一种矿井多功能破障救援机器人

1.本发明涉及救援机械技术领域，具体涉及一种矿井多功能破障救援机器人。


背景技术：

2.矿井是形成地下煤矿生产系统的井巷、硐室、装备、地面建筑物和构筑物的总称，在采矿时，常会由于地震、爆破、渗水、支撑物损坏等原因造成矿井塌方、堵塞，而进行救援时，需要救援人员与挖机、破拆设备等障碍清理装置配合，对矿井中堵塞通道的障碍物进行清理。
3.但是，在清理障碍物时，位于矿井通道上方的塌方处常会因失去矿井通道内障碍物的支撑，而再次掉落至矿井通道中形成新的障碍物，甚至造成更严重的二次塌方发生，而目前的障碍清理装置难以解决清理障碍时容易造成二次塌方的问题，对被困人员、救援人员以及救援设备的安全均存在较大隐患。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种矿井多功能破障救援机器人，以解决现有技术中，由于难以解决清理障碍时容易造成二次塌方而导致诸多安全隐患的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
6.一种矿井多功能破障救援机器人，包括救援车，所述救援车的前端安装有障碍清理装置，且所述救援车的前端安装有位于所述障碍清理装置上方的防塌辅助装置，所述防塌辅助装置在所述障碍清理装置的破障区域的上方建立防塌区域，以防止所述障碍清理装置在进行障碍清理时因障碍区域上方的塌方处失去支撑而发生二次塌方；
7.所述防塌辅助装置具有排列在至少一个平面内的多个防塌支撑钢梁，以及安装有多个所述防塌支撑钢梁的三维驱动机构，多个所述防塌支撑钢梁被所述三维驱动机构驱动在三维方向进行往复运动，以使多个所述防塌支撑钢梁插入所述塌方处下方对所述塌方处进行支撑。
8.作为本发明的一种优选方案，多个所述防塌支撑钢梁分布在竖向的两个平面内，且两个平面内的多个所述防塌支撑钢梁在水平方向上呈交错穿插排列。
9.作为本发明的一种优选方案，所述三维驱动机构包括液压升降总成、液压伸缩总成、平移总成和多个导向套，所述液压升降总成安装在所述救援车的前端，所述防塌支撑钢梁与所述导向套滑动插接配合，所述导向套的尾端朝向所述救援车，所述平移总成和所述液压伸缩总成均安装在所述液压升降总成上，所述导向套以及所述液压伸缩总成均通过所述平移总成滑动设置在液压升降总成上，所述防塌支撑钢梁的朝向所述救援车的尾端与液压伸缩总成连接。
10.作为本发明的一种优选方案，两个平面内的多个所述导向套通过同个联动横梁安装在所述液压升降总成上，所述联动横梁的上端和下端均开设有呈前后贯穿的横向平移滑槽，同个平面内的多个所述导向套滑动安装在对应的所述横向平移滑槽中，所述横向平移
滑槽的顶部和底部的槽壁上均设置有相互平行的至少两个纵向定位导轨，所述导向套的顶部和底部均开设有相互平行的两个到纵向定位槽，所述纵向定位导轨与所述纵向定位槽滑动配合。
11.作为本发明的一种优选方案，所述平移总成包括与多个所述导向套连接的多个平移气缸，所述横向平移滑槽的槽壁上开设有嵌装滑槽，多个所述平移气缸均嵌入设置在嵌装滑槽中。
12.作为本发明的一种优选方案，所述平移气缸为双向气缸，所述平移气缸设置有奇数个，所述导向套设置有偶数个，两个所述横向平移滑槽通过所述嵌装滑槽连通，所述嵌装滑槽的两侧槽壁上均开设有缸体支撑滑槽，所述平移气缸的侧面滑动安装在所述缸体支撑滑槽中，且至少一个所述平移气缸固定设置；
