CN107471456B - 一种多点钻孔破石智能机器人 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种多点钻孔破石智能机器人，用于解决通过钻孔的方式，对石头结构进行破坏的技术问题，进而达到对石头易于破坏的技术效果。一种多点钻孔破石智能机器人，包括机架系统、嵌入破石系统和控制系统；所述机架系统包括横架，所述横架采用三角形框架结构；所述的嵌入破石系统与所述的控制系统电连接。本发明有益效果：能够对石头的纵向和横向实现钻孔，进行立体结构破坏，使石头易于被粉碎。

Description

一种多点钻孔破石智能机器人

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，具体地说是一种多点钻孔破石智能机器人。

背景技术

在道路修建等工程施工中，路面上经常会遇到不平整的大块石头，对道路施工形成较大阻碍。现有技术中，经常通过挖掘机将石头挖走，但是对于一些特殊地形，挖土机无法进入。由于石头体积较大，人工搬运十分费时费力。如果能将大块石头的结构进行破坏，进而分解破碎，则可轻易对石头进行移除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多点钻孔破石智能机器人，用于解决通过钻孔的方式，对石头结构进行破坏的技术问题，进而达到对石头易于破坏的技术效果。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种多点钻孔破石智能机器人，包括机架系统、嵌入破石系统和控制系统；所述机架系统包括横架，所述横架采用三角形框架结构；所述的嵌入破石系统与所述的控制系统电连接；

所述嵌入破石系统包括嵌入破石推进机构、纵向嵌入破石机构和横向嵌入破石机构，所述嵌入破石推进机构安装在所述的横架上，所述纵向嵌入破石机构包括纵向嵌入安装座、纵向嵌入驱动电机、纵向嵌入转杆和纵向嵌入钻头；

所述纵向嵌入安装座与所述嵌入破石推进机构的动力输出端连接，所述纵向嵌入驱动电机安装在所述纵向嵌入安装座上，所述纵向嵌入转杆的动力输入端与所述纵向嵌入驱动电机的动力输出端连接，所述纵向嵌入钻头安装在所述纵向嵌入转杆的底端；

所述纵向嵌入转杆采用空腔结构，纵向嵌入转杆的下部设有多个横向钻窗；所述横向嵌入破石机构位于所述的纵向嵌入转杆内；横向嵌入破石机构包括横向嵌入破石角度调节机构、横向嵌入破石执行机构和横向嵌入伸缩驱动机构；

所述的横向嵌入破石角度调节机构包括角度调节步进电机和角度调节固定板，所述角度调节固定板固定安装在所述纵向嵌入转杆的空腔内，所述的角度调节步进电机安装在所述的角度调节固定板上，所述角度调节步进电机的动力输出轴与所述横向嵌入破石执行机构的上端连接；

所述横向嵌入破石执行机构包括横向嵌入滑板、横向嵌入驱动电机、横向嵌入钻杆、横向嵌入钻头和横向嵌入伸缩驱动机构；所述的横向嵌入滑板横向安装在所述角度调节步进电机动力输出轴的下端，横向嵌入滑板的下端设有横向嵌入滑槽；所述横向嵌入驱动电机的上端设有横向嵌入驱动电机安装座，横向嵌入驱动电机安装座的上端设有横向嵌入滑块，横向嵌入滑块可滑动的安装在所述的横向嵌入滑槽内；所述横向嵌入驱动电机的动力输出端与所述横向嵌入钻杆的动力输入端连接，所述横向嵌入钻杆的动力输出端通过传动机构与所述横向嵌入钻头连接；所述横向嵌入钻头位于所述的横向钻窗处；所述横向嵌入伸缩驱动机构安装在所述的横向嵌入滑板上，用于驱动横向嵌入钻头进出所述的横向钻窗；横向嵌入伸缩驱动机构与所述的控制系统电连接。

进一步的，所述纵向嵌入破石机构包括纵向嵌入套筒，所述纵向嵌入套筒套装在所述纵向嵌入转杆的上部外侧，纵向嵌入套筒的上端与所述纵向嵌入安装座连接；所述纵向嵌入套筒的外侧面上设有撞击移动滑轨；所述机器人还包括撞击破石系统，撞击破石系统与所述的控制系统电连接；所述的撞击破石系统包括撞击破石驱动机构、撞击破石限位机构和撞击破石执行机构；所述的撞击破石限位机构包括撞击破石限位架和撞击破石动力传递板，所述撞击破石限位架的上端与所述横架连接，撞击破石限位架上设有限位槽，所述撞击破石动力传递板的中间部位可上、下滑动的安装在所述的限位槽内；所述撞击破石驱动机构包括撞击破石驱动电机和撞击破石驱动偏心轮，撞击破石驱动电机的内端与所述撞击破石动力传递板的右端连接，撞击破石驱动电机的动力输出转轴与所述撞击破石驱动偏心轮的动力输入转轴连接；所述的撞击破石执行机构包括撞击破石套筒和环形撞击头，所述的撞击破石套筒与所述撞击破石动力传递板的左端连接，撞击破石套筒可滑动的套装在所述纵向嵌入套筒的外侧；所述环形撞击头设置在所述撞击破石套筒的底端。

