CN102817613B - 全自动煤炭采掘机器人 - Google Patents

Abstract

本发明的全自动煤炭采掘机器人，其结构主要包括智能检测本体故障组合器、智能采煤装置、智能收煤装置、智能运煤装置和蓄电池电源组。由于其功能齐全、煤炭资源开采效率高、采用全自动化无人操作，是未来薄煤层采煤设备的发展方向，目前国内外市场，该项技术尚处空白，技术研发也处于探索阶段。全自动煤炭采掘机器人的研制成功不仅在与现有采煤设备的竞争中具有明显优势，其智能化和高性价比，将在薄煤层煤矿行业得到非常高的应用前景和经济价值。

Description

全自动煤炭采掘机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，具体涉及全自动煤炭采掘机器人。

背景技术

随着中国煤炭行业的快速发展，随之而来的矿难事故也接连不断，死亡人数占世界煤矿事故的4/5。频繁的矿难不仅造成了许多家庭的破碎，同时也影响了中国的国际形象。由此研发一种替代矿工采掘煤炭的智能机器人已刻不容缓，这也是建设和谐社会的必然要求。

经国家一级科技查新机构安徽省科学技术情报研究所查新检索，目前对于煤矿采掘、瓦斯爆炸、透水、失火、顶板塌方等现象，国内外机器人还没有相应的综合应急措施，只能将检测到的数据传递给工作人员，再通过地面的控制系统对矿井内处于待机状态下的救援机器人发出指令，从而排除危机。这并不是完美的解决方案，但对于现阶段的煤炭行业快速发展状况，煤炭采掘机器人必须从完全替代矿工进行煤层探测、采驱、收煤、运煤功能入手，才能彻底解决煤炭采掘与矿难预防并举的矛盾，在这方面，合肥市海闻机器人科技有限公司成立的研发攻关小组，开发出了一种全自动煤炭采掘机器人，这种机器人研发成功，不限于煤矿行业，也可对于其他一些金属矿和非金属矿的采掘均可应用，产品面向国内外各类矿物质开采企业，该款全自动煤炭采掘机器人研制成功，将使得中国的机器人煤炭采掘技术走在了世界前列，对于中国煤炭行业参于全球化资源开发和国际竟争，以及未来在月球特殊环境下的矿产资源氦3的勘探采掘，具有现实而深远战略意义。

发明内容

本发明的目的是要提供全自动煤炭采掘机器人，从而解决现有国内外技术存在的不足。

本发明全自动煤炭采掘机器人通过以下技术方案实现其目的：

本发明的全自动煤炭采掘机器人，其结构包括：智能检测本体故障组合器、智能采煤装置、智能收煤装置、智能运煤装置和蓄电池电源组。

根据全自动煤炭采掘机器人所述的第一步骤的智能采煤装置，是由控制自我故障检测模块与智能收煤装置实现联接的；

进一步，所述第二步骤由自我故障检测模块通过智能运煤装置联接被动自适应传送带机构来实施对故障的检测监控，所述故障的检测监控是指对智能运煤装置和被动自适应传送带机构；

所述第二步骤是延伸第一步骤的分支，由被动自适应传送带机构置作为第二步骤和第一步骤之间分支的一个节点，所述的分支一个节点系置装于智能收煤装置下端的被动自适应传送带机构；

进一步，所述的分支的节点是由智能收煤装置通过联动智能检测本体故障组合器对被动自适应传送带机构进行全程故障跟踪、反馈、处理的；

所述的全程故障跟踪、反馈、处理还在于生成对全自动煤炭采掘机器人本体进行的全程故障跟踪、反馈、处理；

再进一步，所述的第三步骤是蓄电池电源组，其电源分别输出至第二步骤的智能收煤装置、第二步骤和第一步骤之间分支一个节点的被动自适应传送带机构、智能运煤装置和第一 步骤的智能采煤装置。

