[发明专利]一种地面煤仓清理机器人及其使用方法

权利要求书

1.一种地面煤仓清理机器人，其特征在于：包括提升绞车、动力回转台、第一支撑臂、第二支撑臂、第一清仓臂及第二清仓臂；所述提升绞车设置在地面煤仓的仓顶机房内，所述动力回转台水平吊装在提升绞车的提升钢丝绳上；所述第一支撑臂的后端部连接在动力回转台上，第一支撑臂的前端部为自由端；所述第二支撑臂的后端部连接在动力回转台上，第二支撑臂的前端部为自由端；所述第一支撑臂与第二支撑臂相对于动力回转台的圆心呈180°夹角；所述第一清仓臂的后端部连接在第一支撑臂上，第一清仓臂的前端部为自由端；所述第二清仓臂的后端部连接在第二支撑臂上，第二清仓臂的前端部为自由端；所述第一清仓臂和第二清仓臂用于清理地面煤仓仓壁内表面的挂壁煤。

2.根据权利要求1所述的一种地面煤仓清理机器人，其特征在于：所述第一支撑臂和第二支撑臂结构相同，均包括支撑大臂、支撑小臂、顶撑支脚、第一动力关节及第二动力关节；所述支撑大臂和支撑小臂结构相同且均采用动力伸缩式结构；所述支撑大臂的后端部通过第一动力关节与动力回转台相连接，支撑大臂的前端部通过第二动力关节与支撑小臂的后端部相连接，所述顶撑支脚同轴固连在支撑小臂的前端部；在所述支撑大臂的外筒体上设置有动力直线滑台，动力直线滑台的滑轨与支撑大臂相平行；所述第一清仓臂/第二清仓臂的后端部连接在动力直线滑台的滑块上。

3.根据权利要求2所述的一种地面煤仓清理机器人，其特征在于：所述第一清仓臂和第二清仓臂结构相同，均包括清仓大臂、清仓中臂、清仓小臂、第三动力关节、第四动力关节、第五动力关节及超声振动锤；所述清仓大臂的后端部通过第三动力关节与动力直线滑台的滑块相连接，清仓大臂的前端部通过第四动力关节与清仓中臂的后端部相连接，清仓中臂的前端部通过第五动力关节与清仓小臂的后端部相连接，所述超声振动锤同轴安装在清仓小臂的前端部。

4.根据权利要求3所述的一种地面煤仓清理机器人，其特征在于：所述清仓大臂、清仓中臂及清仓小臂结构相同且均采用刚柔耦合式结构，包括后刚性臂、中间柔性臂及前刚性臂；所述后刚性臂、中间柔性臂及前刚性臂之间顺序且同轴固连在一起；所述清仓大臂的后刚性臂的后端部通过第三动力关节与动力直线滑台的滑块相连接，清仓大臂的前刚性臂的前端部通过第四动力关节与清仓中臂的后刚性臂的后端部相连接，清仓中臂的前刚性臂的前端部通过第五动力关节与清仓小臂的后刚性臂的后端部相连接，所述超声振动锤同轴安装在清仓小臂的前刚性臂的前端部。

5.根据权利要求4所述的一种地面煤仓清理机器人，其特征在于：所述中间柔性臂包括前转接接头、中间转接接头、后转接接头、球铰万向节及柔性臂弯曲驱动气囊；在所述中间柔性臂的外侧套装有波纹防护套管；所述中间转接接头、球铰万向节及柔性臂弯曲驱动气囊的数量均为若干，若干中间转接接头均布设置在前转接接头与后转接接头之间，在前转接接头与中间转接接头之间、相邻中间转接接头之间、后转接接头与中间转接接头之间均安装有球铰万向节和柔性臂弯曲驱动气囊；所述柔性臂弯曲驱动气囊设置在球铰万向节的外周侧，每个球铰万向节对应配置两个柔性臂弯曲驱动气囊，两个柔性臂弯曲驱动气囊相对于球铰万向节的圆心呈180°夹角，且所有的柔性臂弯曲驱动气囊在中间柔性臂上沿轴向呈两排分布，通过不同位置处柔性臂弯曲驱动气囊的充气膨胀和放气收缩来控制中间柔性臂的弯曲度；所述中间柔性臂通过前转接接头与前刚性臂相连接，中间柔性臂通过后转接接头与后刚性臂相连接。

