【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及盾構機換刀的，具體是一種智能換刀機器人設備及系統(tǒng)。
技術介紹
1、盾構機是集隧道開挖、出渣、支護于一體的大型機械設備。它由刀盤上的刀具切削土體或巖石，通過盾構殼體支撐周圍地層。由于其自動化程度高、施工速度快、施工影響范圍小等特點，廣泛應用于地鐵、市政管道等隧道工程，而盾構機在切削巖土體過程中，會造成刀具磨損，因此需要對刀具進行更換。其中，滾刀是用于破巖的主要刀具，其更換頻率最高。目前，主要依靠人工進行換刀，而由于掌子面前方高壓、高濕的環(huán)境，導致人工換刀危險性高、效率低。因此，研發(fā)一種智能換刀機器人成為盾構行業(yè)發(fā)展的一個方向。
2、如公開號為cn116464465a的中國專利申請公開了一種盾構機刀盤、換刀方法及盾構機，包括主梁，從刀盤的中心向所述刀盤的徑向延伸；刀具，設于所述主梁；第一滑軌，設于所述主梁內，且沿所述主梁的延伸方向延伸，所述第一滑軌被配置為在所述主梁的延伸方向與水平方向大致平行的狀態(tài)下，位于所述主梁的頂部或底部；以及輸送件，可動地設于所述第一滑軌，所述輸送件被配置為沿所述第一滑軌移動，以輸送換刀執(zhí)行器。
3、但是上述現(xiàn)有技術在進行換刀過程中還存在一些問題，上述現(xiàn)有技術在進行滾刀更換工作時，雖然不需要操作人員攀爬至不同高度，但是依舊是采用人工換刀的方式進行換刀工作。因此，如何完成自動化換刀工作，是目前要解決的一個問題。
技術實現(xiàn)思路
1、本申請?zhí)峁┮环N智能換刀機器人設備及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術存在的上述問題。
2、一種智能換刀機
3、機器人基座，設置在盾構機機器人艙內；
4、位移單元，與所述位移單元連接的左右平移機構，以及與所述左右平移機構連接的多級伸縮臂；
5、換刀執(zhí)行器末端執(zhí)行器，與所述多級伸縮臂連接，用于對盾構機與滾刀之間的螺栓進行拆裝，并對滾刀進行抓取和運輸，完成滾刀的更換；
6、視覺定位設備，設置在所述換刀執(zhí)行器上，用于對螺栓位置進行定位，使換刀執(zhí)行器對螺栓進行拆裝、滾刀抓取和放置定位；
7、儲刀單元，位于盾構機內，內置有兩個存儲空間，用于放置未使用過的新滾刀和經(jīng)換刀執(zhí)行器拆下的舊滾刀；
8、所述位移單元與機器人基座連接。
9、進一步的，所述位移單元包括固定安裝在所述機器人基座長度方向上的驅動齒條和固定滑軌，與所述固定滑軌滑動連接的調節(jié)滑塊，用于連接所述調節(jié)滑塊的移動座，設置在所述移動座上的四個第一液壓馬達，設于所述第一液壓馬達輸出端且與所述驅動齒條嚙合的馬達齒輪，設置在所述移動座上的配重塊，與所述移動座活動連接的升降架，用于連接所述升降架另一端的安裝架，以及分別與所述安裝架與移動座活動連接的升降液壓缸。
10、進一步的，所述左右平移機構包括固定安裝在所述安裝架上的橫向微調油缸和橫向滑軌，與所述橫向微調油缸輸出端連接的驅動塊，與所述驅動塊連接的滑板，設置在所述滑板上的第一擺動油缸，與所述第一擺動油缸連接的托板，設置在所述托板上的第二擺動油缸，以及與所述第二擺動油缸活動連接的直角臂；
11、所述多級伸縮臂與所述直角臂連接；
12、所述多級伸縮臂內部安裝有伸縮油缸；
13、所述多級伸縮臂包括多個多級臂，相鄰多級臂之間設有縱向耐磨條，用于減少各多級臂之間的摩擦；
14、所述滑板上設有橫向滑塊，所述橫向滑塊與橫向滑軌滑動連接。
15、進一步的，所述換刀執(zhí)行器包括設置在所述多級伸縮臂上的第三擺動油缸，與所述第三擺動油缸連接的執(zhí)行板，設置在所述執(zhí)行板上的第四擺動油缸，與所述第四擺動油缸活動連接的末端執(zhí)行座，固定安裝在所述末端執(zhí)行座上的扳手液壓馬達，與所述扳手液壓馬達輸出端連接的主齒輪，與所述主齒輪嚙合且設置在所述末端執(zhí)行座上的兩個副齒輪，以及設置在所述副齒輪上的扭矩扳手。
16、進一步的，所述換刀執(zhí)行器還包括對稱設置在所述末端執(zhí)行座上的兩個第二伸縮臂，與所述第二伸縮臂輸出端連接的夾爪連接板，與所述夾爪連接板活動連接的兩個夾爪，以及用于連接所述夾爪與夾爪連接板的驅動油缸；
