[发明专利]一种巷道薄喷机器人的机械臂及使用机械臂的喷涂方法

说明书

一种巷道薄喷机器人的机械臂及使用机械臂的喷涂方法，涉及煤矿巷道薄喷施工领域，包括基座、固定支架、伸缩臂，基座通过螺栓固定在机器人上，在基座的上部安装有回转液压缸，回转角度为沿水平面0°‑360°回转，回转液压缸上部座上安装有摆动液压缸，摆动液压缸沿巷道垂直截面内摆动，摆动角度范围为0‑180°，伸缩臂包括从下至上依次套接的Ⅰ臂、Ⅱ臂、Ⅲ臂，在Ⅱ臂、Ⅲ臂、Ⅱ臂之间采用钢丝绳索滑轮连接，Ⅲ臂、Ⅱ臂的长度相等且联动设置，同一时间段，Ⅱ臂沿伸缩臂的轴线伸缩位移为Ⅲ臂的一半；本发明喷枪嘴沿理想轨迹进行喷涂施工作业的同时，对于巷道内壁凸凹局部进行有效自动避障，保证了喷涂施工的灵活性，且喷涂无死角、喷涂效果较好。

技术领域

本发明涉及煤矿巷道薄喷施工领域，尤其是涉及一种巷道薄喷机器人的机械臂及使用机械臂的喷涂方法。

背景技术

公知的，随着新型材料薄喷施工支护技术的发展，材料性能与支护技术的优越性被越来越多的煤矿业主所接受。对于大型矿山及大断面等施工巷道，现有的施工工艺和设备均存在较大问题；随着施工量增大，施工效率要求高，一些煤矿井下巷道薄喷施工长达数千米，部分段的巷道顶部较高，工人操作实施困难，很难保证喷涂的质量。喷涂轨迹规划在喷涂工艺设计中极其重要，煤矿井下巷道截面尺寸大而复杂，内壁局部不规则，目前常见的煤矿巷道喷涂支护施工多为矩形巷道，喷涂难度更大。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种巷道薄喷机器人的机械臂及使用机械臂的喷涂方法。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种巷道薄喷机器人的机械臂，包括基座、固定支架、伸缩臂，基座通过螺栓固定在机器人上，在基座的上部安装有回转液压缸，回转角度为沿水平面0°-360°回转，回转液压缸上部座上安装有摆动液压缸，摆动液压缸沿巷道垂直截面内摆动，摆动角度范围为0-180°，固定支架呈n形，分别固定在摆动液压缸两端的输出轴上，伸缩臂固定在固定支架的横向板上；

伸缩臂包括从下至上依次套接的Ⅰ臂、Ⅱ臂、Ⅲ臂，在Ⅱ臂、Ⅰ臂之间连接有位移传感器和伸缩液压缸，Ⅲ臂、Ⅱ臂之间采用钢丝绳索滑轮连接，Ⅲ臂、Ⅱ臂的长度相等且联动设置，其中Ⅱ臂的伸缩速度为V2，Ⅲ臂的伸缩速度为V3，2V2=V3，同一时间段，Ⅱ臂沿伸缩臂的轴线伸缩位移为Ⅲ臂的一半；在Ⅰ臂的末端固定有环形的激光发射器支架，在激光发射器支架的两侧分别设有拆卸充电式的左激光发射器、右激光发射器，且激光源与Ⅰ臂的末端断面共面，激光射线与轴线之间设有夹角θ，其中θ角小于30°；

在Ⅰ臂、的外部与Ⅲ臂的上端部之间固定有管路拖链，管路拖链内安装有材料管路，材料管路的上端口安装有喷枪嘴。

所述的巷道薄喷机器人的机械臂，还包括驱动伸缩臂旋转、摆动及伸缩的液压系统。

所述的巷道薄喷机器人的机械臂，在Ⅰ臂的外面设有检测传感器，检测获取摆动液压缸的实时摆动角α(t_n)，并将α(t_n)传输给控制器处理。

所述的巷道薄喷机器人的机械臂，左激光发射器、右激光发射器选用矿用本质安全型无线激光测距传感器，均包括GUJ100W激光发射器、KZC5W信号转换器及接收天线，基于激光三角法测量原理，计算GUJ100W激光发射器激光源到反射光点的距离，KZC5W信号转换器接收到GUJ100W激光发射器的测量数据后，通过接收天线RS485总线传输至控制器。

所述的巷道薄喷机器人机械臂，Ⅲ臂、Ⅱ臂的伸出长度达到距离巷道内壁预设的理想目标距离的位置。

所述的巷道薄喷机器人的机械臂，基座的左右两侧对称设有限位开关。

一种巷道薄喷机器人使用机械臂的喷涂方法，具体步骤操作如下：