CN113019765B - 一种巷道薄喷机器人的机械臂及使用机械臂的喷涂方法 - Google Patents

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Abstract

一种巷道薄喷机器人的机械臂及使用机械臂的喷涂方法，涉及煤矿巷道薄喷施工领域，包括基座、固定支架、伸缩臂，基座通过螺栓固定在机器人上，在基座的上部安装有回转液压缸，回转角度为沿水平面0°‑360°回转，回转液压缸上部座上安装有摆动液压缸，摆动液压缸沿巷道垂直截面内摆动，摆动角度范围为0‑180°，伸缩臂包括从下至上依次套接的Ⅰ臂、Ⅱ臂、Ⅲ臂，在Ⅱ臂、Ⅲ臂、Ⅱ臂之间采用钢丝绳索滑轮连接，Ⅲ臂、Ⅱ臂的长度相等且联动设置，同一时间段，Ⅱ臂沿伸缩臂的轴线伸缩位移为Ⅲ臂的一半；本发明喷枪嘴沿理想轨迹进行喷涂施工作业的同时，对于巷道内壁凸凹局部进行有效自动避障，保证了喷涂施工的灵活性，且喷涂无死角、喷涂效果较好。

Description

一种巷道薄喷机器人的机械臂及使用机械臂的喷涂方法
技术领域
本发明涉及煤矿巷道薄喷施工领域，尤其是涉及一种巷道薄喷机器人的机械臂及使用机械臂的喷涂方法。
背景技术
公知的，随着新型材料薄喷施工支护技术的发展，材料性能与支护技术的优越性被越来越多的煤矿业主所接受。对于大型矿山及大断面等施工巷道，现有的施工工艺和设备均存在较大问题；随着施工量增大，施工效率要求高，一些煤矿井下巷道薄喷施工长达数千米，部分段的巷道顶部较高，工人操作实施困难，很难保证喷涂的质量。喷涂轨迹规划在喷涂工艺设计中极其重要，煤矿井下巷道截面尺寸大而复杂，内壁局部不规则，目前常见的煤矿巷道喷涂支护施工多为矩形巷道，喷涂难度更大。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种巷道薄喷机器人的机械臂及使用机械臂的喷涂方法。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种巷道薄喷机器人的机械臂，包括基座、固定支架、伸缩臂，基座通过螺栓固定在机器人上，在基座的上部安装有回转液压缸，回转角度为沿水平面0°-360°回转，回转液压缸上部座上安装有摆动液压缸，摆动液压缸沿巷道垂直截面内摆动，摆动角度范围为0-180°，固定支架呈n形，分别固定在摆动液压缸两端的输出轴上，伸缩臂固定在固定支架的横向板上；
伸缩臂包括从下至上依次套接的Ⅰ臂、Ⅱ臂、Ⅲ臂，在Ⅱ臂、Ⅰ臂之间连接有位移传感器和伸缩液压缸，Ⅲ臂、Ⅱ臂之间采用钢丝绳索滑轮连接，Ⅲ臂、Ⅱ臂的长度相等且联动设置，其中Ⅱ臂的伸缩速度为V2，Ⅲ臂的伸缩速度为V3，2V2=V3，同一时间段，Ⅱ臂沿伸缩臂的轴线伸缩位移为Ⅲ臂的一半；在Ⅰ臂的末端固定有环形的激光发射器支架，在激光发射器支架的两侧分别设有拆卸充电式的左激光发射器、右激光发射器，且激光源与Ⅰ臂的末端断面共面，激光射线与轴线之间设有夹角θ，其中θ角小于30°；
在Ⅰ臂、的外部与Ⅲ臂的上端部之间固定有管路拖链，管路拖链内安装有材料管路，材料管路的上端口安装有喷枪嘴。
所述的巷道薄喷机器人的机械臂，还包括驱动伸缩臂旋转、摆动及伸缩的液压系统。
所述的巷道薄喷机器人的机械臂，在Ⅰ臂的外面设有检测传感器，检测获取摆动液压缸的实时摆动角α(tn)，并将α(tn)传输给控制器处理。
所述的巷道薄喷机器人的机械臂，左激光发射器、右激光发射器选用矿用本质安全型无线激光测距传感器，均包括GUJ100W激光发射器、KZC5W信号转换器及接收天线，基于激光三角法测量原理，计算GUJ100W激光发射器激光源到反射光点的距离，KZC5W信号转换器接收到GUJ100W激光发射器的测量数据后，通过接收天线RS485总线传输至控制器。
所述的巷道薄喷机器人机械臂，Ⅲ臂、Ⅱ臂的伸出长度达到距离巷道内壁预设的理想目标距离的位置。
所述的巷道薄喷机器人的机械臂，基座的左右两侧对称设有限位开关。
一种巷道薄喷机器人使用机械臂的喷涂方法，具体步骤操作如下：
