本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，尤其涉及一種隧道支護(hù)錨桿推進(jìn)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

在隧道巖石鉆孔作業(yè)中，為了穩(wěn)固隧道，需在巖石壁上插錨桿。而現(xiàn)有的插錨桿作業(yè)多數(shù)是針對于大型隧道，因此很有必要設(shè)計一種隧道支護(hù)錨桿推進(jìn)機(jī)器人。在專利申請方面，專利申請?zhí)朿n105781436a，名稱為“一種隧道支護(hù)鉆孔機(jī)器人”，其采用彈射式插錨桿機(jī)構(gòu)，通過壓縮彈簧儲存能量將錨桿彈射出去實現(xiàn)插錨桿作業(yè)，但是該方法只能一次性彈射，存在不穩(wěn)定性。因此本發(fā)明設(shè)計一種隧道支護(hù)錨桿推進(jìn)機(jī)器人，對其夾緊機(jī)構(gòu)和敲擊機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，該結(jié)構(gòu)工作靈活，可實現(xiàn)更為準(zhǔn)確、高效的插錨桿。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種隧道支護(hù)錨桿推進(jìn)機(jī)器人。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：包括主動輪機(jī)構(gòu)、推進(jìn)錨桿機(jī)構(gòu)、從動輪機(jī)構(gòu)，主動輪機(jī)構(gòu)包括主動輪外殼、通過連接關(guān)節(jié)一與主動輪外殼連接的電機(jī)外殼、設(shè)置在主動輪外殼端部的主動輪端蓋、設(shè)置在電機(jī)外殼內(nèi)的無刷直流電機(jī)，所述主動輪外殼內(nèi)設(shè)置有主動輪底座，主動輪底座與主動輪端蓋之間設(shè)置有主動輪支撐軸，主動輪底座上還鉸接有三對主動輪連接板，每對主動輪連接板之間分別設(shè)置有蝸輪軸、傳動輪軸和行進(jìn)輪軸，蝸輪軸上設(shè)置有蝸輪和蝸輪軸齒輪，傳動輪軸上設(shè)置有與蝸輪軸齒輪嚙合的傳動輪，行進(jìn)輪軸上安裝有行進(jìn)輪和與傳動輪嚙合的行進(jìn)齒輪，無刷直流電機(jī)輸出軸上安裝有蝸桿，蝸桿與蝸輪嚙合，所述主動輪端蓋的中間位置設(shè)置有圓柱，圓柱上設(shè)置有三角鐵一，三角鐵一的三個端部分別鉸接有主動輪支桿，主動輪支桿的端部與傳動輪軸連接；推進(jìn)錨桿機(jī)構(gòu)包括與電機(jī)外殼連接的連接關(guān)節(jié)二、與連接關(guān)節(jié)二連接的主體外殼、設(shè)置在連接關(guān)節(jié)二內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)、設(shè)置在主體外殼內(nèi)的端蓋、與端蓋連接的套筒、設(shè)置在套筒內(nèi)的底板、安裝在底板中間位置的兩端的兩個電吸盤、分別與電吸盤連接的兩個夾緊臂、設(shè)置在兩個夾緊臂之間的拉簧一、設(shè)置在每個夾緊臂端部的夾持頭、設(shè)置在兩個夾持頭之間的錨桿、設(shè)置在底板上的舵機(jī)支架、安裝在舵機(jī)支架上的舵機(jī)、與舵機(jī)輸出端連接的連桿、設(shè)置在連桿端部的滑輪、設(shè)置在底板上的小錘底座、鉸接在小錘底座上的小錘柄、設(shè)置在小錘柄端部的小錘錘頭、設(shè)置在小錘柄與底板之間的拉簧二，所述端蓋的外端面設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)軸連接，兩個夾緊臂交叉設(shè)置且在夾緊臂的中間位置鉸接連接，所述套筒內(nèi)還設(shè)置有攝像頭，所述小錘錘頭位于錨桿上方，錨桿下方的底板上設(shè)置有圓孔，主體外殼的周向上均勻設(shè)置有與圓孔位置對應(yīng)的通孔；所述從動輪機(jī)構(gòu)包括與主體外殼端部連接的連接關(guān)節(jié)三、與連接關(guān)節(jié)三連接的從動輪外殼、與從動輪外殼端部連接的從動輪端蓋、設(shè)置在從動輪內(nèi)的從動輪底座、設(shè)置在從動輪底座與從動輪端蓋之間的從動輪主軸、鉸接在從動輪底座上的三對從動輪連接板、設(shè)置在每對從動輪連接板之間的從動輪軸和中間軸、設(shè)置在從動輪軸上的行進(jìn)輪、設(shè)置在從動輪主軸上的三角鐵二、鉸接在三角鐵二的三個端部的從動輪支桿、設(shè)置在從動輪支桿與從動輪底座之間的從動輪拉簧，每個從動支桿的中間位置與對應(yīng)的中間軸連接。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.所述主動輪支撐軸有三個，且三個主動輪支撐軸之間還設(shè)置有主動輪支撐板，主動輪支撐板與主動輪外殼內(nèi)表面連接。

