申请/专利权人：中国矿业大学

申请日：2021-09-27

公开（公告）日：2022-11-22

公开（公告）号：CN113800359B

主分类号：B66B7/12

分类号：B66B7/12;B62D57/024

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.11.22#授权;2022.01.04#实质审查的生效;2021.12.17#公开

摘要：本发明公开了一种矿井钢丝绳尘垢清除机器人及工作方法，适用于矿井下使用。其包括抱紧装置、升降装置、驱动装置及尘垢清除装置；所述抱紧装置上下对称式设置，通过上下抱紧装置张开闭合，实现机器人松开抱紧钢丝绳；所述升降装置左右对称式设置，通过与抱紧装置配合，可实现灵活升降，保证机器人攀爬的稳定性；所述尘垢清除装置在拱字形壁表面对称式设置，与驱动装置相互配合，实现尘垢清除工作；所述驱动装置在拱字形壁内表面对称式设置，与抱紧装置配合，实现机器人在钢丝绳上攀爬。其结构简单，体积小重量轻，使用方便，满足在矿井钢丝绳上灵活攀爬的要求，实现高效安全的钢丝绳尘垢清除清洁作业。

主权项：1.一种矿井钢丝绳尘垢清除机器人，其特征在于：它包括抱紧装置（1）、升降装置（2）、驱动装置（3）及尘垢清除装置（4）；其中抱紧装置（1）包括上抱紧装置和下抱紧装置，其中上抱紧装置设有用以夹住矿井钢丝绳的上夹持（112），下抱紧装置设有用以夹住矿井钢丝绳的下夹持（113），升降装置（2）设置在上抱紧装置和下抱紧装置之间，通过调节升降装置（2）从而改变上抱紧装置和下抱紧装置之间的距离以避免机器人在驱动装置（3）驱动攀爬时产生晃动，尘垢清除装置（4）设置在上夹持（112）与下夹持（113）的拱字形壁内表面上与钢丝绳表面接触，尘垢清除装置（4）配合驱动装置（3）在钢丝绳上行走实现尘垢清除；所述升降装置包括左右对称设置的伸缩机构，伸缩机构顶底端分别与上抱紧平台（108）和下抱紧平台（101）连接，在下抱紧平台（101）上还设有驱动伸缩机构的同步驱动装置，所述伸缩机构包括剪刀结构的伸缩架（206），伸缩架（206）与上抱紧平台（108）之间设有上支撑架（205），与下抱紧平台（101）支架内设有下支撑架（204），其中下支撑架（204）上还设有伸缩杆（203），两根对称设置的伸缩杆（203）外表面设有螺纹，两个伸缩杆（203）外表面螺纹旋向相反，保证两伸缩杆（203）的同方向性，两个伸缩杆（203）下端部分别设有左锥齿轮A（201）和右锥齿轮A（207）；所述同步驱动装置包括升降电机（210），升降电机（210）的输出轴两侧分别设有右传动轴（209）和左传动轴（214），右传动轴（209）两端分别设有右锥齿轮C（211）和右锥齿轮B（208），左传动轴（214）两端分别设有左锥齿轮C（213）和左锥齿轮B（202），其中升降电机（210）的输出轴通过锥齿轮（212）同时啮合右传动轴（209）的右锥齿轮C（211）以及左传动轴（214）的左锥齿轮C（213），左锥齿轮A（201）和右锥齿轮A（207）分别与左锥齿轮B（202）和右锥齿轮B（208）啮合；机器人抱紧钢丝绳时；上抱紧装置中上夹持（112）处于非夹紧钢丝绳状态，下夹持（113）处于夹紧钢丝绳状态；通过升降电机（210）的转动带动锥齿轮（212）转动，右锥齿轮C（211）和左锥齿轮C（213）与锥齿轮（212）相互啮合，锥齿轮（212）转动，带动右锥齿轮C（211）和左锥齿轮C（213）的转动，从而左传动轴（214）和右传动轴（209）转动，左传动轴（201）和右传动轴（209）的转动，通过带动左锥齿轮A（201）和右锥齿轮A（207）转动使两个伸缩杆（203）螺纹转动，伸缩架（206）与伸缩杆（203）铰接，其铰接处可沿下支撑架（204）内表面滑动，从而使伸缩架（206）上下升降，伸缩杆（203）与伸缩架（206）的相互配合，根据机器人运行速度和不同种类的钢丝绳以及应用工况的不同，适当调节上夹持（112）和下夹持（113）之间的距离，减小机器人攀爬时产生的径向晃动幅度，增加攀爬的稳定性，然后上抱紧装置中上夹持（112）夹紧矿用钢丝绳；上夹持（112）和下夹持（113）中的拱字形壁采用强度和刚度较好的材质，防止机器人抱紧时在力的作用下发生变形，使机器人重心与矿用钢丝绳轴线基本重合；控制上夹持和下夹持从打开状态变为闭合状态，使得机器人被安置在钢丝绳上；所述矿井钢丝绳尘垢清除机器人的工作方法，步骤包括准备阶段、工作阶段、回收阶段；准备阶段：通过升降装置（2）调节上夹持（112）和下夹持（113）的状态，首先使上抱紧装置中上夹持（112）松开矿用钢丝绳，下夹持（113）夹紧矿用钢丝绳，调节上夹持（112）和下夹持（113）之间的距离使机器人重心与矿用钢丝绳轴线基本重合，机器人在矿用钢丝绳上运行不会产生径向晃动幅度，然后上抱紧装置中上夹持（112）夹紧矿用钢丝绳，开始准备攀爬钢丝绳；具体的，右锥齿轮C（211）和左锥齿轮C（213）与锥齿轮（212）相互啮合，升降电机（210）轴与锥齿轮（212）连接，锥齿轮（212）的转动，带动右锥齿轮C（211）和左锥齿轮C（213）转动；右锥齿轮B（208）和左锥齿轮B（202）分别与右传动轴（209）和左传动轴（214）连接，右锥齿轮C（211）和左锥齿轮C（213）的带动右传动轴（209）和左传动轴（214）转动；右锥齿轮C（211）和左锥齿轮C（213）分别与右锥齿轮A（207）和左锥齿轮A（201）啮合，从而右锥齿轮A（207）和左锥齿轮A（201）转动，通过右锥齿轮A（207）和左锥齿轮A（201）的转动使两个伸缩杆（203）伸缩，伸缩杆（203）与伸缩架（206）铰接，其铰接处可沿下支撑架（204）内表面滑动，从而使伸缩架（206）上下升降，伸缩杆（203）与伸缩架（206）的配合；工作阶段：在准备阶段的抱紧与升降工作完成后，驱动装置中的直流减速电机（302）开始运行并带动驱动轮（306）转动，从而机器人在矿用钢丝绳上开始攀爬，攀爬过程中带动尘垢清除辅助轮（402）的转动，接着通过齿轮箱体（401）的一系列传动带动尘垢清除铜刷（403）快速转动，在攀爬过程中对矿用钢丝绳进行尘垢清除；回收阶段：完成矿用钢丝绳的尘垢清除后，上抱紧电机（107）和下抱紧电机（104）输出轴反向转动，从而使上夹持（112）和下夹持（113）松开矿用钢丝绳从而取下机器人，此时通过升降装置缩短机器人长度从而便于机器人的搬动与存放以待下次作业使用。

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