[发明专利]用于煤矿主排水管道除垢的机器人及控制方法

权利要求书

1.一种煤矿主排水管道除垢机器人，其特征在于，由地面设备、柔性保持单元、推靠单元、推进单元、控制检测系统、水射流除垢单元构成；所述推靠单元包含前推靠单元、中推靠单元、后推靠单元，三组推靠单元结构相同；所述前推靠单元、中推靠单元、后推靠单元都装有八个周向均匀分布的仿生欠驱动式爪形足；所述推进单元包含前推进单元和后推进单元，两组推进单元结构相同；所述柔性保持单元分别与三组推靠单元和两组推进单元固定连接；所述推靠单元和推进单元之间通过十字万向节连接；

所述柔性保持单元包括前端盖、导杆、支撑杆、连接杆、中心架、弹簧、滑动套、后端盖、固定套；导杆、支撑杆、连接杆组成一组平行四边形机构，每个柔性保持单元沿固定套周向均匀布置四组上述的平行四边形机构；所述平行四边形机构与固定套连接，形成铰接转动副；弹簧和滑动套装在导杆上，适于使安装于所述连接杆两端的支撑轮始终与管壁保持贴合。

2.根据权利要求1所述的煤矿主排水管道除垢机器人，其特征在于，所述地面设备包括上位机PC、供电系统和供水系统；所述上位机PC实时接收、处理和显示管内移动单元的下位机采集的各项参数，同时操作人员在PC的操作面板上发布控制指令数据给下位机，实现对机器人的控制；所述供电系统，通过电缆为管内移动单元的液压泵站和控制电路供电，在管内移动单元内部设计电源转换电路，将交流电转变为低压直流电；所述供水系统，将地面的低压水通过软管输送到管内移动单元内的水射流发生装置，水射流发生装置将低压水转变为一定除垢压力的水射流。

3.根据权利要求1所述的煤矿主排水管道除垢机器人，其特征在于，所述推靠单元包括前挡板、后挡板、保持架、推靠机构、仿生欠驱动式爪形足；所述推靠机构包括固定板、液压马达驱动机构、曲柄、连杆、滚珠衬套、机架、中心轴、基座；固定板开有定位孔，用于将推靠机构与后挡板定位，并将螺栓穿过定位孔拧紧固定；机架固定在基座上；滚珠衬套与连杆通过铰钉连接，构成铰接转动副；曲柄、连杆、滚珠衬套与机架构成曲柄滑块机构；推靠机构包含四组周向均匀分布的曲柄滑块机构，每组曲柄滑块机构之间夹角为90°，四组曲柄滑块机构由一个液压马达通过中心轴驱动，每组曲柄滑块机构的旋转角度相同；液压马达驱动机构的旋转可以使曲柄转动，曲柄滑块机构将曲柄的转动转变为滚珠衬套沿机架左右滑动。

4.根据权利要求1所述的煤矿主排水管道除垢机器人，其特征在于，所述仿生欠驱动式爪形足包括爪钩、足板、推杆、基座、弹簧、导杆；所述仿生欠驱动式爪形足固定在推靠机构的机架上，每个推靠单元装有八个仿生欠驱动式爪形足，每个机架上装有两个仿生欠驱动式爪形足；推靠单元的曲柄滑块机构伸长或收缩使仿生欠驱动式爪形足压紧或分离管壁；所述仿生欠驱动式爪形足与推靠机构的机架之间装有弹簧，使爪钩和足板能与粗糙不平的管壁很好的贴合，并具有缓冲作用；爪钩由硬质合金制成，足板上装有天然橡胶，可以增大与管壁的摩擦力；在仿生欠驱动式爪形足与管壁接触压紧过程中，基座先将足板与管壁压紧，同时弹簧伸长，推杆推动爪钩刺入管内壁上的管垢；当所述仿生欠驱动式爪形足与管壁分离抬起时，所述仿生欠驱动式爪形足与管壁的垂直运动很容易使钩爪尖端取出，同时弹簧收缩，将所述仿生欠驱动式爪形足恢复到原位。

5.根据权利要求1所述的煤矿主排水管道除垢机器人，其特征在于，所述推进单元包括前挡板、推进液压缸和后挡板；其中，所述推进液压缸与前挡板和后挡板采用螺纹连接，前档板与柔性保持单元固定连接。

6.根据权利要求1所述的煤矿主排水管道除垢机器人，其特征在于，所述水射流除垢单元由喷头旋转机构和水射流发生装置组成；所述喷头旋转机构由液压马达、圆锥深沟球轴承、轴密封、传动轴、固定支座、直管、喷嘴及喷头座组成；所述水射流发生装置由液压泵、电磁换向阀、高压软管、喷头组成；喷头的直管上开有水流入口，高压软管通过此水流入口与直管连接，液压泵将一定压力的水经过直管流入喷头，然后由喷嘴喷射。