根据全自动煤炭采掘机器人第一步骤结构中所述的智能检测本体故障组合器，是本发明的第四步骤，其进步意义在于：

所述的智能检测本体故障组合器是由摄像头连接互感器和多级传感器，多级传感器与信息处理系统联动组合；

进一步，所述的多级传感器配置在全自动煤炭采掘机器人的各个部位，并与故障检测装置连接交互；

进一步，所述的第四步骤中的多级传感器是实时检测全自动煤炭采掘机器人所在位置的地面环境，并对作业进度的实时监控，

再进一步，所述的第四步骤中的多级传感器是将检测数据通过信息处理系统和无线通讯系统传至地面控制室的。

所述的第四步骤中的摄像头是三维摄像。

根据第一步骤结构中所述的全自动煤炭采掘机器人的智能采煤装置，是本发明的第五步骤，其进步意义在于：

由智能采煤装置左侧连接有第五步骤步骤生成的第一分支的右手臂，其右侧联接实时监测仪、所述的实时监测仪是通过接入端并联故障报警装置和淋水装置的；

进一步，所述第五步骤生成的第二分支的煤层探测仪装配于智能采煤装置上端，其作用是探测煤层的具体位置；

再进一步，按第五步骤生成的第一分支所述的实时监测仪可随机监测煤层的掘进情况，使掘进部件与煤层能准确接触，以利及时调整机械臂动作轨迹；

所述的第五步骤生成的第一分支中的实时监测仪输出端与故障报警装置交互联接，并由实时监测仪向故障报警装置转换监测数据，故障报警装置与掘进装置并联向地面控制室传递掘进装置运行状况，并将第一分支中的实时监测仪的监测信号和故障报警装置的故障反馈给地面控制室；

更进一步地，所述第五步骤生成的第三分支的淋水装置装配在掘进装置的左侧，并根据掘进装置的掘进状况间歇性向煤层表面喷水，以利于掘进装置对煤层的掘进。

所述的掘进装置采用的掘进式采掘方式，其机械臂可任意角度旋转和伸缩。

根据全自动煤炭采掘机器人第一步骤结构中所述的智能收煤装置，是本发明的第六步骤，其进步意义在于：

所述的第六步骤智能收煤装置的下端配置有生成的第一分支的左手臂；

进一步，所述第六步骤智能收煤装置生成的第一分支的左手臂联动由第六步骤智能收煤装置生成的第二分支的挖斗，第一分支的左手臂上配套有煤块探测仪和实时监测仪，故障报警装置安装于第一分支的左手臂的下端；

所述的第一分支左手臂是可任意角度旋转和伸缩的；

进一步，所述的第六步骤智能收煤装置生成的第二分支的挖斗上端连接实时监测仪，挖斗左侧连接煤块探测仪，挖斗的右下端装置有故障报警装置；

进一步，所述的第六步骤智能收煤装置的底部设有第六步骤生成的第三分支的铲斗满载检测装置，当第一分支的左手臂在收集煤炭过程中，第三分支的铲斗满载检测装置可自动检 测铲斗中的煤块具体位置；

更进一步，所述的第六步骤生成的第三分支的铲斗满载检测装置连接中央处理器，并由中央处理器自动处理收煤检测信息，并联动第一分支点的左手臂将采掘下来的煤炭收集到第六步骤生成的第四分支的铲斗上，再由第四分支铲斗传送到全自动煤炭采掘机器人腹部的传送带上，以达到煤块的收集。

根据第一步骤中所述的全自动煤炭采掘机器人的智能运煤装置，是本发明的第七步骤，其进步意义在于：

进一步，所述的第七步骤智能运煤装置是由被动自适应传送带机构组成，智能运煤装置可自由伸缩和水平旋转，便于全自动煤炭采掘机器人与煤炭运输小车的衔接，其可灵活调节驱动行程，将收集起来的煤块传送到矿井内的煤炭运输小车内；

再进一步，所述的第七步骤的智能运煤装置生成的第一分支的煤炭运输小车，其运作受控于煤炭运输小车无线遥控装置。

由上述可见，本发明的全自动煤炭采掘机器人，其有益效果在于其功能全、煤炭资源开采效率高、全自动化无人操作等特点，将是未来薄煤层采煤设备的发展方向，目前国内外市场，该项技术尚处空白，技术研发也处于探索阶段。全自动煤炭采掘机器人研制成功不仅在与现有采煤设备的竞争中有明显优势，其智能化和高性价比会在薄煤层煤矿行业得到非常高的应用前景和经济价值。

