CN112894763A - 一种单元支架自动搬运机器人 - Google Patents

Abstract

一种单元支架自动搬运机器人，解决现有技术的巷道内的支护支架前移、搬运过程中，存在较大安全风险，煤矿工作人员劳动强度高，生产效率低，不利于减少井下作业人数的问题。包括通过滑轮组件滑动设置在行走轨道上的承载体，其特征在于：承载体上部、位于行走轨道两侧的位置，分别设置有撑顶机构；承载体的下部设置有升降基座，升降基座的中部设置有回转机构；升降基座与承载体之间设置有提升机构；升降基座上、沿水平方向的前端，伸缩设置有支架搬运机械手，升降基座后端设置有水平伸缩驱动机构。其设计合理，结构紧凑，能够实现无人自动化搬运垛式单元支架，有效缩短搬运时间，提升作业效率，节省人力成本，保障人身安全，适用性强。

Description

一种单元支架自动搬运机器人

技术领域

本发明属于矿山工程设备技术领域，具体涉及一种能够实现无人自动化搬运垛式单元支架，有效缩短单元支架的搬运时间，提升作业效率，节省人力成本，并可最大限度地保障作业人员的人身安全，适用性强的单元支架自动搬运机器人。

背景技术

由于煤矿生产系统十分庞杂，作业环境又极度恶劣、自然灾害多，所以严重威胁着煤矿工作人员的生命安全。并且，煤矿井下运输及安装巷道狭窄，光线较暗，路况条件较差，影响人工作业的安全性；特别是在沿空留巷尾巷内的支护支架前移、搬运过程中，存在很大的安全风险。同时，随着人力成本的上升，煤矿行业招工难、用工难、留工难等问题日渐凸显，如何减少井下作业人数、降低安全风险、提高生产效率、减轻煤矿工作人员的劳动强度，成为亟待解决的问题。故本着“少人则安”和“无人则安”的原则，倡导“机械化换人、自动化减人、智能化无人”的理念，有必要对现有煤矿井下巷道的支护支架的搬运方式和装置予以改进。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种能够实现无人自动化搬运垛式单元支架，有效缩短单元支架的搬运时间，提升作业效率，节省人力成本，并可最大限度地保障作业人员的人身安全，适用性强的单元支架自动搬运机器人。

本发明所采用的技术方案是：该单元支架自动搬运机器人包括承载体，其特征在于：所述承载体通过滑轮组件滑动设置在行走轨道上，所述承载体上部、位于行走轨道两侧的位置，分别设置有撑顶机构；承载体的下部则设置有升降基座，升降基座的中部设置有用于旋转升降基座方向的回转机构；并且，所述升降基座与承载体之间，还设置有用于带动升降基座上下移动的提升机构；所述升降基座上、沿水平方向的前端，伸缩设置有用于移动垛式单元支架的支架搬运机械手，升降基座的后端设置有用于驱动支架搬运机械手的水平伸缩驱动机构。

所述承载体包括水平布置的承载平台，承载平台的上侧设置有所述撑顶机构，承载平台的下侧设置有用于与升降基座相连接的垂直导轨；所述承载平台由承载台主体构成，承载台主体的左右两侧分别设置有连接套安装部，连接套安装部设置有撑顶机构的撑顶连接套，撑顶连接套内设置有撑顶伸缩筒，所述撑顶伸缩筒和撑顶连接套的内部还设置有撑顶液压缸，且撑顶液压缸的上端铰接设置有接顶撑靴；承载台主体的前后两端分别设置有滑轮连接部，滑轮连接部设置有所述滑轮组件；同时，所述承载台主体中部的固定座安装部，设置有用于与提升机构相连的提升固定座。以通过承载平台下侧的垂直导轨与升降基座相连，并将提升机构的上部与承载平台中部的提升固定座相连；同时，在升降基座上的支架搬运机械手搬运垛式单元支架的过程中，利用撑顶液压缸来驱使撑顶机构的接顶撑靴与巷道顶板相接触，进而稳固住整个承载体。

所述升降基座由升降座主体构成，升降座主体中部的导向筒安装孔内转动设置有升降导向筒，升降导向筒的中部设置有导轨插接腔，并且，所述承载体下部的垂直导轨滑动设置在导轨插接腔内；所述升降导向筒与升降座主体之间还设置有环状的回转机构，所述回转机构上侧的固定端与升降导向筒上端的法兰盘相连，回转机构下侧的转动端则通过转动连接盘与升降座主体的上侧相连。以利用升降导向筒中部的导轨插接腔，将升降基座与承载体下部的垂直导轨相连，并通过回转机构来驱使升降座主体以及其上的支架搬运机械手，一同绕着升降导向筒的轴线转动。