进一步的，所述的偏心轮包括偏心轮塑料箱体、偏心铁质转轴和永磁铁珠，所述的偏心铁质转轴和永磁铁珠位于偏心轮塑料箱体内。

进一步的，所述的嵌入破石系统包括横向嵌入破石机构，所述纵向嵌入转杆采用空腔结构，纵向嵌入转杆的下部设有横向钻窗；所述横向嵌入破石机构位于所述的纵向嵌入转杆内；

所述横向嵌入破石机构包括横向嵌入滑板、横向嵌入驱动电机、横向嵌入钻杆、横向嵌入钻头和横向嵌入伸缩驱动机构；所述的横向嵌入滑板横向安装在所述纵向嵌入转杆的空腔内上端，横向嵌入滑板的下端设有横向嵌入滑槽；所述横向嵌入驱动电机的上端设有安装座，安装座的上端可滑动的安装在所述的横向嵌入滑槽内；所述横向嵌入驱动电机的动力输出端与所述横向嵌入钻杆的动力输入端连接，所述横向嵌入钻杆的动力输出端通过传动机构与所述横向嵌入钻头连接；所述横向嵌入钻头位于所述的横向钻窗；所述横向嵌入伸缩驱动机构安装在所述的横向嵌入滑板上，用于驱动横向嵌入钻头进出所述的横向钻窗；横向嵌入伸缩驱动机构与所述的控制系统电连接。

进一步的，所述横向嵌入伸缩驱动机构包括横向嵌入前固定板、横向嵌入后固定板、软磁铁、横向嵌入驱动电控开关、横向嵌入驱动前驱动板、横向嵌入驱动后驱动板和横向嵌入驱动复位弹簧；

所述横向嵌入前固定板和横向嵌入后固定板分别固定安装在所述横向嵌入滑板的前后两端；所述的横向嵌入驱动前驱动板和横向嵌入驱动后驱动板分别安装在所述横向嵌入驱动电机的安装座的前、后两侧；所述的软磁铁安装在所述横向嵌入前固定板上，所述软磁铁与所述的横向嵌入驱动前驱动板相对安装，软磁铁外缠绕有激发线圈，所述的激发线圈通过所述的横向嵌入驱动电控开关与交流电源连接；所述横向嵌入驱动电控开关的信号输入端与所述的控制系统电连接；所述的横向嵌入驱动复位弹簧安装在所述横向嵌入后固定板和横向嵌入驱动后驱动板之间。

进一步的，所述嵌入破石系统包括降温系统，所述纵向嵌入钻头上设有散热孔；所述的降温系统包括蓄水箱、水泵和进水管，所述的蓄水箱安装在所述横架上，水泵的进水端与所述的蓄水箱连通，水泵的出水端与所述进水管的进水端连通；所述进水管的下端穿过所述纵向嵌入转杆的上端延伸至所述纵向嵌入钻头处，所述进水管下端的出水端与所述纵向嵌入钻头上的散热孔连通。

进一步的，所述的降温系统包括温度传感器和进水电控阀，所述的温度传感器设置于所述的纵向嵌入钻头内，温度传感器与所述的控制系统电连接；所述的进水电控阀与所述水泵的电源线电连接，进水电控阀与所述的控制系统电连接。

进一步的，机架系统包括脚架机构，脚架机构与所述的控制系统电连接，脚架机构安装在所述横架的下端；所述的脚架机构包括伸缩腿机构和移动驱动机构；所述伸缩腿机构包括上伸缩腿套筒、下伸缩腿套筒和伸缩腿缓冲弹簧；所述上伸缩腿套筒的上端设有伸缩腿连接板，所述伸缩腿连接板通过螺栓可拆装的安装在所述横架的底端；所述下伸缩腿套筒的上部可滑动伸缩的套装在所述的上伸缩腿套筒内，所述下伸缩腿套筒的上端通过所述的伸缩腿缓冲弹簧与所述上伸缩腿套筒内的顶端连接；所述上伸缩腿套筒的内壁的两侧，对称设有伸缩腿滑槽，所述下伸缩腿套筒的上部的外侧，对称设有伸缩腿滑轨，所述的伸缩腿滑轨可滑动的安装在所述的伸缩腿滑槽内；所述的移动驱动机构，用于驱动机架系统的移动行走，包括移动轮、转向驱动电机、驱动架和行走驱动电机；所述的转向驱动电机安装在所述下伸缩腿套筒内的下部，转向驱动电机的动力输出轴与所述驱动架上端的转轴固定连接；所述移动轮通过转轴可转动的安装在所述的驱动架的下部一侧；所述行走驱动电机安装在所述驱动架下部的另一侧，行走驱动电机的动力输出端与所述移动轮的动力输入端连接。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

