CN105729487B - 一种抱式矿用提升机巡检机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抱式煤矿提升机巡检机器人，其整体分上下两个结构相同的机械手部分，两个机械手部分通过曲柄滑块机构以及滑杆滑块机构相连，利用两个机械手部分交替抱紧提升机立柱，同时结合曲柄滑块机构和滑杆滑块机构实现两个机械手部分的交替上升从而实现机器人整体的运动。机械手部分将各关节通过钢丝绳串联，以及将各关节之间通过弹簧连接，通过卷扬电机带动钢丝绳拉紧与松开，在弹簧回复力的作用下，控制机械爪的开合动作；其结构简单轻巧，动作灵活且抱紧力强，可有效减小电机的功率需求，并有效避免对提升机揽绳或钢材表面的喷漆或保护层造成破坏。

Description

一种抱式矿用提升机巡检机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人机构，尤其是一种适用于煤矿用提升机检测和维修的抱式矿用提升机巡检机器人。
背景技术
矿用提升机主要用于矿井下调度矿车及其它辅助牵引用，亦可用于煤矿、冶金矿山、建筑工地等场合作拖运、提升工作或其他辅助搬运工作，但不得作载人使用。
但是目前矿用提升机的检测和维护方式比较落后，一般采用卷扬机或其他升降设备安装载人平台人为检查，因此会增加人工危险。近几年兴起的爬升机器人一般采用电磁驱动摩擦轮压紧是机器人连续爬升或者利用气动元件加紧蠕动爬升或者利用卡爪抓紧桥梁构建实现连续爬升，而后利用其携带的检测和喷漆设备对桥梁进行检查和维护，而这些压紧或抓紧的固定方式并不适用于提升机的检测，无论上述那种固定方式，必定会对提升机揽绳或钢材表面的喷漆或保护层造成破坏。并且这些机器人存在重量大，活动不够灵活，能耗大等缺点。因此此类机器人在检查和维护提升机上并未取得广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于煤矿用提升机检测和维修的抱式煤矿提升机巡检机器人。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种抱式煤矿提升机巡检机器人，其整体分上下两个结构相同的机械手部分，两个机械手部分各自包括两个左右对称设置的机械爪，每个机械爪分别包括多个关节，多个关节通过销轴依次串联连接，其中，位于末端的关节通过销轴安装在背板上；同时各个关节之间外侧通过弹簧连接，各个关节之间内侧由钢丝绳依次串联，且钢丝绳穿过背板上的通孔连接在卷扬滚筒上；所述卷扬滚筒的两轴端通过轴承座固定在背板的背面，且卷扬滚筒的一端通过联轴器与固定在背板的背面的卷扬电机的输出轴连接，卷扬电机通过联轴器带动卷扬滚筒旋转；通过卷扬电机带动钢丝绳拉紧与松开，同时在弹簧回复力的作用下，控制机械爪的开合动作；
两个机械手部分通过曲柄滑块机构上下连接，其中，曲柄滑块机构包括曲柄、连杆和滑块，滑块通过机架固定在下机械手部分的背板背面上，曲柄设置在上机械手部分的背板背面上，且曲柄的旋转中心轴通过减速机与提升电机连接，减速机和提升电机固定在上机械手部分的背板背面上，连杆的一端与滑块铰接，连杆的另一端与曲柄铰接；两个机械手部分还通过滑杆滑块机构上下连接，其中，滑杆滑块机构包括滑杆和滑块，滑杆的一端与其中一机械手部分的背板背面固定，滑杆的另一端通过滑块与另一机械手部分的背板背面滑动连接；通过曲柄滑块机构实现两个机械手部分沿滑杆相对上下运动。
在上述技术方案中，每个机械爪分别包括四个关节。
在上述技术方案中，每个机械爪分别包括一个指尖关节和三个中间关节，指尖关节和三个中间关节通过销轴依次串联连接，其中，位于末端的中间关节通过销轴安装在背板上；同时，指尖关节和与其相连的中间关节以及个中间关节之间外侧通过弹簧连接，指尖关节和与其相连的中间关节以及个中间关节之间内侧由钢丝绳依次串联。
在上述技术方案中，指尖关节整体近似三角形，且指尖关节的指尖向内弯曲，中间关节为长方体结构。
在上述技术方案中，曲柄为圆盘形曲柄，连杆的一端与圆盘形曲柄的边缘铰接。
在上述技术方案中，上机械手部分的背板背面的两侧对称设置有固定块，下机械手部分的背板背面的两侧对称设置有滑块，固定块和滑块之间通过两个相互平行的滑杆连接，滑杆的顶端与上机械手部分的背板背面的固定块固定，滑杆的下端与下机械手部分的背板背面的滑块滑动连接。