17、所述視覺采集設備個數(shù)為兩個，分別為第一視覺采集器和第二視覺采集器，第一視覺采集器和第二視覺采集器分別位于末端執(zhí)行座上且第一視覺采集器和第二視覺采集器的采集區(qū)域相反。
18、進一步的，所述儲刀單元包括與所述盾構機連接的旋轉組件，均勻設置在所述旋轉組件上的兩個第一限位組件，以及均勻設置在所述第一限位組件上的多個第二限位組件；
19、所述旋轉組件包括與所述盾構機連接的連接架，設置在所述連接架上的支撐滑軌，與所述支撐滑軌活動連接的活動滑塊，用于連接所述活動滑塊的活動座，固定安裝在所述活動座上的旋轉電機，與所述旋轉電機輸出端連接的旋轉輪，設置在所述活動座上的活動軸，套設于所述活動軸上的從動輪，與所述活動軸連接的保護罩，以及用于連接所述旋轉輪與從動輪的傳動皮帶；
20、所述支撐滑軌上還設有位移氣缸，所述位移氣缸的輸出端與活動座連接。
21、進一步的，所述第一限位組件包括位于所述保護罩內的限位座，所述限位座內設有容納腔，設置在所述容納腔中的多個與所述限位座活動連接的連接氣缸，與所述連接氣缸輸出端連接的第一齒輪，與所述第一齒輪嚙合的第二齒輪，設于所述第二齒輪上的連接軸，固定安裝在所述限位座上的限位框，位于所述限位框內的雙側齒條，與所述雙側齒條嚙合且位于所述限位座上的限位齒輪，以及設置在所述容納腔內且與所述第二齒輪嚙合的齒圈；
22、所述連接軸與其中一個限位齒輪連接，所述第二限位組件與雙側齒條連接；
23、所述連接氣缸輸出端在第一齒輪的非圓心位置處；
24、所述限位座為管狀結構，其上開設有通孔，所述容納腔位于限位座外壁與通孔內壁之間的區(qū)域。
25、進一步的，所述第二限位組件包括兩個固定板，對稱設置在其中一個固定板上的兩個拉板，固定安裝在所述拉板上的拉升氣缸，對角設置在所述固定板上的兩個導向座，以及貫穿所述導向座且用于連接兩固定板的導向軸；
26、所述拉板上開設有方形孔，拉升氣缸的輸出端通過方形孔與另一個固定板連接；
27、其中一個固定板與雙側齒條無齒面連接，另一個固定板能夠在導向軸軸向上移動，雙側齒條與固定板之間設有連接凸起，相鄰雙側齒條之間的連接凸起高度不同。
28、進一步的，所述第二限位組件包括設置在所述固定板上的調節(jié)氣缸和多條調節(jié)滑軌，與所述調節(jié)氣缸輸出端連接的調節(jié)座，設置在所述調節(jié)座上的多個驅動輪，與所述驅動輪連接的調節(jié)板，設置在所述調節(jié)板上的限位氣缸，與所述限位氣缸輸出端連接的抵接塊，以及用于連接所述調節(jié)板與調節(jié)滑軌的從動滑塊；
29、所述調節(jié)座上設有多個限位腰孔，所述限位腰孔的長度方向與調節(jié)滑軌之間存在一定的夾角。
30、一種智能換刀機器人設備用系統(tǒng)，包括：
31、多源信息感知系統(tǒng)，通過使用多種傳感器對換刀機器人在工作環(huán)境下不同類型的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種智能換刀機器人設備，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于：所述位移單元（2）包括固定安裝在所述機器人基座（1）長度方向上的驅動齒條（25）和固定滑軌（26），與所述固定滑軌（26）滑動連接的調節(jié)滑塊（27），用于連接所述調節(jié)滑塊（27）的移動座（21），設置在所述移動座（21）上的四個第一液壓馬達（23），設于所述第一液壓馬達（23）輸出端且與所述驅動齒條（25）嚙合的馬達齒輪（24），設置在所述移動座（21）上的配重塊（22），與所述移動座（21）活動連接的升降架（210），用于連接所述升降架（210）另一端的安裝架（29），以及分別與所述安裝架（29）與移動座（21）活動連接的升降液壓缸（28）。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于：所述左右平移機構（3）包括固定安裝在所述安裝架（29）上的橫向微調油缸（31）和橫向滑軌（38），與所述橫向微調油缸（31）輸出端連接的驅動塊（32），與所述驅動塊（32）連接的滑板（33），設置在所述滑板（33）上的第一擺動油缸（34），與所述第一