机架系统的脚架机构能够实现机器人在地面上任意方向的调整和行走，并具有良好的减震效果，所述的横架采用三角形框架结构具有良好的平衡性。嵌入破石系统中的纵向嵌入破石机构和横向嵌入破石机构能够对石头的纵向和横向实现钻孔，进行立体结构破坏；横向嵌入破石机构在控制系统的作用下，能够对石头的横向面上多点进行钻孔；所述的撞击破石系统能够进一步的对结构破坏后的石头进行定点撞击粉碎。降温系统能够对嵌入破石系统的钻头进行降温处理，避免钻头受温度影响，发生变形。撞击破石系统中的偏心轮机构即保证了提供偏心力，同时具有较佳的易启动性能。

附图说明

图1为本发明实施例技术方案的整体结构右上等轴测示意图；

图2为本发明实施例技术方案的整体结构左下等轴测示意图；

图3为本发明实施例技术方案的整体结构前视示意图；

图4为本发明实施例技术方案中脚架机构处的剖视示意图；

图5为本发明实施例技术方案中嵌入破石系统处的剖视示意图；

图6为图3中B处局部放大示意图；

图7为图3中C处局部放大示意图；

图8为图5中D处局部放大示意图；

图9为图5中E处局部放大示意图；

图10为图5中F处局部放大示意图；

图11为图1中A处局部放大示意图；

图12为偏心轮机构处的剖视示意图；

图中：1.横架；2.横担架；3.上伸缩腿套筒；4.下伸缩腿套筒；5.伸缩腿缓冲弹簧；6.移动轮；7.转向驱动电机；8.驱动架；9.行走驱动电机；10.推进驱动电机；11.推进安装座；12.推进丝杆；13.推进丝母；14.纵向嵌入安装座；15.纵向嵌入驱动电机；16.纵向嵌入套筒；17.纵向嵌入转杆；18.纵向嵌入钻头；19.散热孔；20.撞击移动滑轨；21.横向钻窗；22.蓄水箱；23.进水管；24.温度传感器；25.横向嵌入滑板；26.横向嵌入驱动电机；27.横向嵌入钻杆；28.横向嵌入变速箱；29.横向嵌入钻头；30.横向嵌入滑块；31.横向嵌入前固定板；32.横向嵌入后固定板；33.软磁铁；34.横向嵌入驱动前驱动板；35.横向嵌入驱动后驱动板；36.横向嵌入驱动复位弹簧；37.撞击破石限位架；38.撞击破石限位弹簧；39.撞击破石动力传递板；40.限位槽；41.撞击破石驱动电机；42.偏心轮塑料箱体；43.偏心铁质转轴；44.永磁铁珠；45.撞击破石套筒；46.撞击头；47.控制箱；48.伸缩腿滑槽；49.伸缩腿滑轨；50.横向嵌入滑槽；51.角度调节步进电机；52.角度调节固定板。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和技术描述以避免不必要地限制本发明。

如图1至图12所示，一种多点钻孔破石智能机器人，包括机架系统、嵌入破石系统、撞击破石系统和控制系统。所述的机架系统主要用于安装其它部件以及行走移动使用，机架系统包括横架1和脚架机构，所述的横架1采用三角形框架结构，横架1的中间部位设有横担架2；所述脚架机构设有三个，三个所述的脚架机构分别可拆装的安装在所述横架1的三个拐角的下端，这样的安装方式能够提高机架系统平衡性，不容易倾斜翻倒；所述的脚架机构包括伸缩腿机构和移动驱动机构。所述伸缩腿机构包括上伸缩腿套筒3、下伸缩腿套筒4和伸缩腿缓冲弹簧5；所述上伸缩腿套筒3的上端设有伸缩腿连接板，所述伸缩腿连接板通过螺栓可拆装的安装在所述横架1的底端；所述下伸缩腿套筒4的上部可滑动伸缩的套装在所述的上伸缩腿套筒3内，所述下伸缩腿套筒4的上端通过所述的伸缩腿缓冲弹簧5与所述上伸缩腿套筒3内的顶端连接；所述上伸缩腿套筒3的内壁的两侧，对称设有伸缩腿滑槽48，所述下伸缩腿套筒4的上部的外侧，对称设有伸缩腿滑轨49，所述的伸缩腿滑轨49可滑动的安装在所述的伸缩腿滑槽48内。所述的移动驱动机构，用于驱动机架系统的移动行走，包括移动轮6、转向驱动电机7、驱动架8和行走驱动电机9。所述的转向驱动电机7通过连接板安装在所述下伸缩腿套筒4内的下部，转向驱动电机7的动力输出轴与所述驱动架8上端的转轴固定连接，所述驱动架8与所述的上伸缩腿套筒3之间设有轴承；所述移动轮6通过转轴可转动的安装在所述的驱动架8的下部一侧；所述行走驱动电机9安装在所述驱动架8下部的另一侧，行走驱动电机9的动力输出端与所述移动轮6的动力输入端连接。所述的转向驱动电机7和行走驱动电机9的信号输入端分别与所述的控制系统电连接。上述的机架系统，具有较高的平衡稳定性；另外，由于上伸缩腿套筒3和下伸缩腿套筒4可伸缩的连接，因此在装置移动过程中，具有很好的缓冲作用，针对不平整的地面，也具有增强平衡性的作用。所述转向驱动电机7可以实现移动轮6向各个行走方向的调整。

