CN118143952A - 矿用搬运机器人控制方法及矿用搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种矿用搬运机器人控制方法及矿用搬运机器人，矿用搬运机器人控制方法，包括：初始步骤；设备图像采集步骤：利用多个图像采集设备对待搬运设备及待搬运设备所在空间进行图像采集，确定矿用搬运机器人向待搬运设备靠近过程的移动轨迹；移动采集步骤；姿态控制步骤：控制矿用搬运机器人的机械臂姿态，以避让障碍物；在矿用搬运机器人运动至待搬运设备处后，控制机械臂在夹取位置夹取待搬运设备，以进行转运；运输步骤：控制矿用搬运机器人将待搬运设备运输至指定地点。本发明方法使得矿用搬运机器人具有姿态感知功能、视觉识别功能和自动搬运功能，实现了矿用搬运设备在巷道等复杂环境内的自行行走控制，并且实现了自主搬运。

Description

矿用搬运机器人控制方法及矿用搬运机器人

技术领域

本发明涉及矿用搬运设备技术领域，具体而言，涉及一种矿用搬运机器人控制方法及矿用搬运机器人。

背景技术

巷道是煤矿井下重要的场所之一，在巷道内需要进行锚杆的安装、喷浆加固、管路的铺设、物料的转运等一系列作业；目前物料依靠大型设备受限于巷道复杂环境的限制，不能直接运输到达具体施工地点，并且极其依赖人工操作，使得在巷道相当长的一段距离需要人工来进行吊装和搬运物料至工作地点；而且配套的机械化设备少之又少，不仅增加施工困难，而且具有人工成本高、搬运效率低、人员短缺等一系列问题；因此亟需研发用于矿用物料搬运的机械化智能化工具来解决上述问题。

现有矿用搬运设备存在如下问题：1、设备体积大，机械臂不灵活，在狭小的巷道内不变操作转运；2、设备多采用手动+遥控的操作模式，其中人员手动操作时存在磕碰甚至倾翻等风险；3、设备缺少自主安全监控等安全防护措施；设备功能单一，投入成本高且设备利用率低。

发明内容

本发明提供一种矿用搬运机器人控制方法及矿用搬运机器人，以解决现有技术中的矿用搬运设备在巷道等复杂环境内行走控制不便且主要依靠人工控制的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一矿用搬运机器人控制方法，包括：初始步骤：控制矿用搬运机器人通过定位导航功能自主移动至初始地点；或者，通过运输车运输矿用搬运机器人至初始地点；设备图像采集步骤：利用多个图像采集设备对待搬运设备及待搬运设备所在空间进行图像采集，得到待搬运设备的图像点云数据和设备空间数据；根据图像点云数据确定矿用搬运机器人在待搬运设备上的夹取位置，根据设备空间数据确定矿用搬运机器人向待搬运设备靠近过程的移动轨迹；移动采集步骤：根据设备空间数据确定的移动轨迹控制矿用搬运机器人向待搬运设备靠近，在靠近过程中，实时控制多个图像采集设备对巷道内空间进行实时图像采集，得到环境空间数据，根据环境空间数据修正矿用搬运机器人的移动轨迹；姿态控制步骤：根据设备空间数据、图像点云数据、环境空间数据控制矿用搬运机器人的机械臂姿态，以避让障碍物；在矿用搬运机器人运动至待搬运设备处后，控制机械臂在夹取位置夹取待搬运设备，以进行转运；运输步骤：控制矿用搬运机器人将待搬运设备运输至指定地点，在运输过程中，实时控制多个图像采集设备对外部空间进行实时图像采集，得到外部空间数据，根据外部空间数据确定矿用搬运机器人的移动轨迹。

进一步地，矿用搬运机器人控制方法还包括实时监测步骤：根据多个传感器及定位器，实时定位矿用搬运机器人在巷道内的位置，并实时检测机械臂的姿态及矿用搬运机器人的底盘运动姿态；其中，多个传感器包括激光测距传感器和倾角传感器。

