CN112012773B - 一种煤矿智能掘进机器人*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械领域,具体涉及一种煤矿智能掘进机器人***,该智能掘进机器人***基于惯导+数字式全站仪实现精确定位,包括依次布置于煤矿巷道内的横轴式掘进机器人、临时支护机器人、钻锚机器人、锚网运输机器人、电液控平台、通风除尘***及运输***;横轴式掘进机器人位于临时支护机器人的框架内,位于整个***最前方,利用临时支护机器人一推一拉向前移动;钻锚机器人、锚网运输机器人和电液控平台通过铰接与临时支护机器人串联在一起,通过前方牵引前后移动,通过铰接两侧的液压缸微调左右位置。本发明的煤矿智能掘进机器人***能解决复杂地质条件智能掘进难题、提高了掘进效率、保障了安全生产。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域,具体涉及一种煤矿智能掘进机器人***。
背景技术
我国的主要能源是煤炭,在我国,虽然煤炭资源蕴藏丰富,但适用于露天开采的煤田极少,比美国、加拿大、俄罗斯的煤田复杂的多,地下井工是开采是煤矿的主要生产方式,同时对具有建设大型煤矿的条件的公司来说,又面临着复杂地质条件下的快速智能掘进难题,给安全高效生产带来了较大隐患,同时掘进装备的自动化智能程度已成为制约煤矿提高生产能力的主要因素。面临这种中国独特的开采条件,国外众多厂商也无能为力,因此针对智能化煤矿建设对快速智能掘进的迫切需求,针对榆北煤业复杂地质条件大断面巷道掘进难题,由我国经过集中力量独立研究研制了一种全新的智能掘进机器人***,就显得尤为迫切。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种煤矿智能掘进机器人***。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种煤矿智能掘进机器人***,该智能掘进机器人***基于惯导+数字式全站仪实现精确定位,包括依次布置于煤矿巷道内的横轴式掘进机器人、临时支护机器人、钻锚机器人、锚网运输机器人、电液控平台、通风除尘***及运输***;
横轴式掘进机器人位于临时支护机器人的框架内,位于整个***最前方,利用临时支护机器人一推一拉向前移动;
钻锚机器人、锚网运输机器人和电液控平台通过铰接与临时支护机器人串联在一起,通过前方牵引前后移动,通过铰接两侧的液压缸微调左右位置;
钻锚机器人用于完成锚网永久支护的钻锚任务,钻锚机器人上安装有两排钻机,可以一次性完成永久支护,所有钻机均可90度旋转,前后微调,实现所有顶部和侧帮的支护,利用钻锚机器人上搭载的传感器和液压伺服***实现人共辅助的自动打钻及自动上锚网;
锚网运输机器通过机械手机构、传感器及液压伺服***实现自动给钻锚机器人上网和给第一锚网库补网;
临时机器人包括临时支护机器人I和临时支护机器人II,用于实现对围岩的及时支护和对机器人***的自主拖动,具有超前钻探、修帮、自动纠偏功能;
运输***包括刮板运输机、落地皮带式转载机或落地刮板机(可根据需要选择)、主运皮带,掘进机器人掘出的煤通过刮板运输机传输到落地带式转载机上,落地带式转载机再将煤转载到主运皮带上,将煤运出***外;临时支护机器人I与刮板运输机铰接并带动其向前移动,临时支护机器人II与落地带式转载机或落地刮板机铰接并带动其向前移动;
通风除尘***通过外部的管道将新鲜空气送到前端,直达临时支护机器人内,右侧定制的矩形管道为送新风管道,为工作人员提供新鲜空气,右侧方形管道为除尘口,通过负压将截割煤产生的煤尘带走;