6.根据权利要求4所述的一种地面煤仓清理机器人，其特征在于：在所述清仓小臂的前刚性臂上设置有由摄像头、激光扫描仪和多功能传感器构成的仓内辅助监测机构。

7.权利要求1所述的地面煤仓清理机器人的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：启动提升绞车，通过提升钢丝绳将处于折叠状态的机器人通过地面煤仓顶部仓口下放到仓内，并将机器人悬停在地面煤仓内的指定高度处；

步骤二：启动第一支撑臂内的第一动力关节以及第二支撑臂内的第二动力关节，直到第一支撑臂内的支撑大臂、支撑小臂以及第二支撑臂内的支撑大臂、支撑小臂展开成水平状态，此时第一支撑臂与第二支撑臂处于同一条直线上；

步骤三：控制第一支撑臂内的支撑大臂、支撑小臂以及第二支撑臂内的支撑大臂、支撑小臂伸长，直到第一支撑臂和第二支撑臂前端部的顶撑支脚均顶撑在地面煤仓的仓壁内表面，此时悬吊状态的动力回转台的位置被固定；

步骤四：启动第一清仓臂内的第三动力关节、第四动力关节、第五动力关节以及第二清仓臂内的第三动力关节、第四动力关节、第五动力关节，同时调整清仓大臂、清仓中臂以及清仓小臂内的中间柔性臂的弯曲度，用以调整第一清仓臂和第二清仓臂内的超声振动锤的空间位置，进而使超声振动锤与地面煤仓仓壁内表面的挂壁煤相接触；

步骤五：由仓内辅助监测机构内的激光扫描仪对地面煤仓仓壁内表面的挂壁煤进行扫描，用以分析挂壁煤的分布状况；通过仓内辅助监测机构内的摄像头获取地面煤仓仓内的实时影像；通过仓内辅助监测机构内的多功能传感器获取地面煤仓仓内的实时环境参数数据；

步骤六：启动超声振动锤，在振动冲击作用下使附着在地面煤仓仓壁内表面的挂壁煤脱落，同时由第一清仓臂和第二清仓臂调整超声振动锤的空间位置，直至完成指定区域内的挂壁煤清除；

步骤七：关闭超声振动锤，通过第一清仓臂和第二清仓臂调整超声振动锤的空间位置，使超声振动锤远离地面煤仓仓壁内表面；

步骤八：控制第一支撑臂内的支撑大臂、支撑小臂以及第二支撑臂内的支撑大臂、支撑小臂回缩，使第一支撑臂和第二支撑臂前端部的顶撑支脚脱离地面煤仓的仓壁内表面；

步骤九：启动动力回转台，使动力回转台沿圆周方向回转设定角度，进而使第一支撑臂、第二支撑臂、第一清仓臂及第二清仓臂同步回转设定角度；

步骤十：重复步骤三至步骤九，直到将指定高度处的地面煤仓仓壁内表面的挂壁煤全部清除；

步骤十一：启动提升绞车，通过提升钢丝绳下调机器人的悬吊高度，直到机器人悬停在地面煤仓内的下一级指定高度处；

步骤十二：重复步骤三至步骤十一，直至完成地面煤仓最底层的挂壁煤清除工作；

步骤十三：当地面煤仓仓壁内表面的挂壁煤全部完成清除后，将机器人的第一支撑臂、第二支撑臂、第一清仓臂及第二清仓臂调整回初始状态，使机器人整体恢复到初始折叠状态；

步骤十四：启动提升绞车，通过提升钢丝绳将处于折叠状态的机器人从地面煤仓最底层提升到地面煤仓外部。