附图说明

图1为本发明全自动煤炭采掘机器人结构示意图；

图2为本发明全自动煤炭采掘机器人智能检测本体故障组合器结构示意图；

图3为本发明全自动煤炭采掘机器人智能采煤装置结构示意图；

图4为本发明全自动煤炭采掘机器人智能收煤装置示意图；

图5为本发明全自动煤炭采掘机器人智能运煤装置示意图。

附图标示说明：智能检测本体故障组合器1、智能采煤装置2、智能收煤装置3、智能运煤装置4、摄像头5、互感器6、多级传感器7、煤炭运输小车无线遥控装置8、故障检测装置9、信息处理系统10、无线通讯系统11、地面控制室12、右手臂13、煤层探测仪14、实时监测仪15、煤层探测仪16、故障报警装置27、掘进装置18、淋水装置19、左手臂20、挖斗21、煤块探测仪22、铲斗满载检测装置23，中央处理器24、铲斗25、传送带26、被动自适应传送带机构27、煤炭运输小车28、自我故障检测模块29、蓄电池电源组30。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例做进一步的说明。

实施例1

如图1所示的全自动煤炭采掘机器人，结构主要包括智能检测本体故障组合器1、智能采煤装置2、智能收煤装置3和智能运煤装置4、蓄电池电源组30。智能采煤装置2通过控制自我故障检测模块29实现与智能收煤装置3的联接，自我故障检测模块29通过与智能运煤装置4和被动自适应传送带机构27连接，对智能运煤装置4和被动自适应传送带机构27实施故障检测监控，被动自适应传送带机构27置于智能收煤装置3的下端，智能收煤装置3通过联动智能检测本体故障组合器1对全自动煤炭采掘机器人的煤炭采、收、运全程进行故障跟踪、反馈、处理，蓄电池电源组30的电源分别输出至智能收煤装置3、被动自适应传送带机构27、智能运煤装置4和智能采煤装置2。

实施例2

结合图2所示的全自动煤炭采掘机器人的智能检测本体故障组合器1可见，智能检测本体故障组合器是由摄像头5连接互感器6，互感器6并联多级传感器7并与信息处理系统10组合联动。摄像头5是三维摄像，多级传感器7配置在全自动煤炭采掘机器人的各个部位，并与故障检测装置9连接交互，以达到实时检测全自动煤炭采掘机器人所在位置的地面环境，对全自动煤炭采掘机器人作业进度实时监控，并将监控数据通过信息处理系统10和无线通讯系统11传至地面控制室12。

实施例3

如图3所示全自动煤炭采掘机器人的智能采煤装置2左侧连接有右手臂13，智能采煤装置2的右侧联接实时监测仪15、并由实时监测仪15的接入端并联故障报警装置27和淋水装置19。煤层探测仪14装配于智能采煤装置2的上端，其作用是探测煤层的具体位置；实时监测仪15随机监测煤层的掘进情况，使掘进部件与煤层能准确接触以利及时调整机械臂动作轨迹；实时监测仪15的输出端与故障报警装置27交互联接，并由实时监测仪15向故障报警装置27转换监测数据，故障报警装置27与掘进装置18并联向地面控制室12传递掘进装置18运行状况，并将实时监测仪15的监测信号和故障报警装置27的故障反馈给地面控制室12；淋水装置19装配在掘进装置18的左侧，并根据掘进装置18的掘进状况间歇性向煤层表面喷水，以利于掘进装置18对煤层的掘进。掘进装置18采用的掘进式采掘方式，其机械臂可任意角度旋转和伸缩。

实施例4

结合图4所示的全自动煤炭采掘机器人的智能收煤装置3的下端配置有左手臂20，左手臂20联动挖斗21，左手臂20上还配套装置有煤块探测仪22和实时监测仪15、故障报警装置27。左手臂20的下端和挖斗21的上端连接实时监测仪15，挖斗21连接煤块探测仪22，挖斗21的右下端装置有故障报警装置27，左手臂20可任意角度旋转和伸缩；智能收煤装置3的底部设有铲斗满载检测装置23，当左手臂20在收集煤炭过程中，铲斗满载检测装置23可自动检测铲斗25中的煤块具体位置，铲斗满载检测装置23连接中央处理器24，并由中央处理器24自动处理收煤检测信息后，联动将左手臂20将采掘下来的煤炭收集到铲斗25上，再由铲斗25传送到全自动煤炭采掘机器人腹部的传送带26上，以达到煤块的收集。

实施例5

从图5所示的全自动煤炭采掘机器人的智能运煤装置4是由被动自适应传送带机构27组成，智能运煤装置4可自由伸缩和水平旋转，以便于全自动煤炭采掘机器人与煤炭运输小车28的衔接，其可灵活调节驱动行程，可将收集起来的煤块传送到矿井内的煤炭运输小车28内，煤炭运输小车28的运作受控于煤炭运输小车无线遥控装置8。

