CN220036674U - 一种智能掘锚机器人装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种智能掘锚机器人装备，包括可移动设置在巷道内的机器人本体，机器人本体的前端设有用于掘进巷道的掘进机构，机器人本体的顶端铰接设有支护臂，支护臂的端部铰接有随其移动并抵接在巷道顶壁上的支护支架，支护支架靠近巷道顶壁的一侧可更换设有锚网，支护臂的一侧设有第一多自由度机械臂，第一多自由度机械臂的端部设有钻机，钻机设有接头及驱动接头自转的驱动机构，接头可更换连接有随其自转的钻杆和锚杆，提高巷道使用的安全性、掘进速度和效率，也降低了工人的劳动强度，支护效果明显提升。

Description

一种智能掘锚机器人装备

技术领域

本实用新型涉及巷道支护技术领域，特别是涉及一种智能掘锚机器人装备。

背景技术

煤炭是我国主题能源，国家对煤炭的需求量不断增加。采煤工作面装备自动化智能化不断提高，而掘进工作面由于工艺流程复杂，装备自动化程度低，因此煤矿“采掘失衡”现象越来越严峻。我国煤矿开采主要是以井下开采为主，为保证井下安全作业需要及时对新掘的巷道进行支护，以加强煤巷围岩的稳定性，提高安全性。巷道支护占据巷道成形工作时间超过60％，工作人数也超过70％，主要仍旧依靠人工操作单体设备完成，这种方式安全性差、工人劳动强度大且生产效率低。公开号为CN112012774B的专利文件一种框架式钻锚机器人，其包括第一排钻机构、侧帮护盾机构、前部上网机构、升降工作平台机构、框架式机体、第二排钻机构和锚网运输机构；钻锚机器人在到达钻锚位置时，通过锚网运输机构传输支护锚网到前部上网机构，侧帮护盾机构展开撑网至侧帮煤壁并松网，前部上网机构向左右两侧展开锚网后，向上顶网与顶板贴合，护盾将侧帮网片与侧帮贴合，锚网到达待支护位前时，所有钻机进入待机状态，待锚网到达待支护位后，按照钻锚工艺进行钻锚作业，但是钻锚机器整体的框架式结构，容易受巷道结构的限制，不便于操作。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种智能掘锚机器人装备，以解决上述现有技术存在的问题，提高巷道使用的安全性、掘进速度和效率，也降低了工人的劳动强度，支护效果明显提升，而且整个掘锚机器人的设计能够充分降低巷道结构对其的限制，提高了整个掘锚机器人使用的有效性。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种智能掘锚机器人装备，包括可移动设置在巷道内的机器人本体，所述机器人本体的前端设有用于掘进巷道的掘进机构，所述机器人本体的顶端铰接设有支护臂，所述支护臂的端部铰接有随其移动并抵接在所述巷道顶壁上的支护支架，所述支护支架靠近所述巷道顶壁的一侧可更换设有锚网，所述支护臂的一侧设有第一多自由度机械臂，所述第一多自由度机械臂的端部设有钻机，所述钻机设有接头及驱动所述接头自转的驱动机构，所述接头可更换连接有随其自转的钻杆和锚杆，所述支护支架上设有供所述钻杆及各所述锚杆穿过的开口，所述开口沿所述巷道宽度方向延伸。

优选的，所述掘进机构包括转动连接在所述机器人本体上的第一回转台，所述第一回转台上铰接有截割臂及驱动所述截割臂往复摆动的伸缩杆，所述伸缩杆的一端连接在所述第一回转台上，另一端连接在所述截割臂上，所述截割臂远离所述第一回转台的端部转动连接有截割头，所述截割头抵接在待掘进的位置处。