4.根據(jù)權利要求1所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于：所述換刀執(zhí)行器（5）包括設置在所述多級伸縮臂（4）上的第三擺動油缸（51），與所述第三擺動油缸（51）連接的執(zhí)行板，設置在所述執(zhí)行板上的第四擺動油缸（52），與所述第四擺動油缸（52）活動連接的末端執(zhí)行座（53），固定安裝在所述末端執(zhí)行座（53）上的扳手液壓馬達（511），與所述扳手液壓馬達（511）輸出端連接的主齒輪（58），與所述主齒輪（58）嚙合且設置在所述末端執(zhí)行座（53）上的兩個副齒輪（59），以及設置在所述副齒輪（59）上的扭矩扳手（510）。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于：所述換刀執(zhí)行器（5）還包括對稱設置在所述末端執(zhí)行座（53）上的兩個第二伸縮臂（54），與所述第二伸縮臂（54）輸出端連接的夾爪連接板（55），與所述夾爪連接板（55）活動連接的兩個夾爪（56），以及用于連接所述夾爪（56）與夾爪連接板（55）的驅動油缸（57）；
6.根據(jù)權利要求5所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于：所述儲刀單元（8）包括與所述盾構機連接的旋轉組件（81），均勻設置在所述旋轉組件（81）上的兩個第一限位組件（82），以及均勻設置在所述第一限位組件（82）上的多個第二限位組件（83）；
7.根據(jù)權利要求6所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于：所述第一限位組件（82）包括位于所述保護罩（811）內的限位座（825），所述限位座（825）內設有容納腔，設置在所述容納腔中的多個與所述限位座（825）活動連接的連接氣缸（8211），與所述連接氣缸（8211）輸出端連接的第一齒輪（822），與所述第一齒輪（822）嚙合的第二齒輪（823），設于所述第二齒輪（823）上的連接軸（829），固定安裝在所述限位座（825）上的限位框（826），位于所述限位框（826）內的雙側齒條（828），與所述雙側齒條（828）嚙合且位于所述限位座（825）上的限位齒輪（827），以及設置在所述容納腔內且與所述第二齒輪（823）嚙合的齒圈（824）；
8.根據(jù)權利要求6所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于：所述第二限位組件（83）包括兩個固定板（831），對稱設置在其中一個固定板（831）上的兩個拉板（832），固定安裝在所述拉板（832）上的拉升氣缸，對角設置在所述固定板（831）上的兩個導向座（834），以及貫穿所述導向座（834）且用于連接兩固定板（831）的導向軸（835）；
9.根據(jù)權利要求8所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于：所述第二限位組件（83）包括設置在所述固定板（831）上的調節(jié)氣缸（836）和多條調節(jié)滑軌（839），與所述調節(jié)氣缸（836）輸出端連接的調節(jié)座（837），設置在所述調節(jié)座（837）上的多個驅動輪（838），與所述驅動輪（838）連接的調節(jié)板（8311），設置在所述調節(jié)板（8311）上的限位氣缸（8312），與所述限位氣缸（8312）輸出端連接的抵接塊（8313），以及用于連接所述調節(jié)板（8311）與調節(jié)滑軌（839）的從動滑塊（8310）；
10.一種智能換刀機器人設備用系統(tǒng)，包括權利要求1-9任意一項所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于，還包括：
11.根據(jù)權利要求10所述的一種智能換刀機器人設備...