13.所述平移气缸的两端均安装有倾斜设置的错位联动杆，所述错位联动杆的两端均与两个所述横向平移滑槽内的两个所述导向套相连接，多个所述平移气缸同步动作，以使多个相邻所述平移气缸的间距同步调节。
14.作为本发明的一种优选方案，所述液压升降总成包括竖直设置的一对液压升降油缸，所述救援车前端的两侧均设置有所述液压升降油缸，所述联动横梁安装在所述一对所述液压升降油缸上，所述障碍清理装置位于一对所述液压升降油缸之间。
15.作为本发明的一种优选方案，所述液压伸缩总成包括平移导轨和滑动设置在所述平移导轨上的多个液压伸缩油缸，所述平移导轨安装在所述联动横梁上并与所述联动横梁相互平行，所述液压伸缩油缸与所述防塌支撑钢梁的尾端相连接。
16.作为本发明的一种优选方案，所述防塌支撑钢梁呈顶部为平面且底部为斜面的三角状结构，所述防塌支撑钢梁的厚度由前端向尾端逐渐增大，以使所述防塌支撑钢梁的前端形成刃部。
17.作为本发明的一种优选方案，所述防塌支撑钢梁的两侧均开设有水平设置的导向支撑槽，所述导向支撑槽贯穿所述防塌支撑钢梁的前端，所述导向套两侧的内壁上均设置有与所述导向支撑槽滑动配合的导向支撑凸条。
18.本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
19.本发明通过三维驱动机构驱动多个防塌支撑钢梁运动至塌方处下方的障碍物前，然后控制多个防塌支撑钢梁插入前方的障碍物中，以使多个防塌支撑钢梁对塌方处进行支撑，然后障碍清理装置开始清理障碍物，从而大大降低由于障碍清理装置清理障碍而造成二次塌方的可能性，不仅有利于提高破障救援的效率，且为救援人员、被困人员以及救援设备的安全性提供了保障。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
21.图1为本发明的整体结构示意图；
22.图2为本发明的联动横梁的结构示意图；
23.图3为本发明的三维驱动机构的结构示意图；
24.图4为本发明的导向套的结构示意图。
25.图中的标号分别表示如下：
26.1-救援车；2-障碍清理装置；3-防塌辅助装置；4-联动横梁；5-横向平移滑槽；6-纵向定位导轨；7-纵向定位槽；8-嵌装滑槽；9-缸体支撑滑槽；10-导向支撑槽；11-导向支撑凸条；12-错位联动杆；
27.301-防塌支撑钢梁；302-三维驱动机构；3021-导向套；3022-平移气缸；3023-液压升降油缸；3024-液压伸缩油缸；3025-平移导轨。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.如图1至图4所示，本发明提供了一种矿井多功能破障救援机器人，包括救援车1，救援车1的前端安装有障碍清理装置2，且救援车1的前端安装有位于障碍清理装置2上方的防塌辅助装置3，防塌辅助装置3在障碍清理装置2的破障区域的上方建立防塌区域，以防止障碍清理装置2在进行障碍清理时因障碍区域上方的塌方处失去支撑而发生二次塌方；
30.防塌辅助装置3具有排列在至少一个平面内的多个防塌支撑钢梁301，以及安装有多个防塌支撑钢梁301的三维驱动机构302，多个防塌支撑钢梁301被三维驱动机构302驱动在三维方向进行往复运动，以使多个防塌支撑钢梁301插入塌方处下方对塌方处进行支撑。
31.在实施破障救援时，当救援车1沿矿井通道行驶至塌方区域的障碍物前方时，三维驱动机构302驱动多个防塌支撑钢梁301运动至塌方处下方的障碍物前，然后控制多个防塌支撑钢梁301插入前方的障碍物中，以使多个防塌支撑钢梁301对塌方处进行支撑，然后障碍清理装置2开始清理障碍物，从而大大降低由于障碍清理装置2清理障碍而造成二次塌方的可能性，不仅有利于提高破障救援的效率，且为救援人员、被困人员以及救援设备的安全性提供了保障。
