一种基于液压驱动自动喷浆机械手控制装置的制作方法

本发明涉及喷浆机机械手，具体为一种基于液压驱动自动喷浆机械手控制装置。

背景技术：

1、矿井用传统喷浆工艺型式的危害和弊端在现代化矿井中暴露无遗，国内外对矿井喷浆工艺都在不断改进、创新。由传统的手持喷浆改为喷浆机械手手动控制喷浆。实际应用于矿井下使用效果不佳，工作进程缓慢使用效率不但没有提升反而使得操作更为复杂。

2、现代化矿井中大多数仍然采用人工手持喷浆管作业，手动喷浆机械手的应用使得作业成本提高，反而操作更为不便。为适应巷道工况环境适应机械上设计多关节多自由度保证喷浆中喷枪的灵活性。但实际人员操作中液压控制单关节动作多次组合才能实现靶向喷浆，工作效率低操作极为不便。

3、喷浆机器手主要用于掘进工作面开采后的巷道喷浆支护及补喷，关节多，自由度高，操作不灵活，工作效率低，性价比不高等诸多弊端限制了实际井下的应用。所以如何将喷浆机械手在矿井下实际应用，而且解决关节多自由度高操作不准确实际提高工作效率、性价比，解放人员，是当前市场发展的重点。

4、为此，我们提出了一种基于液压驱动自动喷浆机械手控制装置。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于液压驱动自动喷浆机械手控制装置，用于解决上述提出的技术缺陷。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于液压驱动自动喷浆机械手控制装置，包括移动履带和液压系统，所述移动履带顶部的右侧固定设置有液压系统，且移动履带顶部的左侧还转动设置有电动旋转台，所述电动旋转台的顶部固定设置有垂直臂，且垂直臂内部的上方转动设置有伸缩油缸，所述伸缩油缸的驱动轴顶端固定设置有第一旋转油缸，且第一旋转油缸的旋转轴顶端固定设置有第二旋转油缸，所述垂直臂内部下方的左侧还转动设置有升降油缸，且升降油缸的驱动轴顶端与伸缩油缸一侧的中部转动连接，所述第二旋转油缸的旋转轴一端转动设置有支架，所述支架的一侧转动设置有转动架，且支架的内部还固定设置有刷动马达，所述刷动马达的输出轴与转动架的顶部固定连接，所述转动架的一侧还固定设置有喷枪头。

3、优选的，所述移动履带内部的右侧设置有履带旋转编码器，履带旋转编码器用于移动履带的旋转马达转动圈数等效的喷浆机前进或后退的位移检测，检测控制喷浆机前进或后退的距离；

4、所述液压系统的左右侧均设置有机身激光测距传感器，机身激光测距传感器用于对喷浆机机身相对巷道壁平行的姿态检测，检测机身距离巷道壁的距离，联合大臂控制喷枪头距离作业面的距离。

5、优选的，所述液压系统的内部还设置有倾角传感器，机身倾角传感器用于实时监测水平x轴及y轴双轴的倾斜角度，针对大倾角工作的修正补偿；

6、所述电动旋转台的顶部设置有垂直臂左右旋转角度传感器，垂直臂左右旋转角度传感器实时检测垂直臂左、右转动的角度，用来控制喷枪作业矩形工作面的地区区域及作业面的长度，并且控制喷枪头与作业面的间距。

7、优选的，所述伸缩油缸的一侧固定设置有大臂伸缩位移传感器，大臂伸缩位移传感器用于实时检测伸缩油缸伸出、缩回的长度，用来控制喷枪作业矩形工作面的宽度及长度，并且控制喷枪头与作业面的间距；

8、所述升降油缸的一侧固定设置有大臂升降位移传感器，大臂升降位移传感器用于实时检测伸缩油缸升、降的长度，用来控制喷枪作业矩形工作面的宽度及长度，并且控制喷枪头与作业面的间距。

9、优选的，所述第二旋转油缸的外周面还固定设置有喷枪头激光测距传感器，喷枪头激光测距传感器用于实时监测喷枪头距离墙壁的距离，控制喷枪头距离墙壁的距离，以最佳距离实施作业；