【技術特征摘要】
1.一種智能換刀機器人設備，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于：所述位移單元（2）包括固定安裝在所述機器人基座（1）長度方向上的驅動齒條（25）和固定滑軌（26），與所述固定滑軌（26）滑動連接的調節(jié)滑塊（27），用于連接所述調節(jié)滑塊（27）的移動座（21），設置在所述移動座（21）上的四個第一液壓馬達（23），設于所述第一液壓馬達（23）輸出端且與所述驅動齒條（25）嚙合的馬達齒輪（24），設置在所述移動座（21）上的配重塊（22），與所述移動座（21）活動連接的升降架（210），用于連接所述升降架（210）另一端的安裝架（29），以及分別與所述安裝架（29）與移動座（21）活動連接的升降液壓缸（28）。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于：所述左右平移機構（3）包括固定安裝在所述安裝架（29）上的橫向微調油缸（31）和橫向滑軌（38），與所述橫向微調油缸（31）輸出端連接的驅動塊（32），與所述驅動塊（32）連接的滑板（33），設置在所述滑板（33）上的第一擺動油缸（34），與所述第一擺動油缸（34）連接的托板（35），設置在所述托板（35）上的第二擺動油缸（36），以及與所述第二擺動油缸（36）活動連接的直角臂（37）；
4.根據(jù)權利要求1所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于：所述換刀執(zhí)行器（5）包括設置在所述多級伸縮臂（4）上的第三擺動油缸（51），與所述第三擺動油缸（51）連接的執(zhí)行板，設置在所述執(zhí)行板上的第四擺動油缸（52），與所述第四擺動油缸（52）活動連接的末端執(zhí)行座（53），固定安裝在所述末端執(zhí)行座（53）上的扳手液壓馬達（511），與所述扳手液壓馬達（511）輸出端連接的主齒輪（58），與所述主齒輪（58）嚙合且設置在所述末端執(zhí)行座（53）上的兩個副齒輪（59），以及設置在所述副齒輪（59）上的扭矩扳手（510）。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于：所述換刀執(zhí)行器（5）還包括對稱設置在所述末端執(zhí)行座（53）上的兩個第二伸縮臂（54），與所述第二伸縮臂（54）輸出端連接的夾爪連接板（55），與所述夾爪連接板（55）活動連接的兩個夾爪（56），以及用于連接所述夾爪（56）與夾爪連接板（55）的驅動油缸（57）；
6.根據(jù)權利要求5所述的一種智能換刀機器人設備，其特征在于：所述儲刀單元（8）包括與所述盾構機連接的旋轉組件（81），均勻設置在所述旋轉組件（81）上的兩個第一限位組件（82...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉四進，王華偉，馬浴陽，李慶民，李東升，魏英杰，薛峰，張奉春，王軍，史慶濤，
申請(專利權)人：中鐵十四局集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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