(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911045934.6
(22)申请日 2019.10.30
(71)申请人 中铁电气化局集团有限公司
地址 100036 北京市丰台区万寿路南口金
家村1号电气化大厦
(72)发明人 李建骥 罗兵 宁笪棚 李昊
张杰奇 张少辉 王雪岭 李红超
赵凯 张芮
限公司 44534
代理人 邵妍 张金玲
(51)Int.Cl.
E21B 7/02(2006.01)
E21B 7/04(2006.01)
E21B 15/04(2006.01)
E21B 21/015(2006.01)
(54)发明名称一种液压机器人隧道自动打孔设备(57)摘要本发明公开了一种液压机器人隧道自动打孔设备，包括一底座，底座上安装一机箱，机箱上设置有一伸缩臂，伸缩臂的输出端安装有机器视觉机构、吸尘机构以及打孔机构，底座的底部设置有滚轮机构，滚轮机构滚动安装于轨道上，所述机箱安装于底座上，底座上端设置有互相平行的导轨，导轨上安装有活动座，伸缩臂安装于活动座上。本发明应用轨道小车，附带内燃机系统提供动力支持，驱动伺服液压系统带传感器液压缸和液压马达，实现多自由度机械手高精度空间定位，机械臂抓取打孔治具，应用打孔治具机器视觉获取施工对象的定位标示，实现自动视觉， 自动打孔的全自动视觉定位打孔功能。权利要求书2页 说明书4页 附图2页CN 110863774 A 2020.03.06
C N 110863774
A
1.一种液压机器人隧道自动打孔设备，其特征在于：包括设备主机，所述设备主机包括一底座，底座上安装一机箱，机箱上设置有一伸缩臂，伸缩臂的输出端安装有机器视觉机构、吸尘机构以及打孔机构，底座的底部设置有滚轮机构，滚轮机构滚动安装于轨道上，所述机箱安装于底座上，底座上端设置有互相平行的导轨，导轨上安装有活动座，伸缩臂安装于活动座上。
2.如权利要求1所述的液压机器人隧道自动打孔设备，其特征在于：所述机箱内置有发电机系统、视觉工控电脑控制系统、机械臂运行控制面板、动力系统控制板、伺服液压系统、除尘系统以及机械臂系统，所述视觉工控电脑控制系统、机械臂运行控制面板均安装于机罩上，动力系统控制板、除尘系统、伺服液压系统以及机械臂系统均安装于机罩内。
3.如权利要求2所述的液压机器人隧道自动打孔设备，其特征在于：所述设备主机还包括第一轴驱动轮轴、第二轴直线模组轴、第三轴旋转轴、第四轴翻转轴、第五轴伸缩轴、第六轴翻转轴以及第七轴垂直伸缩轴；
所述第一轴驱动轮轴安装于滚轮机构上，实现小车行走和视觉自动机械臂高精度移位；所述第二轴直线模组轴安装于底座上，用于驱动活动座沿着导轨移动；所述第三轴旋转轴安装于活动座上，用于驱动伸缩臂的左右转动；所述第四轴翻转轴安装于活动座上，用于实现伸缩臂的左右转动；第五轴伸缩轴安装于伸缩臂上；所述第六轴翻转轴安装在伸缩臂的最顶部输出端，用于翻转并调节机器视觉机构、吸尘机构以及打孔机构的角度；所述第七轴垂直伸缩轴用连接机架以及伸缩臂，实现伸缩臂打孔过程的伸缩需求，所述机器视觉机构、吸尘机构以及打孔机构均安装于机架上。 4.如权利要求1所述的液压机器人隧道自动打孔设备，其特征在于：所述吸尘机构连接除尘系统内部的吸气泵，除尘机构包括一个以上的吸尘罩，吸尘罩分设在机架上，打孔机构安装于机架的背部，打孔
机构的钻头穿过吸尘罩并伸出于外部，机架上安装有光源安装孔，机器视觉机构包括摄像头以及光源，其均安装于机架上，摄像头的镜头面以及光源面正对着光源安装孔设置。
5.如权利要求4所述的液压机器人隧道自动打孔设备，其特征在于：位于机器视觉机构的两侧还设置有一个以上的打孔模块平衡传感器，一个以上的打孔模块平衡传感器均安装于机架的机架上板上，吸尘罩设置于机架上板的四个角的位置，机架上板上端面四个角处正对着吸尘罩的位置设置有外凸的预压墙面模块，钻头穿过吸尘罩以及预压墙面模块并伸出于外部。
6.如权利要求4所述的液压机器人隧道自动打孔设备，其特征在于：所述机架包括机架上板、机架底板以及机架下板，打孔机构安装于机架下板的四个角的位置，钻头朝上设置；
机架上板与机架下板之间设置有一根以上的导柱，一根以上的导柱穿过机架下板与机架上板固定连接，通过导柱实现机架上板与机架下板之间的活动导向，机架底板安装于机架下板的底部，一根以上的导柱穿过机架下板连接机架底板。
7.如权利要求6所述的液压机器人隧道自动打孔设备，其特征在于：所述导柱上还设置有打孔深度可调传感器，所述机架底板上还安装有打孔预压力传感器，所述打孔模块平衡传感器、打孔深度可调传感器以及打孔预压力传感器的信号输出端连接至控制主机端。
8.如权利要求3所述的液压机器人隧道自动打孔设备，其特征在于：所述所述第二轴直线模组轴、第三轴旋转轴的动力源为一台电机，第四翻转轴、第五伸缩轴、第六翻转轴的动
力源为一台气缸。
一种液压机器人隧道自动打孔设备
技术领域
[0001]本发明涉及一种液压机器人隧道自动打孔设备设备。
背景技术
