本发明涉及机器人工程的技术领域，尤其涉及一种液压振动冲击机器人。
背景技术
目前，国内隧道施工中还依靠大量的人力，如挖掘隧道中的连通通道、安全洞等，如在软土质层采用台阶法施工等，如拆除临时支撑等。
因此，隧道施工实行全面机械化必然成为不可逆的趋势。提出一种体积小、人机分离的液压振动冲击机器人，在地下工程施工中取代人工的各种辅助作业，实现地下工程施工机械化。
为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种液压振动冲击机器人，以克服上述缺陷。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种液压振动冲击机器人，其结构简单，操作维护方便，能用于小隧道断面开挖拆除或其他危险性较高的替代人工作业，实现地下工程施工机械化。
为解决上述问题，本发明公开了一种液压振动冲击机器人，其包含通过液压驱动的履带底盘、回转装置、机架、动力系统、臂架系统、液压系统和冷却系统，其特征在于：
所述履带底盘上设置有回转装置的接口，所述履带底盘的四个角分别设有辅助支撑，所述回转装置包含回转支承和回转驱动组件，所述回转支承上部与机架固定，下部与履带底盘固定，所述臂架系统包括铰接于机架上的一级臂和铰接于机架和一级臂之间用于驱动一级臂动作的带位移传感器的一级臂驱动油缸；铰接于一级臂末端的二级臂和铰接于一级臂和二级臂之间用于驱动二级臂动作的带位移传感器的二级臂驱动油缸；铰接于二级臂末端的三级臂和铰接于二级臂和三级臂之间用于驱动三级臂动作的带位移传感器的三级臂驱动油缸；铰接于三级臂末端的动力头连杆和铰接于三级臂和动力头连杆之间用于驱动动力头摆动的带位移传感器的四级臂驱动油缸从而通过电气控制每个驱动油缸的动作来实现单个驱动油缸的动作和各驱动油缸的复合动作。
其中：在动力头连杆的末端设有两个自由的铰点，两个铰点通过销轴安装一个液压快速连接器，以通过液压快速连接器安装动力工具头。
其中：所述履带底盘采用了快速连接结构，其包括承压板、夹片和钢绞线，所述钢绞线为至少十二根且两端分别穿过两侧的履带架，所述承压板固定在履带架上并供钢绞线贯穿，所述夹片通过锥状结构与承压板配合以将钢绞线进行夹紧。
其中：所述夹片上开有弹性槽，其内圈开有夹紧所述钢绞线的齿槽。
其中：所述回转驱动组件包含液压马达和减速机，所述液压马达通过减速机与回转支承的内齿啮合传动，所述液压马达和减速机与机架固定从而使机架能够360度回转。
其中：所述液压系统由液压油箱、主泵和多路阀组组成，主泵连接于液压油箱以从液压油箱吸油，主泵供油至多路阀组，通过电控或手动来操作多路阀组对油液进行分配并传递至执行机构动作。
其中：所述冷却系统包含发动机自带的风冷机，所述风冷机从机器前方吸风，其中外壳的前面和前侧面开有吸风口，外壳的后侧面、后壳和底板开有出风口。
其中：还设置有远程控制系统，包含视频监控系统和虚拟样机系统，实现对机器人的远程控制。
通过上述结构可知，本发明的液压振动冲击机器人具有如下效果：
1、通过合理的三级臂架结构设计和辅助支撑装置，实现了大范围，稳定性强，工作动力强的目的。
2、履带底盘的支承更加稳定和紧固。
3、采用遥控和远程控制的控制方法，保证了操作人员在狭小、危险工作面的安全性，工作效率高。
本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
图1显示了本发明的液压振动冲击机器人的结构示意图。
图2a显示了本发明的履带底盘快速连接结构示意图。