进一步地，矿用搬运机器人控制方法还包括更换步骤：根据图像点云数据确定机械臂上用于夹取待搬运设备的夹取组件的类型，并在机械臂上更换对应的夹取组件。

进一步地，多个图像采集设备包括二维采集摄像头、三维采集摄像头、云台摄像仪中的至少一种，且数量为至少两个；建立三维空间直角坐标系，图像点云数据至少包括待搬运设备外部轮廓上多个点在三维空间直角坐标系中的三维坐标；设备空间数据包括待搬运设备在三维空间直角坐标系中的三维坐标。

进一步地，矿用搬运机器人控制方法还包括：报警步骤：在多个图像采集设备检测到外部物体阻挡在矿用搬运机器人的移动轨迹或者即将碰撞待搬运设备或矿用搬运机器人时，发出报警信息和/或报警声音；模式切换步骤：在需要手动控制矿用搬运机器人时，切换矿用搬运机器人为手动控制模式；在需要矿用搬运机器人自动搬运时，切换矿用搬运机器人为自动工作模式。

根据本发明的另一方面，提供了一种矿用搬运机器人，矿用搬运机器人适用于上述的矿用搬运机器人控制方法，矿用搬运机器人包括：运载平台；支撑装置，设置在运载平台的下方，用于支撑运载平台及带动运载平台升降；机械臂，可活动地设置在运载平台的上方，用于夹取待搬运设备；液压系统，与支撑装置和机械臂通过液压管路连通，用于驱动支撑装置升降和驱动机械臂活动；电控系统，分别与运载平台、支撑装置、机械臂、液压系统电连接；电缆系统，设置在运载平台上，且分别与外部电源、电控系统连接，用于为电控系统提供电能和/或传输数据。

进一步地，矿用搬运机器人还包括分别与电控系统电连接的用于照明的照明灯组件、激光雷达组件、激光测距传感器、倾角传感器、多个图像采集设备、信号基站、红外传感器、语音播放器、信号灯、瓦斯浓度传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、烟雾传感器中的至少一个；电控系统包括无线控制终端，在矿用搬运机器人处于手动控制模式时，无线控制终端用于控制运载平台、支撑装置、机械臂、液压系统工作且实时显示运载平台、支撑装置、机械臂、液压系统的工作状态；在矿用搬运机器人处于自动控制模式时，无线控制终端用于实时显示运载平台、支撑装置、机械臂、液压系统的工作状态。

进一步地，多个图像采集设备包括二维采集摄像头、三维采集摄像头、云台摄像仪中的至少一种，且数量为至少两个；液压系统包括通过液压管路分别连通的液压驱动组件、散热器、油箱、过滤器和控制阀组，液压驱动组件用于驱动液压油沿液压管路循环流动，散热器用于与液压油进行热交换，过滤器用于过滤液压油，控制阀组包括多个电磁阀，用于控制液压管路的通断及流量；液压系统还包括分别与无线控制终端电连接的液位传感器、温度传感器和压力传感器，液位传感器设置在油箱中，用于检测油箱中液压油的液位高度；温度传感器设置在液压管路和/或油箱内，用于检测液压油的温度；压力传感器设置在液压管路和/或油箱内，用于检测液压油的压力；控制阀组还包括至少一个节流阀和至少一个平衡阀，其中一个节流阀、一个平衡阀依次在液压管路上串联设置。

进一步地，矿用搬运机器人还包括防爆箱，电控系统的至少一部分设置在防爆箱内，防爆箱用于保护电控系统；电缆系统包括传输电缆、驱动部、卷筒组件和排线器，卷筒组件设置在运载平台上，且与驱动部驱动连接；传输电缆缠绕在卷筒组件上，且与排线器配合；排线器用于整理传输电缆；在运载平台运动时，驱动部控制卷筒组件转动，以进行传输电缆的收放；机械臂包括：转动盘、一级臂、一级伸缩油缸、二级臂、二级伸缩油缸、三级臂、三级伸缩油缸、四级伸缩油缸、支撑架、第一摆动油缸组件、安装座、第二摆动油缸组件、夹取组件；转动盘可转动地设置在运载平台的上方，一级臂的一端可转动地设置在转动盘上，一级伸缩油缸的两端分别与一级臂、转动盘连接，二级臂的一端可转动地设置在一级臂的另一端上，二级伸缩油缸的两端分别与一级臂、二级臂连接，三级臂的一端可转动地设置在二级臂的另一端上，三级伸缩油缸的两端分别与二级臂、三级臂连接，支撑架的一端可转动地设置在三级臂的另一端上，四级伸缩油缸的两端分别与三级臂、支撑架的连接，第一摆动油缸组件的一端设置在支撑架上，另一端与安装座连接，以驱动安装座摆动；第二摆动油缸组件的一端设置在安装座上，另一端与夹取组件可拆卸连接，以驱动夹取组件摆动；夹取组件用于夹取待搬运设备；机械臂还包括多个行程传感器，多个行程传感器分别设置在一级伸缩油缸、二级伸缩油缸、三级伸缩油缸、四级伸缩油缸上，且分别与电控系统电连接，行程传感器用于检测油缸伸缩行程。

