【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种碎渣清理机器人及tbm积渣清理系统，属于隧道开挖；尤其涉及一种适用于tbm的碎渣清理和安全预警机器人。
技术介绍
1、tbm(全断面硬岩隧道掘进机)施工环境一般为硬岩地层，经常发生岩爆、顶部坍塌掉块等现象，导致隧道底部积渣严重，若不及时清理，将导致洞壁喷浆、仰拱块铺设和轨道铺设滞后，延误施工进度。
2、近年来行业内研发了多种不同结构形式的大型清渣设备，如挖斗式、夹爪式、滚筒式等，并取得了一定的应用效果。但这些设备体积较为庞大，针对大块和大面积渣石堆清理效果较好，而对细碎渣石无法完全清理。现场施工中仍需要工人守在清渣设备附近，使用铁锹和编织袋及时进行细碎渣石的清理，无法解放人力，同时人员在清渣区域作业存在较大的安全隐患。
3、目前的大型清渣设备一般位于tbm主梁下方，这里是人员前往盾体和刀盘处的必经之路，而清渣设备工作时运动范围很大，同时渣石会向外飞溅，此时若有人员误入作业区域，很容易导致安全事故发生。
4、申请公布号为cn109667596a的中国专利技术专利申请公布文件公开了一种适用于tbm的多模式隧道底部清渣机器人，在一个机械臂上集成了三种结构形式的末端执行机构，实现对大、中、小三种渣石的清理。但该设备运动范围有限，难以全面覆盖隧道底部；同时安装在tbm主梁下方，其灵活程度和自由程度有限，仅能以机械臂的支撑架为中心覆盖周围的区域，难以满足隧道底部细碎渣石的全面清理。
5、申请公布号为cn114273282a的中国专利技术专利申请公布文件公开了一种基于机器人作业
6、单独依赖掘进机上安装的清渣机械，以上两种方案难以实现细碎渣石的全面清理，均需要人工作业配合。同时，以上两种方案均未涉及安全保护功能，若清渣作业过程中有人误入作业区域，或者人工清渣作业未能与机械清渣协调配合好，这两类主梁下方安装的大型清渣作业机械可能导致严重的人员伤害。
7、对此，申请公布号为cn116901064a的中国专利技术专利申请公布文件公开了一种适用于tbm施工的隧道底部积渣清理系统及其启动方法，通过设置在主梁下侧的语音识别系统和视觉系统利用图像识别和声音识别判断作业区域是否有人，根据判定结果控制设备启停。但固定位置设置的视觉系统视角有限，同时隧道施工现场噪音嘈杂，声音识别也难以做到低误判和防漏判的兼顾。
8、现有技术为了实现细碎渣石的全面清理，难以实现真正的少人化和无人化清渣作业，且清渣效率较低，存在较大安全隐患。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种碎渣清理机器人，用以解决细碎渣石清理依赖人工存在效率低和安全隐患的问题；还提供了一种tbm积渣清理系统，用以解决现有技术细碎渣石难以完全清理的问题
2、为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
3、本专利技术的一种碎渣清理机器人的技术方案，包括自走式车体，所述车体上设置有用于从地面吸取碎渣的吸渣部，车体内设置有用于暂存通过吸渣部收集的碎渣的存储箱；所述车体上还设置有用于识别碎渣和周围环境的环境感知系统。
4、进一步地，所述吸渣部包括多自由度的机械臂，所述机械臂末端设置有用于抽吸碎渣的抽吸口，抽吸口通过管路连接所述存储箱；车体还包括用于在所述管路中产生从抽吸口到存储箱的抽吸气流的抽吸装置。
5、进一步地，所述机械臂末端避让开抽吸口的位置还设置有用于打碎结块碎渣的执行机构。
6、进一步地，所述环境感知系统包括朝向车体一个方向的用于识别碎渣的第一识别装置，和朝向另一个方向的用于识别环境的第二识别装置。
7、进一步地，所述第一识别装置包括激光雷达，通过对激光雷达获取的点云数据的处理获取机器人周围的碎渣位置和分布。
8、进一步地，所述第二识别装置包括摄像头，通过图像识别算法，对设定区域内的人员进行检测。
9、进一步地，所述激光雷达朝向车体行走方向的前侧设置，所述摄像头朝向后侧设置。
10、进一步地，所述车体上还设置声光报警装置，当通过摄像头检测到人员误入时，通过声光报警装置报警。
11、进一步地，所述存储箱底面设置有连通车辆底盘下方用于倾泻暂存碎渣的底部开合装置。
12、本专利技术的一种tbm积渣清理系统的技术方案，包括设置在tbm主梁下方的清渣机器人，还包括碎渣清理机器人，所述碎渣清理机器人包括自走式车体，所述车体上设置有用于从地面吸取碎渣的吸渣部，车体内设置有用于暂存通过吸渣部收集的碎渣的存储箱；所述车体上还设置有用于识别碎渣和周围环境的环境感知系统。