综上所述，本发明的全自动煤炭采掘机器人，虽然参照实施例进行了表述，但是，同行业的技术人员应当理解，本发明不限于所说明的结构各个细节，可以作出变化和改变而不偏离本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种全自动煤炭采掘机器人，其结构包括智能检测本体故障组合器(1)、智能采煤装置(2)、智能收煤装置(3)和智能运煤装置(4)、蓄电池电源组(30)，智能采煤装置(2)通过控制自我故障检测模块(29)实现与智能收煤装置(3)的联接，自我故障检测模块(29)通过与智能运煤装置(4)和被动自适应传送带机构(27)连接，对智能运煤装置(4)和被动自适应传送带机构(27)实施故障检测监控，被动自适应传送带机构(27)置于智能收煤装置(3)的下端，智能收煤装置(3)通过联动智能检测本体故障组合器(1)对全自动煤炭采掘机器人的煤炭采、收、运全程进行故障跟踪、反馈、处理，蓄电池电源组(30)的电源分别输出至智能收煤装置(3)、被动自适应传送带机构(27)、智能运煤装置(4)和智能采煤装置(2)。

2.根据权利要求1所述的全自动煤炭采掘机器人，其特征在于：所述的智能检测本体故障组合器是由摄像头(5)连接互感器(6)，互感器(6)并联多级传感器(7)并与信息处理系统(10)组合联动，摄像头(5)是三维摄像，多级传感器(7)配置在全自动煤炭采掘机器人的各个部位，并与故障检测装置(9)连接交互，以达到实时检测全自动煤炭采掘机器人所在位置的地面环境，对全自动煤炭采掘机器人作业进度实时监控，并将监控数据通过信息处理系统(10)和无线通讯系统(11)传至地面控制室(12)。

3.根据权利要求1所述的全自动煤炭采掘机器人，其特征在于：所述的智能采煤装置(2)左侧连接有右手臂(13)，智能采煤装置(2)的右侧联接实时监测仪(15)、并由实时监测仪(15)的接入端并联故障报警装置(27)和淋水装置(19)，煤层探测仪(14)装配于智能采煤装置(2)的上端，其作用是探测煤层的具体位置；实时监测仪(15)随机监测煤层的掘进情况，使掘进部件与煤层能准确接触以利及时调整机械臂动作轨迹；实时监测仪(15)的输出端与故障报警装置(27)交互联接，并由实时监测仪(15)向故障报警装置(27)转换监测数据，故障报警装置(27)与掘进装置(18)并联向地面控制室(12)传递掘进装置(18)运行状况，并将实时监测仪(15)的监测信号和故障报警装置(27)的故障反馈给地面控制室(12)；淋水装置(19)装配在掘进装置(18)的左侧，并根据掘进装置(18)的掘进状况间歇性向煤层表面喷水，以利于掘进装置(18)对煤层的掘进，掘进装置(18)采用的掘进式采掘方式，其机械臂可任意角度旋转和伸缩。

4.根据权利要求1所述的全自动煤炭采掘机器人，其特征在于：所述的智能收煤装置(3)的下端配置有左手臂(20)，左手臂(20)联动挖斗(21)，左手臂(20)上还配套装置有煤块探测仪(22)和实时监测仪(15)、故障报警装置(27)，左手臂(20)的下端和挖斗(21)的上端连接实时监测仪(15)，挖斗(21)连接煤块探测仪(22)，挖斗(21)的右下端装置有故障报警装置(27)，左手臂(20)可任意角度旋转和伸缩；智能收煤装置(3)的底部设有铲斗满载检测装置(23)，当左手臂(20)在收集煤炭过程中，铲斗满载检测装置(23)可自动检测铲斗(25)中的煤块具体位置，铲斗满载检测装置(23)连接中央处理器(24)，并由中央处理器(24)自动处理收煤检测信息后，联动将左手臂(20)将采掘下来的煤炭收集到铲斗(25)上，再由铲斗(25)传送到全自动煤炭采掘机器人腹部的传送带(26)上，以达到煤块的收集。

5.根据权利要求1所述的全自动煤炭采掘机器人，其特征在于：所述的智能运煤装置(4)包括有被动自适应传送带机构(27)，智能运煤装置(4)可自由伸缩和水平旋转，以便于全自动煤炭采掘机器人与煤炭运输小车(28)的衔接，其可灵活调节驱动行程，可将收集起来的煤块传送到矿井内的煤炭运输小车(28)内，煤炭运输小车28的运作受控于煤炭运输小车无线遥控装置(8)。