优选的，所述机器人本体的顶端设有第二回转台，所述支护臂铰接在所述第二回转台上，且所述支护臂呈可伸缩式结构。

优选的，所述支护支架包括与所述支护臂相铰接的支架主体，所述支架主体沿所述巷道宽度方向上的两侧均设有可伸缩支架，所述可伸缩支架沿所述巷道宽度方向延展或回收。

优选的，所述第一多自由度机械臂配套有沿所述机器人本体移动方向延伸的滑轨，所述第一多自由度机械臂未连接所述钻机的一端可移动设置在所述滑轨上。

优选的，所述机器人本体上配套有两对所述第一多自由度机械臂及所述滑轨，各对所述第一多自由度机械臂及所述滑轨沿垂直于所述机器人本体移动的方向分布在其两侧。

优选的，所述钻机包括抵接在所述巷道内壁上的钻机机架，所述钻机机架靠近所述巷道内壁的位置处设有可打开的导向通道，所述导向通道与钻孔同轴设置，所述导向通道远离所述巷道内壁的一侧设有推动部，所述推动部眼所述导向通道轴线方向可移动安装在所述钻机机架上，所述接头及所述驱动机构安装在所述推动部上。

优选的，所述机器人本体上设有锚网仓及成对的锚杆仓，所述锚网仓位于所述机器人本体末端，并存储有用于锚固作业所需的锚网，所述锚杆仓位于所述机器人本体宽度方向上的两侧，并存储有用于锚固作业所需的锚杆。

优选的，所述锚杆仓与所述滑轨之间设有抓取机构，所述抓取机构包括转动连接在所述机器人本体上的第二多自由度机械臂，所述第二多自由度机械臂设有用于抓取所述锚网及所述锚杆的抓手。

优选的，所述所述机器人本体的底部设有履带式行走机构。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

第一，掘进机构工作完成巷道掘进工作，同时由于支护臂铰接在机器人本体的顶端，且支护支架铰接在支护臂的顶端，通过支护臂及支护支架的旋转，支护支架用于对巷道顶壁进行临时支护，即在锚网和锚杆进行锚固之前对巷道顶壁进行支撑，并将放置在支护支架上的锚网抵接巷道的顶壁上，第一多自由度机械臂驱动钻机对应在支护支架的下方，将接头连接钻杆后，穿过开口及锚网对巷道的顶壁进行钻孔，之后通过移动第一多自由度机械臂，在接头处将钻杆更换为锚杆，再通过第一多自由度机械臂将锚杆锚固在锚网及钻孔处，完成对巷道顶壁的锚固，进而整个机器人能够同时完成巷道的掘进及支护工作，提高了作业效率，降低工人劳动强度，改善巷道安全状况，支护效果明显提升。进一步的，通过在机器人本体上设置可移动的支护臂及第一多自由度机械臂，在行进的过程中，支护臂或第一多自由度机械臂可以适应性的展开相应的程度，无需类似于现有技术中将机器人整体设置为框架式结构，本实用新型中的机器人本体更适应具有局限性的应用环境中，提高了整个装置的适用性。

第二，掘进机构包括转动连接在机器人本体上的第一回转台，第一回转台上铰接有截割臂及驱动截割臂往复摆动的伸缩杆，伸缩杆的一端连接在第一回转台上，另一端连接在截割臂上，截割臂远离第一回转台的端部转动连接有截割头，截割头抵接在待掘进的位置处，通过截割臂的运动截割头到达目标位置，通过截割头的旋转完成巷道的掘进作业任务，第一回转台以能够将截割臂沿水平方向适应性的转动相应的角度，伸缩杆驱动截割臂相应的沿高度方向上摆动，以保证掘进作业的有效性。

第三，机器人本体的顶端设有第二回转台，支护臂铰接在第二回转台上，且支护臂呈可伸缩式结构，首先通过第二回转台以能够将支护臂转动至相应的方向，以适配转弯结构的巷道，或者适配巷道的侧壁支护，将锚网通过第二回转台的转动及支护臂和支护支架的转动后，贴附在巷道的侧壁上，以能够方便的后续通过锚杆对锚网及巷道侧壁进行锚固，再者通过支护臂的可伸缩结构，以能够使得支护臂及支护支架适配巷道的宽度，保证支护支架带锚网有效贴附在巷道的内壁上。