13、进一步地，所述吸渣部包括多自由度的机械臂，所述机械臂末端设置有用于抽吸碎渣的抽吸口，抽吸口通过管路连接所述存储箱；车体还包括用于在所述管路中产生从抽吸口到存储箱的抽吸气流的抽吸装置。
14、进一步地，所述机械臂末端避让开抽吸口的位置还设置有用于打碎结块碎渣的执行机构。
15、进一步地，所述环境感知系统包括朝向车体一个方向的用于识别碎渣的第一识别装置，和朝向另一个方向的用于识别环境的第二识别装置。
16、进一步地，所述第一识别装置包括激光雷达，通过对激光雷达获取的点云数据的处理获取机器人周围的碎渣位置和分布。
17、进一步地，所述第二识别装置包括摄像头，通过图像识别算法，对设定区域内的人员进行检测。
18、进一步地，所述激光雷达朝向车体行走方向的前侧设置，所述摄像头朝向后侧设置。
19、进一步地，所述车体上还设置声光报警装置，当通过摄像头检测到人员误入时，通过声光报警装置报警。
20、进一步地，所述存储箱底面设置有连通车辆底盘下方用于倾泻暂存碎渣的底部开合装置。
21、本专利技术的有益效果为：
22、针对
技术介绍
指出的现有技术的缺陷，本专利技术提出一种从结构上独立于掘进机之外的碎渣清理机器人，配合掘进机上设置的大型清渣机械，在大型清渣机械将大块孤石和堆积较深的大量积渣清理完毕后，隧道底部环境适合于轮式车辆行驶，本专利技术的碎渣清理机器人利用环境感知手段检测到碎渣存在的区域，利用自动驾驶技术前往细碎渣石存在位置，利用抽吸原理清理剩余的碎渣，能够彻底清理残余碎渣，可以做到少人化以及完全的无人化清渣，提高了清渣效率，同时保证了清渣作业的安全。
【技术保护点】
1.一种碎渣清理机器人，其特征在于，包括自走式车体，所述车体上设置有用于从地面吸取碎渣的吸渣部，车体内设置有用于暂存通过吸渣部收集的碎渣的存储箱；所述车体上还设置有用于识别碎渣和周围环境的环境感知系统。
2.根据权利要求1所述的碎渣清理机器人，其特征在于，所述吸渣部包括多自由度的机械臂，所述机械臂末端设置有用于抽吸碎渣的抽吸口，抽吸口通过管路连接所述存储箱；车体还包括用于在所述管路中产生从抽吸口到存储箱的抽吸气流的抽吸装置。
3.根据权利要求2所述的碎渣清理机器人，其特征在于，所述机械臂末端避让开抽吸口的位置还设置有用于打碎结块碎渣的执行机构。
4.根据权利要求1所述的碎渣清理机器人，其特征在于，所述环境感知系统包括朝向车体一个方向的用于识别碎渣的第一识别装置，和朝向另一个方向的用于识别环境的第二识别装置。
5.根据权利要求4所述的碎渣清理机器人，其特征在于，所述第一识别装置包括激光雷达，通过对激光雷达获取的点云数据的处理获取机器人周围的碎渣位置和分布。
6.根据权利要求5所述的碎渣清理机器人，其特征在于，所述第二识别装
7.根据权利要求6所述的碎渣清理机器人，其特征在于，所述激光雷达朝向车体行走方向的前侧设置，所述摄像头朝向后侧设置。
8.根据权利要求7所述的碎渣清理机器人，其特征在于，所述车体上还设置声光报警装置，当通过摄像头检测到人员误入时，通过声光报警装置报警。
9.根据权利要求1所述的碎渣清理机器人，其特征在于，所述存储箱底面设置有连通车辆底盘下方用于倾泻暂存碎渣的底部开合装置。
10.一种TBM积渣清理系统，包括设置在TBM主梁下方的清渣机器人，其特征在于，还包括如权利要求1～9任一项所述的碎渣清理机器人。
...【技术特征摘要】
1.一种碎渣清理机器人，其特征在于，包括自走式车体，所述车体上设置有用于从地面吸取碎渣的吸渣部，车体内设置有用于暂存通过吸渣部收集的碎渣的存储箱；所述车体上还设置有用于识别碎渣和周围环境的环境感知系统。
2.根据权利要求1所述的碎渣清理机器人，其特征在于，所述吸渣部包括多自由度的机械臂，所述机械臂末端设置有用于抽吸碎渣的抽吸口，抽吸口通过管路连接所述存储箱；车体还包括用于在所述管路中产生从抽吸口到存储箱的抽吸气流的抽吸装置。
3.根据权利要求2所述的碎渣清理机器人，其特征在于，所述机械臂末端避让开抽吸口的位置还设置有用于打碎结块碎渣的执行机构。
4.根据权利要求1所述的碎渣清理机器人，其特征在于，所述环境感知系统包括朝向车体一个方向的用于识别碎渣的第一识别装置，和朝向另一个方向的用于识别环境的第二识别装置。
5.根据权利要求4所述的碎渣清理机器人，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李正道，吴乾坤，孙志洪，原晓伟，王一新，姜礼杰，孙颜明，彭飞虎，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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