[發明專利]智能化巷道開槽機器人

有效

• 申請號: 202010715413.3
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111810146B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 焦宏章;楊喜;石濤;劉磊;劉玉波;郝建生;李剛;宋濤;李建國;趙海偉;鄭躍鵬
• 申請（專利權）人: 中國煤炭科工集團太原研究院有限公司;山西天地煤機裝備有限公司
• 主分類號: E21C25/00
• 分類號: E21C25/00;E21C29/22;E21C31/02;E21C35/24
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種智能化巷道開槽機器人，其特征在于，包括主機架、行走部、截割部、駕駛室、智能截割控制系統、角位移傳感器Ⅰ、角位移傳感器Ⅱ、角位移傳感器Ⅲ、角位移傳感器Ⅳ、距離傳感器Ⅰ、距離傳感器Ⅱ、距離傳感器Ⅲ、距離傳感器Ⅳ、用于為所述智能化巷道開槽機器人提供動力的動力總成以及用于開槽過程中穩定機身的穩定支撐系統；

所述截割部、駕駛室和動力總成安裝在主機架上，構成機身；

所述截割部包括底座、大臂、中間臂、小臂、銑挖頭、大臂連桿Ⅰ、大臂連桿Ⅱ、銑挖頭連桿Ⅰ、銑挖頭連桿Ⅱ、大臂油缸、中間臂油缸、小臂油缸、銑挖頭油缸和回轉驅動；

所述底座與主機架鉸接，鉸鏈軸線與地面垂直；

所述大臂與底座鉸接，鉸鏈軸線與地面平行；

所述中間臂與大臂鉸接，鉸鏈軸線與地面平行；

所述小臂與中間臂鉸接，鉸鏈軸線與地面平行；

所述銑挖頭與小臂鉸接，鉸鏈軸線與地面平行；

所述大臂連桿Ⅰ的一端與底座鉸接，大臂連桿Ⅱ的一端與大臂鉸接，大臂連桿Ⅰ和大臂連桿Ⅱ鉸接，底座、大臂、大臂連桿Ⅰ和大臂連桿Ⅱ構成雙搖桿機構；

所述銑挖頭連桿Ⅰ與小臂鉸接，銑挖頭連桿Ⅱ與銑挖頭鉸接，銑挖頭連桿Ⅰ和銑挖頭連桿Ⅱ鉸接，小臂、銑挖頭、銑挖頭連桿Ⅰ和銑挖頭連桿Ⅱ構成雙搖桿機構；

所述大臂油缸的兩端分別與底座和大臂連桿Ⅰ鉸接；

所述中間臂油缸的兩端分別與大臂和中間臂鉸接；

所述小臂油缸的兩端分別與中間臂和小臂鉸接；

所述銑挖頭油缸的一端與小臂鉸接，另一端與挖頭連桿Ⅰ和銑挖頭連桿Ⅱ的鉸鏈鉸接；

所述回轉驅動固定在主機架上，通過齒輪副驅動底座相對于主機架實現±90°回轉；

所述角位移傳感器Ⅰ用于采集大臂與底座之間的角度值；

所述角位移傳感器Ⅱ用于中間臂與大臂之間的角度值；

所述角位移傳感器Ⅲ用于采集小臂與中間臂之間的角度值；

所述角位移傳感器Ⅳ用于采集銑挖頭與小臂之間的角度值；

所述距離傳感器Ⅰ用于采集大臂油缸的伸長量；

所述距離傳感器Ⅱ用于采集中間臂油缸的伸長量；

所述距離傳感器Ⅲ用于采集小臂油缸的伸長量；

所述距離傳感器Ⅳ采集銑挖頭油缸的伸長量；

所述智能截割控制系統在手動完成對刀后接收角位移傳感器Ⅰ、角位移傳感器Ⅱ、角位移傳感器Ⅲ和角位移傳感器Ⅳ的初始值θ₁₀、θ₂₀、θ₃₀、θ₄₀，根據公式計算銑挖頭相對于機身坐標系的初始位置坐標（X₀,Y₀），通過查表讀取大臂油缸、中間臂油缸、小臂油缸、銑挖頭油缸的伸長量，根據向上、向下、向左、向右的截割指令，智能截割控制系統控制油缸自動伸縮，從而實現自動開槽；

式中：L₁為大臂長度；

L₂為中間臂長度；

L₃為小臂長度；

L₄為銑挖頭長度；

H為大臂與底座的鉸點距離設備底面的高度；

X₀和Y₀四舍五入取非負整數；

表中，m為智能化巷道開槽機器人適應的最大巷道寬度的1/2，單位與X₀相同；

n為智能化巷道開槽機器人適應的最大巷道斷面高度，單位與Y₀相同；

p=1，2，3，4，p=1時為大臂油缸的伸長量，p=2時為中間臂油缸的伸長量，p=3時為小臂油缸的伸長量，p=4時為銑挖頭油缸的伸長量。