所述嵌入破石系统通过进入石头的内部，对石头的内部结构进行破坏，从而使石头易于破碎，嵌入破石系统包括嵌入破石推进机构、纵向嵌入破石机构、横向嵌入破石机构和降温系统。所述的嵌入破石推进机构用于带动所述的纵向嵌入破石机构实现纵向进退，嵌入破石推进机构包括推进驱动电机10、推进安装座11、推进丝杆12和推进丝母13。所述推进安装座11的上端与所述横架1上的横担架2连接，所述推进丝杆12的两端可转动的安装在所述的推进安装座11上，所述推进驱动电机10的动力输出端与所述推进丝杆12的动力输入端连接；所述的推进丝母13匹配螺接在所述的推进丝杆12上，所述推进丝母13通过连接板与所述的纵向嵌入破石机构的上端连接。通过推进驱动电机10带动所述的推进丝杆12正反转动，进而由推进丝母13带动所述的纵向嵌入破石机构纵向进退。所述的推进驱动电机10与所述的控制系统电连接。

所述的纵向嵌入破石机构，用于通过其下端纵向钻入需要被破坏的石头内，包括纵向嵌入安装座14、纵向嵌入驱动电机15、纵向嵌入套筒16、纵向嵌入转杆17和纵向嵌入钻头18。所述纵向嵌入安装座14采用L型结构，纵向嵌入安装座14的侧端板通过连接板与所述的推进丝母13连接，所述纵向嵌入驱动电机15安装在所述纵向嵌入安装座14的底端板上端，所述纵向嵌入转杆17的上端通过轴承与所述纵向嵌入驱动电机15的动力输出端连接，所述纵向嵌入钻头18固定安装在所述纵向嵌入转杆17的底端；所述纵向嵌入钻头18的周边上设有多个散热孔19。所述纵向嵌入破石机构的工作原理为：通过所述的纵向嵌入驱动电机15，带动所述的纵向嵌入转杆17转动，进而通过纵向嵌入钻头18对石头进行纵向钻孔；通过推进驱动电机10的正、反转动进而带动所述纵向嵌入转杆17纵向进出石头。所述纵向嵌入套筒16套装在所述纵向嵌入转杆17的上部外侧，纵向嵌入套筒16的上端与所述纵向嵌入安装座14的底端板的下端连接；所述纵向嵌入套筒16的外侧面上对称设有撞击移动滑轨20，所述的撞击移动滑轨20用于和所述的撞击破石系统匹配连接；以实现撞击破石系统对石头上钻孔处的定点撞击破碎。所述纵向嵌入转杆17采用空腔结构，纵向嵌入转杆17的下部设有多个横向钻窗21，所述的横向钻窗21均匀的设置在纵向嵌入转杆17的下部周围；横向钻窗21与所述的横向嵌入破石机构匹配设置。

在纵向嵌入破石机构工作过程中，由于纵向嵌入钻头18与石头之间的摩擦，纵向嵌入钻头18的温度会不断升高，当温度升高到一定值时，纵向嵌入钻头18受温度影响，可能会发生变形，影响纵向嵌入钻头18的使用寿命，所述的降温系统用于对所述的纵向嵌入钻头18降温。所述的降温系统包括蓄水箱22、水泵、进水电控阀、进水管23和温度传感器24，所述的蓄水箱22安装在所述横架1的中间部位的横担架2上，水泵的进水端与所述的蓄水箱22连通，水泵的出水端与所述进水管23的进水端连通；所述进水管23的下端穿过所述纵向嵌入转杆17的上端延伸至所述纵向嵌入钻头18处，所述进水管23下端的出水端与所述纵向嵌入钻头18上的散热孔19连通；所述进水管23采用软管，进水管23与所述纵向嵌入转杆17的连接处设置旋转件(如旋转套管)。所述的温度传感器24设置于所述的纵向嵌入钻头18内，用于检测纵向嵌入钻头18的温度，温度传感器24的信号输出端与所述的控制系统电连接。所述的进水电控阀与所述水泵的电源线电连接，用于控制水泵电源的通断，进水电控阀的信号输入端与所述的控制系统电连接。当温度传感器24检测到纵向嵌入钻头18的温度达到一定值时，控制系统即通过控制进水电控阀开启水泵，进而水泵通过进水管23对纵向嵌入钻头的散热孔19注水进行降温。