2.所述主體外殼包括上半外殼、下半外殼、用于連接上半外殼和下半外殼的螺栓螺母。

3.所述從動輪底座與從動輪端蓋之間設(shè)置有三個從動輪支撐軸，三個從動輪支撐軸之間設(shè)置有從動輪支撐板，從動輪支撐板與從動輪外殼連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的設(shè)計目的是在狹窄的隧道里可以插入錨桿，達(dá)到支護(hù)效果的機(jī)器人，所設(shè)計的隧道支護(hù)錨桿推進(jìn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)巧妙，能夠進(jìn)入隧道、鉆孔定位、錨桿夾緊，采用智能控制，具有清晰的設(shè)備分塊，實現(xiàn)了在隧道孔洞里插入錨桿，實現(xiàn)支護(hù)的功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視方向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的側(cè)視方向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1b部分的a-a截面剖面示意圖；

圖4是圖1c部分的a-a截面剖面示意圖；

圖5是圖4c部分的套筒內(nèi)部俯視圖；

圖6是圖1d部分的a-a截面剖面示意圖；

圖7是圖1b部分三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是圖1c部分三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是圖1d部分三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、主動輪端蓋，2、主動輪外殼，3、主動輪支撐軸，4、行進(jìn)輪，5、主動輪支桿，6、傳動輪，7、渦輪，8、主動輪底座，9、連接關(guān)節(jié)1,10、電機(jī)外殼，11、無刷直流電機(jī)，12、蝸桿，13、三角鐵一，14、主動輪支撐板，15、主動輪連接板，16、連接關(guān)節(jié)2,17步進(jìn)電機(jī)，18、聯(lián)軸器，19、端蓋，20、主體外殼，21、套筒，22、攝像頭，23、錨桿，24、雙頭螺柱，25電吸盤，26、拉簧二，27、小錘底座，28、小錘柄，29滑輪，30、底板，31、舵機(jī)，32、舵機(jī)支架，33、拉簧一，34、夾持臂，35、夾持頭，36、小錘錘頭，37、連接關(guān)節(jié)3,38、從動輪外殼，39、從動輪底座，40、從動輪拉簧，41、從動輪支桿，42、從動輪連接板，43、行進(jìn)輪，44、從動輪端蓋，45、從動輪主軸，46、從動輪支撐板，47、從動輪支撐軸。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

