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专利名称：一种溜井堵塞物清理机器人

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411375899.5

专利申请（专利权）人：昆明理工大学
权利人地址：云南省昆明市呈贡区景明南路727号

专利发明（设计）人：李祥龙,关思,王建国

专利摘要：本发明涉及一种溜井堵塞物清理机器人，属于采矿技术领域，用于解决现有技术中清理溜井时在堵塞点底部放置炸药包进行爆破，炸药包放置困难，炸药用量难以控制，安全性差的问题。包括：移动装置、角度调节机构、清理执行机构和监测机构；角度调节机构包括摆动架、伸缩杆和直线运动机构；摆动架和移动装置铰接，伸缩杆一端和移动装置铰接，伸缩杆另一端和摆动架铰接，直线运动机构设置在摆动架上；清理执行机构包括机械臂、安装架和千斤顶；机械臂可拆卸的安装在直线运动机构的活动端；安装架设在机械臂的活动端，千斤顶固定安装在安装架上，监测机构固定安装在安装架或机械臂上。

主权利要求：
1.一种溜井堵塞物清理机器人，其特征在于，包括：移动装置、角度调节机构、清理执行机构和监测机构；
所述角度调节机构包括摆动架、伸缩杆和直线运动机构；所述摆动架和所述移动装置铰接，所述伸缩杆一端和所述移动装置铰接，所述伸缩杆另一端和所述摆动架铰接，所述直线运动机构设置在所述摆动架上；
所述清理执行机构包括机械臂、安装架和千斤顶；所述机械臂可拆卸的安装在所述直线运动机构的活动端；所述安装架设在所述机械臂的活动端，所述千斤顶固定安装在所述安装架上，所述监测机构固定安装在所述安装架或机械臂上；
所述机械臂包括加长臂、旋转头和执行臂，所述加长臂可拆卸安装在所述直线运动机构的活动端，所述加长臂的端部固定安装有所述旋转头，所述执行臂通过舵机铰接在所述旋转头上，所述安装架通过舵机和所述执行臂铰接；
所述安装架呈长条形，所述千斤顶的顶进方向和所述安装架的长度方向垂直；
所述安装架上固定设置有若干所述千斤顶，相邻两个所述千斤顶的顶进方向互相垂直。
2.根据权利要求1所述的溜井堵塞物清理机器人，其特征在于：所述直线运动机构包括丝杆、第一电机、导轨和滑块；所述导轨和所述摆动架固定连接，所述滑块和所述导轨滑动配合，所述丝杆和所述摆动架转动连接，所述丝杆和所述滑块螺纹配合，所述丝杆和所第一电机传动连接；所述滑块和所述加长臂可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的溜井堵塞物清理机器人，其特征在于：所述安装架上固定设置有自动夹爪，所述加长臂位于所述自动夹爪之间，通过所述自动夹爪可夹持住所述加长臂，若干所述加长臂首位依次可拆卸连接。
4.根据权利要求2所述的溜井堵塞物清理机器人，其特征在于：还包括打孔机构，所述打孔机构包括钻杆和第二电机，所述第二电机固定安装在所述滑块上；当钻孔的时候，拆卸掉所述清理执行机构后，所述钻杆和所述滑块转动连接，所述第二电机和所述钻杆传动连接，所述钻杆为拼接式钻杆。
5.根据权利要求1所述的溜井堵塞物清理机器人，其特征在于：所述监测机构包括摄像头和探灯，所述摄像头和所述探灯均固定安装在所述执行臂或者所述安装架上。
6.根据权利要求1?5任一所述的溜井堵塞物清理机器人，其特征在于：所述安装架上还固定安装有振动电机。
7.根据权利要求1?3任一所述的溜井堵塞物清理机器人，其特征在于：还包括喷头，所述喷头固设在所述安装架上，所述喷头连通水管。 说明书 : 一种溜井堵塞物清理机器人技术领域[0001] 本发明属于采矿技术领域，尤其是涉及一种溜井堵塞物清理机器人。背景技术[0002] 在矿山地下开采的复杂作业环境中，溜井作为实现不同开采水平之间矿石和废石集中、运输等关键功能的重要设施，其稳定运行对于矿山的安全生产起着举足轻重的作用。然而，在实际的开采进程中，却面临着诸多棘手的问题。首先，当倾倒的矿石大块率处于较高水平时，较大尺寸的矿石容易在溜井中形成堵塞。