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原文传递一种故障托辊自动监测和更换的机器人系统及使用方法

专利名称：	一种故障托辊自动监测和更换的机器人系统及使用方法
摘要：	本发明公开了一种故障托辊自动监测和更换的机器人系统，包括：行走轨道，布置于巷道顶部锚杆托盘上；自动更换机器人，布置于行走轨道上，用于对故障托辊进行自动更换；托辊故障监测组件，与自动更换机器人信号连接；自动更换机器人包括：驱动组件，底部布置有铰接连接的第一承载平台与第二承载平台；两组撑带平台，沿输送带的长度方向间隔布置于第一承载平台的下方，用于换辊部位前后输送带的抬高；第一行走组件，布置于撑带平台与第一承载平台之间，用于驱动撑带平台沿输送带的长度方向行走，换托辊平台，固定布置于两组撑带平台之间的第一承载平台下方，用于故障托辊的更换。本发明能够大大提高带式输送机的输送安全与工作效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	内蒙古;15
申请人：	扎赉诺尔煤业有限责任公司
发明人：	井庆贺;杜金洲;秦东立;张启良;王增仁;郭洁;王鑫;葛晶;刘东星;于斌
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-31T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202310950216.3
公开号：	CN117104807A
代理机构：	南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：	王美章
分类号：	B65G43/00;B65G39/02;B;B65;B65G;B65G43;B65G39;B65G43/00;B65G39/02
申请人地址：	021400 内蒙古自治区呼伦贝尔市满洲里市扎赉诺尔矿区育林街17号
主权项：	1.一种故障托辊自动监测和更换的机器人系统，其特征在于，包括：行走轨道，布置于巷道顶部锚杆托盘上；自动更换机器人，布置于所述行走轨道上，用于对故障托辊进行自动更换；托辊故障监测组件，与所述自动更换机器人信号连接，用于监测托辊故障并反馈故障信息至所述自动更换机器人；驱动组件，布置于所述行走轨道上，包括前后间隔布置的第一驱动单元与第二驱动单元，所述第一驱动单元的底部固设有第一承载平台，所述第二驱动单元的底部固设有第二承载平台，所述第一承载平台与所述第二承载平台铰接连接；剪叉升降机构，固设于所述第二承载平台的底部，所述剪叉升降机构的底部还设有托辊存放平台，用于存放故障托辊以及更换托辊；所述自动更换机器人包括：两组撑带平台，沿输送带的长度方向间隔布置于所述第一承载平台的下方，用于换辊部位前后输送带的抬高；第一行走组件，布置于所述撑带平台与所述第一承载平台之间，用于驱动所述撑带平台沿输送带的长度方向行走；换托辊平台，固定布置于两组所述撑带平台之间的所述第一承载平台下方，用于故障托辊的更换。 2.根据权利要求1所述的一种故障托辊自动监测和更换的机器人系统，其特征在于，所述托辊故障监测系统包括：振动光纤，布置于带式输送机两侧槽钢内；声振综合托辊故障监测主机，布置于带式输送机的一端，且与所述振动光纤相连，用于对托辊振动与声音的监测分析；信号发射模块，用于将所述声振综合托辊故障监测主机监测到的托辊故障信息发送至所述自动更换机器人。 3.根据权利要求2所述的一种故障托辊自动监测和更换的机器人系统，其特征在于，所述第一行走组件包括：第一滑动导向机构，沿水平横向布置于所述撑带平台与所述第一承载平台之间，使所述撑带平台与所述第一承载平台之间形成滑动配合；第一齿轮齿条机构，布置于所述撑带平台与所述第一承载平台之间，且配置有驱动电机，用于驱动所述撑带平台沿带式输送机的长度方向行走。 4.根据权利要求3所述的一种故障托辊自动监测和更换的机器人系统，其特征在于，所述撑带平台包括：撑带机械臂，具有两组，沿输送带的宽度方向间隔布置且位于所述第一行走组件的下方，用于支撑输送带；第二行走组件，布置于所述撑带机械臂与所述第一行走组件的行走部之间，用于驱动所述撑带机械臂沿输送带的宽度方向移动。 5.