当纵向嵌入破石机构的下端纵向进入石头内部后，再利用所述的横向嵌入破石机构对石头横向面进行钻孔，这样实现了对石头纵向和横向的立体空间结构进行破坏，有利于对石头的粉碎。所述的横向嵌入破石机构设置在所述纵向嵌入转杆17的空腔内，横向嵌入破石机构包括横向嵌入破石角度调节机构、横向嵌入破石执行机构和横向嵌入伸缩驱动机构。所述的横向嵌入破石角度调节机构包括角度调节步进电机51和角度调节固定板52，所述角度调节固定板52固定安装在所述纵向嵌入转杆17内空腔的上部，所述的角度调节步进电机51安装在所述的角度调节固定板52上，所述角度调节步进电机51的动力输出轴与所述横向嵌入破石执行机构的上端连接，用于调节其在纵向嵌入转杆17内空腔的位置。所述横向嵌入破石执行机构包括横向嵌入滑板25、横向嵌入驱动电机26、横向嵌入钻杆27、横向嵌入变速箱28、横向嵌入钻头29。所述的横向嵌入滑板25横向安装在所述角度调节步进电机51的动力输出轴的下端，横向嵌入滑板25的下端设有横向嵌入滑槽50。所述横向嵌入驱动电机26的上端设有横向嵌入驱动电机安装座，所述横向嵌入驱动电机安装座的上端设有横向嵌入滑块30，所述的横向嵌入滑块30可滑动的安装在所述的横向嵌入滑槽50内。所述横向嵌入驱动电机26的动力输出端与下方的所述横向嵌入钻杆27的动力输入端连接，所述横向嵌入钻杆27的动力输出端与所述横向嵌入变速箱28的动力输入端连接，横向嵌入变速箱28的动力输出端与所述横向嵌入钻头29的动力输入端连接；所述横向嵌入钻头29位于所述纵向嵌入转杆17下部的横向钻窗21处。所述的横向嵌入变速箱28采用斜齿轮变速箱，斜齿轮变速箱包括上斜齿轮和下斜齿轮，上斜齿轮和下斜齿轮呈90°设置啮合，即斜齿轮变速箱将横向嵌入钻杆27在竖向上的转动扭矩转换为横向嵌入钻头29在横向上的转动扭矩。

所述横向嵌入伸缩驱动机构用于实现所述横向嵌入钻头29在所述横向钻窗21处的逐步伸出或缩进，横向嵌入伸缩驱动机构包括横向嵌入前固定板31、横向嵌入后固定板32、软磁铁33、横向嵌入驱动电控开关、横向嵌入驱动前驱动板34、横向嵌入驱动后驱动板35和横向嵌入驱动复位弹簧36。所述横向嵌入前固定板31和横向嵌入后固定板32分别固定安装在所述横向嵌入滑板25的前后两端；所述的横向嵌入驱动前驱动板34和横向嵌入驱动后驱动板35分别安装在所述横向嵌入驱动电机安装座的前、后两侧，横向嵌入驱动前驱动板34采用铁质材料。所述的软磁铁33安装在所述横向嵌入前固定板31上，所述软磁铁33与所述的横向嵌入驱动前驱动板34相对安装。软磁铁33外缠绕有激发线圈，所述的激发线圈通过所述的横向嵌入驱动电控开关与交流电源连接；所述横向嵌入驱动电控开关的信号输入端与所述的控制系统电连接。所述的横向嵌入驱动复位弹簧36安装在所述横向嵌入后固定板32和横向嵌入驱动后驱动板35之间，用于连接所述的横向嵌入后固定板32和横向嵌入驱动后驱动板35。当需要横向嵌入破石机构的横向嵌入钻头29工作时，通过横向嵌入驱动电机26带动嵌入钻头29转动；通过控制系统开启所述的横向嵌入驱动电控开关，软磁铁33在激发线圈作用下产生磁力，进而吸附横向嵌入驱动前驱动板34，横向嵌入驱动前驱动板34进而带动横向嵌入伸缩驱动机构向外移动，横向嵌入钻头29逐渐伸出所述横向钻窗21以外，这时横向嵌入驱动复位弹簧36被拉伸。当横向嵌入破石机构不需要工作时，通过控制系统关闭所述的横向嵌入驱动电控开关，软磁铁33将失去磁力；进而横向嵌入驱动后驱动板35在横向嵌入驱动复位弹簧36复位力的作用下向后迁移，横向嵌入驱动后驱动板35进而带动横向嵌入伸缩驱动机构向内移动，横向嵌入钻头29缩进所述横向钻窗21以内。在对一处石头横向钻孔后，通过控制系统控制角度调节步进电机51转过一定角度，带动所述的横向嵌入破石执行机构和横向嵌入伸缩驱动机构转过一定角度，使所述的横向嵌入钻头29对准另一个所述横向钻窗21。重复上述横向钻孔过程，直到对石头多处钻横孔，使石头的横向受到多处破坏，易于对石头的粉碎。钻孔后可人工采用垂头对石头进行破碎。