32.另外，当塌方区域的长度较长时，随障碍清理装置2清理的逐渐深入，三维驱动机构302间歇驱动多个防塌支撑钢梁301向障碍物中插入，以调节防塌支撑钢梁301插入障碍物中的长度。
33.并且，本发明能够与后续的人工在防塌支撑钢梁301托起的塌方处下方搭建临时支撑物相配合，来实现对矿井通道中多个塌方处的障碍物进行清理和防止二次塌方的发生。具体的，当障碍物被清理或防塌支撑钢梁301受长度限制而无法对前方待清理的障碍物进行支撑防塌时，由后续进入的救援人员搭建临时支撑物，临时支撑物基本包括水平支撑在矿井通道两侧壁上的底部支架、安装在底部支架上的多个支撑柱和设置在支撑柱顶端的顶板。底部支架位于防塌支撑钢梁301的下方，底部支架的两端通过插入等方式架设在矿井通道的两侧内壁上，底部支架优选呈拱形，顶板位于相邻防塌支撑钢梁301之间，顶板由支撑柱和底部支架支撑对上方塌方处进行支撑，以避免插入式支持梁在撤回时再次发生塌方。
34.在上述实施例上进一步优化的是，多个防塌支撑钢梁301分布在竖向的两个平面内，且两个平面内的多个防塌支撑钢梁301在水平方向上呈交错穿插排列。在水平方向上，两个平面内的两排防塌支撑钢梁301以合适距离相互间隔，而在俯视方向上，多个防塌支撑钢梁301形成间隙较小或没有间隙的良好支撑面，从而增强防塌辅助装置3对塌方处的支撑防塌效果，能够很好的阻止塌方处的流沙、泥浆向矿井通道内大流量涌入，从而避免或延缓二次塌方的发生。
35.而之所以采用两个平面内的多个防塌支撑钢梁301交错配合来形成良好支撑面，而不是不采用同一平面内并列连接的多个防塌支撑钢梁301形成良好支撑面，是因为两个平面内的多个防塌支撑钢梁301能够根据在三维驱动机构302的驱动下，调节良好支撑面的宽度，即两个平面内的多个防塌支撑钢梁301能够形成没有间隙但较窄的良好支撑面，或具有间隙但较宽的良好支撑面，从而适应障碍清理装置2对不同宽度的塌方区域进行障碍物清理时，分布在两个平面内的多个防塌支撑钢梁301均能够良好地对塌方处进行支撑防塌。
36.其中，三维驱动机构302包括液压升降总成、液压伸缩总成、平移总成和多个导向套3021，液压升降总成安装在救援车1的前端，防塌支撑钢梁301与导向套3021滑动插接配合，导向套3021的尾端朝向救援车1，平移总成和液压伸缩总成均安装在液压升降总成上，导向套3021以及液压伸缩总成均通过平移总成滑动设置在液压升降总成上，防塌支撑钢梁301的朝向救援车1的尾端与液压伸缩总成连接。
37.插入式致支撑梁在液压升降总成的驱动下向矿井通道的顶部进行运动，使防塌支撑钢梁301尽可能的向障碍物的顶端运动靠近，同一平面内的相邻防塌支撑钢梁301通过平移总成驱动进行间距调节，防塌支撑钢梁301通过液压伸缩总成驱动插入障碍物中，并随障碍清理装置2对障碍物清理的逐渐深度而逐级调节插入障碍物中的深度。
38.在上述实施例上进一步优化的是，两个平面内的多个导向套3021通过同个联动横梁4安装在液压升降总成上，联动横梁4的上端和下端均开设有呈前后贯穿的横向平移滑槽5，同个平面内的多个导向套3021滑动安装在对应的横向平移滑槽5中，横向平移滑槽5的顶部和底部的槽壁上均设置有相互平行的至少两个纵向定位导轨6，导向套3021的顶部和底部均开设有相互平行的两个到纵向定位槽7，纵向定位导轨6与纵向定位槽7滑动配合。