所述升降基座中部、转动设置的升降导向筒的筒壁上，设置有若干组滚轮安装孔，所述滚轮安装孔中、朝向导轨插接腔内部的一侧，分别设置有升降导向滚轮；相应地，所述承载体下部的垂直导轨的外侧壁上，还分别设置有用于与各组升降导向滚轮相配合的竖向滑轮导槽。以通过升降基座中部的导轨插接腔内布置的升降导向滚轮，与承载体下部的垂直导轨外壁上的滑轮导槽的相互配合，来为升降基座沿着垂直导轨的上升和下降进行导向。

所述支架搬运机械手包括机械手底座，机械手底座由底座基体构成，底座基体通过水平导向杆与升降基座前端的机械手安装部相连，所述机械手底座的底座基体的上部设置有机械手顶座；所述机械手顶座由顶座基体构成，顶座基体的上端设置有支架托举臂。以利用机械手底座上设置的两组水平导向杆，将支架搬运机械手与升降基座前端的机械手安装部伸缩式相连，并通过机械手顶座上端的支架托举臂对垛式单元支架进行举升和搬运。

所述支架搬运机械手的机械手底座与机械手顶座之间，设置有竖向布置的支架举升液压缸，支架举升液压缸的两端分别通过举升缸铰接部与底座基体和顶座基体相连；同时，机械手底座与机械手顶座之间还设置有举升导向机构，所述举升导向机构包括竖向设置在底座基体上的举升导向套，举升导向套内伸缩插接有举升导向柱，且举升导向柱的上端与顶座基体相连。以在提升机构带动升降基座以及其上的支架搬运机械手，对垛式单元支架进行取放的过程中，通过支架举升液压缸的伸缩，来辅助增加支架搬运机械手的提升行程，进而避免由于巷道顶板不平、所导致的支架顶梁无法有效接顶的情况，确保支护的安全性。

所述水平伸缩驱动机构，通过水平伸缩丝杠与升降基座后端的伸缩机构安装部相连，水平伸缩丝杠的一端插接在机械手底座的水平导向杆端部的丝杠插接孔内；并且，所述水平伸缩丝杠上设置的水平伸缩丝母，与相应的水平导向杆的端部固定连接；所述水平伸缩丝杠的另一端设置有传动装置，传动装置的输入端通过联轴器与减速器的输出端相连，减速器的输入端则与水平伸缩液压马达相连。以利用水平伸缩液压马达来驱动减速器和传动装置，进而带动水平伸缩丝杠连续旋转，并通过与机械手底座的水平导向杆端部相连的水平伸缩丝母，驱使支架搬运机械手伸缩移动，便于对垛式单元支架的取放。

所述提升机构包括竖向布置的提升液压缸，所述提升液压缸设置在承载体的垂直导轨中部的提升缸布置腔内，并且，提升液压缸下部的提升缸固定端通过固定端连接法兰与提升缸布置腔的下端相连，提升液压缸上部的提升缸自由端则设置有提升链条连接部；若干根用于提升升降基座的提升拉动链条的上端，通过耐磨套和耐磨压盖与所述提升缸自由端的提升链条连接部固定相连，各条提升拉动链条的下端，分别通过基座连接部与升降基座上、相应的提升连接柱相连；所述提升拉动链条的运动方向上，还分别设置有若干组提升导向链轮。以通过设置在承载体中部的提升缸布置腔内的提升液压缸的伸缩，使各根提升拉动链条在提升导向链轮的导向作用下、往复拉动，进而驱动升降基座连同其上布置的支架搬运机械手一起上升或下降。

所述承载体的承载平台中部的提升固定座由固定座主体构成，固定座主体的中部设置有提升通孔，所述提升液压缸上部的提升缸自由端连接的各根提升拉动链条，分别穿过提升通孔、并布置在固定座主体上设置的若干个提升导向槽内的提升导向链轮上；相应地，所述承载平台上、与各根提升拉动链条相对应的位置，还分别设置有提升导向座；且各根提升拉动链条的下端，分别经由提升导向座上的提升链轮安装槽内设置的提升导向链轮，向下延伸、穿过承载平台上相应的提升链条通过孔，并与升降基座相连。以利用布置在提升固定座的提升导向槽内的提升导向链轮、以及提升导向座的提升链轮安装槽内的提升导向链轮，为提升机构的各根提升拉动链条的往复拉动进行导向，从而增加升降基座升降的顺畅性，并减少链条的磨损。

