一种煤矿井下多功能自动砌筑机器人及方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿井下多功能自动砌筑机器人，包括前车；后车，与前车可拆卸地连接，设有输送泵以泵送建筑材料；砌筑机械手，设于所述前车用于进行砌筑；砖块运输平台，设于所述前车，用于向所述砌筑机械手输送砖块；惯性导航仪，获取自动砌筑机器人相对于巷道实时位置坐标；三维激光扫描仪，实时监测巷道断面参数；控制模块，根据惯性导航仪的信息控制前车移动及三维激光扫描仪检测的信息，规划砌筑轨迹，计算砌筑算法，并控制砌筑机械手进行砌筑。本发明专利技术适应煤矿井下密闭砌筑的复杂工况环境，实现砌筑机器人的位置定位、砌砖路径规划、自动砌砖，有效提高煤矿井下永久密闭砌筑作业的效率，减轻工人的劳动强度，保证作业人员安全。全。全。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下多功能自动砌筑机器人及方法


[0001]本专利技术涉及建筑机械技术的
，具体涉及一种煤矿井下多功能自动砌筑机器人及方法。

技术介绍

[0002]随着煤矿井下开采的面积继续加大，需要将采空区废旧巷道及时封闭，目前，煤矿井下隔绝废旧巷道和封闭火区的方法是搭建密闭砌筑墙。研究密闭的可靠性以及承压的安全性，对矿井的安全开采具有重要的意义。人工砌筑作业费事，费力，效率低。砌筑材料运输繁重，给砌筑工作带来不便。火灾区人工砌筑作业对人员安全威胁很大。
[0003]授权公告号CN202010091150.3，授权公告日为2020年6月16日专利技术专利“一种抹浆装置、抹浆机器人及砌筑设备”，该专利实现不了智能化砌筑，仍需投入大量的人力进行砌筑，造成效率低、工期长等问题。砌筑效果不好，砌的墙壁稳定性较低。
[0004]鉴于以上问题，有必要提供一种煤矿井下多功能自动砌筑机器人及方法以克服上述生产过程中存在的缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种煤矿井下多功能自动砌筑机器人及方法以至少解决现有技术人工负担大的缺陷。
[0006]本专利技术提供一种煤矿井下多功能自动砌筑机器人，包括：前车；后车，与前车可拆卸地连接，设有可更换地输送泵以泵送建筑材料；砌筑机械手，设于所述前车用于进行砌筑；砖块运输平台，设于所述前车，用于向所述砌筑机械手输送砖块；惯性导航仪，获取自动砌筑机器人相对于巷道实时位置坐标；三维激光扫描仪，实时监测巷道断面参数；控制模块，根据惯性导航仪的信息控制前车移动及三维激光扫描仪检测的信息，规划砌筑轨迹，计算砌筑算法，并控制砌筑机械手进行砌筑。
[0007]进一步的，所述砌筑机械手包括滑移固定座、横移油缸、支撑座、一级机械臂、一级机械臂驱动油缸、二级机械臂、二级机械臂驱动油缸、三级机械臂、三级机械臂驱动油缸、连接块、旋转油缸、回转驱动、移动夹持端、固定夹持端、夹持油缸；所述滑移固定座固定在前车上；所述支撑座可滑动地设于滑移固定座，横移油缸驱动支撑座移动；所述一级机械臂一端与支撑座铰接；所述的一级机械臂驱动油缸一端铰接在底座上，另一端与一级机械臂铰接，一级机械臂驱动油缸驱动一级机械臂转动；所述二级机械臂与一级机械臂铰接；二级机械臂驱动油缸一端铰接在一级机械臂上，另一端与二级机械臂铰接，二级机械臂驱动油缸驱动二级机械臂转动；所述三级机械臂与二级机械臂铰接；三级机械臂驱动油缸一端铰接在二级机械臂上，另一端与三级机械铰接，三级机械臂驱动油缸驱动三级机械臂转动；所述
连接块与三级机械臂铰接；所述旋转油缸一端固定在三级机械臂上，一端固定在连接块上；所述回转驱动一端与连接块连接，一端与固定夹持端连接，实现机械手的水平回转运动；所述的伸缩油缸一端与固定夹持端铰接，一端与移动夹持端铰接，实现机械手的夹持工作。
[0008]进一步的，砌筑机械手中的每个油缸均带有传感器，用于实时监控机械手的位移、转角参数，通过控制模块实现机械臂的实时姿态控制调节。
[0009]进一步的，自动砌筑机器人还包括辅助运输模板，设于所述前车用于运输模板。
[0010]本专利技术还提供煤矿井下多功能自动砌筑机器人的砌筑方法，包括如下步骤：步骤一：砌筑机器人在巷道内通过惯性导航仪的定位信息移动至指定砌筑工作位置，通过三维激光扫描仪实时测得巷道断面参数，规划出砌筑轨迹，计算出砌筑算法，控制砌筑机械手进行砌砖作业，砌砖过程中通过各驱动传感器实时反馈检测驱动位姿；步骤二：进行人工模板支设作业，工人在辅助运输模板处拿取模板进行作业；步骤三：输送泵向砖墙与模板间灌注混凝土，砌筑将机械手换成液压夯实器，夯实混凝土；步骤四：静置冷却，卸除模板，将后车输送泵更换成膨胀水泥泵，进行膨胀水泥的泵送；步骤五：膨胀水泥冷却后，在膨胀水泥后继续执行步骤一至步骤四直至完成作业；步骤六：在最外层断面处进行高分子材料的填充作业。
[0011]本专利技术有益效果本专利技术将自带辅材存储装置，减少工人劳动强度，自带智能化控制系统，实现自动砌筑与填充抹面作业，与人工砌筑相比，大大增加了砌筑作业的安全性、高效性，提高了砌筑效率，对于煤矿井下安全智能化开采具有重要意义。
[0012]我们所提出的一种煤矿井下多功能自动砌筑机器人及方法，通过砌筑机器人的连杆坐标系、砌筑机器人与巷道位置坐标和巷道模型断面，实现运动轨迹控制和砌筑路径自动规划，利用机械臂驱动执行器完成一个循环自动砌筑作业，实现了智能化砌筑，降低了工人劳动强度，提高了砌筑效率。通过上述机构与系统，煤矿井下密闭砌筑自动化程度得到了进一步提升，工作效率以及施工的机械化程度将会显著提高。
附图说明
[0013]图1是本专利技术一种煤矿井下多功能自动砌筑机器人及方法主视图。
[0014]图2是本专利技术一种煤矿井下多功能自动砌筑机器人及方法俯视图。
