一种基于AGV小车的矿山作业用雷管投放装置

本发明涉及矿山爆破作业设备，具体为一种基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置。

背景技术：

1、目前我国矿下爆破时雷管的投放仍需人工操作机器完成，一旦处理不当，会对矿洞的结构安全和工人的生命有着巨大的威胁。就目前的矿下爆破现状来看，采用人工投放雷管的方式存在极大的安全隐患，且操作的时间长、定位精度低、安装效率低，不适应于智能化、高精度爆破工程的需求。

2、公告号为cn106927079a的中国发明专利公开了一种基于机器视觉的工业雷管抓取和装箱系统和方法，该发明基于机器视觉的工业雷管和装箱系统结构简单、集成度高、安装方便。利用机器视觉系统，保证雷管抓取的安全性、准确性，运用六轴工业机器人代替人工，达到无人或少人包装的目的，提高工业雷管生产搬运的工作效率，满足未来工业雷管生产线智能化、安全性和可靠性的要求。因此，采用工业机器人代替人工作业以完成雷管的抓取和放置，是可行且较为理想的方式。但是该机器人适用于固定位置抓取和固定位置放置的两点式工作模式，不适用于矿洞这种复杂环境下放置点空间网状节点分布的投放方式。

3、公告号为cn112781454a的中国发明专利公开了一种桥梁桥桩爆破雷管安装机器人，该发明通过升降推动机构将直线运动转化为装置的高度变化，用来调节推进机构的高度，针对不同的高度进行安装。但是该种结构形式的机器人，只能实现垂直线性方向内且位于升降推动机构上方位置的雷管的放置，而对于矿洞墙壁较低位置的雷管投放则无法适用；同时，由于其升降机构采用的是剪叉式升降台，其钻孔机构和雷管推送机构的作用方向是固定的，无法实现多角度、自由式、任意位置的定点投放，仅能完成雷管的水平单向、垂直线上定点方式的水平放置，因而装置灵活性差。

4、agv(automated guided vehicles)又名无人搬运车，自动导航车，激光导航车。其显著特点的是无人驾驶，agv上装备有自动导向系统，可以保障系统在不需要人工引航的情况下就能够沿预定的路线自动行驶，将货物或物料自动从起始点运送到目的地。agv的另一个特点是柔性好，自动化程度高和智能化水平高，agv的行驶路径可以根据仓储货位要求、生产工艺流程等改变而灵活改变，并且运行路径改变的费用与传统的输送带和刚性的传送线相比非常低廉。agv一般配备有装卸机构，可以与其他物流设备自动接口，实现货物和物料装卸与搬运全过程自动化。基于上述有点，agv小车在工业输送领域应用越来越受青睐。

5、因此亟需提供一种用于矿山环境下的雷管投放装置来解决上述问题，实现矿下环境下雷管的自动投放。

技术实现思路

1、为了解决矿下爆破作业过程中人工安放雷管操作存在的安全隐患，以及人工作业存在的时间长、定位精度低、安装和填充效率低的问题，本发明提供一种基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

3、一种基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置，包括agv小车，agv小车的后轮驱动模块、前轮模块均与agv小车的车架之间设置有减震机构，车架的顶部前端固定设置有双目视觉机构，所述车架的顶面一端固定设置有用于放置和夹持雷管的雷管夹持组件，车架的顶面另一端固定设置有升降机构，所述升降机构的动力执行端固定设置有多自由度机械臂，多自由度机械臂的执行端连接有机械手组件，车架的顶面上还设置有运动控制和驱动系统；

4、多自由度机械臂驱动机械手组件从雷管夹持组件内抓取雷管，升降机构驱动多自由度机械臂升降定位，多自由度机械臂再驱动机械手组件将雷管放置于矿洞墙壁上的雷管放置孔内。

5、进一步的，所述雷管夹持组件包括固定设置于车架顶面上的安装架板、固定设置于安装架板的顶面远离多自由度机械臂一侧上的翻转机构、固定设置于安装架板的顶面靠近多自由度机械臂一侧上的暂存机构，所述翻转机构的执行端固定设置有可活动翻盖于暂存机构正上方的上压板。

6、进一步的，所述翻转机构包括固定设置于安装架板顶面上的基板、分别转动设置于基板上方的推拉电缸和翻转块，所述翻转块的一侧固定连接有连接件，所述连接件的端部与推拉电缸的输出轴端通过鱼眼杆端关节轴承传动连接，所述上压板通过连接杆固定连接于翻转块上。

7、进一步的，所述暂存机构包括固定设置于安装架板顶面上的放置板、固定设置于放置板一侧的定位板，所述放置板顶面开设有若干个并排分布的放置槽。

8、进一步的，所述上压板的底面上开设有与放置槽对应设置的上压槽，上压板翻盖于放置板上方时，上压槽与放置槽成组配合而将位于放置槽内的雷管夹持。

9、进一步的，所述上压槽与放置槽的表面上均固定设置有柔性高分子材料制成的防护层。

10、进一步的，所述放置板和上压板均采用柔性高分子材料制成。

11、进一步的，所述放置板的顶面开设有若干个弹簧孔，所述弹簧孔分别设置有限位销和套设于限位销外侧的缓冲弹簧。

12、进一步的，所述升降机构包括固定设置于车架顶面上的支撑板、分别固定安装于支撑板侧面上并垂向设置的线性模组和导轨，导轨上滑动设置有滑块，所述线性模组的动力输出端和滑块之间固定连接有升降架板，所述多自由度机械臂固定安装于升降架板的顶面上。

13、进一步的，所述运动控制和驱动系统包括分别固定设置于车架顶面上的电机驱动器、电池组和工控箱，电池组为整个装置提供电力，工控箱用于各个动力组件的运动控制和agv小车的行进控制，电机驱动器用于后轮驱动模块的运动驱动。