（1）、设置喷枪嘴与巷道内壁的距离满足喷涂工艺的理想目标距离D；将左激光发射器、右激光发射器分别安装在Ⅰ臂的末端两侧，Ⅰ臂设计长度为L1,并定位保证激光源反射面所发射的激光射线与Ⅰ臂轴向上有夹角θ，发射激光束沿着此夹角方向射向巷道内壁；
（2）、机器人进入巷道内的中间位置后，设置初始状态，根据巷道现场实际工况要求和场地布置决定初始状态机械臂Ⅰ臂摆动至左侧或右侧水平位置，基座上对称固定的两个限位开关保证机械臂初始左/右水平位置,并与信号转换器通过信号连接, 计算出激光发射器激光源到反射光点的距离，接收器接收到计算出的数据后，通过RS485总线传输至控制器，同时根据算法对测量距离进行修正；
（3）、Ⅰ臂上面布置角度检测传感器将检测摆动油缸的实时摆动角度α(tn)，并传输给控制器，控制器首先将摆动角度α(tn)通过PID控制算法计算出角速度ω；
（4）、在控制器编程程序中设定喷枪嘴与巷道内壁理想目标距离为D，采集计算激光源到反射光点的实时距离为L，根据夹角θ修正沿着臂轴线的距离为L/cosθ。喷枪嘴沿着伸缩臂轴线方向实时相对内壁的距离为l（tn）即液压缸需运动的实时伸缩位移l(tn)=（L/cosθ）-（D/∣cosα(tn)∣）=（L/cosθ）-（D/∣cosωΔt∣），保证了喷枪嘴沿着初始设置的理想目标距离进行喷涂作业；
（5）、将机械臂摆动角速度ω值送入摆动液压缸4的非线性限制曲线，若ω值大于非线性曲线的工作范围，则实际输出控制角速度ωactual=ωMAX,其中ωMAX为液压系统所能供给的最大角速度；若ω不超出工作范围，则ωactual=ω；将ωactual作为PWM占空比，从而得到控制电压信号U；
液压系统中的比例流量阀驱动电路接收到控制电压信号U后，驱动Y型比例电磁换向阀工作，比例换向阀向伸缩臂内的伸缩液压缸提供匹配实时角速度ω的伸缩位移l(ti)的流量，
l(ti)=（L(ti)/cosθ）-（D/∣cosωΔt∣），完成喷枪嘴沿着理想目标距离运动；
（6）、巷道为矩形巷道，实际设计宽度为L0、高度为H0；
自动避障：若机械臂从初始位置最左侧水平向右摆动，当遇到巷道内壁凸起障碍物高度h超过了理想目标距离D，此时机械臂右侧激光测距传感器开启扫描测量，由于θ夹角右侧激光发射器采集的数据必定能提前检测到激光源距内壁反射点的距离L(ti)，此时利用L(ti)跟预设距离值判断出下一时刻机械臂摆动伸展是否会遇到较大障碍物，根据障碍出现在巷道横截面不同的位置，分两种情况进行判断伸缩液压缸所需的执行动作：
A、Lref1=(H0-l1-D)cosθ
情况A：机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角范围内进行施工作业时，伸缩臂的伸缩位移预设值，此时摆动α(tn)值得取值范围为：
π/2﹣θ<α(tn)<π/2＋θ；
B、Lref2=［(L0/2-D)/∣cosα(tn)∣-l1］cosθ
情况B：机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角以外的范围进行施工作业时，伸缩臂的伸缩位移预设值，此时摆动α(tn)值得取值范围为：0<α(tn)<π/2﹣θ 或π/2＋θ<α(tn)<π；
根据实际激光传感器采集计算的实时距离值预设值L(ti)与预设值Lref1，Lref2进行比较判断后在时间间隔Δt=θ/ω内伸缩液压缸缩回的位移、即喷枪嘴沿着伸缩臂轴向运动的位移为：
a、Lref1-L(ti)；Lref1>L(ti)；
情况a：机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角范围内进行施工作业时；
b、Lref2-L(ti)；Lref2>L(ti)；
情况b：机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角以外的范围进行施工作业时；