其次，若放矿不及时，矿石会随着时间的推移而长时间沉积压实，这也极大地增加了溜井结拱或堵塞的可能性。再者，在溜井施工的过程中，井壁不可避免地会产生一些凹凸面，这些凹凸部位同样会成为溜井出现结拱或堵塞的潜在隐患。[0003] 一旦溜井出现结拱或堵塞的情况，将会给井下工作人员的人身安全带来极其严重的威胁。同时，也会对矿山的安全生产造成极大的负面影响，导致生产进度受阻、资源浪费等一系列问题。目前，针对溜井堵塞所采用的主要处理方法是将炸药包放置在阻塞点底部进行爆破，通过爆破冲击破坏阻塞点矿石块之间的平衡使其掉落，从而对堵塞点进行清理。然而，这种处理方式存在着明显的局限性。堵塞点底部放置炸药包困难，同时对炸药的用量也难以控制，用量过大可能对溜井甚至矿山造成破坏，用量太少又达不到清理阻塞物的目的。而且，如果人员从底部放矿口进入进行作业，面临着极高的安全风险，随时可能遭遇各种意外情况，如坍塌、落石等，这进一步加剧了处理溜井堵塞问题的难度和复杂性。发明内容[0004] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种溜井堵塞物清理机器人，用于解决现有技术中清理溜井时在堵塞点底部放置炸药包进行爆破，炸药包放置困难，炸药用量难以控制，安全性差的问题。[0005] 为了实现上述目的，本发明提供的一种溜井堵塞物清理机器人，包括：移动装置、角度调节机构、清理执行机构和监测机构。[0006] 所述角度调节机构包括摆动架、伸缩杆和直线运动机构；所述摆动架和所述移动装置铰接，所述伸缩杆一端和所述移动装置铰接，所述伸缩杆另一端和所述摆动架铰接，所述直线运动机构设置在所述摆动架上；[0007] 所述清理执行机构包括机械臂、安装架和千斤顶；所述机械臂可拆卸的安装在所述直线运动机构的活动端；所述安装架设在所述机械臂的活动端，所述千斤顶固定安装在所述安装架上，所述监测机构固定安装在所述安装架或机械臂上。[0008] 可选地，所述机械臂包括加长臂、旋转头和执行臂，所述加长臂可拆卸安装在所述直线运动机构的活动端，所述加长臂的端部固定安装有所述旋转头，所述执行臂通过舵机铰接在所述旋转头上，所述安装架通过舵机和所述执行臂铰接。[0009] 可选地，所述直线运动机构包括丝杆、第一电机、导轨和滑块；所述导轨和所述摆动架固定连接，所述滑块和所述导轨滑动配合，所述丝杆和所述摆动架转动连接，所述丝杆和所述滑块螺纹配合，所述丝杆和所第一电机传动连接；所述滑块和所述加长臂可拆卸连接。[0010] 可选地，所述安装架上固定设置有自动夹爪，所述加长臂位于所述自动夹爪之间，通过所述自动夹爪可夹持住所述加长臂，若干所述加长臂首位依次可拆卸连接。[0011] 可选地，所述安装架呈长条形，所述千斤顶的顶进方向和所述安装架的长度方向垂直。[0012] 可选地，所述安装架上固定设置有若干所述千斤顶，相邻两个所述千斤顶的顶进方向互相垂直。[0013] 可选地，所述安装架上还固定安装有振动电机。[0014] 可选地，所述监测机构包括摄像头和探灯，所述摄像头和探灯均固定安装在所述执行臂或者所述安装架上。[0015] 可选地，所述的溜井堵塞物清理机器人还包括打孔机构，所述打孔机构包括钻杆和第二电机，所述第二电机固定安装在所述滑块上；当钻孔的时候，拆卸掉所述清理执行机构后，所述钻杆和所述滑块转动连接，所述第二电机和所述钻杆传动连接，所述钻杆为拼接式钻杆。[0016] 可选地，所述的溜井堵塞物清理机器人还包括喷头，所述喷头固设在所述安装架上，所述喷头连通水管。[0017] 如上所述，本发明的溜井堵塞物清理机器人，至少具有以下有益效果：[0018] 1、将所述溜井堵塞物清理机器人开到竖直溜井顶部，然后通过所述角度调节机构将所述机械臂调节呈竖直朝下，并通过所述直线运动组件控制所述机械臂向下运动，直到靠近堵塞点，然后所述机械臂控制所述千斤顶伸入到堵塞点的矿石块之间的缝隙中。启动所述千斤顶，对所述堵塞点的堵塞的矿石进行胀裂，从而破坏堵塞点的平衡，从而使得堵塞的矿石块从溜井中掉落。[0019] 2、由于所述机械臂上设置有旋转头，可以带动执行臂和所述安装紧架在溜井中自由旋转，从而控制所述千斤顶伸入到恰当的矿石缝隙中，进行胀裂。