所述垛式单元支架包括支架底座，支架底座的上方设置有支架顶梁，支架顶梁与支架底座之间设置有伸缩立柱；同时，所述支架搬运机械手上端的支架托举臂的前侧设置有立柱避让豁口，且所述支架托举臂上还设置有进回液胶管接头，进回液胶管接头通过支撑弹簧与顶座基体上的接头连接座相连；相应地，所述垛式单元支架的支架顶梁上，设置有用于与支架托举臂的进回液胶管接头相配合连接的进回液接头插接座。以在支架搬运机械手托举垛式单元支架的支架顶梁时，利用立柱避让豁口避开中部的伸缩立柱，并通过支架托举臂上设置的进回液胶管接头与支架顶梁的进回液接头插接座的配合连接，将进回液胶管与垛式单元支架的伸缩立柱的进回液口相连，进而利用高压流体来驱使伸缩立柱的伸缩，让垛式单元支架升起或下降。

所述滑轮组件由滑轮安装架构成，滑轮安装架的上部设置有若干组用于与行走轨道相配合连接的行走轮，滑轮安装架端部的两侧分别设置有导向轮，且所述滑轮安装架通过轮组连接架与承载体的承载平台上的滑轮连接部相连。

本发明的有益效果：由于本发明采用通过滑轮组件滑动设置在行走轨道上的承载体，承载体上部、位于行走轨道两侧的位置，分别设置有撑顶机构；承载体的下部设置有升降基座，升降基座的中部设置有用于旋转升降基座方向的回转机构；升降基座与承载体之间，还设置有用于带动升降基座上、下移动的提升机构；升降基座上、沿水平方向的前端，伸缩设置有用于移动垛式单元支架的支架搬运机械手，升降基座后端设置有用于驱动支架搬运机械手的水平伸缩驱动机构的结构形式，所以其设计合理，结构紧凑，利用设置在行走轨道上的承载体，作为整个单元支架自动搬运机器人在井下巷道内往复运输的载体，在充分满足自动搬运垛式单元支架需求的前提下，通过可旋转和伸缩的支架搬运机械手，将待移动的一组垛式单元支架托起，之后，再通过沿着行走轨道移动的承载体，将垛式单元支架逐架地移动到沿采煤工作面前进方向的前端。

该单元支架自动搬运机器人，能够实现无人自动化搬运垛式单元支架，有效缩短单元支架的搬运时间，提升作业效率，节省人力成本，并可最大限度地保障作业人员的人身安全，适用于包括煤矿在内的各种矿山、隧道等环境空间使用，实用性强。同时，单元支架自动搬运机器人所采用的从最后端移动到最前端的支架大循环搬运方式，各个垛式单元支架对巷道顶板的各支护区域，仅进行一次支撑施力，可对巷道顶板起到有效保护的作用，防止对顶板的反复支撑，保障巷道顶板的支护安全性。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是图1的A向视图。

图3是图1的一种爆炸结构视图。

图4是图3中的承载体的一种结构示意图。

图5是图4中的承载平台的一种结构示意图。

图6是图4中的提升固定座的一种结构示意图。

图7是图3中的滑轮组件的一种结构示意图。

图8是图3中的提升机构的一种结构示意图。

图9是图8的一种爆炸结构视图。

图10是图3中的升降基座的一种结构示意图。

图11是图10的一种爆炸结构视图。

图12是图11中的升降导向筒的一种内部结构剖视图。

图13是图1中的提升机构与承载体和升降基座的一种连接结构示意图。

图14是图3中的支架搬运机械手的一种结构示意图。

图15是图14中的机械手底座的一种结构示意图。

图16是图14中的机械手顶座的一种结构示意图。

图17是图3中的水平伸缩驱动机构的一种结构示意图。

图18是图1中的回转机构带动升降基座以及其上的支架搬运机械手一同旋转的一种动作状态示意图。

图19是本发明中的垛式单元支架的一种结构示意图。

图20是本发明的一种使用状态示意图。

图中序号说明：1承载体、2撑顶机构、3升降基座、4提升机构、5支架搬运机械手、6水平伸缩驱动机构、7回转机构、8滑轮组件、9行走轨道、10定位液压缸、11承载平台、12垂直导轨、13滑轮导槽、14撑顶连接套、15撑顶伸缩筒、16撑顶液压缸、17接顶撑靴、18提升固定座、19承载台主体、20连接套安装部、21固定座安装部、22提升导向座、23提升链轮安装槽、24提升链条通过孔、25滑轮连接部、26固定座主体、27提升通孔、28提升导向槽、29滑轮安装架、30轮组连接架、31行走轮、32导向轮、33提升液压缸、34提升缸固定端、35提升缸自由端、36提升拉动链条、37基座连接部、38提升导向链轮、39链轮挡罩、40耐磨套、41提升链条连接部、42耐磨压盖、43升降座主体、44升降导向筒、45导轨插接腔、46提升连接柱、47机械手安装部、48伸缩机构安装部、49导向筒安装孔、50转动连接盘、51滚轮安装孔、52升降导向滚轮、53提升缸布置腔、54固定端连接法兰、55机械手底座、56机械手顶座、57支架举升液压缸、58举升导向机构、59底座基体、60水平导向杆、61丝杠插接孔、62举升导向套、63举升缸铰接部、64顶座基体、65举升导向柱、66支架托举臂、67立柱避让豁口、68接头连接座、69进回液胶管接头、70支撑弹簧、71蜗轮蜗杆传动装置、72过渡连接板、73水平伸缩丝杠、74水平伸缩丝母、75双输出轴减速器、76联轴器、77水平伸缩液压马达、78滚动轴承、79支架底座、80伸缩立柱、81支架顶梁、82进回液接头插接座、83支撑状态的单元支架、84降架状态的单元支架。