避开凸起障碍下一时刻，根据比较｛Lref1，Lref2｝max≤L(ti+1)，选取预设值中最大值执行伸缩油缸位移，机械臂末端即喷枪嘴继续根据预设值进行正常喷涂施工作业。
所述的巷道薄喷机器人使用机械臂的喷涂方法，步骤（3）中PID控制算法具体包含以下步骤：
A、摆动油缸带动机械臂的实时水平摆角α(ti)作为负反馈，初始参考值α(t0)，通过加法器叠加得到系统误差角Δα=α(t0)-α(ti);
B、对系统误差角进行积分增益，输出为y2=kiΔα；
C、比例作用的输出y1等于两次连续采样反馈值α(tn)得差值：
y1(n)=kp(α(tn)-α(tn-1))，将-y1与y2叠加得到y0=y2-y1,信号y0为控制器设置角速度参考值；
D、同理微分反馈信号y3(n)=kd(α(tn)-α(tn-1)),将-y3与y0叠加得到y0=y2-y1,信号y0为控制器设置角速度参考值为ω(n)=y0(n)-y3(n)。
所述的巷道薄喷机器人使用机械臂的喷涂方法，在喷涂时，喷枪嘴距离巷道内壁D=500mm。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明所述的巷道薄喷机器人的机械臂及使用机械臂的喷涂方法，通过设置可水平转动又能垂直方向摆动的伸缩臂，喷枪嘴沿理想轨迹进行喷涂施工作业的同时，对于巷道内壁凸凹局部进行有效自动避障，保证尽可能地沿着或者趋近理想轨迹线运动，保证了喷涂施工的灵活性，且喷涂无死角、喷涂效果较好；
本发明代替了人工进行喷涂作业，减少了工人劳动强度以及对人体的伤害，使得喷涂作业标准化，解决了超大工作量、大型巷道的封闭施工需求。
附图说明
图1是本发明伸缩臂的结构示意图。
图2是图1的侧视图。
图3是机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角范围内进行施工作业的示意图。
图4是机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角以外范围进行施工作业的示意图。
图中：1、Ⅲ臂；2、Ⅱ臂；3、Ⅰ臂；4、摆动液压缸；5、回转液压缸；6、右激光发射器；7、左激光发射器；8、臂固定支架；9、基座。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
结合附图1-2所述的巷道薄喷机器人的机械臂，包括基座9、固定支架8、伸缩臂，基座9通过螺栓固定在机器人上，在基座9的上部安装有回转液压缸5，回转角度为沿水平面0°-360°回转，回转液压缸5上部座上安装有摆动液压缸4，摆动液压缸4沿巷道垂直截面内摆动，摆动角度范围为0-180°，固定支架8呈n形，分别固定在摆动液压缸4两端的输出轴上，伸缩臂固定在固定支架8的横向板上；
伸缩臂包括从下至上依次套接的Ⅰ臂3、Ⅱ臂2、Ⅲ臂1，在Ⅱ臂2、Ⅰ臂3之间连接有伸缩液压缸，在伸缩液压缸内设置位移传感器，Ⅲ臂1、Ⅱ臂2之间采用钢丝绳索滑轮连接，实现Ⅲ臂1、Ⅱ臂2同时联动伸缩，Ⅲ臂1、Ⅱ臂2的长度相等且联动设置，其中Ⅱ臂2的伸缩速度为V2，Ⅲ臂1的伸缩速度为V3，2V2=V3，同一时间段，Ⅱ臂2沿伸缩臂的轴线伸缩位移为Ⅲ臂1的一半；在Ⅰ臂3的末端固定有环形的激光发射器支架，在激光发射器支架的两侧分别设有拆卸充电式的左激光发射器7、右激光发射器6，且激光源与Ⅰ臂3的末端断面共面，激光射线与轴线之间设有夹角θ，其中θ角小于30°；
在Ⅰ臂3、的外部与Ⅲ臂1的上端部之间固定有管路拖链，管路拖链内安装有材料管路，材料管路的上端口安装有喷枪嘴。
所述的巷道薄喷机器人的机械臂，还包括驱动伸缩臂旋转、摆动及伸缩的液压系统，液压系统为现有技术，能够实现伸缩臂旋转、摆动及伸缩动作即可。
所述的巷道薄喷机器人的机械臂，在Ⅰ臂3的外面设有检测传感器，检测获取摆动液压缸4的实时摆动角α(tn)，并将α(tn)传输给控制器处理。