也可采用智能化手段对钻孔后的石头进行撞击破碎。所述的撞击破石系统用于对钻孔后已经被破坏结构的石头进行定点撞击，使石头彻底碎烈，撞击破石系统包括撞击破石驱动机构、撞击破石限位机构和撞击破石执行机构。所述的撞击破石限位机构，用于缓冲撞击破石过程中装置的震荡，包括撞击破石限位架37、撞击破石限位弹簧38和撞击破石动力传递板39。所述撞击破石限位架37的上端与所述横架1中间部位设置的横担架2下端连接，撞击破石限位架37上设有限位槽40，所述限位槽40贯穿所述撞击破石限位架37的左、右端面；所述的撞击破石动力传递板39的中间部位可上、下滑动的安装在所述的限位槽40内；所述的撞击破石限位弹簧38设有多个，安装在所述的限位槽40内，并分别位于所述撞击破石动力传递板39的上、下两端；所述撞击破石动力传递板39的上、下端通过所述的撞击破石限位弹簧38与所述的撞击破石限位架37连接。所述的撞击破石驱动机构和撞击破石执行机构分别安装在所述撞击破石动力传递板39的左、右两端。所述撞击破石驱动机构包括撞击破石驱动电机41和撞击破石驱动偏心轮机构，撞击破石驱动电机41的内端通过安装板与所述撞击破石动力传递板39的右端连接，撞击破石驱动电机41的动力输出转轴与所述撞击破石驱动偏心轮机构的动力输入转轴通过联轴器连接。所述的撞击破石驱动偏心轮机构包括偏心轮塑料箱体42、偏心铁质转轴43和永磁铁珠44，所述的偏心铁质转轴43位于偏心轮塑料箱体42内，偏心铁质转轴43与所述偏心轮塑料箱体42的转轴同轴安装；所述的永磁铁珠44位于所述的偏心轮塑料箱体42内。在偏心轮机构不转动时，永磁铁珠44吸附在偏心铁质转轴43上；当偏心轮机构转动时，永磁铁珠44受到离心力作用脱离偏心铁质转轴43，向偏心轮塑料箱体42内边缘移动；这样整个偏心轮机构将在永磁铁珠44偏心力的作用下带动所述的撞击破石动力传递板39沿所述的限位槽40上、下起伏移动。进而，由撞击破石动力传递板39带动撞击破石执行机构上、下起伏移动，通过撞击破石执行机构的底端撞击石头。偏心轮机构的优点在于：在偏心轮启动的起始阶段，由于永磁铁珠44吸附在偏心铁质转轴43上，因此偏心轮机构受到的偏心力较小，容易启动；当偏心轮运行到一定转速后，永磁铁珠44受到离心力变大，逐步脱离偏心铁质转轴43，向偏心轮塑料箱体42内的外边缘移动，满足工作状态下对偏心轮机构偏心力的大小要求。

所述的撞击破石执行机构包括撞击破石套筒45和环形撞击头46，所述的撞击破石套筒45可滑动的套装在所述纵向嵌入套筒16的外侧，以保证撞击破石执行机构能够按照嵌入破石系统的钻破点对石头进行撞击破碎；同时当嵌入破石系统钻孔完毕后，嵌入破石系统的下端还可缩进所述的撞击破石套筒45内；当不工作时，可以实现对嵌入破石系统下端的钻头的保护。所述撞击破石套筒45的内侧设有撞击移动滑槽，所述纵向嵌入套筒16外侧的所述撞击移动滑轨20可滑动的安装在所述撞击移动滑槽内。所述的环形撞击头46设置在所述撞击破石套筒45的底端，环形撞击头46的底端均匀设有多个撞击凸点，实现了对石头的多点用力，同时保证了每一处用力点集中较大的应力。