[0015]图3是本专利技术一种煤矿井下多功能自动砌筑机器人及方法砌筑机械手示意图。
[0016]图中，1
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前车、2
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后车、3
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砌筑机械手、4
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操作台、5
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辅助运输模板、6
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动力站、7
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砖块运输平台、8
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可替换输送泵、9
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喷头、10
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三维激光扫描仪、11
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惯性导航系统、12
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PLC控制模块、13
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现场工控机、301
‑
滑移固定座、302
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横移油缸、303
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支撑座、304
‑
一级机械臂、305
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一级机械臂驱动油缸、306
‑
二级机械臂、307
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二级机械臂驱动油缸、308
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三级机械臂、309
‑
三级机械臂驱动油缸、310
‑
连接块、311
‑
旋转油缸、312
‑
回转驱动、313
‑
移动夹持端、314
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固定夹持端、315
‑
夹持油缸。
具体实施方式
[0017]请参见图1
‑
3，一种煤矿井下多功能自动砌筑机器人包括前车1、后车2、砌筑机械手3、操作台4、辅助运输模板5、动力站6、砖块运输平台7、可替换输送泵8、喷头9、三维激光扫描仪10、惯性导航系统11、PLC控制模块12以及现场工控机13。所述前车1与后车2通过销轴进行铰接，后车2可根据工艺需求拆卸替换，方便泵送混凝土、黄土及膨胀水泥等材料；砌筑机械手3通过滑移固定座301与前车1螺栓连接；所述操作台4通过螺栓固定在前车1上，实现机器人的人工辅助控制；所述辅助运输模板5与前车1通过螺栓进行固定，实现模板的便捷式运输；所述动力站6通过螺栓固定在前车1上，为整机的工作提供动力保障；所述砖块运输平台7与前车1通过螺栓进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下多功能自动砌筑机器人，其特征在于，包括：前车；后车，与前车可拆卸地连接，设有可更换地输送泵以泵送建筑材料；砌筑机械手，设于所述前车用于进行砌筑；砖块运输平台，设于所述前车，用于向所述砌筑机械手输送砖块；惯性导航仪，获取自动砌筑机器人相对于巷道实时位置坐标；三维激光扫描仪，实时监测巷道断面参数；控制模块，根据惯性导航仪的信息控制前车移动及三维激光扫描仪检测的信息，规划砌筑轨迹，计算砌筑算法，并控制砌筑机械手进行砌筑。2.根据权利要求1所述的煤矿井下多功能自动砌筑机器人，其特征在于，所述砌筑机械手包括滑移固定座、横移油缸、支撑座、一级机械臂、一级机械臂驱动油缸、二级机械臂、二级机械臂驱动油缸、三级机械臂、三级机械臂驱动油缸、连接块、旋转油缸、回转驱动、移动夹持端、固定夹持端、夹持油缸；所述滑移固定座固定在前车上；所述支撑座可滑动地设于滑移固定座，横移油缸驱动支撑座移动；所述一级机械臂一端与支撑座铰接；所述的一级机械臂驱动油缸一端铰接在底座上，另一端与一级机械臂铰接，一级机械臂驱动油缸驱动一级机械臂转动；所述二级机械臂与一级机械臂铰接；二级机械臂驱动油缸一端铰接在一级机械臂上，另一端与二级机械臂铰接，二级机械臂驱动油缸驱动二级机械臂转动；所述三级机械臂与二级机械臂铰接；三级机械臂驱动油缸一端铰接在二级机械臂上，另一端与三级机械铰接，三级机械臂驱动油缸驱动三级机械臂转动；所述连接块...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢苗，刘东旭，卢进南，刘治翔，张鸿宇，郭成虎，李玉岐，孟庆爽，阎树彤，任泽，石忠定，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：