图2b显示了本发明的履带底盘快速连接结构的俯视图。
图3和图4显示了本发明的液压系统示意图。
图5显示了本发明的冷却系统示意图。
图5a显示了本发明安装外罩后的示意图。
图5b显示了本发明的后壳示意图。
图5c显示了本发明的底板示意图。
图6显示了本发明的远程控制系统示意图、
附图标记：
1-履带底盘；2-机架；3-回转装置；4-辅助支撑；5-电气系统；6-动力工具头；7-动力系统；8-液压系统；8-1液压油箱；8-2主泵；8-3多路阀组；8-4行走马达变量控制阀；8-5电磁水阀；8-6管道组件；8-7加油泵组；8-8快速接头；9-一级臂驱动油缸；10-一级臂；11-二级臂驱动油缸；12-二级臂；13-三级臂驱动油缸；14-三级臂；15-动力头油缸；16-动力头连杆；1-1承压板；1-2夹片；1-3钢绞线；1-4保护罩；17-冷却系统；17-1风冷机；17-2前外罩；17-3前侧外罩；17-4后侧外罩；17-5后壳；17-6底板；18-远程操作平台；18-1操控装置；18-2视频监控系统；18-3虚拟样机系统。
具体实施方式
参见图1至6，显示了本发明的液压振动冲击机器人。
所述液压振动冲击机器人为可通过柴油发动机驱动或电力驱动的全液压式振动冲击施工机器人，其包含通过液压驱动的履带底盘1、回转装置3、机架2、动力系统7、臂架系统、动力工具头6、辅助支撑4、液压系统8、冷却系统17、远程控制系统18等。
参见图2a与图2b，显示了履带底盘的内部结构示意图，本发明中的所述履带底盘1采用了快速连接结构，其包括承压板1-1、夹片1-2、钢绞线1-3和保护罩1-4，所述钢绞线1-3为至少十二根且两端分别穿过两侧的履带架，其中，所述钢绞线1-3可为图中所示的上下两排，每排分为图2b所示的前后两组，从而使得受力更加均衡，承压效果更好，所述承压板1-1固定在履带架上并供钢绞线1-3贯穿，所述夹片1-2通过锥状结构与承压板1-1配合以将钢绞线1-3进行夹紧，其中，锥状结构包含夹片1-2外缘的锥形部以及承压板1-1上的锥形孔，所述夹片1-2上开有弹性槽，其内圈开有夹紧所述钢绞线1-3的齿槽，其中，通过千斤顶张拉钢绞线1-3产生预应力，千斤顶张拉钢绞线1-3的同时，一边将夹片1-2顶推到承压板1-1内，当钢绞线1-3张拉到预定张紧力后，千斤顶回程复位，而夹片1-2的齿槽夹紧钢绞线1-3以保持预应力，从而达到紧固的目的。
其中，所述保护罩1-4位于两侧以保护内部组件。
其中，所述履带底盘上设置有回转装置3的接口，所述履带底盘1的四个角分别设有辅助支撑4，所述辅助支撑4包含一个含独立液压油缸驱动的支腿。履带走行时，可收起并包含于机器人轮廓范围内，工作时可伸出，支撑于底面，提高机器人作业时整机的稳定性。
所述回转装置3是采用液压马达减速机驱动的回转支承式结构，其包含回转支承和回转驱动组件，所述回转支承上部与机架固定，下部与履带底盘固定，所述回转驱动组件包含轴承、液压马达和减速机，其中，所述液压马达通过减速机与回转支承的内齿啮合传动，所述液压马达和减速机与机架固定，从而使机架2能够360度无限回转。
所述臂架系统包括铰接于机架2上的一级臂10和铰接于机架和一级臂之间用于驱动一级臂动作的带位移传感器的一级臂驱动油缸9；铰接于一级臂10末端的二级臂12和铰接于一级臂和二级臂之间用于驱动二级臂动作的带位移传感器的二级臂驱动油缸11；铰接于二级臂末端的三级臂14和铰接于二级臂和三级臂之间用于驱动三级臂动作的带位移传感器的三级臂驱动油缸13；铰接于三级臂末端的动力头连杆16和铰接于三级臂和动力头连杆之间用于驱动动力头摆动的带位移传感器的四级臂驱动油缸15。从而通过电气控制每个驱动油缸的动作，可实现单个驱动油缸的动作，也可实现各组驱动油缸的复合动作。