运输***通过迈步式自移机尾拖动带式输送机向前移动,与煤岩运输***保持同步。
进一步地,所述的横轴式掘进机器人包括横轴截割头、悬臂、一对液压缸和滑台底座,横轴截割头用于实现高效截割,其内部液压马达伺服***能实时反馈转速和液压压力;一对液压缸用于为悬臂提供上下摆动的动力,液压缸上有位移传感器,实时反馈悬臂位置;滑台底座与临时支护机器人I底部通过轨道连接,并且通过滑台底座可以带动整个横轴式掘进机器人前后移动。
进一步地,临时支护机器人I和临时支护机器人II通过前拉后推牵引***前进。
进一步地,所述的钻锚机器人包括机体、展网机构、第一排钻、第二排钻、第三排钻、锚网运输装置、移动结构、侧帮升降工作平台和护盾,机体与临时支护机器人II铰接,通过两侧的液压缸微调位置;护盾和展网机构用于将到达预定位置的折叠网打开,第一排钻、第二排钻和第三排钻上布置的钻机能左右和上下移动,且可以绕旋转中心90度旋转,所有锚杆钻机具有角度微调功能,范围为±5°,利用钻机上布置的传感器在人工装上锚杆后可以实现一键打钻和一键锚固功能,所有锚杆钻机具有独立控制功能,顶部锚杆钻机有污水收集功能,钻机排数和钻机总数可根据锚网支护需求和空间灵活调整;锚网运输装置安装在机体顶上,与后面的锚网运输机器人顶部平行,通过旋转传送装置将锚网从锚网运输机器人顶部运输至机体前段预定位置,到预定位置碰到行程开关停下;移动结构前端与临时支护机器人为铰接连接,后端与锚网运输机器人拖拽油缸铰接;侧帮升降工作平台能根据作业人员需要升降。
进一步地,所述的锚网运输机器人包括第一锚网库、物料库、机械手机构、主机架和滑靴移动机构I,第一锚网库用于储存折叠锚网,物料库位于第一锚网库下方,左边用于储存锚杆,右边储存螺丝和盖板等物料,机械手机构能上下伸缩和前后移动,用于将锚网从电液控平台上的第二锚网库运输到第一锚网库,或将锚网从第一锚网库里夹持到钻锚机器人顶上的链式锚网运输装置,滑靴移动机构I与主机架刚性连接,与前方钻锚机器人及后方电液控平台铰接,锚网运输机器人可以根据上面搭载的传感器和计数器实现自动给钻锚机器人上锚网,自动给第一锚网库补充锚网。
进一步地,电液控平台包括主机架、第二锚网库、液压泵站和油箱、集成控制室、12回路组成开关及滑靴移动机构II,第二锚网库用于储存第一锚网库储存不下的锚网,液压泵站和油箱提供整个***的液压动力,集成控制室集成了整个***的控制和监控单元,监控并协同各个子***的工作,12回路组成开关负责接通***的电液管路,且有清水进水管接口,以备钻锚机器人、掘进机器人等***的用水,滑靴移动机构与锚网运输机器人铰接,通过两侧的液压缸微调相对位置。
本发明的煤矿智能掘进机器人***能解决复杂地质条件智能掘进难题、提高了掘进效率、保障了安全生产,引领掘进技术革命,对于打造智能煤矿、构建智慧矿区具有里程碑式的重大意义和深远影响。
附图说明
图1为本发明实施例一种煤矿智能掘进机器人***的结构示意图。
图2为本发明实施例中横轴式掘进机器人的结构示意图。
图3为本发明实施例中临时支护机器人的结构示意图。
图4为本发明实施例中钻锚机器人的结构示意图。
图5为本发明实施例中锚网运输机器人的结构示意图。
图6为本发明实施例中电液控平台的结构示意图。
图7为本发明实施例一种煤矿智能掘进机器人***的工作流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示,本发明实施例的一种煤矿智能掘进机器人***,该智能掘进机器人***基于惯导+数字式全站仪实现精确定位,***总长100m,总重450t,装机功率866Kw,月进尺1500m以上,包括依次布置于煤矿巷道内的横轴式掘进机器人1、临时支护机器人2、钻锚机器人3、锚网运输机器人4、电液控平台5、通风除尘***6及运输***7,7个子***的相互配合,各自完成自己的工作;