具体实施方式

根据图1～20详细说明本发明的具体结构。该单元支架自动搬运机器人包括承载体1，承载体1由水平布置的承载平台11构成，承载平台11的前、后两端，分别通过滑轮组件8滑动连接在布置于巷道顶板上的行走轨道9上，且滑轮组件8上还设置有用于精确定位的定位液压缸10。承载平台11的上部、位于行走轨道9两侧的位置，分别设置有撑顶机构2；承载平台11下侧的中部，设置有用于与升降基座3相连接的垂直导轨12。

承载体1的承载平台11由承载台主体19构成，承载台主体19的左、右两侧分别设置有连接套安装部20，连接套安装部20设置有撑顶机构2的撑顶连接套14；撑顶连接套14内设置有撑顶伸缩筒15，撑顶伸缩筒15和撑顶连接套14的内部还设置有撑顶液压缸16，且撑顶液压缸16的上端铰接设置有接顶撑靴17。承载台主体19的前、后两端，分别设置有滑轮连接部25，滑轮连接部25与布置在行走轨道9上的滑轮组件8相连；滑轮组件8由滑轮安装架29构成，滑轮安装架29的上部设置有若干组用于与行走轨道9相配合连接的行走轮31；滑轮安装架29端部的两侧，分别设置有导向轮32，且滑轮安装架29通过轮组连接架30与承载体1的承载平台11上的滑轮连接部25相连。同时，承载台主体19中部的固定座安装部21，设置有用于与提升机构4相连的提升固定座18；进而通过承载平台11下侧的垂直导轨12与升降基座3相连，并将提升机构4的上部与承载平台11中部的提升固定座18相连；同时，在升降基座3上的支架搬运机械手5搬运垛式单元支架的过程中，利用撑顶液压缸16来驱使撑顶机构2的接顶撑靴17与巷道顶板相接触，以稳固住整个承载体1的状态。

承载体1下部的垂直导轨12上设置有升降基座3，升降基座3由升降座主体43构成，升降座主体43中部的导向筒安装孔49内，转动设置有升降导向筒44；升降导向筒44的中部设置有导轨插接腔45，且承载体1下部的垂直导轨12滑动设置在升降导向筒44的导轨插接腔45内。另外，升降导向筒44与升降座主体43之间，还设置有用于旋转升降基座3方向的环状回转机构7（例如：可以采用液压驱动的回转减速器），回转机构7上侧的固定端与升降导向筒44上端的法兰盘相连，回转机构7下侧的转动端则通过转动连接盘50与升降座主体43的上侧相连；以利用升降导向筒44中部的导轨插接腔45，将升降基座3与承载体1下部的垂直导轨12相连，并通过回转机构7来驱使升降座主体43以及其上的支架搬运机械手5，一同绕着升降导向筒44的轴线转动，即：在水平面内、与升降导向筒44发生相对的旋转运动。

并且，升降基座3中部、转动设置的升降导向筒44的筒壁上，设置有若干组滚轮安装孔51，滚轮安装孔51中、朝向导轨插接腔45内部的一侧，分别设置有升降导向滚轮52；升降导向滚轮52通过滚轮压盖固定在滚轮安装孔51内。相应地，承载体1下部的垂直导轨12的外侧壁上，还分别设置有用于与各组升降导向滚轮52相配合的竖向滑轮导槽13。从而，通过升降基座3中部的升降导向筒44的导轨插接腔45内、布置的升降导向滚轮52，与承载体1下部的垂直导轨12外壁上的滑轮导槽13的相互配合，来为升降基座3沿着垂直导轨12的上升和下降进行导向，并限制升降导向筒44在水平面内的旋转，确保装置动作的可靠性。

同时，升降基座3上、沿水平方向的前端，伸缩设置有用于移动垛式单元支架的支架搬运机械手5，升降基座3的后端设置有用于驱动支架搬运机械手5的水平伸缩驱动机构6。支架搬运机械手5包括机械手底座55，机械手底座55由底座基体59构成，底座基体59通过两组水平导向杆60与升降基座3前端的机械手安装部47相连。机械手底座55的底座基体59的上方设置有机械手顶座56，机械手顶座56由顶座基体64构成，顶座基体64的上端设置有支架托举臂66；进而利用机械手底座55上设置的两组水平导向杆60，将支架搬运机械手5与升降基座3前端的机械手安装部47伸缩式相连，并通过机械手顶座56上端的支架托举臂66对垛式单元支架进行举升和搬运。

