[发明专利]智能化巷道开槽机器人

权利要求书

1.一种智能化巷道开槽机器人，其特征在于，包括主机架、行走部、截割部、驾驶室、智能截割控制系统、角位移传感器Ⅰ、角位移传感器Ⅱ、角位移传感器Ⅲ、角位移传感器Ⅳ、距离传感器Ⅰ、距离传感器Ⅱ、距离传感器Ⅲ、距离传感器Ⅳ、用于为所述智能化巷道开槽机器人提供动力的动力总成以及用于开槽过程中稳定机身的稳定支撑系统；

所述截割部、驾驶室和动力总成安装在主机架上，构成机身；

所述截割部包括底座、大臂、中间臂、小臂、铣挖头、大臂连杆Ⅰ、大臂连杆Ⅱ、铣挖头连杆Ⅰ、铣挖头连杆Ⅱ、大臂油缸、中间臂油缸、小臂油缸、铣挖头油缸和回转驱动；

所述底座与主机架铰接，铰链轴线与地面垂直；

所述大臂与底座铰接，铰链轴线与地面平行；

所述中间臂与大臂铰接，铰链轴线与地面平行；

所述小臂与中间臂铰接，铰链轴线与地面平行；

所述铣挖头与小臂铰接，铰链轴线与地面平行；

所述大臂连杆Ⅰ的一端与底座铰接，大臂连杆Ⅱ的一端与大臂铰接，大臂连杆Ⅰ和大臂连杆Ⅱ铰接，底座、大臂、大臂连杆Ⅰ和大臂连杆Ⅱ构成双摇杆机构；

所述铣挖头连杆Ⅰ与小臂铰接，铣挖头连杆Ⅱ与铣挖头铰接，铣挖头连杆Ⅰ和铣挖头连杆Ⅱ铰接，小臂、铣挖头、铣挖头连杆Ⅰ和铣挖头连杆Ⅱ构成双摇杆机构；

所述大臂油缸的两端分别与底座和大臂连杆Ⅰ铰接；

所述中间臂油缸的两端分别与大臂和中间臂铰接；

所述小臂油缸的两端分别与中间臂和小臂铰接；

所述铣挖头油缸的一端与小臂铰接，另一端与挖头连杆Ⅰ和铣挖头连杆Ⅱ的铰链铰接；

所述回转驱动固定在主机架上，通过齿轮副驱动底座相对于主机架实现±90°回转；

所述角位移传感器Ⅰ用于采集大臂与底座之间的角度值；

所述角位移传感器Ⅱ用于中间臂与大臂之间的角度值；

所述角位移传感器Ⅲ用于采集小臂与中间臂之间的角度值；

所述角位移传感器Ⅳ用于采集铣挖头与小臂之间的角度值；

所述距离传感器Ⅰ用于采集大臂油缸的伸长量；

所述距离传感器Ⅱ用于采集中间臂油缸的伸长量；

所述距离传感器Ⅲ用于采集小臂油缸的伸长量；

所述距离传感器Ⅳ采集铣挖头油缸的伸长量；

所述智能截割控制系统在手动完成对刀后接收角位移传感器Ⅰ、角位移传感器Ⅱ、角位移传感器Ⅲ和角位移传感器Ⅳ的初始值θ₁₀、θ₂₀、θ₃₀、θ₄₀，根据公式计算铣挖头相对于机身坐标系的初始位置坐标（X₀,Y₀），通过查表读取大臂油缸、中间臂油缸、小臂油缸、铣挖头油缸的伸长量，根据向上、向下、向左、向右的截割指令，智能截割控制系统控制油缸自动伸缩，从而实现自动开槽；

式中：L₁为大臂长度；

L₂为中间臂长度；

L₃为小臂长度；

L₄为铣挖头长度；

H为大臂与底座的铰点距离设备底面的高度；

X₀和Y₀四舍五入取非负整数；

表中，m为智能化巷道开槽机器人适应的最大巷道宽度的1/2，单位与X₀相同；

n为智能化巷道开槽机器人适应的最大巷道断面高度，单位与Y₀相同；

p=1，2，3，4，p=1时为大臂油缸的伸长量，p=2时为中间臂油缸的伸长量，p=3时为小臂油缸的伸长量，p=4时为铣挖头油缸的伸长量。