所述的控制系统用于智能化控制本装置的工作，控制系统包括控制板、无线接收器、控制器、电机驱动模块和控制箱47，所述的控制板采用无线遥控器，无线遥控器上设有各控制按键；所述的无线接收器、控制器和电机驱动模块分别集成安装在所述的控制箱47内，所述控制箱47安装在所述的横架1上。所述控制器采用PLC，控制器的信号输入端分别与所述的无线接收器电连接、温度传感器24电连接，控制器的信号输出端分别与所述的电机驱动模块电连接、横向嵌入驱动电控开关电连接以及进水电控阀电连接。所述无线接收器与所述的控制板无线连接；所述电机驱动模块的信号输出端分别与所述的转向驱动电机7、行走驱动电机9、推进驱动电机10、纵向嵌入驱动电机15、横向嵌入驱动电机26、角度调节步进电机51、以及撞击破石驱动电机41电连接。

本发明的优点在于：机架系统的脚架机构能够实现机器人在地面上任意方向的调整和行走，并具有良好的减震效果，所述的横架采用三角形框架结构具有良好的平衡性。嵌入破石系统中的纵向嵌入破石机构和横向嵌入破石机构能够对石头的纵向和横向实现钻孔，进行立体结构破坏；所述的撞击破石系统能够对结构破坏后的石头进行定点撞击粉碎。降温系统能够对嵌入破石系统的钻头进行降温处理，避免钻头受温度影响，发生变形。撞击破石系统中的偏心轮机构即保证了提供偏心力，同时具有较佳的易启动性能。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种多点钻孔破石智能机器人，其特征在于，包括机架系统、嵌入破石系统和控制系统；所述机架系统包括横架，所述横架采用三角形框架结构；所述的嵌入破石系统与所述的控制系统电连接；

所述嵌入破石系统包括嵌入破石推进机构、纵向嵌入破石机构和横向嵌入破石机构，所述嵌入破石推进机构安装在所述的横架上，所述纵向嵌入破石机构包括纵向嵌入安装座、纵向嵌入驱动电机、纵向嵌入转杆和纵向嵌入钻头；

所述纵向嵌入安装座与所述嵌入破石推进机构的动力输出端连接，所述纵向嵌入驱动电机安装在所述纵向嵌入安装座上，所述纵向嵌入转杆的动力输入端与所述纵向嵌入驱动电机的动力输出端连接，所述纵向嵌入钻头安装在所述纵向嵌入转杆的底端；

所述纵向嵌入转杆采用空腔结构，纵向嵌入转杆的下部设有多个横向钻窗；所述横向嵌入破石机构位于所述的纵向嵌入转杆内；横向嵌入破石机构包括横向嵌入破石角度调节机构、横向嵌入破石执行机构和横向嵌入伸缩驱动机构；

所述的横向嵌入破石角度调节机构包括角度调节步进电机和角度调节固定板，所述角度调节固定板固定安装在所述纵向嵌入转杆的空腔内，所述的角度调节步进电机安装在所述的角度调节固定板上，所述角度调节步进电机的动力输出轴与所述横向嵌入破石执行机构的上端连接；

所述横向嵌入破石执行机构包括横向嵌入滑板、横向嵌入驱动电机、横向嵌入钻杆、横向嵌入钻头和横向嵌入伸缩驱动机构；所述的横向嵌入滑板横向安装在所述角度调节步进电机动力输出轴的下端，横向嵌入滑板的下端设有横向嵌入滑槽；所述横向嵌入驱动电机的上端设有横向嵌入驱动电机安装座，横向嵌入驱动电机安装座的上端设有横向嵌入滑块，横向嵌入滑块可滑动的安装在所述的横向嵌入滑槽内；所述横向嵌入驱动电机的动力输出端与所述横向嵌入钻杆的动力输入端连接，所述横向嵌入钻杆的动力输出端通过传动机构与所述横向嵌入钻头连接；所述横向嵌入钻头位于所述的横向钻窗处；所述横向嵌入伸缩驱动机构安装在所述的横向嵌入滑板上，用于驱动横向嵌入钻头进出所述的横向钻窗；横向嵌入伸缩驱动机构与所述的控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的一种多点钻孔破石智能机器人，其特征是，所述纵向嵌入破石机构包括纵向嵌入套筒，所述纵向嵌入套筒套装在所述纵向嵌入转杆的上部外侧，纵向嵌入套筒的上端与所述纵向嵌入安装座连接；所述纵向嵌入套筒的外侧面上设有撞击移动滑轨；所述机器人还包括撞击破石系统，撞击破石系统与所述的控制系统电连接；所述的撞击破石系统包括撞击破石驱动机构、撞击破石限位机构和撞击破石执行机构；所述的撞击破石限位机构包括撞击破石限位架和撞击破石动力传递板，所述撞击破石限位架的上端与所述横架连接，撞击破石限位架上设有限位槽，所述撞击破石动力传递板的中间部位可上、下滑动的安装在所述的限位槽内；所述撞击破石驱动机构包括撞击破石驱动电机和撞击破石驱动偏心轮，撞击破石驱动电机的内端与所述撞击破石动力传递板的右端连接，撞击破石驱动电机的动力输出转轴与所述撞击破石驱动偏心轮的动力输入转轴连接；所述的撞击破石执行机构包括撞击破石套筒和环形撞击头，所述的撞击破石套筒与所述撞击破石动力传递板的左端连接，撞击破石套筒可滑动的套装在所述纵向嵌入套筒的外侧；所述环形撞击头设置在所述撞击破石套筒的底端。