垛式单元支架包括支架底座79，支架底座79的上方设置有支架顶梁81，支架顶梁81与支架底座79之间设置有伸缩立柱80。同时，支架搬运机械手5上端的支架托举臂66的前侧设置有立柱避让豁口67，且支架托举臂66上还设置有进回液胶管接头69，进回液胶管接头69通过支撑弹簧70与顶座基体64上的接头连接座68相连。支撑弹簧70可以采用比普通圆柱压缩弹簧的横向稳定性更好的塔式弹簧结构；且支撑弹簧70的主要作用是扶正进回液胶管接头69以及与其相连接的胶管，以避免进回液胶管接头69在机械手顶座56上相对位置的变化。相应地，垛式单元支架的支架顶梁81上，设置有用于与支架托举臂66的进回液胶管接头69相配合连接的进回液接头插接座82；且进回液接头插接座82的内部，设置有用于与进回液胶管接头69相配套的插接母头。从而，在支架搬运机械手5托举垛式单元支架的支架顶梁81时，利用立柱避让豁口67避开单元支架中部的伸缩立柱80，并通过支架托举臂66上设置的进回液胶管接头69与支架顶梁81的进回液接头插接座82的配合连接，将进回液胶管与垛式单元支架的伸缩立柱80的进回液口相连，以利用高压流体（例如：高压乳化液）来驱使伸缩立柱80的伸缩，让垛式单元支架升起或下降。

为了在对垛式单元支架进行取放的过程中，避免由于巷道顶板不平、所导致的支架顶梁81无法有效接顶的情况，支架搬运机械手5的机械手底座55与机械手顶座56之间，设置有竖向布置的支架举升液压缸57；且支架举升液压缸57的两端分别通过举升缸铰接部63与底座基体59和顶座基体64的中部相连。同时，机械手底座55与机械手顶座56之间、支架举升液压缸57的两侧，还分别设置有举升导向机构58。举升导向机构58包括竖向设置在底座基体59上的举升导向套62，举升导向套62内伸缩插接有举升导向柱65，且举升导向柱65的上端与顶座基体64相连；进而在提升机构4带动升降基座3以及其上的支架搬运机械手5，对垛式单元支架进行取放的过程中，通过支架举升液压缸57的伸缩，来辅助增加支架搬运机械手5的提升行程，确保垛式单元支架的支护安全性。

升降基座3后端设置的水平伸缩驱动机构6，则通过两组水平伸缩丝杠73与升降基座3后端的伸缩机构安装部48相连，且水平伸缩丝杠73的一端插接在机械手底座55上的中空水平导向杆60端部的丝杠插接孔61内；水平伸缩丝杠73与水平导向杆60的丝杠插接孔61之间，还设置有耐磨的滚动轴承78。同时，水平伸缩丝杠73上设置的、可沿伸缩丝杠往复移动的水平伸缩丝母74，与相对应的一组水平导向杆60的端部固定连接。两组水平伸缩丝杠73的另一端，分别设置有蜗轮蜗杆传动装置71，蜗轮蜗杆传动装置71通过过渡连接板72与升降基座3的升降座主体43后端固定相连。两个对称布置的蜗轮蜗杆传动装置71的输入端，分别通过联轴器76与位于中部的双输出轴减速器75的输出端相连，双输出轴减速器75的输入端则与水平伸缩液压马达77相连。从而，利用水平伸缩液压马达77来驱动减速器和传动装置，以带动水平伸缩丝杠73连续旋转，并通过与机械手底座55的水平导向杆60端部相连的水平伸缩丝母74，驱使支架搬运机械手5伸缩移动，便于对垛式单元支架的取放。能够理解的是，根据具体的使用需要，水平伸缩驱动机构6还可以采用能够实现水平推拉的现有机构。

另外，升降基座3与承载体1之间，还设置有用于带动升降基座3上、下移动的提升机构4。提升机构4包括竖向布置的提升液压缸33，提升液压缸33设置在承载体1的垂直导轨12中部的提升缸布置腔53内；并且，提升液压缸33下部的提升缸固定端34通过固定端连接法兰54与提升缸布置腔53的下端固定连接，提升液压缸33上部的提升缸自由端35，则设置有提升链条连接部41。若干根用于提升升降基座3的提升拉动链条36的上端通过耐磨套40和耐磨压盖42，与提升液压缸33上部的提升缸自由端35的提升链条连接部41固定相连；各条提升拉动链条36的下端，分别通过基座连接部37与升降基座3中部的升降导向筒44上侧、相对应位置处设置的提升连接柱46相连。能够理解的是，提升拉动链条36下端的基座连接部37也可以直接与升降导向筒44上侧的长圆孔相连。同时，根据具体的使用需要，提升机构4也可以采用钢丝绳与提升马达相连的结构形式。

