[发明专利]煤矿井下钻孔机器人及其控制方法

说明书

本发明涉及煤矿井下钻孔机器人及其控制方法，属于煤矿钻机技术领域，包括行走底盘和设置在其上的钻孔主机、自动装卸钻杆系统、自动补偿锚固系统和智能控制系统，以及导航定位行走系统；智能控制系统与钻孔主机、自动装卸钻杆系统、自动补偿锚固系统和导航定位行走系统相连。本发明通过将导航定位行走系统与智能控制系统相结合，实现了移动路径的自动规划。

技术领域

本发明属于煤矿钻机技术领域，涉及煤矿井下钻孔机器人及其控制方法。

背景技术

煤矿开采的过程中常伴随着多种自然灾害，如水害、冲击地压灾害、瓦斯突出灾害，而解决这些灾害的主要手段是施工探放水孔、防冲孔及瓦斯抽放孔。

煤矿井下钻机是用于上述打孔的设备，而现有钻机存在以下问题：(1)不具备自身位置感知能力，不能实现自定位；(2)不具备路径导航规划能力；(3)不具备智能开孔、钻孔能力。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供煤矿井下钻孔机器人及其控制方法，通过将导航定位行走系统与智能控制系统相结合，实现了移动路径的自动规划。

为达到上述目的，本发明提供了煤矿井下钻孔机器人，包括行走底盘和设置在其上的钻孔主机、自动装卸钻杆系统、自动补偿锚固系统和智能控制系统，以及导航定位行走系统；所述智能控制系统与钻孔主机、自动装卸钻杆系统、自动补偿锚固系统和导航定位行走系统相连。

可选地，所述行走底盘的一端设有提升架，所述钻孔主机和自动装卸钻杆系统通过提升架设置在行走底盘上。

可选地，所述钻孔主机包括固定在提升架上的机架，机架的一端设有动力头，另一端设有夹持器，钻杆经夹持器送入动力头，由动力头带动钻杆实现钻孔。

可选地，所述自动装卸钻杆系统包括送杆钻杆箱、机械手、钻杆转运器和主机械手；所述钻孔主机和钻杆箱分别位于主机械手的两侧；所述钻杆转运器位于钻杆箱和主机械手之间；所述送杆机械手设置在钻杆箱的一侧；所述送杆机械手用于在钻杆箱和钻杆转运器之间转运钻杆；所述钻杆转运器用于在送杆机械手与主机械手之间转运钻杆；所述主机械手用于在钻杆转运器和钻孔主机之间转运钻杆。

可选地，所述主机械手的机械臂末端设有同步定位传感器和水平定位传感器，所述机架上设有用于检测待装夹钻杆安装位置的末端定位传感器。

可选地，所述导航定位行走系统包括基站、移动站和避障传感器，所述基站设置在巷道的顶部，所述避障传感器设在行走底盘的周边，所述移动站设在行走底盘上。

可选地，所述智能控制系统包括PLC控制器，所述PLC控制器上集成有自动钻孔程序、自适应钻进程序和故障诊断程序。

可选地，所述PLC控制器上还集成有应急处理程序。

可选地，所述智能控制系统还包括工控机，所述PLC控制器与工控机相连。

可选地，还包括移动终端控制器，所述移动终端控制器与智能控制系统连接。

本发明还提供了煤矿井下钻孔机器人的控制方法，包括以下步骤：

S1定位、路径规划：

S1.1定位：在巷道内铺设导航定位系统基站，通过智能控制系统接收处理来自基站和移动站的定位信息，确定机器人在巷道中的坐标位置；

S1.2路径规划：操作人员向智能控制系统输入设计钻孔位置信息，经智能控制系统处理运算建立钻孔施工顺序和转场时的移动路径；

S2行走避障：机器人根据程序指令，自主移动至第一个钻孔位置；在移动的过程中，避障传感器实时监测机器人周边的障碍物，当遇到障碍物时，智能控制系统根据设计的避障程序控制机器人自主规避；