CN112139111B - 一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机器人领域，尤其是一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，针对现有的矿井巷道冲洗大多通过人工手动冲洗，工人劳动强度大，工作效率低，而且现有技术中没有专门的矿用冲洗机器人的问题，现提出如下方案，其包括底座，所述底座的底端四角均安装有万向轮，底座的顶端安装有水箱，水箱的两侧壁上均开有沿其高度方向设置的滑槽，滑槽内均转动连接有丝杆，丝杆上均螺旋传动连接有滑块，滑块上均铰接有连接杆，且滑槽的下方均设有铰接在水箱侧壁上的安装杆，连接杆的另一端铰接在安装杆上，安装杆的另一端转动连接有轨道轮。本发明能够实现对矿井巷道的快速清洁，无需人工手动冲洗，工人劳动强度低，工作效率高，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人。
背景技术
矿井是形成地下煤矿生产***的井巷、硐室、装备、地面建筑物和构筑物的总称。有时把矿山地下开拓中的斜井、竖井、平硐等也称为矿井。每一个矿井的井田范围大小、矿井生产能力和服务年限的确定，是矿井自体设计中必须解决好的关键问题之一。
现有的矿井巷道中大多安装有铁轨来进行人员或货物的输送，在日常使用过程中，货物上的灰尘、碎石容易飘洒粘连或堆集在巷道内，导致巷道环境卫生特别差，且巷道内煤尘浓度过高后，容易产生瓦斯***等安全事故，因此需要定时通过工作人员对巷道进行冲洗，保证巷道内环境卫生，同时减少安全事故的发生，但是现有的巷道冲洗大多通过人工手动冲洗，工人劳动强度大，工作效率低，而且现有技术中没有专门的矿用冲洗机器人，为此我们提出一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人。
发明内容
本发明提出的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，解决了现有的矿井巷道冲洗大多通过人工手动冲洗，工人劳动强度大，工作效率低，而且现有技术中没有专门的矿用冲洗机器人的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，包括底座，所述底座的底端四角均安装有万向轮，底座的顶端安装有水箱，水箱的两侧壁上均开有沿其高度方向设置的滑槽，滑槽内均转动连接有丝杆，丝杆上均螺旋传动连接有滑块，滑块上均铰接有连接杆，且滑槽的下方均设有铰接在水箱侧壁上的安装杆，连接杆的另一端铰接在安装杆中部位置，安装杆的另一端转动连接有轨道轮，所述水箱的一侧通过连接架固接有涡壳，涡壳的内部转动连接有转动轴，转动轴的外侧壁上安装有水轮叶片，转动轴的一端通过传动机构与位于水箱一侧的两个轨道轮传动连接，所述底座的一侧通过支架转动连接有导水转轴，导水转轴上固定有绕线辊，绕线辊上缠绕有柔性导水管，柔性导水管通过导水转轴、连接管与涡壳的顶端连通，涡壳的底端通过辅助进水管与水箱内部连通；
所述底座的顶端另一侧固接有竖板，竖板的侧壁顶端和底端分别铰接有活动杆、伸缩杆一，且伸缩杆一的输出轴铰接在活动杆上，活动杆的另一端安装有摆动机构，摆动机构的输出端连接有喷水机构，且喷水机构通过导水管与水箱连接。
优选的，所述导水转轴上设有一端开口的导水槽，柔性导水管的一端穿过绕线辊与导水转轴的导水槽连通，导水转轴的开口处转动密封连接有转动接头，转动接头上固接有连接管。
优选的，所述传动机构包括固接在底座底端一侧的固定块，固定块上通过轴承转动连接有水平设置的传动杆二，传动杆二的一端与转动轴的一端均固接有转动辊，两个转动辊之间连接有传动皮带，传动杆二的另一端固接有锥形齿轮一，所述锥形齿轮一的两侧均设有活动连接在底座上的转动块，转动块的延伸部上均转动连接有传动杆一，传动杆一的一端安装有与锥形齿轮一活动啮合的锥形齿轮二，传动杆一的另一端安装有主动辊，轨道轮的侧壁上安装有与主动辊相配合的从动辊，且从动辊滑动套接在安装杆的外部。
优选的，所述摆动机构包括截面为L型的固定板，固定板的竖直段侧壁上铰接有摆动杆，摆动杆上滑动套接有截面为L型的摆动板，固定板的水平段底壁上安装有电动机一，电动机一的输出轴连接有摆动板，且摆动杆的一端连接有喷水机构。