14、与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：

15、1.本发明提出的基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置，采用2d-3d视觉伺服，可以实现对矿山下复杂环境的目标检测和地图建模，实现agv小车的轨迹规划和运动控制，精确控制小车到达目的地，配合多自由度机械臂和机械手组件，可以实现雷管的运存、定点运送、自动抓取和定点安放，从而实现矿洞中雷管投放的自动化，节约了时间和人力成本，避免了雷管爆炸对工人的误伤。

16、2.本发明通过采用线性模组实现多自由度机械臂的高度调节和定位，配合多自由度机械臂空间操作范围较大的优势，使得机械手组件可在较大空间范围内实现雷管的定点投放，因而可满足矿洞内不同部位的雷管放置需求，自动化程度高、灵活性好。

17、3.本发明提出的agv小车自动投放雷管的方法，相较于传统方法，解决了人工操作的时间长、定位精度低、安装效率低的问题，可以大大简化矿山爆破的流程，提高采矿产业的经济效益。

技术特征：

1.一种基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置，包括agv小车(1)，agv小车(1)的后轮驱动模块(11)、前轮模块(12)均与agv小车(1)的车架(14)之间设置有减震机构(13)，车架(14)的顶部前端固定设置有双目视觉机构(15)，其特征在于：所述车架(14)的顶面一端固定设置有用于放置和夹持雷管(100)的雷管夹持组件(2)，车架(14)的顶面另一端固定设置有升降机构(3)，所述升降机构(3)的动力执行端固定设置有多自由度机械臂(4)，多自由度机械臂(4)的执行端连接有机械手组件(5)，车架(14)的顶面上还设置有运动控制和驱动系统(6)；

2.根据权利要求1所述的一种基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置，其特征在于：所述雷管夹持组件(2)包括固定设置于车架(14)顶面上的安装架板(21)、固定设置于安装架板(21)的顶面远离多自由度机械臂(4)一侧上的翻转机构(22)、固定设置于安装架板(21)的顶面靠近多自由度机械臂(4)一侧上的暂存机构(23)，所述翻转机构(22)的执行端固定设置有可活动翻盖于暂存机构(23)正上方的上压板(24)。

3.根据权利要求2所述的一种基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置，其特征在于：所述翻转机构(22)包括固定设置于安装架板(21)顶面上的基板(221)、分别转动设置于基板(221)上方的推拉电缸(222)和翻转块(223)，所述翻转块(223)的一侧固定连接有连接件(224)，所述连接件(224)的端部与推拉电缸(222)的输出轴端通过鱼眼杆端关节轴承(225)传动连接，所述上压板(24)通过连接杆(226)固定连接于翻转块(223)上。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置，其特征在于：所述暂存机构(23)包括固定设置于安装架板(21)顶面上的放置板(231)、固定设置于放置板(231)一侧的定位板(232)，所述放置板(231)顶面开设有若干个并排分布的放置槽(2311)。

5.根据权利要求4所述的一种基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置，其特征在于：所述上压板(24)的底面上开设有与放置槽(2311)对应设置的上压槽(241)，上压板(24)翻盖于放置板(231)上方时，上压槽(241)与放置槽(2311)成组配合而将位于放置槽(2311)内的雷管(100)夹持。

6.根据权利要求5所述的一种基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置，其特征在于：所述上压槽(241)与放置槽(2311)的表面上均固定设置有柔性高分子材料制成的防护层。

7.根据权利要求5所述的一种基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置，其特征在于：所述放置板(231)和上压板(24)均采用柔性高分子材料制成。

8.根据权利要求4所述的一种基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置，其特征在于：所述放置板(231)的顶面开设有若干个弹簧孔(2312)，所述弹簧孔(2312)分别设置有限位销(233)和套设于限位销(233)外侧的缓冲弹簧(234)。

9.根据权利要求1所述的一种基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置，其特征在于：所述升降机构(3)包括固定设置于车架(14)顶面上的支撑板(31)、分别固定安装于支撑板(31)侧面上并垂向设置的线性模组(32)和导轨(33)，导轨(33)上滑动设置有滑块(34)，所述线性模组(32)的动力输出端和滑块(34)之间固定连接有升降架板(35)，所述多自由度机械臂(4)固定安装于升降架板(35)的顶面上。

10.根据权利要求1所述的一种基于agv小车的矿山作业用雷管投放装置，其特征在于：所述运动控制和驱动系统(6)包括分别固定设置于车架(14)顶面上的电机驱动器(61)、电池组(62)和工控箱(63)，电池组(62)为整个装置提供电力，工控箱(63)用于各个动力组件的运动控制和agv小车(1)的行进控制，电机驱动器(61)用于后轮驱动模块(11)的运动驱动。

技术总结
本发明公开了一种基于AGV小车的矿山作业用雷管投放装置，包括AGV小车，AGV小车的后轮驱动模块、前轮模块均与AGV小车的车架之间设置有减震机构，车架的顶部前端固定设置有双目视觉机构，所述车架的顶面一端固定设置有用于放置和夹持雷管的雷管夹持组件，车架的顶面另一端固定设置有升降机构，所述升降机构的动力执行端固定设置有多自由度机械臂，多自由度机械臂的执行端连接有机械手组件，车架的顶面上还设置有运动控制和驱动系统。本发明可以实现雷管的运存、定点运送、自动抓取和定点安放，从而实现矿洞中雷管投放的自动化，节约了时间和人力成本，安全性高；可在较大空间范围内实现雷管的定点投放，满足矿洞内不同部位的雷管放置需求，灵活性好。

技术研发人员：朱华炳,孙曾辉,张涛,鲍学,胡孔元,卫道柱,黄萱,毕坤
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15