[发明专利]一种穿石柔性凿岩机器人及其破岩方法

权利要求书

1.一种穿石柔性凿岩机器人，其特征在于，包括控制系统、头部和至少一个尾部；

所述头部包括头部壳体，位于所述头部壳体一端的推进转盘，以及设置于所述头部壳体内的钻孔机构、液压推进系统、第一驱动机构、第二驱动机构；所述推进转盘包括位于中心的钻头及环设于所述钻头外的切削转盘；所述第一驱动机构与所述钻头连接，所述第二驱动机构与所述切削转盘连接；所述液压推进系统用于驱使所述第一驱动机构、钻头往返移动，还用于驱使所述第一驱动机构、第二驱动机构、推进转盘一起往返移动；

所述尾部包括尾部壳体及嵌设于所述尾部壳体内的进退式动力系统、固定支撑系统；所述头部与尾部之间及尾部与尾部之间通过柔性部件连接；

所述液压推进系统、第一驱动机构、第二驱动机构、钻孔机构、进退式动力系统、固定支撑系统均与所述控制系统电连接；

还包括与所述控制系统电连接的导航系统，所述导航系统包括定位模块及灾害识别定位模块；

所述定位模块用于获取该穿石柔性凿岩机器人的位置并传输至所述控制系统；

所述灾害识别定位模块包括多频段感知单元、可变频震源，所述可变频震源协同掘进时的震源作为信号源，所述多频段感知单元根据接收的信号识别并定位灾害位置，并将灾害位置传输至所述控制系统；

所述控制系统根据接收的穿石柔性凿岩机器人的位置及灾害位置对该穿石柔性凿岩机器人进行导航。

2.根据权利要求1所述的穿石柔性凿岩机器人，其特征在于，所述钻孔机构包括至少一个钻孔组件，所述钻孔组件包括依次连接的旋转臂、伸缩钻杆、钻孔钻头。

3.根据权利要求1所述的穿石柔性凿岩机器人，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一电机及与所述第一电机输出轴连接的连接杆，所述连接杆的另一端与所述钻头连接。

4.根据权利要求3所述的穿石柔性凿岩机器人，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二电机、传动机构及转盘连接件，所述第二电机通过所述传动机构驱使所述转盘连接件转动，所述转盘连接件前端与所述切削转盘连接。

5.根据权利要求1所述的穿石柔性凿岩机器人，其特征在于，所述液压推进系统包括液压动力单元及与其连接的第一液压支架组件、第二液压支架组件，所述第二液压支架组件环设于所述第一液压支架组件外，所述第一驱动机构安装于所述第一液压支架组件上，所述第二驱动机构安装于所述第二液压支架组件上。

6.根据权利要求1所述的穿石柔性凿岩机器人，其特征在于，所述固定支撑系统包括沿所述尾部壳体圆周径向设置且均匀分布四个可伸缩的支撑杆，以及与每个所述支撑杆外端固连的且与所述尾部壳体圆周半径相同的弧形支撑板。

7.根据权利要求1所述的穿石柔性凿岩机器人，其特征在于，所述头部壳体内上部还设置有进水管，所述头部壳体内底部还设置有排渣管。

8.根据权利要求1所述的穿石柔性凿岩机器人，其特征在于，所述柔性部件包括柔性外壳及设置于所述柔性外壳内的类弹簧连接件。

9.一种利用权利要求1至8任一项所述的穿石柔性凿岩机器人的破岩方法，其特征在于，包括：

控制系统控制液压推进系统将第一驱动机构及钻头向前推进，并控制第一驱动机构工作，使钻头预先开槽形成自由面；

控制系统控制液压推进系统使第一驱动机构及钻头复位，然后控制液压推进系统同时给第一驱动机构、第二驱动机构、推进转盘提供推力；

控制系统控制第二驱动机构在一预设角度内做往复转动式切削岩体，形成扇形切槽；

控制系统取消角度控制，控制第一驱动机构、第二驱动机构正常工作，使推进转盘对准扇形切槽正常旋转推进，使未切割岩体受力变为剪切与拉伸状态，实现拉剪破岩。