[0020] 3、通过增加长臂的数量，从而增加整个机械臂的长度，从而便于清理不同深度的堵塞点。同时由于所述安装架上设置有自动夹爪，在增加加长臂的时候，通过所述自动夹爪夹持住下部分的加长臂，便于增加新的加长臂。[0021] 4、由于所述安装架上固定设置有若干所述千斤顶，并且相邻两个所述千斤顶的顶进方向不同，可以实现多矿石块多个方向的胀裂。[0022] 5、通过所述探灯可以照亮所述阻塞点，然后再通过所述摄像头拍摄到阻塞点的情况，从而方便判断出堵塞情况。[0023] 6、由于设置有打孔机构，在找不到合适的缝隙胀裂的时候，可以通过所述钻杆从溜井侧面进行打孔，直到在所述阻塞点上的矿石块上钻出胀裂孔，然后再换上清理执行机构对胀裂孔进行胀裂，直到破坏阻塞点的平衡，使得阻塞的矿物掉落。[0024] 7、由于还设置有喷头，通过向所述喷头通入高压的水，高压水流对溜井堵塞点矿石块进行喷射。通过水流对溜井壁的润滑，以及对矿石块多的冲击作用，破坏阻塞点的平衡，从而使得阻塞的矿石块掉落，完成清理。[0025] 8、当千斤顶顶进过程中没能打破阻塞点平衡不能使得矿石块掉落时，可以启动振动电机，带动整个安装架振动，振动通过千斤顶传递到石块之间，带动阻塞点的矿石块一起振动，从而破坏整个阻塞点矿石块之间的平衡，使得矿石块松动掉落，完成清理。附图说明[0026] 图1为本发明实施例的溜井堵塞物清理机器人的立体结构示意图一；[0027] 图2为本发明实施例的溜井堵塞物清理机器人的图1中局部A的放大图；[0028] 图3为本发明实施例的溜井堵塞物清理机器人的图1中局部B的放大图；[0029] 图4为本发明实施例的溜井堵塞物清理机器人的立体结构示意图二；[0030] 图5为本发明实施例的切换打孔机构时的溜井堵塞物清理机器人的立体结构示意图。[0031] 附图标记说明：[0032] 移动装置1；摆动架201；伸缩杆202；加长臂3011；旋转头3012；执行臂3013；安装架302；千斤顶303；丝杆3031；第一电机3032；导轨3033；滑块3034；舵机305；自动夹爪4；振动电机5；钻杆601；第二电机602；探灯701；摄像头702。具体实施方式[0033] 下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路，软件或方法。[0034] 在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。[0035] 请参阅图1?图4，本发明提供一种溜井堵塞物清理机器人的实施例，包括:移动装置1、角度调节机构、清理执行机构和监测机构；移动装置1可以为车体，也可以是移动支架等。所述角度调节机构包括摆动架201、伸缩杆202和直线运动机构；伸缩杆202可以为气缸或者电动推杆。所述摆动架201和所述移动装置1铰接，所述伸缩杆202的一端和所述移动装置1铰接，所述伸缩杆202另一端和所述摆动架201铰接，所述直线运动机构设置在所述摆动架201上；所述清理执行机构包括机械臂、安装架302和千斤顶303；所述机械臂可拆卸的安装在所述直线运动机构的活动端；所述安装架302设在所述机械臂的活动端，所述千斤顶303固定安装在所述安装架302上，所述监测机构固定安装在所述安装架302或机械臂上。[0036] 将所述溜井堵塞物清理机器人行驶到到竖直溜井顶部，然后通过所述角度调节机构将所述机械臂调节呈竖直朝下，并通过所述直线运动组件控制所述机械臂向下运动，直到靠近堵塞点，然后所述机械臂控制所述千斤顶303伸入到堵塞点的矿石块之间的缝隙中或者溜井和矿石之间的缝隙中。启动所述千斤顶303，对所述堵塞点的堵塞的矿石进行胀裂，从而破坏堵塞点的平衡，矿石产生松动，从而使得堵塞的矿石块从溜井中掉落。[0037] 本实施例中，请参阅图1?图4，所述机械臂包括加长臂3011、旋转头3012和执行臂3013，所述加长臂3011可拆卸安装在所述直线运动机构的活动端，可以通过螺栓连接或者螺纹连接。