10、所述第一旋转油缸旋转轴的顶端设置有喷枪头左右旋转角度传感器，喷枪头左右旋转角度传感器用于实时检测喷枪头相对y轴左右位置的旋转角度，用来控制喷枪头作业方向，和喷枪头上下旋转协调控制喷枪头与作业面的角度和距离。

11、优选的，所述第二旋转油缸的一端还设置有喷枪头上下旋转角度传感器，喷枪头上下旋转角度传感器用于实时检测喷枪头相对x轴上下方向位置的旋转角度，用来控制喷枪头作业方向，并且控制喷枪头与作业面的角度和距离；

12、所述第二旋转油缸的外周面还固定设置有喷枪头激光测距传感器，喷枪头激光测距传感器用于实时监测喷枪头距离墙壁的距离，控制喷枪头距离墙壁的距离，以最佳距离实施作业；

13、所述转动架的顶部固定设置有喷枪头转速传感器，喷枪头转速传感器用于检测喷枪头的扫描速度，配合pwm比例阀控制喷枪头画圆扫描一圈的时间。

14、优选的，所述喷浆模型，包括巷道左壁喷浆、巷道右壁喷浆、巷道顶板喷浆、矩形巷道全断面喷浆和拱形巷道全断面喷浆。

15、优选的，所述自动喷浆机械手控制装置控制原理为：电源供电设有输入检测功能，供电电源经过变压器分别给本安电源和ac/dc供电，通过本安电源给整机配置本安型传感器提供电源供电，ac/dc电源为系统工作控制电供电，利用cpu处理器处理逻辑运算和信号采集来的数据，然后控制输出和进行输出检测和动作反馈。

16、与现有技术相比具备以下有益效果：

17、1、本发明中通过角度传感器、激光传感器和绝对值编码器作为反馈，应用压力敏感比例控制阀阀实现液压执行机构的精准自动定位控制，实现了各关节动作的高精准位置定位和速度定位；采用激光测距传感器和双绝对值编码器组合算法分析，实现了自动步进循环扫描喷浆作业，根据激光测距传感器实施检测喷枪头距离工作面位置和当前工作工艺段，实现了喷头和工作面间保持恒定距离和角度，进而自适应巷道提高工作效率和质量；根据最终目的靶点位置通过软件分解计算，对多关节同时发出动作指令，实现了组合联动自动循迹喷浆作业。

18、2、本发明中通过设定全巷道模型，包括矩形巷道、拱形巷道智能喷浆机机器人自动智能喷浆动作摸型，对巷道左侧壁、右侧壁及巷道顶板分别自动喷浆动作摸型。对矩形巷道或或拱形巷道连续自动喷浆动作模型，矩形巷道、拱形巷道中任意位置自动喷浆的作业模式，另外该装置具备手工遥控和跟机控制自动喷浆功能、井下远程控制自动喷浆功能和地面远程集中控制自动喷浆功能，能够实现自动化远程控制，无需人工手动进行喷浆作业，降低了安全隐患及人力成本。

19、3、本发明中提出的液压驱动自动喷浆机械手控制装置通过配置激光传感器、位移传感器、绝对值编码器、关节角度传感器、液压敏感比例闭环控制阀等检测和执行单元，应用空间三维坐标解法自动建立空间立体轨迹模型，实现自适应巷道喷浆工作；通过角度传感器、激光传感器和绝对值编码器作为反馈，应用压力敏感比例控制阀阀实现液压执行机构的精准自动定位控制，实现了各关节动作的高精准位置定位和速度定位；采用激光测距传感器和双绝对值编码器组合算法分析，实现了自动步进循环扫描喷浆作业，根据激光测距传感器实施检测喷枪头距离工作面位置和当前工作工艺段，实现了喷头和工作面间保持恒定距离和角度，进而自适应巷道提高工作效率和质量；根据最终目的靶点位置通过软件分解计算，对多关节同时发出动作指令，实现了组合联动自动循迹喷浆作业，通过各关节位置和角度传感器结合机械手本身三维尺寸，通过空间三角函数及向量计算，实现空间三维坐标组合分解。

20、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解，本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。