所述的巷道薄喷机器人的机械臂，左激光发射器7、右激光发射器6选用矿用本质安全型无线激光测距传感器，均包括GUJ100W激光发射器、KZC5W信号转换器及接收天线，基于激光三角法测量原理，计算GUJ100W激光发射器激光源到反射光点的距离，KZC5W信号转换器接收到GUJ100W激光发射器的测量数据后，通过接收天线RS485总线传输至控制器，实现测量结果数据的传输。
所述的巷道薄喷机器人机械臂，Ⅲ臂1、Ⅱ臂2的伸出长度达到距离巷道内壁预设的理想目标距离的位置。
所述的巷道薄喷机器人的机械臂，基座9的左右两侧对称设有限位开关。
一种巷道薄喷机器人使用机械臂的喷涂方法，具体步骤操作如下：
（1）、设置喷枪嘴与巷道内壁的距离满足喷涂工艺的理想目标距离D；将左激光发射器7、右激光发射器6分别安装在Ⅰ臂3的末端两侧，Ⅰ臂3设计长度为L1,并定位保证激光源反射面所发射的激光射线与Ⅰ臂3轴向上有夹角θ，发射激光束沿着此夹角方向射向巷道内壁；
（2）、机器人进入巷道内的中间位置后，设置初始状态，根据巷道现场实际工况要求和场地布置决定初始状态机械臂Ⅰ臂3摆动至左侧或右侧水平位置，基座9上对称固定的两个限位开关保证机械臂初始左/右水平位置,并与信号转换器通过信号连接, 计算出激光发射器激光源到反射光点的距离，接收器接收到计算出的数据后，通过RS485总线传输至控制器，同时根据算法对测量距离进行修正；
（3）、Ⅰ臂3上面布置角度检测传感器将检测摆动油缸4的实时摆动角度α(tn)，并传输给控制器，控制器首先将摆动角度α(tn)通过PID控制算法计算出角速度ω；PID控制算法具体包含以下步骤：
A、摆动油缸带动机械臂的实时水平摆角α(ti)作为负反馈，初始参考值α(t0)，通过加法器叠加得到系统误差角Δα=α(t0)-α(ti);
B、对系统误差角进行积分增益，输出为y2=kiΔα；
C、比例作用的输出y1等于两次连续采样反馈值α(tn)得差值：
y1(n)=kp(α(tn)-α(tn-1))，将-y1与y2叠加得到y0=y2-y1,信号y0为控制器设置角速度参考值；
D、同理微分反馈信号y3(n)=kd(α(tn)-α(tn-1)),将-y3与y0叠加得到y0=y2-y1,信号y0为控制器设置角速度参考值为ω(n)=y0(n)-y3(n)；
（4）、在控制器编程程序中设定喷枪嘴与巷道内壁理想目标距离为D，喷枪嘴距离巷道内壁D=500mm，采集计算激光源到反射光点的实时距离为L，根据夹角θ修正沿着臂轴线的距离为L/cosθ。喷枪嘴沿着伸缩臂轴线方向实时相对内壁的距离为l（tn）即液压缸需运动的实时伸缩位移l(tn)=（L/cosθ）-（D/∣cosα(tn)∣）=（L/cosθ）-（D/∣cosωΔt∣），保证了喷枪嘴沿着初始设置的理想目标距离进行喷涂作业；
（5）、将机械臂摆动角速度ω值送入摆动液压缸4的非线性限制曲线，若ω值大于非线性曲线的工作范围，则实际输出控制角速度ωactual=ωMAX,其中ωMAX为液压系统所能供给的最大角速度；若ω不超出工作范围，则ωactual=ω；将ωactual作为PWM占空比，从而得到控制电压信号U；
液压系统中的比例流量阀驱动电路接收到控制电压信号U后，驱动Y型比例电磁换向阀工作，比例换向阀向伸缩臂内的伸缩液压缸提供匹配实时角速度ω的伸缩位移l(ti)的流量，
l(ti)=（L(ti)/cosθ）-（D/∣cosωΔt∣），完成喷枪嘴沿着理想目标距离运动；
（6）、巷道为矩形巷道，实际设计宽度为L0、高度为H0；如附图3-4所示：L0为巷道横截面的巷道的宽，H0为高，D为喷枪口距离巷道横截面内壁的理想轨迹距离，α为相对水平的实时摆动角度，L1为Ⅰ臂3长度, θ为所发射的激光射线与Ⅰ臂3轴向上有夹角，L为激光传感器采集计算的实时距离值，△l为沿着臂轴向需要伸缩的距离；
自动避障：若机械臂从初始位置最左侧水平向右摆动，当遇到巷道内壁凸起障碍物高度h超过了理想目标距离D，此时机械臂右侧激光测距传感器开启扫描测量，由于θ夹角右侧激光发射器采集的数据必定能提前检测到激光源距内壁反射点的距离L(ti)，此时利用L(ti)跟预设距离值判断出下一时刻机械臂摆动伸展是否会遇到较大障碍物，根据障碍出现在巷道横截面不同的位置，分两种情况进行判断伸缩液压缸所需的执行动作：
