[发明专利]适用于TBM的多模式隧道底部清渣机器人

权利要求书

1.一种适用于TBM的多模式隧道底部清渣机器人，包括TBM主机（1）和主梁（2），主梁（2）设置在TBM主机（1）后部，其特征在于：所述的主梁（2）上设有隧道底部清渣机器人系统（3）。

2.根据权利要求1所述的适用于TBM的多模式隧道底部清渣机器人，其特征在于：所述的隧道底部清渣机器人系统（3）包括驱动系统（31）和末端清渣执行机构，驱动系统（31）和末端清渣执行机构之间设有机械臂；所述的驱动系统（31）和末端清渣执行机构均和控制系统相连，与控制系统相连还设有高速相机，高速相机与图像采集系统相连，图像采集系统与控制系统相连，高速相机设置在末端清渣执行机构上。

3.根据权利要求2所述的适用于TBM的多模式隧道底部清渣机器人，其特征在于：所述的驱动系统（31）设置在支撑架（39）上，支撑架（39）两侧设有滑槽（391）；所述的主梁（2）底部设有滑轨（4），滑轨（4）与滑槽（391）滑动配合。

4.根据权利要求2所述的适用于TBM的多模式隧道底部清渣机器人，其特征在于：所述的机械臂包括大臂（32）、中臂（33）和前臂（34），所述的大臂（32）设置在支撑架（39）下方，大臂（32）通过转轴与驱动系统（31）连接；所述的中臂（33）一端与大臂（32）连接、另一端与前臂（34）活动连接，所述的前臂（34）下部设有转台（35），所述的末端清渣执行机构与转台（35）连接。

5.根据权利要求4所述的适用于TBM的多模式隧道底部清渣机器人，其特征在于：所述的中臂（33）上部与大臂（32）铰接连接，所述的中臂（33）与大臂（32）之间还设有油缸I（331）；所述的中臂（33）内部设有轨道，所述的前臂（34）伸进中臂（33）内部，前臂（34）通过轨道与中臂（33）滑动连接。

6.根据权利要求4所述的适用于TBM的多模式隧道底部清渣机器人，其特征在于：所述的末端清渣执行机构包括抓手（36）、螺旋叶片式铲斗（37）和方形铲斗（38），抓手（36）、螺旋叶片式铲斗（37）和方形铲斗（38）均匀布置在转台（35）下方。

7.根据权利要求6所述的适用于TBM的多模式隧道底部清渣机器人，其特征在于：所述的抓手（36）包括与转台（35）铰接连接的连杆I（362），连杆I（362）下部铰接设有支撑体（363），支撑体（363）连杆I（362）之间设有油缸III（365）；支撑体（363）下方铰接设有若干个弧形板（361），弧形板（361）与支撑体（363）之间设有油缸II（364）。

8.根据权利要求6所述的适用于TBM的多模式隧道底部清渣机器人，其特征在于：所述的螺旋叶片式铲斗（37）包括与转台（35）铰接连接的连杆II（372），连杆II（372）下部铰接设有框架（371），框架（371）与连杆II（372）之间设有油缸IV（374）；所述的框架（371）后板上设有过渣孔（375），框架（371）内设有螺旋叶片（373），过渣孔（375）两侧的螺旋叶片的螺旋方向相反。

9.根据权利要求6所述的适用于TBM的多模式隧道底部清渣机器人，其特征在于：所述的方形铲斗（38）包括与转台（35）铰接连接的连杆III（382），连杆III（382）下部铰接设有方形框（381），方形框（381）与连杆III（382）之间设有油缸V（384）。

10.根据权利要求1-9任一项所述的适用于TBM的多模式隧道底部清渣机器人的清渣方法：其特征在于：包括以下步骤： ①过高速相机对隧道底部渣土进行识别，高速相机将图像信息经图像采集系统传输至控制系统，控制系统对高速相机所拍摄图像进行图像分析与识别，以判断渣土的所处位置、渣量以及渣土粒径大小；②经控制系统对渣土信息的分析，控制系统根据渣土分析结果做出末端清渣执行机构的动作指令，根据渣土位置、渣量及渣土粒径智能选择清渣模式与自主规划运动路径、运动速度；③将末端清渣执行机构所清理的渣土放置到清渣储存装置中，机器人进行复位进行二次清渣。

11.根据权利要求10所述的适用于TBM的多模式隧道底部清渣机器人的清渣方法：其特征在于：步骤②所述的上位机对相机传来的照片进行分析，当分析出隧道底部的渣石为粒径＞300mm的孤石时，采用抓手（36）进行清渣；当隧道底部的渣石为粒径≤300mm的渣石时，采用方形铲斗（38）进行清渣；当隧道底部的渣石为粒径≤60mm时的渣石时，采用高负压工业吸尘器通过螺旋叶片式铲斗（37）进行吸附清渣。