而且，承载体1的承载平台11中部的提升固定座18由固定座主体26构成，固定座主体26的中部设置有用于穿过提升拉动链条36的提升通孔27。提升液压缸33上部的提升缸自由端35连接的各根提升拉动链条36，分别穿过提升固定座18的固定座主体26中部的提升通孔27、并布置在固定座主体26上设置的若干个提升导向槽28内的提升导向链轮38上。相应地，承载平台11的上侧、与各根提升拉动链条36相对应的位置处，还分别设置有提升导向座22；且各根提升拉动链条36的下端，分别经由提升导向座22上的提升链轮安装槽23内设置的提升导向链轮38，向下延伸、穿过承载平台11上相应的提升链条通过孔24，并与升降基座3的升降导向筒44上侧的提升连接柱46相连；各个提升导向链轮38的上部，还设置有链轮挡罩39。进而通过设置在承载体1中部的提升缸布置腔53内的提升液压缸33的伸缩，使各根提升拉动链条36往复拉动，以驱动升降基座3连同其上布置的支架搬运机械手5一起上升或下降；并且，利用布置在提升固定座18的提升导向槽28内的提升导向链轮38、以及提升导向座22的提升链轮安装槽23内的提升导向链轮38，在提升拉动链条36运动方向上的连续滚动，为提升机构4的各根提升拉动链条36的往复拉动进行导向，以增加升降基座3升降的顺畅性，减少链条的磨损。

该单元支架自动搬运机器人使用时，首先，将整个承载体1以及其下部的升降基座3和支架搬运机械手5，通过承载平台11前、后两端的滑轮组件8，滑动连接在布置于巷道（例如：沿空留巷尾巷）顶板中部的行走轨道9上。同时，在行走轨道9的两侧，分别设置两列沿着巷道延伸方向、等距布置的若干组垛式单元支架；且各垛式单元支架的伸缩立柱80升起，使支架顶梁81支撑住巷道的顶板。并且，行走轨道9上还设置有驱动滑轮组件8的辅助运输装置（即：包括驱动和制动部件的、用于驱动承载体1上的滑轮组件8在行走轨道9上运动的单轨吊轨道系统），乳化液箱、控制箱和操纵阀组件等辅助动力装置，以及电控箱、计算机、多种类型传感器（如视觉、激光、位移传感器）以及相关硬件等自动控制装置，进而通过各传感器反馈的信号，输出相应的动作指令，控制单元支架自动搬运机器人完成垛式单元支架的取架、降架、运架、送架、升架等各种动作。

当巷道中、位于后端的垛式单元支架，需要随着回采而向前方搬运的时候，辅助运输装置驱动滑轮组件8，进而带动承载体1移动到待搬运的垛式单元支架位置处，并利用定位液压缸10推动承载体1精确定位后停止。然后，伸出承载体1上部两侧的撑顶机构2的撑顶液压缸16，驱使接顶撑靴17与巷道顶板相接触，以在升降基座3上的支架搬运机械手5搬运垛式单元支架的过程中，稳固住整个承载体1的状态。之后，通过回转机构7来驱使承载体1下部垂直导轨12上设置的升降基座3以及其上的支架搬运机械手5，一同绕着升降导向筒44的轴线、向待搬运的垛式单元支架方向转动90度（如图18所示）。升降基座3转动到位之后，水平伸缩驱动机构6驱使支架搬运机械手5的支架托举臂66，伸出到垛式单元支架的支架顶梁81下方的取架位置。

随后，利用设置在承载体1中部的提升缸布置腔53内的提升液压缸33的收回，使提升机构4的各根提升拉动链条36向上提拉，以驱动升降基座3连同其上的支架搬运机械手5一起上升，使支架托举臂66托举住垛式单元支架的支架顶梁81，同时，让支架托举臂66上的进回液胶管接头69插接在支架顶梁81的进回液接头插接座82内。如果提升机构4的行程不够，导致进回液胶管接头69与进回液接头插接座82不能充分对接，可以通过机械手底座55与机械手顶座56之间的支架举升液压缸57的伸缩，来辅助增加支架搬运机械手5的提升行程。支架托举臂66上的进回液胶管接头69与支架顶梁81上的进回液接头插接座82相互插接到位以后，辅助动力装置通过与进回液胶管接头69相连的进回液胶管，对待搬运的垛式单元支架的伸缩立柱80进行充放液，使伸缩立柱80向上收回、带动支架底座79一同上升（降架）；此时，支架顶梁81被支架搬运机械手5的支架托举臂66托举着，始终与巷道顶板相接触。

