[发明专利]一种煤矿井下密闭智能建造装置和方法

说明书

本发明公开了一种煤矿井下密闭智能建造装置和方法，包括行走机构、作业平台、六轴机械臂、伸缩机构、打印喷头、浇筑喷头、泵送机构、三维扫描仪和控制机构。在巷道密闭墙构筑位置预先对两帮及顶、底掏槽，三维扫描仪实时扫描预设密闭墙轮廓，向控制机构传输参数，控制机构构建密闭墙3D打印模型，并驱动行走机构使该装置行驶至设定位置后，启动六轴机械臂、泵送机构和打印喷头作业，完成密闭墙打印作业；启动六轴机械臂、伸缩机构、泵送机构和浇筑喷头完成密闭墙浇筑作业。控制机构按打印材料的膨胀系数等比缩小建模，打印墙体自动嵌入掏槽，接帮接顶。本发明提供的装置和方法，实现建造无人化、智能化，高效快捷，密封效果可靠稳定。

技术领域

本发明涉及煤矿安全生产技术领域,尤其涉及一种煤矿井下密闭智能建造装置和方法。

背景技术

在煤矿井下巷道内筑造密闭墙，是防治煤层自然发火和瓦斯爆炸等主要灾害的有效技术手段。现阶段，筑造密闭墙普遍采取人工砌筑方式，即采用垒砖抹水泥的传统砌筑方式。由于煤矿巷道受到煤矿开采以及地质环境的制约，其通道表现为宽度窄、顶高矮的特点，能够提供的作业范围有限；并且，人工筑造所需的砖石、砂石和水泥等原材料运输困难，在煤矿巷道内作业需要耗费较多的人力和物力，延长施工周期，作业人员所面临的风险增高，遇到突发状况可能会造成较严重的后果。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的技术问题，即，为了能够在煤矿巷道密闭墙筑造过程中减轻作业人员的体力劳动，有效保障作业人员的施工安全，并提高密闭墙筑造效率，本发明提供一种煤矿井下密闭智能建造装置及方法。

本发明提供的技术方案如下：

一种煤矿井下密闭智能建造装置，包括行走机构、作业平台、六轴机械臂、伸缩机构、打印喷头、浇筑喷头、泵送机构、三维扫描仪和控制机构；所述作业平台固定安装于所述行走机构的上表面，所述作业平台内部设置有物料腔室，所述物料腔室用于装载浆料；所述六轴机械臂固定安装于所述作业平台的上表面，所述六轴机械臂设置有电控箱，所述电控箱用于接收所述控制机构的作业指令，并控制所述六轴机械臂执行所述作业指令；所述打印喷头固定安装在所述六轴机械臂的六轴轴臂处，随所述六轴同步运动；所述伸缩机构固定安装在所述六轴机械臂的四轴轴臂处，所述浇筑喷头固定设置在所述伸缩机构的前端，随所述伸缩机构同步运动；所述泵送机构安装于所述作业平台的外表面，所述泵送机构接收所述控制结构的作业信息，并向所述打印喷头和/或所述浇筑喷头泵送浆料；所述三维扫描仪安装于所述六轴机械臂处，用于测量并向所述控制机构传输煤矿巷道的巷道参数数据；所述控制机构设置于所述作业平台的上表面，用于接收所述三维扫描仪传输的巷道参数数据和外部输入数据，并控制所述行走机构、六轴机械臂、伸缩机构和泵送机构按照设定的逻辑程序作业。

进一步的，所述泵送机构包括泵送机构包括作业泵、管线A和管线B；所述作业泵的进料管贯穿所述作业平台并伸入所述物料腔室；所述作业泵开设两个出料口，并分别连接所述管线A和所述管线B，所述管线A设有阀门A，所述管线B设有阀门B；所述管线A的另一端连接所述浇筑喷头，所述管线B的另一端连接所述打印喷头；所述控制机构通过信号线控制所述作业泵、阀门A和阀门B的开合。

进一步的，所述控制机构包括A/D数模转换模块、MCU主控制模块、打印数据输出模块、第一电机控制模块、第二电机控制模块、第三电机控制模块、第一开关控制模块、第二开关控制模块和延时电路模块；其中，所述A/D数模转换模块用于接收所述三维扫描仪传输的数据信息；所述打印数据输出模块用于向所述六轴机械臂的电控箱输出密闭墙建模数据；所述第一电机控制模块用于控制所述行走机构的电机启停；所述第二电机控制模块用于控制所述伸缩机构的电机启停；所述第三电机控制模块用于控制所述作业泵的电机启停；所述第一开关控制模块用于控制所述阀门A的启停；所述第二开关控制模块用于控制所述阀门B的启停；所述MCU主控制模块用于接收和处理所述三维扫描仪传输的巷道参数数据和/或外部输入数据，并向所述A/D数模转换模块、打印数据输出模块、第一电机控制模块、第二电机控制模块、第三电机控制模块、第一开关控制模块、第二开关控制模块和延时电路模块传输作业指令。