进一步地，运载平台包括底盘、驱动轮组、履带和车架，车架设置在底盘的上方，驱动轮组可转动地设置在底盘上，且与履带相配合，以驱动履带循环转动；支撑装置设置在车架的下方，机械臂可活动地设置在车架上，液压系统和电缆系统分别设置在车架上；支撑装置包括间隔设置在运载平台的下方的两组液压伸缩组，一组液压伸缩组包括两个液压支腿，和一个伸缩组件，两个液压支腿可滑动地间隔设置在运载平台的下方，液压支腿可升降，以带动运载平台升降及支撑运载平台；伸缩组件分别与两个液压支腿连接，用于带动两个液压支腿靠近或远离；液压支腿、伸缩组件分别与液压系统通过液压管路连通。

应用本发明的技术方案，本发明提供了一矿用搬运机器人控制方法，包括：初始步骤：控制矿用搬运机器人通过定位导航功能自主移动至初始地点；或者，通过运输车运输矿用搬运机器人至初始地点；设备图像采集步骤：利用多个图像采集设备对待搬运设备及待搬运设备所在空间进行图像采集，得到待搬运设备的图像点云数据和设备空间数据；根据图像点云数据确定矿用搬运机器人在待搬运设备上的夹取位置，根据设备空间数据确定矿用搬运机器人向待搬运设备靠近过程的移动轨迹；移动采集步骤：根据设备空间数据确定的移动轨迹控制矿用搬运机器人向待搬运设备靠近，在靠近过程中，实时控制多个图像采集设备对巷道内空间进行实时图像采集，得到环境空间数据，根据环境空间数据修正矿用搬运机器人的移动轨迹；姿态控制步骤：根据设备空间数据、图像点云数据、环境空间数据控制矿用搬运机器人的机械臂姿态，以避让障碍物；在矿用搬运机器人运动至待搬运设备处后，控制机械臂在夹取位置夹取待搬运设备，以进行转运；运输步骤：控制矿用搬运机器人将待搬运设备运输至指定地点，在运输过程中，实时控制多个图像采集设备对外部空间进行实时图像采集，得到外部空间数据，根据外部空间数据确定矿用搬运机器人的移动轨迹。

本发明通过设置设备图像采集步骤，实现了对于后续夹取组件目标的夹取位置、矿用搬运机器人向待搬运设备靠近过程的移动轨迹的确定，为后续矿用搬运机器人自主移动及夹取提供数据支持，并且通过获取的图像点云数据，可以有效适用于多种待搬运设备的夹取，保证了夹取的安全性和夹取组件的工作可靠性；通过设置移动采集步骤和姿态控制步骤，实现了矿用搬运机器人向待搬运设备靠近过程的自动避障，进而在环境较为复杂的巷道内实现高效自动移动；通过设置运输步骤，可以在复杂环境下实现对于待搬运设备的可靠转运及自动避让；本发明方法使得矿用搬运机器人具有姿态感知功能、视觉识别功能和自动搬运功能，实现了矿用搬运设备在巷道等复杂环境内的自行行走控制，且不依靠人工控制，并且实现了矿用搬运机器人按照使用设置进行自主搬运，有效降低了人工成本和工作人员的劳动强度，减少了安全事故的发生，并提高了工作效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例提供的矿用搬运机器人控制方法的流程示意图；