3.根据权利要求2所述的一种多点钻孔破石智能机器人，其特征是，所述的偏心轮包括偏心轮塑料箱体、偏心铁质转轴和永磁铁珠，所述的偏心铁质转轴和永磁铁珠位于偏心轮塑料箱体内。

4.根据权利要求2所述的一种多点钻孔破石智能机器人，其特征是，所述横向嵌入伸缩驱动机构包括横向嵌入前固定板、横向嵌入后固定板、软磁铁、横向嵌入驱动电控开关、横向嵌入驱动前驱动板、横向嵌入驱动后驱动板和横向嵌入驱动复位弹簧；

所述横向嵌入前固定板和横向嵌入后固定板分别固定安装在所述横向嵌入滑板的前后两端；所述的横向嵌入驱动前驱动板和横向嵌入驱动后驱动板分别安装在所述横向嵌入驱动电机安装座的前、后两侧；所述的软磁铁安装在所述横向嵌入前固定板上，所述软磁铁与所述的横向嵌入驱动前驱动板相对安装，软磁铁外缠绕有激发线圈，所述的激发线圈通过所述的横向嵌入驱动电控开关与交流电源连接；所述横向嵌入驱动电控开关的信号输入端与所述的控制系统电连接；所述的横向嵌入驱动复位弹簧安装在所述横向嵌入后固定板和横向嵌入驱动后驱动板之间。

5.根据权利要求1所述的一种多点钻孔破石智能机器人，其特征是，所述嵌入破石系统包括降温系统，所述纵向嵌入钻头上设有散热孔；所述的降温系统包括蓄水箱、水泵和进水管，所述的蓄水箱安装在所述横架上，水泵的进水端与所述的蓄水箱连通，水泵的出水端与所述进水管的进水端连通；所述进水管的下端穿过所述纵向嵌入转杆的上端延伸至所述纵向嵌入钻头处，所述进水管下端的出水端与所述纵向嵌入钻头上的散热孔连通。

6.根据权利要求5所述的一种多点钻孔破石智能机器人，其特征是，所述的降温系统包括温度传感器和进水电控阀，所述的温度传感器设置于所述的纵向嵌入钻头内，温度传感器与所述的控制系统电连接；所述的进水电控阀与所述水泵的电源线电连接，进水电控阀与所述的控制系统电连接。

7.根据权利要求1所述的一种多点钻孔破石智能机器人，其特征是，机架系统包括脚架机构，脚架机构与所述的控制系统电连接，脚架机构安装在所述横架的下端；所述的脚架机构包括伸缩腿机构和移动驱动机构；所述伸缩腿机构包括上伸缩腿套筒、下伸缩腿套筒和伸缩腿缓冲弹簧；所述上伸缩腿套筒的上端设有伸缩腿连接板，所述伸缩腿连接板通过螺栓可拆装的安装在所述横架的底端；所述下伸缩腿套筒的上部可滑动伸缩的套装在所述的上伸缩腿套筒内，所述下伸缩腿套筒的上端通过所述的伸缩腿缓冲弹簧与所述上伸缩腿套筒内的顶端连接；所述上伸缩腿套筒的内壁的两侧，对称设有伸缩腿滑槽，所述下伸缩腿套筒的上部的外侧，对称设有伸缩腿滑轨，所述的伸缩腿滑轨可滑动的安装在所述的伸缩腿滑槽内；所述的移动驱动机构，用于驱动机架系统的移动行走，包括移动轮、转向驱动电机、驱动架和行走驱动电机；所述的转向驱动电机安装在所述下伸缩腿套筒内的下部，转向驱动电机的动力输出轴与所述驱动架上端的转轴固定连接；所述移动轮通过转轴可转动的安装在所述的驱动架的下部一侧；所述行走驱动电机安装在所述驱动架下部的另一侧，行走驱动电机的动力输出端与所述移动轮的动力输入端连接。