[发明专利]煤矿井下钻孔机器人及其控制方法

权利要求书

1.煤矿井下钻孔机器人，其特征在于：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。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下钻孔机器人，其特征在于：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。

3.根据权利要求2所述的煤矿井下钻孔机器人，其特征在于：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。

4.根据权利要求3所述的煤矿井下钻孔机器人，其特征在于：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。

5.根据权利要求4所述的煤矿井下钻孔机器人，其特征在于：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。

6.根据权利要求1所述的煤矿井下钻孔机器人，其特征在于：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。

7.根据权利要求1所述的煤矿井下钻孔机器人，其特征在于：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、故障诊断程序和应急处理程序。

8.根据权利要求1～7任一所述的煤矿井下钻孔机器人，其特征在于：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。

9.煤矿井下钻孔机器人的控制方法，其特征在于，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；

S3开孔定位：智能控制系统根据钻孔参数调整开孔方位角至设计开孔方位角，然后驱动自动补偿锚固系统锚固机器人，最后调整开孔倾角至设计开孔倾角；

S4钻孔施工：智能控制系统启动自动钻孔程序，自动钻孔程序控制钻孔主机和自动装卸钻杆系统完成包括钻孔过程中的放入、旋转、推进、拆卸钻杆的动作；

S5转移钻场：机器人完成一个位置的钻孔后，智能控制系统根据路径规划控制行走底盘向下一个钻孔位置移动；重复步骤S2～S4，直至完成所有的钻孔。

10.根据权利要求9所述的煤矿井下钻孔机器人的控制方法，其特征在于：在自动钻孔的过程中，智能控制系统同时启动自适应钻进程序、故障诊断程序和应急处理程序，以完成包括钻孔效率的匹配、孔内异常情况的自处理、故障报警和紧急停机流程。