結(jié)合圖1至圖9，本發(fā)明包括主動輪機(jī)構(gòu)b、推進(jìn)錨桿機(jī)構(gòu)c、從動輪機(jī)構(gòu)d，主動輪機(jī)構(gòu)b包括主動輪外殼2、通過連接關(guān)節(jié)一9與主動輪外殼2連接的電機(jī)外殼10、設(shè)置在主動輪外殼端部的主動輪端蓋1、設(shè)置在電機(jī)外殼10內(nèi)的無刷直流電機(jī)11，所述主動輪外殼內(nèi)設(shè)置有主動輪底座8，主動輪底座8與主動輪端蓋1之間設(shè)置有主動輪支撐軸3，主動輪底座8上還鉸接有三對主動輪連接板15，每對主動輪連接板之間分別設(shè)置有蝸輪軸、傳動輪軸和行進(jìn)輪軸，蝸輪軸上設(shè)置有蝸輪7和蝸輪軸齒輪，傳動輪軸上設(shè)置有與蝸輪軸齒輪嚙合的傳動輪6，行進(jìn)輪軸上安裝有行進(jìn)輪4和與傳動輪6嚙合的行進(jìn)齒輪，無刷直流電機(jī)輸出軸上安裝有蝸桿12，蝸桿12與蝸輪7嚙合，所述主動輪端蓋的中間位置設(shè)置有圓柱，圓柱上設(shè)置有三角鐵一13，三角鐵一13的三個端部分別鉸接有主動輪支桿5，主動輪支桿5的端部與傳動輪軸連接；推進(jìn)錨桿機(jī)構(gòu)c包括與電機(jī)外殼10連接的連接關(guān)節(jié)二16、與連接關(guān)節(jié)二16連接的主體外殼20、設(shè)置在連接關(guān)節(jié)二16內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)17、設(shè)置在主體外殼內(nèi)的端蓋19、與端蓋19連接的套筒21、設(shè)置在套筒內(nèi)的底板30、安裝在底板30中間位置的兩端的兩個電吸盤25、分別與電吸盤連接的兩個夾緊臂34、設(shè)置在兩個夾緊臂之間的拉簧一33、設(shè)置在每個夾緊臂端部的夾持頭34、設(shè)置在兩個夾持頭34之間的錨桿23、設(shè)置在底板30上的舵機(jī)支架32、安裝在舵機(jī)支架32上的舵機(jī)31、與舵機(jī)31輸出端連接的連桿、設(shè)置在連桿端部的滑輪29、設(shè)置在底板上的小錘底座27、鉸接在小錘底座上的小錘柄28、設(shè)置在小錘柄28端部的小錘錘頭36、設(shè)置在小錘柄28與底板之間的拉簧二26，所述端蓋19的外端面設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，步進(jìn)電機(jī)17的輸出軸通過聯(lián)軸器18與轉(zhuǎn)軸連接，兩個夾緊臂34交叉設(shè)置且在夾緊臂的中間位置鉸接連接(通過雙頭螺柱24)，所述套筒內(nèi)還設(shè)置有攝像頭22，所述小錘錘頭36位于錨桿23上方，錨桿下方的底板上設(shè)置有圓孔，主體外殼20的周向上均勻設(shè)置有與圓孔位置對應(yīng)的通孔；所述從動輪機(jī)構(gòu)d包括與主體外殼20端部連接的連接關(guān)節(jié)三37、與連接關(guān)節(jié)三37連接的從動輪外殼38、與從動輪外殼38端部連接的從動輪端蓋44、設(shè)置在從動輪內(nèi)的從動輪底座39、設(shè)置在從動輪底座39與從動輪端蓋44之間的從動輪主軸45、鉸接在從動輪底座39上的三對從動輪連接板42、設(shè)置在每對從動輪連接板之間的從動輪軸和中間軸49、設(shè)置在從動輪軸上的行進(jìn)輪43、設(shè)置在從動輪主軸上的三角鐵二48、鉸接在三角鐵二48的三個端部的從動輪支桿41、設(shè)置在從動輪支桿41與從動輪底座之間的從動輪拉簧40，每個從動支桿的中間位置與對應(yīng)的中間軸連接。