39.通过具有两个横向平移滑槽5联动横梁4实现两排防塌支撑钢梁301同步地进行升降，从而利于简化液压升降总成的结构，以及利于液压升降总成的设置，利于液压升降总成与联动横梁4的两端进行连接，从而实现液压升降总成与位于联动横梁4下方的障碍清理装置2的互不影响，例如，液压升降总成包括竖直设置的一对液压升降油缸3023和安装有一对液压升降油缸3023的拱形支架，障碍清理装置2位于一对液压升降油缸3023之间。
40.而纵向定位导轨6和纵向定位槽7的配合，一方面是利于导向套3021的平稳滑动，另一方面是实现导向套3021在长度方向的定位。
41.其中，平移总成包括与多个导向套3021连接的多个平移气缸3022，横向平移滑槽5的槽壁上开设有嵌装滑槽8，多个平移气缸3022均嵌入设置在嵌装滑槽8中。
42.并且，平移气缸3022为双向气缸，导向套3021设置有偶数个，两个横向平移滑槽5通过嵌装滑槽8连通，嵌装滑槽8的两侧槽壁上均开设有缸体支撑滑槽9，平移气缸3022的侧面滑动安装在缸体支撑滑槽9中，平移气缸3022的两端均安装有倾斜设置的错位联动杆12，错位联动杆12的两端均与两个横向平移滑槽5内的两个导向套3021相连接。
43.并且，其中一个平移气缸3022固定设置，从而为多个平移气缸3022提供基准位置，确保多个平移气缸3022和多个导向套3021能够准确复位和移动。
44.当排列在一排的多个平移气缸3022同步动作时，上、下两排多个相邻平移气缸3022的间距被同步调节，从而使每排多个相邻防塌支撑钢梁301的间距保持相同，即通过一排的为双向气缸的多个平移气缸3022实现上、下两个平面内的多个防塌支撑钢梁301的同步动作，从而保持上、下两个平面内的多个防塌支撑钢梁301始终处于在水平方向上相互交错排列的状态，且实现了平移气缸3022数量成倍的缩减，从而具有节约制造成本、减小联动横梁4体积和负重等优点。
45.液压升降总成包括竖直设置的一对液压升降油缸3023，救援车1前端的两侧均设置有液压升降油缸3023，联动横梁4安装在一对液压升降油缸3023上，障碍清理装置2位于一对液压升降油缸3023之间。
46.液压伸缩总成包括平移导轨3025和滑动设置在平移导轨3025上的多个液压伸缩油缸3024，平移导轨3025安装在联动横梁4上并与联动横梁4相互平行，液压伸缩油缸3024与防塌支撑钢梁301的尾端相连接。
47.其中，防塌支撑钢梁301呈顶部为平面且底部为斜面的三角状结构，防塌支撑钢梁301的厚度由前端向尾端逐渐增大，通过楔状结构来减小防塌支撑钢梁301插入障碍物的阻力，并使防塌支撑钢梁301的前端形成刃部，以利于防塌支撑钢梁301插入障碍物中。
48.而为了对楔状结构的防塌支撑钢梁301进行稳定的导向和支撑，防塌支撑钢梁301的两侧均开设有水平设置的导向支撑槽10，导向支撑槽10贯穿防塌支撑钢梁301的前端，导向套3021两侧的内壁上均设置有与导向支撑槽10滑动配合的导向支撑凸条11，通过导向支撑槽10与导向支撑凸条11的滑动配合来解决楔状的防塌支撑钢梁301无法下导向套3021中稳定滑动的问题。
49.以上实施例仅为本技术的示例性实施例，不用于限制本技术，本技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本技术的实质和保护范围内，对本技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本技术的保护范围内。