所述加长臂3011的端部固定安装有所述旋转头3012，所述旋转头3012为内设有电机驱动的旋转机头。所述执行臂3013通过舵机305铰接在所述旋转头3012上，所述安装架302通过舵机305和所述执行臂3013铰接。由于所述机械臂上设置有旋转头3012，可以带动执行臂3013和所述安装架302在溜井中自由旋转，从而控制所述千斤顶303伸入到合适的矿石缝隙中进行胀裂。[0038] 本实施例中，请参阅图1?图4，所述直线运动机构包括丝杆3031、第一电机3032、导轨3033和滑块3034；所述导轨3033和所述摆动架201固定连接，所述滑块3034和所述导轨3033滑动配合，所述丝杆3031和所述摆动架201转动连接，所述丝杆3031和所述滑块3034螺纹配合，所述丝杆3031和所述第一电机3032传动连接；所述滑块3034和所述加长臂3011可拆卸连接。所述安装架302上固定设置有自动夹爪4，所述加长臂3011位于所述自动夹爪4之间，通过所述自动夹爪4可夹持住所述加长臂3011，若干所述加长臂3011首位依次可拆卸连接。[0039] 通过增加长臂3011的数量，从而增加整个机械臂的长度，从而便于清理不同深度的堵塞点。同时由于所述安装架302上设置有自动夹爪4，在增加加长臂3011的时候，通过所述自动夹爪4夹持住下部分的加长臂3011，便于增加新的加长臂3011，加长臂之间可以通过螺纹连接，也可以通过螺栓等方式连接。[0040] 本实施例中，请参阅图1?图4，所述安装架302呈长条形，所述千斤顶303的顶进方向和所述安装架302的长度方向垂直。方便伸入到阻塞点的裂缝中进行胀裂。[0041] 本实施例中，请参阅图1?图4，所述安装架302上固定设置有若干所述千斤顶303，相邻两个所述千斤顶303的顶进方向互相成角度，可以互相垂直，可以实现多个方向进行胀裂，从而破坏阻塞点的平衡。[0042] 本实施例中，请参阅图1?图4，所述安装架302上还固定安装有振动电机5。当千斤顶303顶进过程中没能打破阻塞点平衡，使得石块掉落，可以启动振动电机5，带动整个安装架302振动，振动通过千斤顶303传递到石块之间，带动阻塞点的矿石块一起振动，从而使得矿石块掉落，完成清理。[0043] 本实施例中，请参阅图1?图4，所述监测机构包括摄像头702和探灯701，所述摄像头702和探灯701均固定安装在所述执行臂3013或者所述安装架302上。通过所述探灯701可以照亮所述阻塞点，然后再通过所述摄像头702拍摄到阻塞点的情况，从而方便判断出堵塞情况。[0044] 本实施例中，请参阅图5，所述的溜井堵塞物清理机器人还包括打孔机构，所述打孔机构包括钻杆601和第二电机602，所述第二电机602固定安装在所述滑块3034上；当钻孔的时候，拆卸掉所述清理执行机构后，所述钻杆601和所述滑块3034转动连接，所述第二电机602和所述钻杆601传动连接，所述钻杆601为拼接式钻杆601。由于设置有打孔机构，在找不到合适的缝隙胀裂的时候，可以通过所述钻杆601从溜井侧面进行打孔，直到在所述阻塞点上的矿石块上钻出胀裂孔，然后再换上清理执行机构对胀裂孔进行胀裂，直到破坏阻塞点的平衡，使得阻塞的矿物掉落。[0045] 本实施例中，请参阅图1?图4，所述的溜井堵塞物清理机器人还包括喷头，所述喷头固设在所述安装架302上，所述喷头连通柔性的水管。由于还设置有喷头，通过向所述喷头通入高压的水，高压水流对溜井堵塞点矿石块进行喷射。通过水流对溜井壁的润滑，以及对矿石块多的冲击作用，破坏阻塞点的平衡，从而使得阻塞的矿石块掉落，完成清理。[0046] 综上所述，本发明提供的一种溜井堵塞物清理机器人，可以自动的通过机械臂完成对溜井的清理，并且能够采用多种方式进行清理，对溜井损害。啾扔氡魄謇砀影踩煽。[0047] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

专利地区：云南

专利申请日期：2024-09-30

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118881424B