优选的，所述喷水机构包括固接在摆动杆一端的U型的固定架，固定架一侧内壁上安装有伸缩杆二，伸缩杆二的输出轴连接有位于固定架一侧壁上的电动机二，电动机二的输出轴连接有安装架，安装架上安装有三个环形阵列排布的喷头，且固定架上安装有与一个喷头位置对应的连接头，连接头与三个喷头活动密封卡接，且连接头与水箱之间连接有导水管。
优选的，所述转动块与底座的连接处开设有位于底座上的转动槽，转动块转动连接在转动槽内，且转动块上螺纹连接有锁紧螺钉，锁紧螺钉的一端与转动槽的底壁活动卡接。
优选的，所述连接管上连接有直接进水管，直接进水管的另一端与水箱的内部连通，且直接进水管和辅助进水管上均安装有阀门。
优选的，所述丝杆的顶端均延伸至水箱的上方固接有传动辊，两两传动辊之间连接有传动皮带一，一个丝杆的顶端安装有转动手柄。
优选的，所述水箱的内部安装有过滤网，水箱的内壁上吸附有吸铁石，且水箱的顶端开设有检修孔，检修孔处安装有密封板。
优选的，所述底座上开有安装腔，安装腔的内部安装有蓄电池和控制器，控制器的输入端连接有蓄电池和安装在水箱外侧壁上的控制键盘，控制器的输出端连接有伸缩杆一、电动机一、电动机二、伸缩杆二。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提出了一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，能够实现对矿井巷道的冲洗，且在冲洗时能够实现冲洗喷头的自动跟换，并在冲洗时能够实现冲洗喷头的角度调整以及在冲洗时冲洗头不断摆动，冲洗范围广，冲洗效果好。
2、本发明提出了一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，能够在不使用时，将四个轨道轮收叠，同时可对摆动机构和喷水机构进行收叠，占用空间小，方便进行运输；
3、本发明提出了一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，本装置能够在巷道使用时，快速展开几个轨道轮、同时对其传动机构进行连接，无需额外提供动力，可以通过进水时水流流动的压力，带动本装置进行运动，无需高压电源驱动装置运动，防爆性能好，且在使用时，无需连接外界电源，使用方便；
本发明能够实现对矿井巷道的快速清洁，无需人工手动冲洗，工人劳动强度低，工作效率高，使用方便。
附图说明
图1为本发明提出的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人的立体图；
图2为本发明提出的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人的局部侧视立体图；
图3为本发明提出的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人的局部仰视立体图。
图4为本发明提出的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人的竖板、伸缩杆一、活动杆、摆动机构和喷水机构的立体图。
图5为图3的局部示意图。
图中：1绕线辊、2柔性导水管、3导水转轴、4连接管、5支架、6涡壳、7辅助进水管、8水箱、8-1丝杆、9轨道轮、9-1从动辊、10万向轮、11底座、11-1传动孔、12主动辊、13传动杆一、14竖板、15伸缩杆一、16活动杆、17摆动机构、17-1固定板、17-2摆动杆、17-3摆动板、17-4电动机一、18连接杆、19安装杆、20滑块、21传动辊、22传动皮带一、23转动手柄、24转动轴、25传动皮带二、26固定架、27伸缩杆二、28连接头、29喷头、30安装架、31电动机二、32固定块、33传动杆二、34锥形齿轮一、35锥形齿轮二、36转动块、37锁紧螺钉、38传动杆三。