A、Lref1=(H0-l1-D)cosθ
情况A：机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角范围内进行施工作业时，伸缩臂的伸缩位移预设值，此时摆动α(tn)值得取值范围为：
π/2﹣θ<α(tn)<π/2＋θ；
B、Lref2=［(L0/2-D)/∣cosα(tn)∣-l1］cosθ
情况B：机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角以外的范围进行施工作业时，伸缩臂的伸缩位移预设值，此时摆动α(tn)值得取值范围为：0<α(tn)<π/2﹣θ 或π/2＋θ<α(tn)<π；
根据实际激光传感器采集计算的实时距离值预设值L(ti)与预设值Lref1，Lref2进行比较判断后在时间间隔Δt=θ/ω内伸缩液压缸缩回的位移、即喷枪嘴沿着伸缩臂轴向运动的位移为：
a、Lref1-L(ti)；Lref1>L(ti)；
情况a：机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角范围内进行施工作业时；
b、Lref2-L(ti)；Lref2>L(ti)；
情况b：机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角以外的范围进行施工作业时；
避开凸起障碍下一时刻，根据比较｛Lref1，Lref2｝max≤L(ti+1)，选取预设值中最大值执行伸缩油缸位移，机械臂末端即喷枪嘴继续根据预设值进行正常喷涂施工作业。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (5)

1.一种巷道薄喷机器人机械臂的喷涂方法，具体步骤操作如下：
（1）、设置喷枪嘴与巷道内壁的距离满足喷涂工艺的理想目标距离D；将左激光发射器、右激光发射器分别安装在Ⅰ臂的末端两侧，Ⅰ臂设计长度为l1,并定位保证激光源反射面所发射的激光射线与Ⅰ臂轴向上有夹角θ，发射激光束沿着此夹角方向射向巷道内壁；
（2）、机器人进入巷道内的中间位置后，设置初始状态，根据巷道现场实际工况要求和场地布置决定初始状态机械臂Ⅰ臂摆动至左侧或右侧水平位置，基座上对称固定的两个限位开关保证机械臂初始左/右水平位置,并与信号转换器通过信号连接, 计算出激光发射器激光源到反射光点的距离，接收器接收到计算出的数据后，通过RS485总线传输至控制器，同时根据算法对测量距离进行修正；
（3）、Ⅰ臂上面布置角度检测传感器将检测摆动液压缸的实时摆动角度α(tn)，并传输给控制器，控制器首先将实时摆动角度α(tn)通过PID控制算法计算出摆动角速度ω；
（4）、在控制器编程程序中设定喷枪嘴与巷道内壁理想目标距离为D，采集计算激光源到反射光点的实时距离为L，根据夹角θ修正沿着臂轴线的距离为L/cosθ；喷枪嘴沿着伸缩臂轴线方向实时相对内壁的距离为l（tn）即伸缩液压缸需运动的实时伸缩位移l(tn)=（L/cosθ）-（D/∣cosα(tn)∣）=（L/cosθ）-（D/∣cosωΔt∣），保证了喷枪嘴沿着初始设置的理想目标距离进行喷涂作业；
（5）、将机械臂摆动角速度ω值送入摆动液压缸4的非线性限制曲线，若ω值大于非线性曲线的工作范围，则实际输出控制角速度ωactual=ωMAX,其中ωMAX为液压系统所能供给的最大角速度；若ω不超出工作范围，则ωactual=ω；将ωactual作为PWM占空比，从而得到控制电压信号U；
液压系统中的比例流量阀驱动电路接收到控制电压信号U后，驱动Y型比例电磁换向阀工作，比例换向阀向伸缩臂内的伸缩液压缸提供匹配实时的摆动角速度ω的伸缩位移l(ti)的流量，
l(ti)=（L(ti)/cosθ）-（D/∣cosωΔt∣），完成喷枪嘴沿着理想目标距离运动；
（6）、巷道为矩形巷道，实际设计宽度为L0、高度为H0；