第四，支护支架包括与支护臂相铰接的支架主体，支架主体沿巷道宽度方向上的两侧均设有可伸缩支架，可伸缩支架沿巷道宽度方向延展或回收，通过设置可伸缩支架使得整个支护支架能够适应性的配合巷道宽度，将与其结构相匹配的整块锚网贴附在同等宽度的巷道顶壁上，保证了锚网锚固面积，提高了对巷道支护的有效性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的智能掘锚机器人的结构示意图；

图2是本实用新型提供的智能掘锚机器人临时支护装置的结构示意图；

图3是本实用新型提供的智能掘锚机器人钻锚机构的结构示意图；

图4是本实用新型提供的智能掘锚机器人抓取机构的结构示意图；

图中：1-行走机构，2-机器人本体，3-掘进机构，4-支护支架，5-钻机，6-锚网仓，7-锚杆仓，8-抓取机构，9-支护臂、10-支架主体、11-可伸缩支架，12-滑轨、13-第一多自由度机械臂，14-推动部、15-导向通道、16-第二多自由度机械臂，17-抓手。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种智能掘锚机器人装备，以解决上述现有技术存在的问题，提高巷道使用的安全性、掘进速度和效率，也降低了工人的劳动强度，支护效果明显提升，而且整个掘锚机器人的设计能够充分降低巷道结构对其的限制，提高了整个掘锚机器人使用的有效性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1至图4所示，本实施例提供一种智能掘锚机器人装备，包括可移动设置在巷道内的机器人本体2，机器人本体2的前端设有用于掘进巷道的掘进机构3，机器人本体2的顶端铰接设有支护臂9，支护臂9的端部铰接有随其移动并抵接在巷道顶壁上的支护支架4，支护支架4用于对巷道顶壁进行临时支护，即在锚网和锚杆进行锚固之前对巷道顶壁进行支撑，支护支架4靠近巷道顶壁的一侧可更换设有锚网，支护臂9的一侧设有第一多自由度机械臂13，第一多自由度机械臂13的端部设有钻机5，钻机5设有接头及驱动接头自转的驱动机构，接头可更换连接有随其自转的钻杆和锚杆，支护支架4上设有供钻杆及各锚杆穿过的开口，开口沿巷道宽度方向延伸。

掘进机构3完成巷道掘进工作，同时由于支护臂9铰接在机器人本体2的顶端，且支护支架4铰接在支护臂9的顶端，通过支护臂9及支护支架4的旋转，将放置在支护支架4上的锚网抵接巷道的顶壁上，第一多自由度机械臂13驱动钻机5对应在支护支架4的下方，将接头连接钻杆后，穿过开口及锚网对巷道的顶壁进行钻孔，之后通过移动第一多自由度机械臂13，在接头处将钻杆更换为锚杆，再通过第一多自由度机械臂13将锚杆锚固在锚网及钻孔处，完成对巷道顶壁的锚固，进而整个机器人能够同时完成巷道的掘进及支护工作，提高了作业效率，降低工人劳动强度，改善巷道安全状况，支护效果明显提升。进一步的，通过在机器人本体2上设置可移动的支护臂9及第一多自由度机械臂13，在行进的过程中，支护臂9或第一多自由度机械臂13可以适应性的展开相应的程度，无需类似于现有技术中将机器人整体设置为框架式结构，本实用新型中的机器人本体2更适应具有局限性的应用环境中，提高了整个装置的适用性。

其中，掘进机构3包括转动连接在机器人本体2上的第一回转台，第一回转台上铰接有截割臂及驱动截割臂往复摆动的伸缩杆，伸缩杆的一端连接在第一回转台上，另一端连接在截割臂上，截割臂远离第一回转台的端部转动连接有截割头，截割头抵接在待掘进的位置处，通过截割臂的运动截割头到达目标位置，通过截割头的旋转完成巷道的掘进作业任务，第一回转台以能够将截割臂沿水平方向适应性的转动相应的角度，伸缩杆驱动截割臂相应的沿高度方向上摆动，以保证掘进作业的有效性。