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-5，一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，包括底座11，底座11的底端四角均安装有万向轮10，底座11的顶端安装有水箱8，水箱8的两侧壁上均开有沿其高度方向设置的滑槽，滑槽内均转动连接有丝杆8-1，丝杆8-1上均螺旋传动连接有滑块20，滑块20上均铰接有连接杆18，且滑槽的下方均设有铰接在水箱8侧壁上的安装杆19，连接杆18的另一端铰接在安装杆19中部位置，安装杆19的另一端转动连接有轨道轮9，所述水箱8的一侧通过连接架固接有涡壳6，涡壳6的内部转动连接有转动轴24，转动轴24的外侧壁上安装有水轮叶片，转动轴24的一端通过传动机构与位于水箱8一侧的两个轨道轮9传动连接，所述底座11的一侧通过支架5转动连接有导水转轴3，导水转轴3上固定有绕线辊1，绕线辊1上缠绕有柔性导水管2，柔性导水管2通过导水转轴3、连接管4与涡壳6的顶端连通，涡壳6的底端通过辅助进水管7与水箱8内部连通；
所述底座11的顶端另一侧固接有竖板14，竖板14的侧壁顶端和底端分别铰接有活动杆16、伸缩杆一15，且伸缩杆一15的输出轴铰接在活动杆16上，活动杆16的另一端安装有摆动机构17，摆动机构17的输出端连接有喷水机构，且喷水机构通过导水管与水箱8连接。
导水转轴3上设有一端开口的导水槽，柔性导水管2的一端穿过绕线辊1与导水转轴3的导水槽连通，导水转轴3的开口处转动密封连接有转动接头，转动接头上固接有连接管4，能够在装置运动时，不断放开缠绕的柔性导水管2，实现长距离喷水。
所述传动机构包括固接在底座11底端一侧的固定块32，固定块32上通过轴承转动连接有水平设置的传动杆二33，传动杆二33的一端与转动轴24的一端均固接有转动辊，两个转动辊之间连接有传动皮带25，底座11上开有传动孔11-1，传动皮带25穿过传动孔11-1，传动杆二33的另一端固接有锥形齿轮一34，所述锥形齿轮一34的两侧均设有活动连接在底座11上的转动块36，转动块36的延伸部上均转动连接有传动杆一13，传动杆一13的一端安装有与锥形齿轮一34活动啮合的锥形齿轮二35，传动杆一13的另一端安装有主动辊12，轨道轮9的侧壁上安装有与主动辊12相配合的从动辊9-1，且从动辊9-1滑动套接在安装杆19的外部，通过传动机构的设置，能够在水箱8进水时，带动本装置进行运动，无需额外提供动力。
转动块36与底座11的连接处开设有位于底座11上的转动槽，转动块36转动连接在转动槽内，且转动块36上螺纹连接有锁紧螺钉37，锁紧螺钉37的一端与转动槽的底壁活动卡接，能够在需要带动轨道轮9转动时，快速实现对传动杆一13位置的调整从而实现传动，不需要时，可将其收叠在底座11上的下方，占用空间小。
摆动机构包括截面为L型的固定板17-1，固定板17-1的竖直段侧壁上铰接有摆动杆17-2，摆动杆17-2上滑动套接有截面为L型的摆动板17-3，固定板17-1的水平段底壁上安装有电动机一17-4，电动机一17-4的输出轴连接有摆动板17-3，且摆动杆17-2的一端连接有喷水机构，通过摆动机构的设置，即可带动喷水机构的左右摆动，喷洒范围广。
所述喷水机构包括固接在摆动杆17-2一端的U型的固定架26，固定架26一侧内壁上安装有伸缩杆二27，伸缩杆二27的输出轴连接有位于固定架26一侧壁上的电动机二31，电动机二31的输出轴连接有安装架30，安装架30上安装有三个环形阵列排布的喷头29，且固定架26上安装有与一个喷头29位置对应的连接头28，连接头28与三个喷头29活动密封卡接，且连接头28与水箱8之间连接有导水管，通过喷水机构的设置，采用雾化喷嘴、冲洗喷嘴、洒水喷嘴三种喷头，可实现不同喷嘴的快速切换，满足不同工作需求。
连接管4上连接有直接进水管，直接进水管的另一端与水箱8的内部连通，且直接进水管和辅助进水管7上均安装有阀门，通过调整直接进水管和辅助进水管7的进水速度，即可实现装置运动速度的控制，以及喷洒出水体的大小。
丝杆8-1的顶端均延伸至水箱8的上方固接有传动辊21，两两传动辊21之间连接有传动皮带一22，一个丝杆8-1的顶端安装有转动手柄23，通过转动转动手柄23，即可带动四个丝杆8-1转动，然后四个轨道轮9展开。
水箱8的内部安装有过滤网，水箱8的内壁上吸附有吸铁石，且水箱8的顶端开设有检修孔，检修孔处安装有密封板，能够实现对进入水箱内水质的过滤，防止水中的杂质堵塞喷头29。
底座11上开有安装腔，安装腔的内部安装有蓄电池和控制器，控制器的输入端连接有蓄电池和安装在水箱8外侧壁上的控制键盘，控制器的输出端连接有伸缩杆一15、电动机一17-4、电动机二31、伸缩杆二27，通过控制键盘能够实现对装置的部件运动的操作。