抱式煤矿提升机巡检机器人的运行方法：上机械手部分的卷扬电机带动钢丝绳拉紧，使上机械手的两个机械爪抱紧提升机立柱；然后以上机械手部分为固定点利用曲柄滑块机构将下机械手部分提起(此时下机械手部分为松开状态)，提升至最高点时下机械手部分的卷扬电机带动钢丝绳拉紧，使下机械手的两个机械爪抱紧提升机立柱；然后上机械手部分的卷扬电机带动钢丝绳松开，在弹簧的回复力作用下使上机械手的两个机械爪松开提升机立柱；然后以下机械手部分为支撑点再次利用曲柄滑块机构实现上机械手部分的向上运动，如此交替运动，实现整机的提升。
所述抱式煤矿提升机巡检机器人在矿用提升机的检测和维护中的应用。
本发明的优点和有益效果为：
在本发明中，将两个机械手部分通过曲柄滑块机构以及滑杆滑块机构相连，利用两个机械手部分交替抱紧提升机立柱，同时结合曲柄滑块机构和滑杆滑块机构实现两个机械手部分的交替上升从而实现机器人整体的运动。其中，机械手部分，采用多关节机械爪抱式结构，将各关节通过钢丝绳串联，以及将各关节之间通过弹簧连接；工作时通过卷扬电机带动钢丝绳拉紧与松开，在弹簧回复力的作用下，控制机械爪的开合动作，从而实现对提升机立柱的抱紧与否；其结构简单轻巧，动作灵活且抱紧力强，可有效减小电机的功率需求，从而减小整机的体积和重量，并有效避免对提升机揽绳或钢材表面的喷漆或保护层造成破坏。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1所示本发明的正视图。
图3是本发明中的机械手的结构示意图。
图4是图3所示机械手的俯视图。
其中：1为指尖关节，2为弹簧，3为减速机，4为钢丝绳，5为销轴，6为中间关节，7为背板，8为卷扬电机，9为联轴器，10为轴承，11为卷扬滚筒，12为轴承座，13-1为固定块，13-2为滑块，14为滑杆，15为提升电机，16为连杆，17为曲柄滑块，18为曲柄。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
一种抱式煤矿提升机巡检机器人，其整体分上下两个结构相同的机械手部分，两个机械手部分通过曲柄滑块机构以及滑杆滑块机构相连，利用两个机械手部分交替抱紧提升机立柱，同时结合曲柄滑块机构和滑杆滑块机构实现两个机械手部分的交替上升从而实现机器人整体的运动。
参见附图3和附图4，两个机械手部分各自包括两个左右对称设置的机械爪，每个机械爪分别包括一个指尖关节1和三个中间关节6(指尖关节整体近似三角形，且指尖关节的指尖向内弯曲，中间关节为长方体结构)，指尖关节和三个中间关节通过销轴5依次串联连接，其中，位于末端的中间关节通过销轴安装在背板7上；同时，指尖关节和与其相连的中间关节以及3个中间关节之间外侧通过弹簧2连接，指尖关节和与其相连的中间关节以及3个中间关节之间内侧由钢丝绳4依次串联，钢丝绳4穿过背板7上的通孔连接在卷扬滚筒11上(即，钢丝绳4的一端与指尖关节1固定连接，然后钢丝绳4依次贯穿三个中间关节6以及背板7最终连接在卷扬滚筒11上)；所述卷扬滚筒11的两轴端通过轴承座12固定在背板7的背面，且卷扬滚筒11的一端通过联轴器9与固定在背板7的背面的卷扬电机8的输出轴连接，卷扬电机8通过联轴器9带动卷扬滚筒11旋转。工作时，卷扬滚筒11正传时拉紧钢丝绳4带动两个机械爪各自的四个关节(即指尖关节1和三个中间关节6)收紧抱住提升机立柱；卷扬滚筒11反传时放松钢丝绳4，同时在弹簧2的回复力作用下驱动两个机械爪各自的四个关节松开提升机立柱。
参见附图1和2，两个机械手部分通过曲柄滑块机构上下连接，其中，曲柄滑块机构包括一圆盘形曲柄18、连杆16、和滑块17，滑块17通过机架固定在下机械手部分的背板背面上，圆盘形曲柄18设置在上机械手部分的背板背面，圆盘形曲柄18的旋转中心轴通过减速机3与提升电机15连接，减速机3和提升电机15固定在上机械手部分的背板背面上，连杆16的一端与滑块17铰接，连杆的另一端与圆盘形曲柄18的边缘铰接；为了使两个机械手部分可以在曲柄滑块机构的带动下实现竖直上下动作，上下两个机械手部分还通过滑杆滑块机构上下连接，其中，上机械手部分的背板背面的两侧对称设置有固定块13-1，下机械手部分的背板背面的两侧对称设置有滑块13-2，固定块13-1和滑块13-2之间通过两个相互平行的滑杆14连接，所述滑杆14的顶端与上机械手部分的背板背面的固定块固定，滑杆的下端与下机械手部分的背板背面的滑块滑动连接；工作时，提升电机15通过减速机3驱动圆盘形曲柄18旋转，盘形曲柄18通过连杆16和滑块17实现两个机械手部分沿滑杆的相对上下运动。
