括與所有組件連接的固定架、機(jī)械手通過(guò)鉸接軸三與固定架連接、擺動(dòng)缸與機(jī)械手尾部和擺動(dòng)缸鉸接座鉸接、推進(jìn)缸與推進(jìn)缸鉸接座、推進(jìn)缸固定座鉸接。

11、進(jìn)一步的，可變形輸送機(jī)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(dòng)支鏈板的花鍵軸、連接可移動(dòng)支鏈板彎轉(zhuǎn)位置的橫軸、與一級(jí)升降機(jī)構(gòu)連接的連接塊、用于暫時(shí)存磚的可調(diào)存磚架、驅(qū)動(dòng)彎板鏈條運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)鏈輪。

12、進(jìn)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(jī)器人運(yùn)載平臺(tái)作為動(dòng)力底盤，依托發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(液壓泵站)作為可靠的動(dòng)力來(lái)源，集運(yùn)磚、取磚、砌磚于一體。提出了一種煤礦巷道砌磚機(jī)器人，包括：姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)、翻板橫移機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、小橫移機(jī)構(gòu)、抓取機(jī)構(gòu)、可變形輸送機(jī)構(gòu)、密閉磚。

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

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

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

17、小橫移機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)抓取機(jī)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(dòng)翻板橫移機(jī)構(gòu)的情況下將抓取機(jī)構(gòu)送到水平方向上的指定位置。

18、抓取機(jī)構(gòu)中機(jī)械手的尾部與擺動(dòng)缸鉸接，在擺動(dòng)缸伸出和縮回時(shí)，機(jī)械手繞鉸接軸三在-yz平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)取磚和砌磚的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；在推進(jìn)缸的作用下，抓取機(jī)構(gòu)在不調(diào)整機(jī)器人運(yùn)載平臺(tái)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)在小范圍內(nèi)的縱向伸縮，將抓取機(jī)構(gòu)送到指定位置。

19、升降機(jī)構(gòu)的一級(jí)升降組件，連接了可變形輸送機(jī)構(gòu)，其中可變形輸送機(jī)構(gòu)具備升降與橫移隨動(dòng)功能，既可以升降又可以左右移動(dòng)，始終保持與機(jī)械手在一個(gè)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(jī)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(jì)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(jī)構(gòu)砌磚時(shí)，底部凸型槽與頂部凹槽之間通過(guò)擠壓使封裝的粘接劑的保護(hù)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(jī)械手插入卡槽后即可實(shí)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(wèn)題。煤礦巷道砌磚機(jī)器人進(jìn)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(jī)器人，其特征在于包括限位在機(jī)器人運(yùn)載平臺(tái)(8)上的姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)(1)、限位在翻板橫移機(jī)構(gòu)(2)上的升降機(jī)構(gòu)(3)、限位在升降機(jī)構(gòu)(3)上的小橫移機(jī)構(gòu)(4)，限位在小橫移機(jī)構(gòu)(4)上的抓取機(jī)構(gòu)(5)，限位在升降機(jī)構(gòu)(3)上的可變形輸送機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器人，其特征在于：機(jī)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(jī)器人，包括安裝在機(jī)器人運(yùn)載平臺(tái)上的姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)(1)、翻板橫移機(jī)構(gòu)(2)、限位在翻板橫移機(jī)構(gòu)(2)上的升降機(jī)構(gòu)(3)、限位在升降機(jī)構(gòu)(3)上的小橫移機(jī)構(gòu)(4)、抓取機(jī)構(gòu)(5)、可變形輸送機(jī)構(gòu)(6)、設(shè)計(jì)便于抓取和放置的密閉磚(7)，其技術(shù)要點(diǎn)是：姿態(tài)調(diào)整機(jī)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(jí)升降組件(31)和二級(jí)升降組件(32)、支撐在一級(jí)升降組件(31)上的小橫移機(jī)構(gòu)(4)、抓取機(jī)構(gòu)(5)、可變形輸送機(jī)構(gòu)(6)、并設(shè)計(jì)便于抓取和砌墻的密閉磚(7)，姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)(1)可調(diào)整煤礦巷道砌磚機(jī)器人的工作姿態(tài)；翻板橫移機(jī)構(gòu)(2)和升降機(jī)構(gòu)(3)聯(lián)合小橫移機(jī)構(gòu)(4)，實(shí)現(xiàn)抓取機(jī)構(gòu)(5)與可變形輸送機(jī)構(gòu)(6)的配合，保證持續(xù)快捷的取磚和砌磚動(dòng)作。煤礦巷道砌磚機(jī)器人具有簡(jiǎn)潔高效、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：田立勇,張?bào)w霖,于寧,于曉涵,包佳豪,王澤,李鳴昊,張海建,劉毅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21