伸缩立柱80完全收回后，提升机构4的提升液压缸33伸出、解除对提升机构4的各根提升拉动链条36的提拉力，从而，升降基座3以及其上的支架搬运机械手5和垛式单元支架，在重力的作用下、下落回初始高度，且水平伸缩驱动机构6驱使支架搬运机械手5的支架托举臂66以及其上降架状态的单元支架84，收回到巷道中部的运架位置。之后，回转机构7驱动升降基座3以及其上的支架搬运机械手5和垛式单元支架，一起反向旋转90度，且收回各撑顶机构2的撑顶液压缸16和定位液压缸10。

然后，辅助运输装置驱动承载体1以及支架搬运机械手5上的降架状态的单元支架84，沿着行走轨道9移动到巷道前端、待支护的顶板位置处。回转机构7驱使升降基座3以及支架搬运机械手5上的垛式单元支架，向待支护的送架位置转动90度后，水平伸缩驱动机构6再驱使支架搬运机械手5伸出；之后，提升机构4的各根提升拉动链条36向上提拉，使支架搬运机械手5的支架托举臂66托举着的垛式单元支架的支架顶梁81、向上移动，与待支护位置的巷道顶板相接触。并且，在巷道顶板不平、导致支架顶梁81无法有效接顶的情况下，可以通过机械手底座55与机械手顶座56之间的支架举升液压缸57的伸缩，来辅助增加支架搬运机械手5的提升行程，确保垛式单元支架的支护安全性。支架搬运机械手5上、降架状态的单元支架84的支架顶梁81与巷道顶板充分接触之后，辅助动力装置对降架状态的单元支架84的伸缩立柱80进行反向充放液，使伸缩立柱80向下伸出、使支架底座79与巷道底板相接触（升架），形成支撑。移动位置的垛式单元支架支撑稳固之后，停止辅助动力装置的供液。随后，提升机构4带动升降基座3连同其上的支架搬运机械手5一起下落回初始高度，并让支架托举臂66上的进回液胶管接头69与支架顶梁81的进回液接头插接座82分离开。同时，水平伸缩驱动机构6驱使支架搬运机械手5收回，且回转机构7驱动升降基座3以及其上的支架搬运机械手5再次反向旋转90度，为下一个取架、降架、运架、送架、升架的单元支架自动搬运的作业循环做准备。

Claims (10)

1.一种单元支架自动搬运机器人，包括承载体（1），其特征在于：所述承载体（1）通过滑轮组件（8）滑动设置在行走轨道（9）上，所述承载体（1）上部、位于行走轨道（9）两侧的位置，分别设置有撑顶机构（2）；承载体（1）的下部则设置有升降基座（3），升降基座（3）的中部设置有用于旋转升降基座（3）方向的回转机构（7）；并且，所述升降基座（3）与承载体（1）之间，还设置有用于带动升降基座（3）上下移动的提升机构（4）；所述升降基座（3）上、沿水平方向的前端，伸缩设置有用于移动垛式单元支架的支架搬运机械手（5），升降基座（3）的后端设置有用于驱动支架搬运机械手（5）的水平伸缩驱动机构（6）。

2.根据权利要求1所述的单元支架自动搬运机器人，其特征在于：所述承载体（1）包括水平布置的承载平台（11），承载平台（11）的上侧设置有所述撑顶机构（2），承载平台（11）的下侧设置有用于与升降基座（3）相连接的垂直导轨（12）；所述承载平台（11）由承载台主体（19）构成，承载台主体（19）的左右两侧分别设置有连接套安装部（20），连接套安装部（20）设置有撑顶机构（2）的撑顶连接套（14），撑顶连接套（14）内设置有撑顶伸缩筒（15），所述撑顶伸缩筒（15）和撑顶连接套（14）的内部还设置有撑顶液压缸（16），且撑顶液压缸（16）的上端铰接设置有接顶撑靴（17）；承载台主体（19）的前后两端分别设置有滑轮连接部（25），滑轮连接部（25）设置有所述滑轮组件（8）；同时，所述承载台主体（19）中部的固定座安装部（21），设置有用于与提升机构（4）相连的提升固定座（18）。

3.根据权利要求2所述的单元支架自动搬运机器人，其特征在于：所述升降基座（3）由升降座主体（43）构成，升降座主体（43）中部的导向筒安装孔（49）内转动设置有升降导向筒（44），升降导向筒（44）的中部设置有导轨插接腔（45），并且，所述承载体（1）下部的垂直导轨（12）滑动设置在导轨插接腔（45）内；所述升降导向筒（44）与升降座主体（43）之间还设置有环状的回转机构（7），所述回转机构（7）上侧的固定端与升降导向筒（44）上端的法兰盘相连，回转机构（7）下侧的转动端则通过转动连接盘（50）与升降座主体（43）的上侧相连。