图2示出了本发明的实施例提供的矿用搬运机器人的外部结构示意图；

图3示出了本发明的实施例提供的运载平台的部分结构示意图；

图4示出了本发明的实施例提供的支撑装置的部分结构示意图；

图5示出了本发明的实施例提供的液压系统的部分结构示意图；

图6示出了本发明的实施例提供的电缆系统的部分结构示意图；

图7示出了本发明的实施例提供的机械臂的部分结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、待搬运设备；

10、运载平台；11、底盘；12、驱动轮组；13、履带；14、车架；

20、支撑装置；21、液压支腿；22、伸缩组件；

30、机械臂；31、转动盘；32、一级臂；33、一级伸缩油缸；34、二级臂；35、二级伸缩油缸；36、三级臂；37、三级伸缩油缸；38、四级伸缩油缸；39、支撑架；391、第一摆动油缸组件；392、安装座；393、第二摆动油缸组件；394、夹取组件；

40、液压系统；41、液压驱动组件；42、散热器；43、油箱；44、过滤器；45、控制阀组；

50、电控系统；

60、电缆系统；61、驱动部；62、卷筒组件；63、排线器；64、链轮组件；

70、防爆箱。

具体实施方式

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种矿用搬运机器人控制方法，包括：

初始步骤：控制矿用搬运机器人通过定位导航功能自主移动至初始地点；或者，通过运输车运输矿用搬运机器人至初始地点；

设备图像采集步骤：利用多个图像采集设备对待搬运设备1及待搬运设备1所在空间进行图像采集，得到待搬运设备1的图像点云数据和设备空间数据；根据图像点云数据确定矿用搬运机器人在待搬运设备1上的夹取位置，根据设备空间数据确定矿用搬运机器人向待搬运设备1靠近过程的移动轨迹；

移动采集步骤：根据设备空间数据确定的移动轨迹控制矿用搬运机器人向待搬运设备1靠近，在靠近过程中，实时控制多个图像采集设备对巷道内空间进行实时图像采集，得到环境空间数据，根据环境空间数据修正矿用搬运机器人的移动轨迹；

姿态控制步骤：根据设备空间数据、图像点云数据、环境空间数据控制矿用搬运机器人的机械臂30姿态，以避让障碍物；在矿用搬运机器人运动至待搬运设备1处后，控制机械臂30在夹取位置夹取待搬运设备1，以进行转运；

运输步骤：控制矿用搬运机器人将待搬运设备1运输至指定地点，在运输过程中，实时控制多个图像采集设备对外部空间进行实时图像采集，得到外部空间数据，根据外部空间数据确定矿用搬运机器人的移动轨迹。

本发明通过设置设备图像采集步骤，实现了对于后续夹取组件394的目标夹取位置、矿用搬运机器人向待搬运设备1靠近过程的移动轨迹的确定，为后续矿用搬运机器人自主移动及夹取提供数据支持，并且通过获取的图像点云数据，可以有效适用于多种待搬运设备1的夹取，保证了夹取的安全性和夹取组件394的工作可靠性；通过设置移动采集步骤和姿态控制步骤，实现了矿用搬运机器人向待搬运设备1靠近过程的自动避障，进而在环境较为复杂的巷道内实现高效自动移动；通过设置运输步骤，可以在复杂环境下实现对于待搬运设备1的可靠转运及自动避让；本发明方法使得矿用搬运机器人具有姿态感知功能、视觉识别功能和自动搬运功能，实现了矿用搬运设备在巷道等复杂环境内的自行行走控制，且不依靠人工控制，并且实现了矿用搬运机器人按照使用设置进行自主搬运，有效降低了人工成本和工作人员的劳动强度，减少了安全事故的发生，并提高了工作效率。

具体地，矿用搬运机器人控制方法还包括实时监测步骤：根据多个传感器及定位器，实时定位矿用搬运机器人在巷道内的位置，并实时检测机械臂30的姿态及矿用搬运机器人的底盘11运动姿态；其中，多个传感器包括激光测距传感器和倾角传感器。

通过设置实时监测步骤，实现了对于机械臂30的姿态及矿用搬运机器人的底盘11运动姿态的实时检测，进而避免了机械臂30与外部设备及巷道发生碰撞，并且保证了矿用搬运机器人运动的平稳性。

