[实用新型]一种基于单目视觉的六自由度钻杆自动装卸机器人

说明书

本实用新型公开了一种基于单目视觉的六自由度钻杆自动装卸机器人，包括机器人主体，机器人主体包括车体及连接于车体上的移动模块，车体上安装有用于钻杆装卸的抓取模块及钻杆固定装置，车体的一侧设置有用于精确定位的视觉识别模块，车体前部安装有用于图像采集传输的图像集成模块及距离传感器；本实用新型可以代替人工在复杂环境中装卸钻杆并实现钻杆的精确定位，同时实现基础的井下环境图像采集，实现环境的实时采集，快速传输及分析，并可建立与微震、地音、矿压、应力监测等多源异构数据相结合的综合数据分析模型，提高工作效率，降低安全隐患，便于井下安全情况的了解和解决。

技术领域

本实用新型涉及一种自动装卸机器人，具体为一种基于单目视觉的六自由度钻杆自动装卸机器人，属于煤矿智能化和煤矿机器人技术领域。

背景技术

受限于煤炭井下开采的复杂恶劣作业环境，煤矿机器人的研发应用是特种机器人领域中技术难度最大的种类之一。目前，地面其他行业的机器人技术难以直接应用到煤矿井下环境中，亟需针对煤矿机器人进行专项研发，这对于改善煤矿工人作业环境、降低劳动强度，打造本质安全型矿井具有重要意义。国外水平定向钻机钻杆装卸装置主要有平移梭臂、旋转扇形和机器人三种结构形式。平移梭臂装卸装置和旋转扇形装置存在以下缺点：（1）在施工过程中最容易导致钻杆弯曲、疲劳变形和损坏；（2）移动时需要克服较大摩擦，造成功率浪费。同时还存在设备复杂易损害，数据传输不够快速及不能实时采集利用复杂无人环境下的图像信息等问题。

由于煤炭井下工作环境的特殊性及复杂性，目前工程钻机的钻杆装卸还未实现完全自动化，部分环节仍采用手动换接方式，工作效率低下，安全隐患大。主要在冲击危险区域的巷道内进行，由于目前所采用的防治手段传统落后，施工过程中需要大量人员参与，严重威胁作业人员的安全，亟待实现“机械化换人、自动化减人、智能化无人”。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述平移梭臂和旋转扇形装卸装置的不足，设备稳定性不足，存在资源浪费等问题，实现井下钻杆装卸自动化而提供一种基于单目视觉的六自由度钻杆自动装卸机器人。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于单目视觉的六自由度钻杆自动装卸机器人，包括机器人主体，机器人主体包括车体及连接于车体上的移动模块，车体上安装有用于钻杆装卸的抓取模块及钻杆固定装置，车体的一侧设置有用于精确定位的视觉识别模块，车体前部安装有用于图像采集传输的图像集成模块及距离传感器；

移动模块包括与车体相连接的履带轮，履带轮上卷绕有履带；

抓取模块由机械臂组件和机械爪构成，机械爪安装在机械臂组件的前端，机械臂组件的尾端安装在车体中间部位设置的底座；

视觉识别模块包括一台用以构成单目视觉系统的摄像头，用于测距及位姿评估的摄像头安装在车体的一侧，摄像头与用于处理视觉信息的视觉识别处理模组呈信号传输连接；

图像集成模块包括用于对周围环境的图像信息实时采集的全景摄像机，全景摄像机与用于对井下信息数据整合的智能分析模组和用于信息传输的5G传输模组呈信号传输连接；

距离传感器安装在全景摄像机下方的稳固单元上。

作为本实用新型再进一步的方案：机械臂组件为六自由度机械臂，机械臂组件包括转动连接在一起的前端机械臂和后端机械臂，且前端机械臂、后端机械臂以及机械爪的连接处均设置有液压单元辅助运动。

作为本实用新型再进一步的方案：机械臂组件的前端开设有标准接口，机械爪通过安插在标准接口内呈可拆卸设置，且机械爪上安装有永磁体等辅助抓取部件。

作为本实用新型再进一步的方案：摄像头采用基于单目视觉技术的钻杆位姿识别算法，且摄像头通过举升支架固定在车体上，举升支架固定安装在底座的坐标系位置处。