所述主動輪支撐軸3有三個，且三個主動輪支撐軸之間還設(shè)置有主動輪支撐板14，主動輪支撐板14與主動輪外殼內(nèi)表面連接。

所述主體外殼包括上半外殼、下半外殼、用于連接上半外殼和下半外殼的螺栓螺母。

所述從動輪底座與從動輪端蓋之間設(shè)置有三個從動輪支撐軸47，三個從動輪支撐軸之間設(shè)置有從動輪支撐板46，從動輪支撐板46與從動輪外殼38連接。

本發(fā)明的微小型隧道機(jī)器人工作的整個過程：無刷直流電機(jī)11帶動蝸桿12旋轉(zhuǎn)，蝸桿12與渦輪7嚙合，使渦輪7轉(zhuǎn)動，渦輪7通過傳動輪6將動力傳送給行進(jìn)輪4，驅(qū)動機(jī)器人前進(jìn)，主動輪張開的角度通過主動輪支桿5調(diào)節(jié)。機(jī)器人在隧道里行進(jìn)，通過套筒21上的攝像頭22確定錨桿孔的位置，此時夾持臂34末端通過拉簧33連接，使夾持臂34通過夾持頭35將錨桿夾住，發(fā)送信號使舵機(jī)31轉(zhuǎn)動，帶動滑輪29在小錘柄28末端滑動，小錘被壓高，同時拉簧26被拉伸，增加自身彈性勢能，當(dāng)滑輪29不與小錘柄28末端接觸時，拉簧26通過拉力將小錘向下拉使小錘將錨桿23往錨桿孔里敲擊，當(dāng)小錘錘頭36快要與夾持頭35接觸的時候，給電吸盤25通電，電吸盤25克服拉簧33拉力吸引夾持臂34末端，夾持臂34前端張開，小錘將錨桿23敲進(jìn)錨桿孔；當(dāng)錨桿孔的位置不在底部時，步進(jìn)電機(jī)17通過聯(lián)軸器18帶動端蓋19以及與端蓋相連的套筒21，當(dāng)攝像頭22確定錨桿孔的位置時，重復(fù)上述操作。

本發(fā)明包括：機(jī)器人的行進(jìn)裝置，即主動輪和從動輪；機(jī)器人行進(jìn)裝置動力來源，無刷直流電機(jī)；主體沿隧道軸向旋轉(zhuǎn)定位的步進(jìn)電機(jī)；錨桿的夾持機(jī)構(gòu)；控制夾緊機(jī)構(gòu)張緊的電吸盤；敲擊錨桿的小錘；敲擊錨桿動力為小舵機(jī)。上述各部分之間緊密配合構(gòu)成微小型隧道推進(jìn)機(jī)器人。

所述的夾緊結(jié)構(gòu)采用夾緊臂前頭力臂長，后頭力臂短，當(dāng)電吸盤通電吸住夾緊結(jié)構(gòu)后頭，前頭可以獲得較大的張開距離，從而釋放錨桿。

所述的錨桿敲擊結(jié)構(gòu)，設(shè)定小錘合適的末段長度，在舵機(jī)帶動滑輪在小錘末端滑動，從而將小錘壓高，當(dāng)小錘末端不與滑輪接觸時，拉簧拉動小錘進(jìn)行向下敲擊。

所述的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)在步進(jìn)電機(jī)的帶動下，通過外殼內(nèi)部的滑軌周向轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明設(shè)計的夾持臂采用的前端長，末端短的結(jié)構(gòu)，這樣做的優(yōu)點是當(dāng)末端張開的時候，前端可獲得較大的張開角度，當(dāng)小錘錘頭下向下敲擊的時候不會擊中夾持頭，讓錨桿可以順利的進(jìn)入錨桿孔。同時，夾持臂末端內(nèi)側(cè)裝有拉簧，外側(cè)放電吸盤，當(dāng)電吸盤不工作時，拉簧拉緊夾持臂保證錨桿的夾緊，當(dāng)錨桿需要松開的時候，電吸盤吸引夾持臂末端，使錨桿松開。這個結(jié)構(gòu)巧妙的控制了錨桿的夾緊和松開。