在平时运输时，通过支架5推动装置运动，带动万向轮10在地面上运动，也可以带动本装置在没有轨道的巷道处进行运动，从而进行冲洗作业；
在有轨道的巷道作业时，先将本装置上的柔性导水管2的一端连接井下的高压水管，然后转动转动手柄23，转动手柄23带动其中一个丝杆8-1转动，丝杆8-1通过传动皮带一22带动其它丝杆8-1同时转动，丝杆8-1与滑块20螺旋传动连接，带动滑块20在滑槽内滑动，滑块20通过连接杆18带动安装杆19摆动至水平位置，然后拧开锁紧螺钉37，转动转动块36，使得转动块36带动传动杆一13转动90度，使得锥形齿轮一34与锥形齿轮二35啮合，同时传动杆一13另一端的主动辊12与轨道轮9上的从动辊9-1接触传动，将本装置上的轨道轮9放置在轨道上，通过控制按钮和控制器控制伸缩杆一15的输出轴动作，调整好喷洒角度，电动机一17-4的输出轴带动摆动板17-3转动，摆动板17-3与摆动杆17-2滑动连接，从而带动喷水机构摆动，然后开启直接进水管和辅助进水管7上的阀门，高压水流通过柔性导水管2进入至导水转轴3内，然后通过连接管4进入至蜗壳6和直接进水管，直接进水管将水直接导入至水箱8内，进入蜗壳6内的水带动水轮叶片和转动轴24转动，然后再进入至水箱8内，转动轴24通过传动皮带二25带动传动杆二33转动，传动杆二33通过锥形齿轮一34、锥形齿轮二35带动传动杆一13和主动辊12转动，主动辊12与轨道轮9上的从动辊9-1接触传动，带动轨道轮9在轨道上运动，一边行走一遍进行喷洒冲洗，且不断将缠绕在绕线辊2上的柔性导水管2松开，实现长距离喷水；
在需要更换喷嘴时，控制器控制伸缩杆二27的输出轴带动电动机二31向一侧运动，使得喷头29与连接头28分开，然后电动机二31的输出轴带动安装架30转动120度，然后伸缩杆二27的输出轴带动电动机二31回到原位，从而实现另一个喷头29与连接头28的快速卡接。
本装置能够实现对矿井巷道的冲洗，且在冲洗时能够实现冲洗喷头的自动跟换，并在冲洗时能够实现冲洗喷头的角度调整以及在冲洗时冲洗头不断摆动，冲洗范围广，冲洗效果好。
本装置能够在不使用时，将四个轨道轮收叠，同时可对摆动机构和喷水机构进行收叠，占用空间小，方便进行运输；
本装置能够在巷道使用时，快速展开几个轨道轮、同时对其传动机构进行连接，无需额外提供动力，可以通过进水时水流流动的压力，带动本装置进行运动，无需高压电源驱动装置运动，防爆性能好，且在使用时，无需连接外界电源，使用方便；
本发明能够实现对矿井巷道的快速清洁，无需人工手动冲洗，工人劳动强度低，工作效率高，使用方便。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，包括底座(11)，其特征在于，所述底座(11)的底端四角均安装有万向轮(10)，底座(11)的顶端安装有水箱(8)，水箱(8)的两侧壁上均开有沿其高度方向设置的滑槽，滑槽内均转动连接有丝杆(8-1)，丝杆(8-1)上均螺旋传动连接有滑块(20)，滑块(20)上均铰接有连接杆(18)，且滑槽的下方均设有铰接在水箱(8)侧壁上的安装杆(19)，连接杆(18)的另一端铰接在安装杆(19)中部位置，安装杆(19)的另一端转动连接有轨道轮(9)，所述水箱(8)的一侧通过连接架固接有涡壳(6)，涡壳(6)的内部转动连接有转动轴(24)，转动轴(24)的外侧壁上安装有水轮叶片，转动轴(24)的一端通过传动机构与位于水箱(8)一侧的两个轨道轮(9)传动连接，所述底座(11)的一侧通过支架(5)转动连接有导水转轴(3)，导水转轴(3)上固定有绕线辊(1)，绕线辊(1)上缠绕有柔性导水管(2)，柔性导水管(2)通过导水转轴(3)、连接管(4)与涡壳(6)的顶端连通，涡壳(6)的底端通过辅助进水管(7)与水箱(8)内部连通；
所述底座(11)的顶端另一侧固接有竖板(14)，竖板(14)的侧壁顶端和底端分别铰接有活动杆(16)、伸缩杆一(15)，且伸缩杆一(15)的输出轴铰接在活动杆(16)上，活动杆(16)的另一端安装有摆动机构(17)，摆动机构(17)的输出端连接有喷水机构，且喷水机构通过导水管与水箱(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，其特征在于，所述导水转轴(3)上设有一端开口的导水槽，柔性导水管(2)的一端穿过绕线辊(1)与导水转轴(3)的导水槽连通，导水转轴(3)的开口处转动密封连接有转动接头，转动接头上固接有连接管(4)。