横轴式掘进机器人1位于临时支护机器人2的框架内,位于整个***最前方,利用临时支护机器人一推一拉向前移动;
钻锚机器人3、锚网运输机器人4和电液控平台5通过铰接与临时支护机器人串联在一起,通过前方牵引前后移动,通过铰接两侧的液压缸微调左右位置;
钻锚机器人用于完成锚网永久支护的钻锚任务,其上安装有两排钻机,可以一次性完成永久支护,所有钻机均可90度旋转和前后微调,实现所有顶部和侧帮的支护,利用钻锚机器人上搭载的传感器和液压伺服***实现人共辅助的自动打钻及自动上锚网;
锚网运输机器通过机械手机构、传感器及液压伺服***实现自动给钻锚机器人上网和给第一锚网库补网;
临时机器人2包括临时支护机器人I21和临时支护机器人II22,用于实现对围岩的及时支护和对机器人***的自主拖动,具有超前钻探、修帮、自动纠偏功能;
运输***包括刮板运输机、落地皮带式转载机或落地刮板机(可根据需要选择)、主运皮带,掘进机器人掘出的煤通过刮板运输机传输到落地带式转载机上,落地带式转载机再将煤转载到主运皮带上,将煤运出***外;临时支护机器人I与刮板运输机铰接并带动其向前移动,临时支护机器人II与落地带式转载机或落地刮板机铰接并带动其向前移动;
通风除尘***分为正压送新风和负压除尘两部分,其中通风除尘***的风机架设于电液控平台后面的二运***上方,通过外部的管道将新鲜空气送到前端,直达临时支护机器人内,右侧定制的矩形管道为送新风管道,为工作人员提供新鲜空气,右侧方形管道为除尘口,通过负压将截割煤产生的煤尘带走;
运输***7通过迈步式自移机尾拖动带式输送机向前移动,与煤岩运输***保持同步。
如图2所示,所述的横轴式掘进机器人1包括横轴截割头101、悬臂102、一对液压缸103和滑台底座104,横轴截割头101用于实现高效截割,其内部液压马达伺服***能实时反馈转速和液压压力;一对液压缸103用于为悬臂102提供上下摆动的动力,液压缸上有位移传感器,实时反馈悬臂位置;滑台底座104与临时支护机器人I底部通过轨道连接,并且通过滑台底座104可以带动整个横轴式掘进机器人前后移动。
如图3所示,临时支护机器人I21和临时支护机器人II22通过前拉后推牵引***前进。
如图4所示,所述的钻锚机器人3包括机体301、展网机构302、第一排钻303、第二排钻304、第三排钻305、锚网运输装置306、移动结构307、侧帮升降工作平台308和护盾309,机体301与临时支护机器人II22铰接,通过两侧的液压缸微调位置;护盾309和展网机构302用于将到达预定位置的折叠网打开,第一排钻303、第二排钻304和第三排钻305上布置的钻机能左右和上下移动,且可以绕旋转中心90度旋转,所有锚杆钻机具有角度微调功能,范围为±5°,利用钻机上布置的传感器在人工装上锚杆后可以实现一键打钻和一键锚固功能,所有锚杆钻机具有独立控制功能,顶部锚杆钻机有污水收集功能,钻机排数和钻机总数可根据锚网支护需求和空间灵活调整;锚网运输装置306安装在机体顶上,与后面的锚网运输机器人顶部平行,通过旋转传送装置将锚网从锚网运输机器人顶部运输至机体3前段预定位置,预定位置处布置行程开关;移动结构307前端与临时支护机器人为铰接连接,后端与锚网运输机器人拖拽油缸铰接;侧帮升降工作平台308能根据作业人员需要升降。
