[发明专利]一种多自由度反向制孔机器人

说明书

本发明公开了一种多自由度反向制孔机器人，涉及工程机械技术领域，具体为一种多自由度反向制孔机器人，包括高空作业车、多轴机械臂、制孔器，所述高空作业车的顶部设置有伸展臂，且伸展臂的顶端活动安装有多轴机械臂，所述伸展臂的侧面设置有机械臂控制柜，所述制孔器安装于多轴机械臂的一端。该多自由度反向制孔机器人，通过多轴机械臂配合高空作业车臂式、剪叉式、桅柱式等通过智能系统控制，实现制孔工具自动到达可达范围内的任意位置和角度，完成定向制孔或成批自动制孔工作，可用于厂房、隧道、建筑等工程现场，操作简单，效率高，并能极大地减少人员劳动强度。

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体为一种多自由度反向制孔机器人。

背景技术

钻孔与非开挖机械是钻凿矿物、岩石和土层的一类工程机械，不仅广泛地应用于冶金、煤炭、化工等矿山的生产中，而且也是地质、建筑、水电、交通和军事等工程施工中的主要设备。

目前天顶面上制孔大多依靠人工钻孔，人工钻孔速度较慢，工作环境恶劣，强度高人极易产生疲劳。而自动化钻孔可以做到速度快且可以长时间连续工作，但通过对已有的设备进行简易的改进也无法满足圆弧顶的反向钻孔，同时由于实际隧道场景的多变性，可能不同位置的墙体墙面会有所不同，因此单靠机器人自己将难以使得每次的打孔作业都十分精准，由于人工钻孔的速度慢、工作强度高等原因，导致在圆弧顶的反向钻孔方面急需一种自动化设备可以取代人工钻孔，但由于圆弧顶反向钻孔的特殊性无法通过对市场上现有的自动化设备进行简易改装来替代人工钻孔，此外，现有钻孔设备在对钢筋混凝土圆弧顶钻孔时会出现钻孔点上有钢筋的情况，容易造成钻孔工具的钻头和电机的损坏，为此我们提出一种多自由度反向制孔机器人以解决上述提出的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多自由度反向制孔机器人，具有可对钻孔点进行精准定位、降低钻孔难度、提高对钻头的防护性能等优点，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上可对钻孔点进行精准定位、降低钻孔难度、提高对钻头的防护性能的目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种多自由度反向制孔机器人，包括高空作业车、多轴机械臂、制孔器，所述高空作业车的顶部设置有伸展臂，且伸展臂的顶端活动安装有多轴机械臂，所述伸展臂的侧面设置有机械臂控制柜，所述制孔器安装于多轴机械臂的一端，所述制孔器包括智能连接座模块、安装框架，所述制孔器与多轴机械臂通过智能连接座模块固定连接，所述安装框架的内部固定安装有缓冲系统模块，且安装框架的内部通过缓冲系统模块固定安装有制孔工具，所述安装框架的侧面固定安装有视觉系统模块。

优选的，所述缓冲系统模块包括后端导向机构、头部导向机构、固定机构、弹簧缓冲机构，所述弹簧缓冲机构安装于安装框架内部靠近智能连接座模块的一侧，且固定机构与弹簧缓冲机构固定连接，所述弹簧缓冲机构通过固定机构与制孔工具固定连接。

优选的，所述后端导向机构与头部导向机构安装在视觉系统模块内侧的安装面上，所述后端导向机构与制孔工具的后方活动连接，所述头部导向机构与制孔工具的中部活动连接。

优选的，所述智能连接座模块包括基座法兰、框架连接法兰、力矩传感器，所述基座法兰与多轴机械臂的一端固定连接，所述力矩传感器与框架连接法兰固定连接，所述框架连接法兰固定套装于框架连接法兰外部的一端，所述力矩传感器通过框架连接法兰与安装框架固定连接。

优选的，所述安装框架视觉系统模块包括相机镜头以及相机保护罩翻转系统，所述相机镜头位于相机保护罩翻转系统的内部。

优选的，所述安装框架的外部设置有制孔器保护罩，且制孔器保护罩的一端开设有与制孔工具相互配合的贯穿孔。

优选的，所述制孔工具与力矩传感器均与机械臂控制柜电性连接。

优选的，所述机械臂控制柜自身设置有控制系统，且控制系统包括拍照采集算法、点云的处理，点位选取的算法、手眼关系转换算法以及侧墙壁和天顶的位偏矫正的算法。