而且机器人本体2的顶端设有第二回转台，支护臂9铰接在第二回转台上，且支护臂9呈可伸缩式结构，首先通过第二回转台以能够将支护臂9转动至相应的方向，以适配转弯结构的巷道，或者适配巷道的侧壁支护，将锚网通过第二回转台的转动及支护臂9和支护支架4的转动后，贴附在巷道的侧壁上，以能够方便的后续通过锚杆对锚网及巷道侧壁进行锚固，再者通过支护臂9的可伸缩结构，以能够使得支护臂9及支护支架4适配巷道的宽度，保证支护支架4带锚网有效贴附在巷道的内壁上。

进一步的，支护支架4包括与支护臂9相铰接的支架主体10，支架主体10沿巷道宽度方向上的两侧均设有可伸缩支架11，可伸缩支架11沿巷道宽度方向延展或回收，通过设置可伸缩支架11使得整个支护支架4能够适应性的配合巷道宽度，将与其结构相匹配的整块锚网贴附在同等宽度的巷道顶壁上，保证了锚网锚固面积，提高了对巷道支护的有效性。

作为本实用新型优选的实施方式，第一多自由度机械臂13配套有沿机器人本体2移动方向延伸的滑轨12，第一多自由度机械臂13未连接钻机5的一端可移动设置在滑轨12上，以通过滑动调节第一多自由度机械臂13在滑轨12上的位置，改变第一多自由度机械臂13的位置。优选的，第一多自由度机械臂13连接有底座，底座滑动连接在滑轨12上，且第一多自由度机械臂13转动安装在底座上，方便调节其角度。

进一步的，机器人本体2上配套有两对第一多自由度机械臂13及滑轨12，各对第一多自由度机械臂13及滑轨12沿垂直于机器人本体2移动的方向分布在其两侧，那么在支护锚固的过程中，两第一多自由度机械臂13同步驱动钻机5转移至相应位置处，用于完成巷道钻锚作业任务，提高了对巷道钻孔及锚固的效率。且方便转移对巷道两侧壁相应的钻孔及锚固。

而且，钻机5包括抵接在巷道内壁上的钻机5机架，钻机5机架靠近巷道内壁的位置处设有可打开的导向通道15，导向通道15与钻孔同轴设置，导向通道15远离巷道内壁的一侧设有推动部14，推动部14眼导向通道15轴线方向可移动安装在钻机5机架上，接头及驱动机构安装在推动部14上，钻杆或锚杆的一端连接在接头上，另一端插接在导向通道15中，通过推动部14的推动以将钻杆抵接在巷道的内壁上，并随驱动机构的转动，使得钻杆完成对巷道内壁的钻孔，且通过推动部14的推动使得锚杆能够插接至钻孔中，完成对巷道内壁的锚固作用。

其中，机器人本体2上设有锚网仓6及成对的锚杆仓7，锚网仓6位于机器人本体2末端，并存储有用于锚固作业所需的锚网，锚杆仓7位于机器人本体2宽度方向上的两侧，并存储有用于锚固作业所需的锚杆，锚杆仓7及锚网仓6的设置，以能够存储锚杆及锚网，方便在支护的过程中对锚网和锚杆进行拿取。

进一步的，锚杆仓7与滑轨12之间设有抓取机构8，抓取机构8包括转动连接在机器人本体2上的第二多自由度机械臂16，第二多自由度机械臂16设有用于抓取锚网及锚杆的抓手17，通过第二多自由度机械臂16及抓手17，用来抓取锚网并放置在支护支架4上用于锚固作业，同时可用于抓取锚杆放置在钻机5上完成锚固作业。优选在使用过程中，通过抓手17将与接头相连接的钻杆或锚杆抓紧，并将其从接头上拆卸下来，随后抓取待更换的锚杆或钻杆安装在接头及导向通道15处，优选的导向通道15为开槽状，方便安装锚杆或钻杆。且优选的第二多自由度机械臂16与抓手17成对设置，分别沿机器人本体2的宽度方向位于其两侧。