如图5所示,所述的锚网运输机器人4包括第一锚网库401、物料库402、机械手机构403、主机架404和滑靴移动机构I405,第一锚网库401用于储存折叠锚网,物料库402位于第一锚网库下方,左边用于储存锚杆,右边储存螺丝和盖板等物料,机械手机构403能上下伸缩和前后移动,用于将锚网从电液控平台上的第二锚网库运输到第一锚网库,或将锚网从第一锚网库里夹持到钻锚机器人顶上的链式锚网运输装置302,滑靴移动机构I405与主机架404刚性连接,与前方钻锚机器人及后方电液控平台铰接,锚网运输机器人可以根据上面搭载的传感器和计数器实现自动给钻锚机器人上锚网,自动给第一锚网库补充锚网。
如图6所示,电液控平台5包括主机架501、第二锚网库502、液压泵站和油箱503、集成控制室504、12回路组成开关505及滑靴移动机构II506,第二锚网库用于储存第一锚网库储存不下的锚网,液压泵站和油箱提供整个***的液压动力,集成控制室集成了整个***的控制和监控单元,监控并协同各个子***的工作,12回路组成开关负责接通***的电液管路,且有清水进水管接口,以备钻锚机器人、掘进机器人等***的用水,滑靴移动机构与锚网运输机器人铰接,通过两侧的液压缸微调相对位置。
本具体实施的掘进机器人完成掘进后,***检测钻锚机器人是否完成一个截距的钻锚作业,如果完成了,则掘进机器人和钻锚机器人复位,临时支护机器人拖动整个快速掘进***前进一个截距,锚网运输机器人完成自动布网作业后,掘进机器人开始截割作业,同时钻锚机器人对巷道进行顶网和护帮,完成钻锚作业。掘进机器人和钻锚机器人为并行作业方式,运输***和通风除尘***不间断运行保障运输和空气环境质量,在实现快速掘进的同时,保证安全的空顶距,如此循环往复完成煤矿巷道掘进、永久支护一系列工序的任务;具体的:如图7所示,在掘进机器人在自动完成一个截距的掘进任务后,***进入移动状态,状态灯闪烁,提醒一线工人注意进入安全位置,临时支护机器人通过前拉后推牵***前进,掘进机器人开始下一截距的掘进任务,钻锚机器人开始所在位置的锚网支护,钻锚进行下一个锚网支护前,锚网运输机器人将第二锚网库的折叠锚网运到钻锚机器人的链式锚网运输装置302上,锚网运输机器人通过自带的计数器计算第一锚网库内存储的锚网数量,在锚网数量为零时,发动该信号至机械手机构自动从电液控平台上的第二锚网库上给第一锚网库补充锚网,电液控平台的集成控室负责整个***的状态监视和各个子***的协同和监视,并同步数据到井上监控室,在换班时,由下个班工人和后勤工人通过矿井运输装置,补充锚网及其他物料,下班后完成基本检修和***废料箱更换,在完成固定进尺或班次后设检修班,进行***检修,确保***稳定运行。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (3)
1.一种煤矿智能掘进机器人***,其特征在于:该智能掘进机器人***基于惯导+数字式全站仪实现精确定位,包括依次布置于煤矿巷道内的横轴式掘进机器人、临时支护机器人 、钻锚机器人、锚网运输机器人、电液控平台、通风除尘***及运输***;
横轴式掘进机器人位于临时支护机器人的框架内,位于整个***最前方,利用临时支护机器人一推一拉向前移动;
钻锚机器人、锚网运输机器人和电液控平台通过铰接与临时支护机器人串联在一起,通过前方牵引前后移动,通过铰接两侧的液压缸微调左右位置;
钻锚机器人用于完成锚网永久支护的钻锚任务,钻锚机器人上安装有三排钻机,可以一次性完成永久支护,所有钻机均可90度旋转,前后微调,实现所有顶部和侧帮的支护,利用钻锚机器人上搭载的传感器和液压伺服***实现人共辅助的自动打钻及自动上锚网;
锚网运输机器人通过机械手机构、传感器及液压伺服***实现自动给钻锚机器人上网和给第一锚网库补网;
临时机器人包括临时支护机器人Ⅰ和临时支护机器人Ⅱ,用于实现对围岩的及时支护和对机器人***的自主拖动,具有超前钻探、修帮、自动纠偏功能;
