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原文传递基于激光定位的井下爬绳机器人防自旋装置及使用方法

专利名称：	基于激光定位的井下爬绳机器人防自旋装置及使用方法
摘要：	本发明属于矿井提升装备技术领域，尤其是涉及一种基于激光定位的井下爬绳机器人防自旋装置及使用方法，基于激光定位的井下爬绳机器人防自旋装置包括爬绳机器人夹持着的被测钢丝绳，依托钢丝绳，其特征在于在爬绳机器人的顶端设有旋转模块，在旋转模块上设有机械臂和定位模块，机械臂通过设置在机械臂端头处的夹持机构夹持住所述的依托钢丝绳。本发明设计了一种带有开口的旋转平台，使被测钢丝绳便捷地进入爬绳机器人内部，利用激光遇到障碍物反射的机理，快速识别和定位周边的依托钢丝绳；两套平行四边形连杆机构的机械臂，始终沿着径向可靠夹持依托钢丝绳，有效抑制爬绳机器人的自旋和摆动；采用V形夹持机构，适应不同直径的钢丝绳防自旋。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	鞍钢集团矿业有限公司
发明人：	吴东;杨建华;张宝金;隋显俊;李云涛;宋洪志;刘伟新;迟强;张振江
专利状态：	有效
申请日期：	2022-10-28T00:00:00+0800
发布日期：	2022-12-30T00:00:00+0800
申请号：	CN202211330715.4
公开号：	CN115535109A
代理机构：	鞍山贝尔专利代理有限公司
代理人：	颜伟
分类号：	B62D57/024;B25J11/00;B25J19/02;B25J19/00;B;B62;B25;B62D;B25J;B62D57;B25J11;B25J19;B62D57/024;B25J11/00;B25J19/02;B25J19/00
申请人地址：	114001 辽宁省鞍山市铁东区二一九路39号
主权项：	1.一种基于激光定位的井下爬绳机器人防自旋装置，其特征在于在所述的爬绳机器人的顶端设有旋转模块，在此旋转模块上设有机械臂和定位模块，所述的机械臂通过设置在所述机械臂端头处的夹持机构夹持住依托钢丝绳。 2.根据权利要求1所述的基于激光定位的井下爬绳机器人防自旋装置，其特征在于所述的旋转模块包括固定于所述爬绳机器人上端的底座，与此底座转动连接的旋转平台，驱动此旋转平台的步进电机，所述的旋转平台包括与所述的底座通过环形导轨滑动连接的开口齿轮座，设置在此开口齿轮座底部的底部限位开口环，与所述开口齿轮座固定连接的开口齿轮，与此开口齿轮固定连接的机械臂座，设置在所述开口齿轮同平面一侧的直齿轮A、直齿轮B和直齿轮C，所述的直齿轮A和直齿轮C均与开口齿轮相啮合，所述的直齿轮B分别与所述的直齿轮A和直齿轮C相啮合，所述的直齿轮B与所述的步进电机相连接。 3.根据权利要求2所述的基于激光定位的井下爬绳机器人防自旋装置，其特征在于所述的底座的开口圆环、底部限位开口环、开口齿轮座、开口齿轮和机械臂座的底部开口圆环同轴布置。 4.根据权利要求1所述的基于激光定位的井下爬绳机器人防自旋装置，其特征在于所述的机械臂包括伺服电机，与此伺服电机相连接的连杆机构，与此连杆机构相连接的夹持机构，所述的连接机构包括设置在所述机械臂座上的第一平行四边形连杆机构，与此第一平行四边形连杆机构相铰接的第二平行四边形连杆机构，一端与所述的机械臂座相铰接、另一端与所述的第二平行四边形连杆机构相铰接的辅助臂，所述的第一平行四边形连杆机构包括后副臂、后主臂和短杆，所述的后副臂和后主臂的一端铰接在所述的机械臂座上、另一端铰接于所述的短杆，所述的伺服电机和后副臂的一端同轴设置，所述的第二平行四边形连杆机构包括前主臂、前辅助臂、短杆和夹持机构，所述的夹持机构设置在所述前主臂和前辅助臂端头处，所述的前主臂、前辅助臂和短杆相互铰接，所述的辅助臂的两端分别连接所述的机械臂座和前主臂。 5.根据权利要求4所述的基于激光定位的井下爬绳机器人防自旋装置，其特征在于所述的夹持机构包括托辊架和托辊，所述的托辊架呈V型对称设置，所述的托辊设置在所述的托辊架的槽内。 6.根据权利要求1所述的基于激光定位的井下爬绳机器人防自旋装置，其特征在于所述的定位模块包括激光测距仪，此激光测距仪设置在所述的机械臂座上且位于所述的机械臂的正下方。 7.一种基于激光定位的井下爬绳机器人防自旋装置的使用方法，其特征包括如下步骤： a）装置安装：将底座安装于爬绳机器人顶部，启动步进电机，使机械臂座的底部圆环开口与底座的开口重合，从而使被测钢丝绳进入防自旋装置的中轴位置； b）扫描定位：启动激光测距仪，然后启动步进电机，步进电机通过齿轮传动带动旋转平台进行360°回转，从而获得周边的障碍物与被测钢丝绳轴心的距离，基于激光遇到障碍物反射的机理，当激光扫过依托钢丝绳时，激光测距仪测得的距离会发生数值跳变，从而获得距离被测钢丝绳最近的依托钢丝绳的方位以及距离； c）夹持防自旋：依据获得的距离被测钢丝绳最近的依托钢丝绳的方位，再次启动步进电机，将旋转平台旋转到指定方位，关闭步进电机，启动伺服电机，通过第一个平行四边形连杆机构和第二个平行四边形连杆机构，使机械臂开始伸展，夹持机构保持水平伸展，依据获得的距离被测钢丝绳最近的依托钢丝绳的距离，直到夹持机构的托辊能否可靠夹持依托钢丝绳，此时爬绳机器人沿着被测钢丝绳攀爬时，即便被测钢丝绳将要发生自旋时，在机械臂和依托钢丝绳的反作用力下，可以有效抑制爬绳机器人的自旋和摆动，从而实现井下爬绳机器人的防自旋。