而且机器人本体2的底部设有履带式行走机构1，用于驱动整个机器人的前进、后退等。

具体机器人工作时，掘进机构3工作完成巷道掘进工作，同时，支护臂9及支护支架4相应的移动和转动，使得支护支架4位于机器人本体2的末端，此时两抓手17的协作将锚网从锚网仓6运至支护支架4上，确定好位置后，支护支架4继续移动至待锚固位置，通过第一多自由度机械臂13带钻机5接近锚固位置，通过钻机5完成锚固点钻孔，第二多自由度机械臂16带抓手17沿滑轨12移动，并从锚杆仓7内抓取锚杆后，配合钻机5将锚杆安装在钻机5的接头上，完成锚固作业任务。依此往复完成巷道顶板及侧帮锚固作业任务。整个机器人可实现掘进与支护平行作业，有效提升巷道成形效率。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本实用新型的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种智能掘锚机器人装备，其特征在于，包括可移动设置在巷道内的机器人本体，所述机器人本体的前端设有用于掘进巷道的掘进机构，所述机器人本体的顶端铰接设有支护臂，所述支护臂的端部铰接有随其移动并抵接在所述巷道顶壁上的支护支架，所述支护支架靠近所述巷道顶壁的一侧可更换设有锚网，所述支护臂的一侧设有第一多自由度机械臂，所述第一多自由度机械臂的端部设有钻机，所述钻机设有接头及驱动所述接头自转的驱动机构，所述接头可更换连接有随其自转的钻杆和锚杆，所述支护支架上设有供所述钻杆及各所述锚杆穿过的开口，所述开口沿所述巷道宽度方向延伸。

2.根据权利要求1所述的智能掘锚机器人装备，其特征在于，所述掘进机构包括转动连接在所述机器人本体上的第一回转台，所述第一回转台上铰接有截割臂及驱动所述截割臂往复摆动的伸缩杆，所述伸缩杆的一端连接在所述第一回转台上，另一端连接在所述截割臂上，所述截割臂远离所述第一回转台的端部转动连接有截割头，所述截割头抵接在待掘进的位置处。

3.根据权利要求1或2所述的智能掘锚机器人装备，其特征在于，所述机器人本体的顶端设有第二回转台，所述支护臂铰接在所述第二回转台上，且所述支护臂呈可伸缩式结构。

4.根据权利要求3所述的智能掘锚机器人装备，其特征在于，所述支护支架包括与所述支护臂相铰接的支架主体，所述支架主体沿所述巷道宽度方向上的两侧均设有可伸缩支架，所述可伸缩支架沿所述巷道宽度方向延展或回收。

5.根据权利要求4所述的智能掘锚机器人装备，其特征在于，所述第一多自由度机械臂配套有沿所述机器人本体移动方向延伸的滑轨，所述第一多自由度机械臂未连接所述钻机的一端可移动设置在所述滑轨上。

6.根据权利要求5所述的智能掘锚机器人装备，其特征在于，所述机器人本体上配套有两对所述第一多自由度机械臂及所述滑轨，各对所述第一多自由度机械臂及所述滑轨沿垂直于所述机器人本体移动的方向分布在其两侧。

7.根据权利要求6所述的智能掘锚机器人装备，其特征在于，所述钻机包括抵接在所述巷道内壁上的钻机机架，所述钻机机架靠近所述巷道内壁的位置处设有可打开的导向通道，所述导向通道与钻孔同轴设置，所述导向通道远离所述巷道内壁的一侧设有推动部，所述推动部眼所述导向通道轴线方向可移动安装在所述钻机机架上，所述接头及所述驱动机构安装在所述推动部上。

8.根据权利要求7所述的智能掘锚机器人装备，其特征在于，所述机器人本体上设有锚网仓及成对的锚杆仓，所述锚网仓位于所述机器人本体末端，并存储有用于锚固作业所需的锚网，所述锚杆仓位于所述机器人本体宽度方向上的两侧，并存储有用于锚固作业所需的锚杆。

9.根据权利要求8所述的智能掘锚机器人装备，其特征在于，所述锚杆仓与所述滑轨之间设有抓取机构，所述抓取机构包括转动连接在所述机器人本体上的第二多自由度机械臂，所述第二多自由度机械臂设有用于抓取所述锚网及所述锚杆的抓手。

10.根据权利要求9所述的智能掘锚机器人装备，其特征在于，所述机器人本体的底部设有履带式行走机构。