具体地，矿用搬运机器人控制方法还包括更换步骤：根据图像点云数据确定机械臂30上用于夹取待搬运设备1的夹取组件394的类型，并在机械臂30上更换对应的夹取组件394。通过设置更换步骤，实现了夹取组件394的类型与待搬运设备1种类的灵活适配；

可选地，多个图像采集设备包括二维采集摄像头、三维采集摄像头、云台摄像仪中的至少一种，且数量为至少两个；建立三维空间直角坐标系，图像点云数据至少包括待搬运设备1外部轮廓上多个点在三维空间直角坐标系中的三维坐标；设备空间数据包括待搬运设备1在三维空间直角坐标系中的三维坐标。

通过设置图像采集设备数量为至少两个，使得后续可以通过成型的模拟人眼图像定位算法进行数据采集及相互验证，提高了数据采集结果的准确性；通过建立三维空间直角坐标系，实现了待搬运设备1外部轮廓更加精细地采集和确定，后续可以通过上述数据计算出待搬运设备1的形心位置，根据计算得出的形心位置，可以更加科学地确定夹取位置。

具体地，矿用搬运机器人控制方法还包括：报警步骤：在多个图像采集设备检测到外部物体阻挡在矿用搬运机器人的移动轨迹或者即将碰撞待搬运设备1或矿用搬运机器人时，发出报警信息和/或报警声音；模式切换步骤：在需要手动控制矿用搬运机器人时，切换矿用搬运机器人为手动控制模式；在需要矿用搬运机器人自动搬运时，切换矿用搬运机器人为自动工作模式。

通过设置报警步骤，实现了矿用搬运机器人异常状况的及时报警；通过设置模式切换步骤，实现了矿用搬运机器人自动工作和手动控制工作的灵活切换。

如图2至图7所示，本发明还提供了一种矿用搬运机器人，矿用搬运机器人适用于上述的矿用搬运机器人控制方法，矿用搬运机器人包括：运载平台10；支撑装置20，设置在运载平台10的下方，用于支撑运载平台10及带动运载平台10升降；机械臂30，可活动地设置在运载平台10的上方，用于夹取待搬运设备1；液压系统40，与支撑装置20和机械臂30通过液压管路连通，用于驱动支撑装置20升降和驱动机械臂30活动；电控系统50，分别与运载平台10、支撑装置20、机械臂30、液压系统40电连接；电缆系统60，设置在运载平台10上，且分别与外部电源、电控系统50连接，用于为电控系统50提供电能和/或传输数据。

这样设置，既保证了矿用搬运机器人的工作可靠性，又使得矿用搬运机器人的结构趋于简单化。

具体地，矿用搬运机器人还包括分别与电控系统50电连接的用于照明的照明灯组件、激光雷达组件、激光测距传感器、倾角传感器、多个图像采集设备、信号基站、红外传感器、语音播放器、信号灯、瓦斯浓度传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、烟雾传感器中的至少一个；电控系统50包括无线控制终端，在矿用搬运机器人处于手动控制模式时，无线控制终端用于控制运载平台10、支撑装置20、机械臂30、液压系统40工作且实时显示运载平台10、支撑装置20、机械臂30、液压系统40的工作状态；在矿用搬运机器人处于自动控制模式时，无线控制终端用于实时显示运载平台10、支撑装置20、机械臂30、液压系统40的工作状态。

这样设置，使得矿用搬运机器人具有远程操作功能、通讯功能、远程监控功能、语音自动告警功能、视觉识别功能和自动搬运功能，能够让矿用搬运机器人按使用设置自主进行物料搬运，有效降低了工人的劳动强度，减少了安全事故的发生，提高了工作效率。

具体地，多个图像采集设备包括二维采集摄像头、三维采集摄像头、云台摄像仪中的至少一种，且数量为至少两个；如图2和图5所示，液压系统40包括通过液压管路分别连通的液压驱动组件41、散热器42、油箱43、过滤器44和控制阀组45，液压驱动组件41用于驱动液压油沿液压管路循环流动，散热器42用于与液压油进行热交换，过滤器44用于过滤液压油，控制阀组45包括多个电磁阀，用于控制液压管路的通断及流量；液压系统40还包括分别与无线控制终端电连接的液位传感器、温度传感器和压力传感器，液位传感器设置在油箱43中，用于检测油箱43中液压油的液位高度；温度传感器设置在液压管路和/或油箱43内，用于检测液压油的温度；压力传感器设置在液压管路和/或油箱43内，用于检测液压油的压力；控制阀组45还包括至少一个节流阀和至少一个平衡阀，其中一个节流阀、一个平衡阀依次在液压管路上串联设置。