本發(fā)明設(shè)計的錨桿敲擊結(jié)構(gòu)，通過舵機(jī)轉(zhuǎn)動帶動滑輪在小錘柄末端滑動，使小錘被壓高，同時設(shè)置一個拉簧連接小錘和底板，這樣做的好處在于當(dāng)錨桿孔的位置不在機(jī)器人下方時，依然能夠為小錘提供敲擊的動力。

本發(fā)明的整個機(jī)器人的動作分為五步：第一步，無刷直流電機(jī)帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，蝸桿驅(qū)動渦輪通過傳動輪使行進(jìn)輪轉(zhuǎn)動，從而到達(dá)錨桿孔預(yù)定位置。第二步，通過安裝在底板上的攝像頭確定精確位置，如果錨桿孔不在下方，則步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動端蓋以及與端蓋相連的套筒旋轉(zhuǎn)，通過攝像頭搜索錨桿孔的位置，確定位置后步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。第三步，舵機(jī)開始轉(zhuǎn)動，帶動滑輪在小錘末端滑動，將小錘壓高，拉伸拉簧，增加拉簧的彈性勢能，當(dāng)滑輪滑到不與小錘末端接觸時，小錘通過拉簧的拉力敲擊錨桿，重復(fù)上述過程。第四步，用攝像頭觀察小錘敲擊情況，當(dāng)小錘頭部要接近夾持頭的時候，給電吸盤通電，電吸盤克服拉簧拉力吸引夾持臂末端，使夾持臂前端松開，由于夾持臂采用的是前端力臂長，后端力臂短，根據(jù)杠桿定理夾持臂前端可以張開較大的角度，從而保證小錘在持續(xù)敲擊下不砸到夾持頭，讓錨桿可以順利的進(jìn)入錨桿孔。最后一步，電吸盤斷電，所有機(jī)構(gòu)復(fù)位，機(jī)器人從隧道里原路返回。一個周期的過程完成。本發(fā)明優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)小巧，智能控制，具有清晰的設(shè)備分塊。

綜上，本發(fā)明包括機(jī)器人主動輪，主動輪內(nèi)部通過渦輪蝸桿連接，主動輪一端通過連接關(guān)節(jié)與裝有無刷直流電機(jī)的外殼相連，無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接主動輪的蝸桿，裝有無刷直流電機(jī)外殼的另一端通過連接關(guān)節(jié)與推進(jìn)錨桿機(jī)構(gòu)的外殼連接，連接關(guān)節(jié)內(nèi)部裝有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)軸端通過聯(lián)軸器與端蓋相連，端蓋與內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的套筒通過螺釘連接，步進(jìn)電機(jī)，聯(lián)軸器，端蓋和套筒組成旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，套筒和外殼之間有滑軌定位，套筒內(nèi)部安裝攝像頭，套筒內(nèi)部有類似倒置鉗子的夾緊結(jié)構(gòu)，夾緊機(jī)構(gòu)上設(shè)置有夾緊臂，夾緊臂前端夾住錨桿，后端內(nèi)側(cè)通過拉簧連接，后端外側(cè)放置兩個電吸盤，與夾緊結(jié)構(gòu)留有間隙，夾緊結(jié)構(gòu)上面為敲擊錨桿的小錘，小錘中部通過拉簧與底面連接，小錘末端一側(cè)安裝舵機(jī)，舵機(jī)軸端裝有滑輪，舵機(jī)轉(zhuǎn)動使滑輪在小錘末端滑動，小錘，拉簧，舵機(jī)和滑輪組成錨桿敲擊結(jié)構(gòu)，推進(jìn)錨桿機(jī)構(gòu)外殼的另一端通過連接關(guān)節(jié)與從動輪連接，從動輪內(nèi)部通過渦輪蝸桿連接。