本发明的运行方式如下：
上机械手部分的卷扬电机带动钢丝绳拉紧，使上机械手的两个机械爪抱紧提升机立柱；然后以上机械手部分为固定点利用曲柄滑块机构将下机械手部分提起(此时下机械手部分为松开状态)，提升至最高点时下机械手部分的卷扬电机带动钢丝绳拉紧，使下机械手的两个机械爪抱紧提升机立柱；然后上机械手部分的卷扬电机带动钢丝绳松开，在弹簧的回复力作用下使上机械手的两个机械爪松开提升机立柱；然后以下机械手部分为支撑点再次利用曲柄滑块机构实现上机械手部分的向上运动，如此交替运动，实现整机的提升。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种抱式煤矿提升机巡检机器人，其特征在于：其整体分上下两个结构相同的机械手部分，两个机械手部分各自包括两个左右对称设置的机械爪，每个机械爪分别包括多个关节，多个关节通过销轴依次串联连接，其中，位于末端的关节通过销轴安装在背板上；同时各个关节之间外侧通过弹簧连接，各个关节之间内侧由钢丝绳依次串联，且钢丝绳穿过背板上的通孔连接在卷扬滚筒上；所述卷扬滚筒的两轴端通过轴承座固定在背板的背面，且卷扬滚筒的一端通过联轴器与固定在背板的背面的卷扬电机的输出轴连接，卷扬电机通过联轴器带动卷扬滚筒旋转；通过卷扬电机带动钢丝绳拉紧与松开，同时在弹簧回复力的作用下，控制机械爪的开合动作；
两个机械手部分通过曲柄滑块机构上下连接，其中，曲柄滑块机构包括曲柄、连杆和滑块，滑块通过机架固定在下机械手部分的背板背面上，曲柄设置在上机械手部分的背板背面上，且曲柄的旋转中心轴通过减速机与提升电机连接，减速机和提升电机固定在上机械手部分的背板背面上，连杆的一端与滑块铰接，连杆的另一端与曲柄铰接；两个机械手部分还通过滑杆滑块机构上下连接，其中，滑杆滑块机构包括滑杆和滑块，滑杆的一端与其中一机械手部分的背板背面固定，滑杆的另一端通过滑块与另一机械手部分的背板背面滑动连接；通过曲柄滑块机构实现两个机械手部分沿滑杆相对上下运动；
上机械手部分的背板背面的两侧对称设置有固定块，下机械手部分的背板背面的两侧对称设置有滑块，固定块和滑块之间通过两个相互平行的滑杆连接，滑杆的顶端与上机械手部分的背板背面的固定块固定，滑杆的下端与下机械手部分的背板背面的滑块滑动连接；
上机械手部分的卷扬电机带动钢丝绳拉紧，使上机械手的两个机械爪抱紧提升机立柱；然后以上机械手部分为固定点利用曲柄滑块机构将下机械手部分提起，提升至最高点时下机械手部分的卷扬电机带动钢丝绳拉紧，使下机械手的两个机械爪抱紧提升机立柱；然后上机械手部分的卷扬电机带动钢丝绳松开，在弹簧的回复力作用下使上机械手的两个机械爪松开提升机立柱；然后以下机械手部分为支撑点再次利用曲柄滑块机构实现上机械手部分的向上运动，如此交替运动，实现整机的提升。
2.根据权利要求1所述的抱式煤矿提升机巡检机器人，其特征在于：每个机械爪分别包括四个关节。
3.根据权利要求1所述的抱式煤矿提升机巡检机器人，其特征在于：每个机械爪分别包括一个指尖关节和三个中间关节，指尖关节和三个中间关节通过销轴依次串联连接，其中，位于末端的中间关节通过销轴安装在背板上；同时，指尖关节和与其相连的中间关节以及各中间关节之间外侧通过弹簧连接，指尖关节和与其相连的中间关节以及各中间关节之间内侧由钢丝绳依次串联。
4.根据权利要求3所述的抱式煤矿提升机巡检机器人，其特征在于：指尖关节整体为三角形，且指尖关节的指尖向内弯曲，中间关节为长方体结构。
5.根据权利要求1所述的抱式煤矿提升机巡检机器人，其特征在于：曲柄为圆盘形曲柄，连杆的一端与圆盘形曲柄的边缘铰接。
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