这样设置，既保证了液压系统40的工作可靠性，又使得液压系统40的结构趋于简单化；通过设置多个图像采集设备包括二维采集摄像头、三维采集摄像头、云台摄像仪中的至少一种，且数量为至少两个，既有效降低了成本，又使得后续可以通过成型的模拟人眼图像定位算法进行数据采集及相互验证，提高了数据采集结果的准确性。

如图2和图6所示，矿用搬运机器人还包括防爆箱70，电控系统50的至少一部分设置在防爆箱70内，防爆箱70用于保护电控系统50；电缆系统60包括传输电缆、驱动部61、卷筒组件62和排线器63，卷筒组件62设置在运载平台10上，且与驱动部61驱动连接；传输电缆缠绕在卷筒组件62上，且与排线器63配合；排线器63用于整理传输电缆；在运载平台10运动时，驱动部61控制卷筒组件62转动，以进行传输电缆的收放；如图7所示，机械臂30包括：转动盘31、一级臂32、一级伸缩油缸33、二级臂34、二级伸缩油缸35、三级臂36、三级伸缩油缸37、四级伸缩油缸38、支撑架39、第一摆动油缸组件391、安装座392、第二摆动油缸组件393、夹取组件394；转动盘31可转动地设置在运载平台10的上方，一级臂32的一端可转动地设置在转动盘31上，一级伸缩油缸33的两端分别与一级臂32、转动盘31连接，二级臂34的一端可转动地设置在一级臂32的另一端上，二级伸缩油缸35的两端分别与一级臂32、二级臂34连接，三级臂36的一端可转动地设置在二级臂34的另一端上，三级伸缩油缸37的两端分别与二级臂34、三级臂36连接，支撑架39的一端可转动地设置在三级臂36的另一端上，四级伸缩油缸38的两端分别与三级臂36、支撑架39的连接，第一摆动油缸组件391的一端设置在支撑架39上，另一端与安装座392连接，以驱动安装座392摆动；第二摆动油缸组件393的一端设置在安装座392上，另一端与夹取组件394可拆卸连接，以驱动夹取组件394摆动；夹取组件394用于夹取待搬运设备1；机械臂30还包括多个行程传感器，多个行程传感器分别设置在一级伸缩油缸33、二级伸缩油缸35、三级伸缩油缸37、四级伸缩油缸38上，且分别与电控系统50电连接，行程传感器用于检测油缸伸缩行程。

通过设置电缆系统60的具体结构，用简单结构实现了对于电缆的可靠收放；通过设置机械臂30的具体结构，保证了机械臂30具体足够的灵活自由度；通过设置多个行程传感器，实现了对油缸的伸缩行程的实时测量，进而实现了对于机械臂30姿态的实时检测。

需要说明的是：在本发明的一个具体实施例中，如图6所示，电缆系统60还包括链轮组件64，链轮组件64用于和铁链相配合，驱动铁链缠绕在卷筒组件62上，实现了对于沿巷道内布置的铁链的收放。

如图2和图3所示，运载平台10包括底盘11、驱动轮组12、履带13和车架14，车架14设置在底盘11的上方，驱动轮组12可转动地设置在底盘11上，且与履带13相配合，以驱动履带13循环转动；支撑装置20设置在车架14的下方，机械臂30可活动地设置在车架14上，液压系统40和电缆系统60分别设置在车架14上；如图4所示，支撑装置20包括间隔设置在运载平台10的下方的两组液压伸缩组，一组液压伸缩组包括两个液压支腿21，和一个伸缩组件22，两个液压支腿21可滑动地间隔设置在运载平台10的下方，液压支腿21可升降，以带动运载平台10升降及支撑运载平台10；伸缩组件22分别与两个液压支腿21连接，用于带动两个液压支腿21靠近或远离；液压支腿21、伸缩组件22分别与液压系统40通过液压管路连通。