根据权利要求4所述的一种故障托辊自动监测和更换的机器人系统，其特征在于，每组所述撑带机械臂均包括：第一转动组件，固定布置于所述第二行走组件的行走部底端，且底部设有第一转动部；伸缩臂，与所述第一转动部固定连接，且能够沿竖直方向作多级伸缩；第二转动组件，固定布置于所述伸缩臂背离所述换托辊平台的一侧底端，且外侧设有第二转动部；支撑架，与所述第二转动部固定连接，所述支撑架在所述第二转动部的转动下，能够朝向所述输送带的底端中央并沿输送带的宽度方向作水平布置；水平托辊，布置于所述支撑架远离所述伸缩臂的一端上方，且两端通过立架与所述支撑架固定连接；水平滑动组件，布置于所述支撑架靠近所述伸缩臂的一端上方，背离所述水平托辊的一端设有能够沿所述水平托辊的轴向方向活动的伸缩端；倾斜托辊，布置于所述水平托辊靠近所述伸缩臂的一端，且相邻所述水平托辊的一端与所述立架铰接，另一端与所述伸缩端之间铰接连接有连杆；所述倾斜托辊能够通过所述伸缩端带动作倾斜角度调节。 6.根据权利要求5所述的一种故障托辊自动监测和更换的机器人系统，其特征在于，所述换托辊平台包括：换辊机械手，布置于所述第一行走组件的下方，且具有多节能够转动伸缩的活动关节，所述活动关节的末端设有机械手爪，用作更换故障托辊；第三行走组件，布置于所述换辊机械手与所述第一行走组件的行走部之间，用于驱动所述换辊机械手沿输送带的宽度方向移动。 7.根据权利要求6所述的一种故障托辊自动监测和更换的机器人系统，其特征在于，所述换辊机械手包括：安装架，固设于所述活动关节末端的第三转动部上，内部布置有第三驱动单元，所述第三驱动单元的驱动轴贯穿所述安装架的底部并接设有转动齿轮；两组齿条，平行间隔布置于所述安装架的底部，并与所述安装架构成滑动配合，且所述齿条的齿端与所述转动齿轮相啮合；两块夹板，分别固定布置于两组齿条的对向端上，两块所述夹板相对侧开设有弧形槽，用于对向夹持托辊的外壁；通过所述第三驱动单元驱动所述转动齿轮带动两组齿条上的所述夹板作张开或合紧动作。 8.根据权利要求7所述的一种故障托辊自动监测和更换的机器人系统，其特征在于，所述第二行走组件与所述第三行走组件均包括：导向滑轨，固设于所述第一行走组件的行走部底端并沿输送带的宽度方向布置；滑座，对向布置于所述导向滑轨的两端；所述导向滑轨与所述滑座之间设有第二齿轮齿条机构；所述导向滑轨两端均设有折叠滑轨，所述折叠滑轨与导向滑轨之间均通过铰接连接件构成转动连接，所述导向滑轨的顶部两端均设有伸缩驱动件，所述伸缩驱动件的伸缩活动部与所述折叠滑轨活动铰接连接，用于拉动所述折叠滑轨实现与所述导向滑轨拼接并轨。 9.根据权利要求8所述的一种故障托辊自动监测和更换的机器人系统，其特征在于，所述换辊机械手上还配置有：红外摄像仪，用于收集托辊表面温度场，便于所述自动更换机器人准确判断故障托辊位置；高清摄像仪，用于记录现场画面，实现现场可视化；多个360°激光测距雷达，用于全方位检测换辊机械手与带式输送机的距离，防止换辊时与带式输送机发生碰撞；角度传感器，用于检测带式输送机上下托辊的倾角并反馈至机器人系统，以驱动所述自动更换机器人调节撑带动作与换辊动作；声音采集模块，用于采集故障托辊发出的声音及方向，便于所述自动更换机器人准确判断故障托辊位置。 10.基于权利要求9所述的一种故障托辊自动监测和更换的机器人系统的使用方法，所述系统还包括无线充电组件，布置于行走轨道上且位于所述第二承载平台背离所述自动更换机器人的一侧，用于为所述自动更换机器人供应电源，其特征在于，使用方法包括如下步骤： S1：当托辊故障监测组件监测到带式输送机托辊声音和振动故障时，将故障托辊信号传输至自动更换机器人； S2：自动更换机器人启动，通过驱动组件驱动第一承载平台与第二承载平台向故障区域移动，通过换辊机械手的红外摄像仪与声音采集模块分别收集附近托辊的温度场以及声音发出位置，以定位故障托辊； S3：第一行走组件驱动撑带平台移动至故障托辊的两侧，导向滑轨两端的折叠滑轨展开，第二行走组件驱动撑带机械臂移动至故障托辊的两端外侧，基于角度传感器检测到的故障托辊的倾角，通过水平滑动组件调整倾斜托辊与故障托辊的倾角一致后，第二行走组件再驱动撑带机械臂移动至故障托辊前后侧输送带的下方，通过伸缩臂抬高撑带机械臂以对输送带进行支撑； S4，换托辊平台启动，第三行走组件驱动换辊机械手移动至故障托辊的上方，通过换辊机械手活动至故障托辊处，并将故障托辊抓取出来，放至托辊存放平台； S5：控制换辊机械手抓取更换托辊并将其放置在带上输送机的托辊架上，完成换辊作业； S6：自动更换机器人恢复初始状态，并通过驱动组件驱动返回至无线充电组件附近进行充电； S7：控制剪叉升降机构将托辊存放平台放到巷道底部，通过人工取下故障托辊，并放上对应的新托辊后控制剪叉升降机构升起。