[0002]目前隧道打孔一般采用的是隧道打孔机器人，但是目前的隧道打孔机器人其在使用时存在诸多的不足，由于隧道内光线问题以及区域限制问题，机器人往往需要人工辅助，导致人工劳动强度增加，自动化程度低，打孔效率较低，设备无法施展。
发明内容
[0003]本发明所要解决的技术问题是一种液压机器人隧道自动打孔设备，大大增加设备的自动化程度，能够应对多种工作环境，有效的解决现有技术中的诸多不足。
[0004]本发明是通过以下技术方案来实现的：一种液压机器人隧道自动打孔设备，包括设备主机，所述设备主机包括一底座，底座上安装一机箱，机箱上设置有一伸缩臂，伸缩臂的输出端安装有机器视觉机构、吸尘机构以及打孔机构，底座的底部设置有滚轮机构，滚轮机构滚动安装于轨道上，所述机箱安装于底座上，底座上端设置有互相平行的导轨，导轨上安装有活动座，伸缩臂安装于活动座上。
[0005]作为优选的技术方案，所述机箱内置有发电机系统、视觉工控电脑控制系统、机械臂运行控制面板、动力系统控制板、伺服液压系统、除尘系统以及机械臂系统，所述视觉工控电脑控制系统、机械臂运行控制面板均安装于机罩上，动力系统控制板、除尘系统、伺服液压系统以及机械臂系统均安装于机罩内。
[0006]作为优选的技术方案，所述设备主机还包括第一轴驱动轮轴、第二轴直线模组轴、第三轴旋转轴、第四轴翻转轴、第五轴伸缩轴、第六轴翻转轴以及第七轴垂直伸缩轴；[0007]所述第一轴驱动轮轴安装于滚轮机构上，实现小车行走和视觉自动机械臂高精度移位；所述第二轴直线模组轴安装于底座上，用于驱动活动座沿着导轨移动；所述第三轴旋转轴安装于活动座上，用于驱动伸缩臂的左右转动；所述第四轴翻转轴安装于活动座上，用于实现伸缩臂的左右转动；第五轴伸缩轴安装于伸缩臂上；所述第六轴翻转轴安装在伸缩臂的最顶部输出端，用于翻转并调节机器视觉机构、吸尘机构以及打孔机构的角度；所述第七轴垂直伸缩轴用连接机架以及伸缩臂，实现伸缩臂打孔过程的伸缩需求，所述机器视觉机构、吸尘机构以及打孔机构均安装于机架上。
[0008]作为优选的技术方案，所述吸尘机构连接除尘系统内部的吸气泵，除尘机构包括一个以上的吸尘罩，吸尘罩分设在机架上，打孔机构安装于机架的背部，打孔机构的钻头穿过吸尘罩并伸出于外部，机架上安装有光源安装孔，机器视觉机构包括摄像头以及光源，其均安装于机架上，摄像头的镜头面以及光源面正对着光源安装孔设置。
[0009]作为优选的技术方案，位于机器视觉机构的两侧还设置有一个以上的打孔模块平衡传感器，一个以上的打孔模块平衡传感器均安装于机架的机架上板上，吸尘罩设置于机架上板的四个角的位置，机架上板上端面四个角处正对着吸尘罩的位置设置有外凸的预压
墙面模块，钻头穿过吸尘罩以及预压墙面模块并伸出于外部。
[0010]作为优选的技术方案，所述机架包括机架上板、机架底板以及机架下板，打孔机构安装于机架下板的四个角的位置，钻头朝上设置；
[0011]机架上板与机架下板之间设置有一根以上的导柱，一根以上的导柱穿过机架下板与机架上板固定连接，通过导柱实现机架上板与机架下板之间的活动导向，机架底板安装于机架下板的底部，一根以上的导柱穿过机架下板连接机架底板。
[0012]作为优选的技术方案，所述导柱上还设置有打孔深度可调传感器，所述机架底板上还安装有打
孔预压力传感器，所述打孔模块平衡传感器、打孔深度可调传感器以及打孔预压力传感器的信号输出端连接至控制主机端。
[0013]作为优选的技术方案，所述第二轴直线模组轴、第三轴旋转轴的动力源为一台电机，第四翻转轴、第五伸缩轴、第六翻转轴的动力源为一台气缸。
[0014]本发明的有益效果是：本发明应用轨道小车，附带内燃机系统提供动力支持，驱动伺服液压系统带传感器液压缸和液压马达，实现多自由度机械手高精度空间定位，机械臂抓取打孔治具，应用打孔治具机器视觉获取施工对象的定位标示，实现自动视觉，自动打孔的全自动视觉定位打孔功能。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本发明的整体结构示意图；
[0017]图2为本发明的机箱的内部结构示意图；
[0018]图3为本发明的局部结构示意图。
具体实施方式
[0019]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0020]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0021]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0022]此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0023]本发明使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。
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