[發明專利]具備自動防噴系統的一體式鉆孔機器人及控制方法

在審

• 申請號: 202211570266.0
• 申請日: 2022-12-08
• 公開（公告）號: CN116104415A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 彭濤;張剛;宋海濤;高鑫;曹明;王赫乾;沙翠翠;韓健
• 申請（專利權）人: 中煤科工西安研究院（集團）有限公司
• 主分類號: E21B7/02
• 分類號: E21B7/02;E21B15/04;E21B19/14;E21B19/16;E21B19/10;E21B33/06;E21B44/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 趙中霞

1.具備自動防噴系統的一體式鉆孔機器人，其特征在于，包括安裝在履帶車體上的三自由度主機、鉆桿箱、六自由度機械臂及末端手爪、常閉式防噴系統和主控制器；

所述三自由度主機包括給進機身、卸扣器和前夾持器、后夾持器、動力頭、給進油缸、拖板、平移油缸、平移卡板、給進位移拉繩傳感器組件、平移位移拉繩傳感器組件、變幅穩固裝置；所述變幅穩固裝置通過舉升油缸安裝在履帶車體平臺上，變幅穩固裝置的回轉支撐連接給進機身一側；所述平移油缸平移、變幅穩固裝置的舉升油缸舉升及回轉支撐旋轉能實現鉆桿三個自由度的調節；

所述鉆桿箱包括箱體支架、鉆桿限位架、擋桿、墊板、前倉門、擋板組件和后倉門；桿箱具有多層、多列容納鉆桿的空間，并通過調整側面墊板和底面鉆桿限位架能適應不同直徑的鉆桿；

所述六自由度機械臂包括底座、臂體和伺服電機；臂體在底座上的旋轉角度范圍-180°～+180°，伺服電機能控制臂體順序或同步動作，實現末端位置的變化，用于將鉆桿從桿箱中抓取到三自由度主機的鉆桿放置位置；

所述常閉式防噴系統包括孔口防噴裝置和瓦斯傳感器；孔口防噴裝置安裝在三自由度主機前端，包括轉接支架、鉆桿密封單元、孔口多通、孔壁密封筒和漏渣密封單元；所述轉接支架后端通過連接件與前夾持器螺接且轉接支架上的中心孔與前夾持器同軸，轉接支架前端至孔口方向依次設有與中心孔同軸并相互連接的鉆桿密封單元、孔口多通和孔壁密封筒，轉接支架通過其平推油缸與孔口多通連接，通過平推油缸控制鉆桿密封單元、孔口多通和孔壁密封筒的軸向位置以使孔壁密封筒緊貼在孔壁上，所述漏渣密封單元設在孔口多通下端；所述瓦斯傳感器裝于鉆孔孔口旁以能監測鉆場瓦斯濃度；

所述主控制器安裝在履帶車體后方的托架上，與履帶車體平臺通過螺栓連接，能控制履帶車體自調平、自穩固和自動加卸鉆桿、自動調節開孔姿態和自動鉆進。

2.如權利要求1所述的具備自動防噴系統的一體式鉆孔機器人，其特征在于，所述履帶車體包括履帶車體平臺及其兩側的行走履帶總成；還包括安裝在履帶車體平臺上的礦用本安雙軸傾角傳感器、吊裝索具、操縱臺閥組、壓力變送器組件和接線盒組件；所述礦用本安雙軸傾角傳感器能實現履帶車體的自動定位和自動穩固；所述吊裝索具焊接在履帶車體平臺側面，滿足鉆機在裝配或運輸中的吊裝；所述操縱臺閥組通過螺栓與履帶車體平臺相連，通過防爆遙控器控制實現鉆機各動作的控制和執行；所述壓力變送器組件用以實時檢測鉆機給進、起拔、正轉、反轉和回油工作壓力，同時顯示在防爆遙控器控制界面上以方便施工操作人員觀察；接線盒組件螺接在履帶車體平臺上。

3.如權利要求1所述的具備自動防噴系統的一體式鉆孔機器人，其特征在于，所述三自由度主機的卸扣器和前夾持器以及后夾持器螺接在給進機身的安裝板上，并與動力頭配合實現鉆桿的自動裝卸；動力頭與拖板通過銷軸連接，拖板與給進油缸的缸筒連接并隨給進油缸的缸筒運動，動力頭與拖板隨著給進油缸的伸出與縮回在給進機身上滑移，實現鉆機的下鉆與起鉆；給進油缸一端連接在給進機身前端，另一端固定在給進機身后端；給進位移拉繩傳感器組件一端固定在給進機身上，另一端固定在拖板上，實時檢測及反饋給進油缸的行程位置；平移油缸一端鉸接在給進機身前端，另一端鉸接在給進機身后端，缸筒與平移卡板連接，通過平移油缸的伸縮帶動給進機身前后移動，調節給進機身與鉆孔孔口距離；平移位移拉繩傳感器組件一端固定在給進機身上，另一端固定在平移卡板上，檢測及反饋平移油缸的平移量。