4.根据权利要求3所述的单元支架自动搬运机器人，其特征在于：所述升降基座（3）中部、转动设置的升降导向筒（44）的筒壁上，设置有若干组滚轮安装孔（51），所述滚轮安装孔（51）中、朝向导轨插接腔（45）内部的一侧，分别设置有升降导向滚轮（52）；相应地，所述承载体（1）下部的垂直导轨（12）的外侧壁上，还分别设置有用于与各组升降导向滚轮（52）相配合的竖向滑轮导槽（13）。

5.根据权利要求1所述的单元支架自动搬运机器人，其特征在于：所述支架搬运机械手（5）包括机械手底座（55），机械手底座（55）由底座基体（59）构成，底座基体（59）通过水平导向杆（60）与升降基座（3）前端的机械手安装部（47）相连，所述机械手底座（55）的底座基体（59）的上部设置有机械手顶座（56）；所述机械手顶座（56）由顶座基体（64）构成，顶座基体（64）的上端设置有支架托举臂（66）。

6.根据权利要求5所述的单元支架自动搬运机器人，其特征在于：所述支架搬运机械手（5）的机械手底座（55）与机械手顶座（56）之间，设置有竖向布置的支架举升液压缸（57），支架举升液压缸（57）的两端分别通过举升缸铰接部（63）与底座基体（59）和顶座基体（64）相连；同时，机械手底座（55）与机械手顶座（56）之间还设置有举升导向机构（58），所述举升导向机构（58）包括竖向设置在底座基体（59）上的举升导向套（62），举升导向套（62）内伸缩插接有举升导向柱（65），且举升导向柱（65）的上端与顶座基体（64）相连。

7.根据权利要求5所述的单元支架自动搬运机器人，其特征在于：所述水平伸缩驱动机构（6），通过水平伸缩丝杠（73）与升降基座（3）后端的伸缩机构安装部（48）相连，水平伸缩丝杠（73）的一端插接在机械手底座（55）的水平导向杆（60）端部的丝杠插接孔（61）内；并且，所述水平伸缩丝杠（73）上设置的水平伸缩丝母（74），与相应的水平导向杆（60）的端部固定连接；所述水平伸缩丝杠（73）的另一端设置有传动装置，传动装置的输入端通过联轴器（76）与减速器的输出端相连，减速器的输入端则与水平伸缩液压马达（77）相连。

8.根据权利要求2所述的单元支架自动搬运机器人，其特征在于：所述提升机构（4）包括竖向布置的提升液压缸（33），所述提升液压缸（33）设置在承载体（1）的垂直导轨（12）中部的提升缸布置腔（53）内，并且，提升液压缸（33）下部的提升缸固定端（34）通过固定端连接法兰（54）与提升缸布置腔（53）的下端相连，提升液压缸（33）上部的提升缸自由端（35）则设置有提升链条连接部（41）；若干根用于提升升降基座（3）的提升拉动链条（36）的上端，通过耐磨套（40）和耐磨压盖（42）与所述提升缸自由端（35）的提升链条连接部（41）固定相连，各条提升拉动链条（36）的下端，分别通过基座连接部（37）与升降基座（3）上、相应的提升连接柱（46）相连；所述提升拉动链条（36）的运动方向上，还分别设置有若干组提升导向链轮（38）。

9.根据权利要求8所述的单元支架自动搬运机器人，其特征在于：所述承载体（1）的承载平台（11）中部的提升固定座（18）由固定座主体（26）构成，固定座主体（26）的中部设置有提升通孔（27），所述提升液压缸（33）上部的提升缸自由端（35）连接的各根提升拉动链条（36），分别穿过提升通孔（27）、并布置在固定座主体（26）上设置的若干个提升导向槽（28）内的提升导向链轮（38）上；相应地，所述承载平台（11）上、与各根提升拉动链条（36）相对应的位置，还分别设置有提升导向座（22）；且各根提升拉动链条（36）的下端，分别经由提升导向座（22）上的提升链轮安装槽（23）内设置的提升导向链轮（38），向下延伸、穿过承载平台（11）上相应的提升链条通过孔（24），并与升降基座（3）相连。

10.根据权利要求5所述的单元支架自动搬运机器人，其特征在于：所述垛式单元支架包括支架底座（79），支架底座（79）的上方设置有支架顶梁（81），支架顶梁（81）与支架底座（79）之间设置有伸缩立柱（80）；同时，所述支架搬运机械手（5）上端的支架托举臂（66）的前侧设置有立柱避让豁口（67），且所述支架托举臂（66）上还设置有进回液胶管接头（69），进回液胶管接头（69）通过支撑弹簧（70）与顶座基体（64）上的接头连接座（68）相连；相应地，所述垛式单元支架的支架顶梁（81）上，设置有用于与支架托举臂（66）的进回液胶管接头（69）相配合连接的进回液接头插接座（82）。

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