3.根据权利要求1所述的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，其特征在于，所述传动机构包括固接在底座(11)底端一侧的固定块(32)，固定块(32)上通过轴承转动连接有水平设置的传动杆二(33)，传动杆二(33)的一端与转动轴(24)的一端均固接有转动辊，两个转动辊之间连接有传动皮带(25)，传动杆二(33)的另一端固接有锥形齿轮一(34)，所述锥形齿轮一(34)的两侧均设有活动连接在底座(11)上的转动块(36)，转动块(36)的延伸部上均转动连接有传动杆一(13)，传动杆一(13)的一端安装有与锥形齿轮一(34)活动啮合的锥形齿轮二(35)，传动杆一(13)的另一端安装有主动辊(12)，轨道轮(9)的侧壁上安装有与主动辊(12)相配合的从动辊(9-1)，且从动辊(9-1)滑动套接在安装杆(19)的外部。
4.根据权利要求1所述的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，其特征在于，所述摆动机构包括截面为L型的固定板(17-1)，固定板(17-1)的竖直段侧壁上铰接有摆动杆(17-2)，摆动杆(17-2)上滑动套接有截面为L型的摆动板(17-3)，固定板(17-1)的水平段底壁上安装有电动机一(17-4)，电动机一(17-4)的输出轴连接有摆动板(17-3)，且摆动杆(17-2)的一端连接有喷水机构。
5.根据权利要求4所述的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，其特征在于，所述喷水机构包括固接在摆动杆(17-2)一端的U型的固定架(26)，固定架(26)一侧内壁上安装有伸缩杆二(27)，伸缩杆二(27)的输出轴连接有位于固定架(26)一侧壁上的电动机二(31)，电动机二(31)的输出轴连接有安装架(30)，安装架(30)上安装有三个环形阵列排布的喷头(29)，且固定架(26)上安装有与一个喷头(29)位置对应的连接头(28)，连接头(28)与三个喷头(29)活动密封卡接，且连接头(28)与水箱(8)之间连接有导水管。
6.根据权利要求3所述的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，其特征在于，所述转动块(36)与底座(11)的连接处开设有位于底座(11)上的转动槽，转动块(36)转动连接在转动槽内，且转动块(36)上螺纹连接有锁紧螺钉(37)，锁紧螺钉(37)的一端与转动槽的底壁活动卡接。
7.根据权利要求1所述的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，其特征在于，所述连接管(4)上连接有直接进水管，直接进水管的另一端与水箱(8)的内部连通，且直接进水管和辅助进水管(7)上均安装有阀门。
8.根据权利要求1所述的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，其特征在于，所述丝杆(8-1)的顶端均延伸至水箱(8)的上方固接有传动辊(21)，两两传动辊(21)之间连接有传动皮带一(22)，一个丝杆(8-1)的顶端安装有转动手柄(23)。
9.根据权利要求1所述的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，其特征在于，所述水箱(8)的内部安装有过滤网，水箱(8)的内壁上吸附有吸铁石，且水箱(8)的顶端开设有检修孔，检修孔处安装有密封板。
10.根据权利要求1所述的一种具有自动更换喷头功能的矿用冲洗机器人，其特征在于，所述底座(11)上开有安装腔，安装腔的内部安装有蓄电池和控制器，控制器的输入端连接有蓄电池和安装在水箱(8)外侧壁上的控制键盘，控制器的输出端连接有伸缩杆一(15)、电动机一(17-4)、电动机二(31)、伸缩杆二(27)。
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