自动避障：若机械臂从初始位置最左侧水平向右摆动，当遇到巷道内壁凸起障碍物高度h超过了理想目标距离D，此时机械臂右侧激光测距传感器开启扫描测量，由于θ夹角右侧激光发射器采集的数据必定能提前检测到激光源距内壁反射点的距离L(ti)，此时利用L(ti)跟预设距离值判断出下一时刻机械臂摆动伸展是否会遇到较大障碍物，根据障碍出现在巷道横截面不同的位置，分两种情况进行判断伸缩液压缸所需的执行动作：
A、Lref1=(H0-l1-D)cosθ
情况A：机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角范围内进行施工作业时，伸缩臂的伸缩位移预设值，此时实时摆动角度α(tn)值的取值范围为：
π/2﹣θ<α(tn)<π/2＋θ；
B、Lref2=［(L0/2-D)/∣cosα(tn)∣-l1］cosθ
情况B：机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角以外的范围进行施工作业时，伸缩臂的伸缩位移预设值，此时实时摆动角度α(tn)值的取值范围为：0<α(tn)<π/2﹣θ 或π/2＋θ<α(tn)<π；
根据实际激光传感器采集计算的距离L(ti)与预设值Lref1，Lref2进行比较判断后在时间间隔Δt=θ/ω内伸缩液压缸缩回的位移、即喷枪嘴沿着伸缩臂轴向运动的位移为：
a、Lref1-L(ti)；Lref1>L(ti)；
情况a：机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角范围内进行施工作业时；
b、Lref2-L(ti)；Lref2>L(ti)；
情况b：机械臂在巷道横向截面中轴线左右两侧θ角以外的范围进行施工作业时；
避开凸起障碍下一时刻，根据比较｛Lref1，Lref2｝max≤L(ti+1)，选取预设值中最大值执行伸缩油缸位移，机械臂末端即喷枪嘴继续根据预设值进行正常喷涂施工作业
所述的机械臂，包括基座、固定支架、伸缩臂，其特征是：基座通过螺栓固定在机器人上，在基座的上部安装有回转液压缸，回转角度为沿水平面0°-360°回转，回转液压缸上部座上安装有摆动液压缸，摆动液压缸沿巷道垂直截面内摆动，摆动角度范围为0-180°，固定支架呈n形，分别固定在摆动液压缸两端的输出轴上，伸缩臂固定在固定支架的横向板上；
伸缩臂包括从下至上依次套接的Ⅰ臂、Ⅱ臂、Ⅲ臂，在Ⅱ臂、Ⅰ臂之间连接有位移传感器和伸缩液压缸，Ⅲ臂、Ⅱ臂之间采用钢丝绳索滑轮连接，Ⅲ臂、Ⅱ臂的长度相等且联动设置，其中Ⅱ臂的伸缩速度为V2，Ⅲ臂的伸缩速度为V3，2V2=V3，同一时间段，Ⅱ臂沿伸缩臂的轴线伸缩位移为Ⅲ臂的一半；在Ⅰ臂的末端固定有环形的激光发射器支架，在激光发射器支架的两侧分别设有拆卸充电式的左激光发射器、右激光发射器，且激光源与Ⅰ臂的末端断面共面，激光射线与轴线之间设有夹角θ，其中θ角小于30°；
在Ⅰ臂的外部与Ⅲ臂的上端部之间固定有管路拖链，管路拖链内安装有材料管路，材料管路的上端口安装有喷枪嘴。
2.根据权利要求1所述的巷道薄喷机器人机械臂的喷涂方法，其特征是：还包括驱动伸缩臂旋转、摆动及伸缩的液压系统。
3.根据权利要求1所述的巷道薄喷机器人机械臂的喷涂方法，其特征是：左激光发射器、右激光发射器选用矿用本质安全型无线激光测距传感器，均包括GUJ100W激光发射器、KZC5W信号转换器及接收天线，基于激光三角法测量原理，计算GUJ100W激光发射器激光源到反射光点的距离，KZC5W信号转换器接收到GUJ100W激光发射器的测量数据后，通过接收天线RS485总线传输至控制器。
4.根据权利要求1所述的巷道薄喷机器人机械臂的喷涂方法，其特征是：Ⅲ臂、Ⅱ臂的伸出长度达到距离巷道内壁预设的理想目标距离的位置。
5.根据权利要求1所述的巷道薄喷机器人机械臂的喷涂方法，其特征是：在喷涂时，喷枪嘴距离巷道内壁D=500mm。
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