在动力头连杆16的末端设有两个自由的铰点，两个铰点通过销轴安装一个液压快速连接器，以通过液压快速连接器安装动力工具头6。所述动力工具头6包含但不限于使用液压振动破碎锤和液压铣挖设备等。
参见图3和图4所示，所述液压系统8是指通过动力系统7驱动主泵8-2提供液压油，并通过操控多路阀组8-3来驱动机器人各执行机构动作。所述液压系统8主要由液压油箱8-1、主泵8-2、多路阀组8-3、行走马达变量控制阀8-4、电磁水阀8-5和管道组件8-6等组成。主泵8-2连接于液压油箱8-1以从液压油箱8-1吸油，主泵8-2供油至多路阀组8-3，通过电控或手动来操作多路阀组8-3对油液进行分配并传递至动力工具头6、各驱动油缸9、11、13、15、回转液压马达、履带行走马达、辅助支腿油缸，驱动各执行机构动作，通过改变输入给多路阀组8-3的电信号，可实现对传递至各执行机构油液流量大小和流动方向的控制，进而控制动力工具头工作状态、臂架姿态、回转速度和方向、履带行走速度和方向、辅助支腿伸缩速度和方向。其中，所述行走马达变量控制阀8-4从多路阀组8-3引油至履带底盘的行走马达，通过切换所述行走马达变量控制阀的工作位，可实现对履带底盘的行走马达的两级调速。所述电磁水阀8-5可实现对动力工具头冷却水路通断的控制。所述液压油箱8-1自带加油泵组8-7，可实现向液压油箱加油和从液压油箱抽油，无需外界辅助的加油和抽油装置，便捷高效。所述管道组件8-6包含快速接头8-8，可实现对动力工具头油管的快速换接。
参见图5、图5a至c，所述冷却系统17包含发动机自带的风冷机17-1，所述风冷机17-1从机器前方吸风，其中外壳的前面17-2、前侧面17-3开有吸风口，后侧面17-4、后壳17-5和底板17-6开有出风口，如此外界风经热交换后被排出，实现了热交换，保障了电气系统和动力系统安全工作温度要求。
其中，本发明的液压振动冲击机器人还设置有远程控制系统18。当机器人需要进入狭小或者危险环境进行作业时，可采用远程控制系统对机器人进行控制，用来保证操作人员的安全。
参见图6，所述远程控制系统18包含视频监控系统18-2和虚拟样机系统18-3，所述虚拟样机系统18-3把采集的传感器数据与开挖机器人的3d模型建立联系，当操作人员对开挖机器人操作时，使3d模型进行实时动画仿真，并在电脑屏幕上真实的呈现出机器的工作状态，可以有效避免不当的操作，实现对机器人的远程控制。所述远程控制平台主要由控制部分18-1、视频监控系统18-2和虚拟样机系统18-3组成。控制部分18-1可实现机器人各动作的单动和组合动作。所述视频监控系统18-2是指通过在所述机器人臂架和机架上安装视频监控设备，实现对所述机器人环境和作业面的远程监控。通过视频监控，操作人员可远程控制机器人的走行和作业。所述机器人臂架系统中所述带传感器的各驱动油缸能够记录并传输所述驱动油缸的行程信息，通过三维设计所述虚拟样机系统18-3，由所述油缸传感器提供行程参数，实现对所述机器人各个动作的实时模拟，可使远程操作人员实时掌握机器人的姿态和方位，提高远程控制的精准度。
本发明通过优化三级臂架结构设计和辅助支撑装置，实现了大范围，稳定性强，工作动力强的目的。采用遥控和远程控制的控制方法，保证了操作人员在狭小、危险工作面的安全性，工作效率高。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。