中南大学董陇军获国家专利权
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龙图腾网获悉中南大学申请的专利一种全断面岩石掘进机器人及作业方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119572253B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411567779.5,技术领域涉及:E21D9/10;该发明授权一种全断面岩石掘进机器人及作业方法是由董陇军;李学伟;范方政;郝晨良;刘传政设计研发完成,并于2024-11-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种全断面岩石掘进机器人及作业方法在说明书摘要公布了:本发明涉及岩石掘进技术领域,提供一种全断面岩石掘进机器人及其作业方法;包括行走机构、上下移动系统、左右移动系统、凿岩破岩系统等。行走机构包括履带、驱动轮、液压伸缩支撑腿;旋转平台机构安装好在行走机构上,全断面作业机构活动安装在旋转平台机构上;上下移动系统用于实现凿岩破岩系统升降,左右移动系统用于实现凿岩破岩系统左右移动;凿岩破岩系统包括机械长臂、机械短臂和破岩设备;破岩设备集成辨识系统,通过无线信号与控制系统通信,利用岩石性质进行拉剪破岩;控制系统集成破岩位置自动化模块、通信模块和导轨位置调整模块。本发明可实现机器人在任意形状断面的巷道中进行全方位、无死角、无干涉的全断面连续掘进。
本发明授权一种全断面岩石掘进机器人及作业方法在权利要求书中公布了:1.一种全断面岩石掘进机器人的作业方法,所述的一种全断面岩石掘进机器人,包括行走机构21、旋转平台机构16和全断面作业机构13; 所述行走机构21包括履带1、驱动轮19、液压伸缩支撑腿18;所述液压伸缩支撑腿18布置在所述行走机构21的左右侧与前后侧,在采掘作业时提供支撑作用; 所述旋转平台机构16安装在行走机构21上,所述全断面作业机构13安装在旋转平台机构16上,旋转平台机构16用于改变全断面作业机构13的朝向;所述全断面作业机构13包括控制系统20和动力供给系统;所述全断面作业机构13上设有上下移动系统14、左右移动系统15、凿岩破岩系统17;所述凿岩破岩系统17安装在上下移动系统14、左右移动系统15上,所述上下移动系统14用于实现凿岩破岩系统17的升降,所述左右移动系统15用于实现凿岩破岩系统17的左右移动; 所述凿岩破岩系统17包括机械长臂9、机械短臂10和破岩设备11;所述机械长臂9与水平滑动块8连接,所述机械短臂10与机械长臂9通过轴连接,并与破岩设备11连接;所述破岩设备11集成辨识系统,通过无线信号与控制系统20通信,利用岩石性质进行拉剪破岩;所述控制系统20集成破岩位置自动化模块25、通信模块26和导轨位置调整模块27; 其特征在于,包括以下步骤: S1、控制系统20控制全断面岩石掘进机器人通过行走机构21移动至巷道断面前方合适位置,履带1与旋转平台机构16配合,不断调整优化作业角度,液压伸缩支撑腿18伸长,将全断面岩石掘进机器人进行支撑并固定; S2、破岩设备11通过辨识系统扫描,将前端数据与控制系统20中的破岩位置自动化模块25通信确定当前位置,并根据矿山巷道数据,破岩位置自动化模块25生成云图,确定当前凿岩破岩系统17的起始位置函数S1与破岩路径函数S2: S 1 =fx,y,z,T S 2 =gx,y,z,T 其中,S1为位置函数,S2为破岩路径函数,x、y、z为空间东西,南北,上下三个方向的坐标值,T为时间,f、g分别为空间坐标值x、y、z与时间T的隐函数;云图生成后,破岩位置自动化模块25确定当前巷道高度,生成基于导轨系统的坐标系函数G: G=wc,d,T 其中,G为坐标系函数,c、d为导轨系统垂直方向与水平方向的坐标值,T为时间,w分别为空间坐标值c、d与时间T的隐函数;导轨位置调整模块27发出指令,通过函数G调整上下移动系统14与左右移动系统15; S3、控制系统20控制全断面作业机构13开始作业,并指定路径,控制上下移动系统14上升到指定高度后停止; S4控制系统20控制左右移动系统15水平方向滑动到指定位置后停止; S5、控制系统20控制凿岩破岩系统17中的机械长臂9、机械短臂10和破岩设备11运行,沿着所掘进的断面进行第一次打孔破岩; S6完成第一次作业后控制系统20控制凿岩破岩系统17重复S3或S4步骤,进行第二次打孔破岩; S7控制系统20根据破岩设备11通过辨识系统扫描实时的数据进行不断调整,矿石达到设定数量后退出作业位置,开始进行运输作业,并根据当前岩体地质数据优化破岩路径函数S2; S8控制系统20依照优化后的破岩路径重复步骤S3-S7完成破岩作业; S9、待作业完成后,控制系统20控制全断面岩石掘进机器人向前移动,开始下一轮作业。
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