运输***包括刮板运输机、落地皮带式转载机或落地刮板机、主运皮带,掘进机器人掘出的煤通过刮板运输机传输到落地带式转载机上,落地带式转载机再将煤转载到主运皮带上,将煤运出***外;临时支护机器人I与刮板运输机铰接并带动其向前移动,临时支护机器人Ⅱ与落地带式转载机或落地刮板机铰接并带动其向前移动;
通风除尘***通过外部的管道将新鲜空气送到前端,直达临时支护机器人内,右侧定制的矩形管道为送新风管道,为工作人员提供新鲜空气,右侧方形管道为除尘口,通过负压将截割煤产生的煤尘带走;
运输***通过迈步式自移机尾拖动带式输送机向前移动,与煤岩运输***保持同步;
电液控平台包括主机架、第二锚网库、液压泵站和油箱、集成控制室、12回路组成开关及滑靴移动机构Ⅱ,第二锚网库用于储存第一锚网库储存不下的锚网,液压泵站和油箱提供整个***的液压动力,集成控制室集成了整个***的控制和监控单元,监控并协同各个子***的工作,12回路组成开关负责接通***的电液管路,且有清水进水管接口,以备钻锚机器人、掘进机器人的用水,滑靴移动机构与锚网运输机器人铰接,通过两侧的液压缸微调相对位置;
所述的钻锚机器人包括机体、展网机构、第一排钻、第二排钻、第三排钻、锚网运输装置、移动结构、侧帮升降工作平台和护盾,机体与临时支护机器人Ⅱ铰接,通过两侧的液压缸微调位置;护盾和展网机构用于将到达预定位置的折叠网打开,第一排钻、第二排钻和第三排钻上布置的钻机能左右和上下移动,且可以绕旋转中心90度旋转,所有锚杆钻机具有角度微调功能,范围为±5°,利用钻机上布置的传感器在人工装上锚杆后可以实现一键打钻和一键锚固功能,所有锚杆钻机具有独立控制功能,顶部锚杆钻机有污水收集功能;锚网运输装置安装在机体顶上,与后面的锚网运输机器人顶部平行,通过旋转传送装置将锚网从锚网运输机器人顶部运输至机体前段预定位置,移动结构前端与临时支护机器人为铰接连接,后端与锚网运输机器人拖拽油缸铰接;侧帮升降工作平台能根据作业人员需要升降;
所述的锚网运输机器人包括第一锚网库、物料库、机械手机构、主机架和滑靴移动机构Ⅰ,第一锚网库用于储存折叠锚网,物料库位于第一锚网库下方,左边用于储存锚杆,右边储存螺丝和盖板,机械手机构能上下伸缩和前后移动,用于将锚网从电液控平台上的第二锚网库运输到第一锚网库,或将锚网从第一锚网库里夹持到钻锚机器人顶上的链式锚网运输装置,滑靴移动机构Ⅰ与主机架刚性连接,与前方钻锚机器人及后方电液控平台铰接,锚网运输机器人可以根据上面搭载的传感器和计数器实现自动给钻锚机器人上锚网,自动给第一锚网库补充锚网。
2.如权利要求1所述的一种煤矿智能掘进机器人***,其特征在于:所述的横轴式掘进机器人包括横轴截割头、悬臂、一对液压缸和滑台底座,横轴截割头用于实现高效截割,其内部液压马达伺服***能实时反馈转速和液压压力;一对液压缸用于为悬臂提供上下摆动的动力,液压缸上有位移传感器,实时反馈悬臂位置;滑台底座与临时支护机器人Ⅰ底部通过轨道连接,并且通过滑台底座可以带动整个横轴式掘进机器人前后移动。
3.如权利要求1所述的一种煤矿智能掘进机器人***,其特征在于:临时支护机器人Ⅰ和临时支护机器人Ⅱ通过前拉后推牵引***前进。
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- 2020-07-16 CN CN202010689272.2A patent/CN112012773B/zh active Active
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