通过设置运载平台10的具体结构，既保证了运载平台10的通过性，又通过设置驱动轮组12与履带13相配合实现了运载平台具有无级调速功能及原地掉头功能；通过设置支撑装置20的具体结构，既保证了支撑装置20的工作可靠性，实现了支撑运载平台10离地上升，又使得支撑装置20的结构趋于简单化，便于后续维护及更换。

在本发明的一个具体实施例中，矿用搬运机器人包括矿用防爆型LED照明灯、激光雷达组件、激光测距传感器、倾角传感器、多个图像采集设备、信号基站、红外传感器、语音播放器、信号灯、瓦斯浓度传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、烟雾传感器；信号基站可以为多个，间隔设置在巷道的内部，以保证信号传输的顺畅。

现在针对本发明的具体工作过程及原理进行如下详细说明：

矿用搬运机器人启动后，先进行开机自检，自检项目包括各路传感器、电控系统50的原始状态；自检成功后，电控系统50中的智能控制终端发送控制指令给矿用搬运机器人，切换至自动工作模式；若是无线控制终端控制则进入手动控制模式；在自动控制模式里，电控系统50中的智能控制终端对各种传感器进行数据采集，进行工作环境监控；并对倾角传感器进行数据采集，监控车体姿态；激光雷达组件和高清摄像仪扫描矿用搬运机器人在巷道中的位置、周围的障碍及所处环境，在智能控制终端进行数据分析处理，并将计算结果传输给无线控制终端；在行走过程中若矿用搬运机器人出现故障，则停止运行，语音播放器语音报警，播放故障信息，以提醒工作人员。

综上所述，本发明提供了一种矿用搬运机器人控制方法及矿用搬运机器人，本发明通过设置设备图像采集步骤，实现了对于后续夹取组件394目标的夹取位置、矿用搬运机器人向待搬运设备1靠近过程的移动轨迹的确定，为后续矿用搬运机器人自主移动及夹取提供数据支持，并且通过获取的图像点云数据，可以有效适用于多种待搬运设备1的夹取，保证了夹取的安全性和夹取组件394的工作可靠性；通过设置移动采集步骤和姿态控制步骤，实现了矿用搬运机器人向待搬运设备1靠近过程的自动避障，进而在环境较为复杂的巷道内实现高效自动移动；通过设置运输步骤，可以在复杂环境下实现对于待搬运设备1的可靠转运及自动避让；本发明方法使得矿用搬运机器人具有姿态感知功能、视觉识别功能和自动搬运功能，实现了矿用搬运设备在巷道等复杂环境内的自行行走控制，且不依靠人工控制，并且实现了矿用搬运机器人按照使用设置进行自主搬运，有效降低了人工成本和工作人员的劳动强度，减少了安全事故的发生，并提高了工作效率。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿用搬运机器人控制方法，其特征在于，包括：

初始步骤：控制矿用搬运机器人通过定位导航功能自主移动至初始地点；或者，通过运输车运输所述矿用搬运机器人至所述初始地点；

设备图像采集步骤：利用多个图像采集设备对待搬运设备(1)及所述待搬运设备(1)所在空间进行图像采集，得到所述待搬运设备(1)的图像点云数据和设备空间数据；根据所述图像点云数据确定所述矿用搬运机器人在所述待搬运设备(1)上的夹取位置，根据所述设备空间数据确定所述矿用搬运机器人向所述待搬运设备(1)靠近过程的移动轨迹；

移动采集步骤：根据所述设备空间数据确定的所述移动轨迹控制所述矿用搬运机器人向所述待搬运设备(1)靠近，在靠近过程中，实时控制多个所述图像采集设备对巷道内空间进行实时图像采集，得到环境空间数据，根据所述环境空间数据修正所述矿用搬运机器人的移动轨迹；

姿态控制步骤：根据所述设备空间数据、所述图像点云数据、所述环境空间数据控制所述矿用搬运机器人的机械臂(30)姿态，以避让障碍物；在所述矿用搬运机器人运动至所述待搬运设备(1)处后，控制所述机械臂(30)在所述夹取位置夹取所述待搬运设备(1)，以进行转运；

运输步骤：控制所述矿用搬运机器人将所述待搬运设备(1)运输至指定地点，在运输过程中，实时控制多个所述图像采集设备对外部空间进行实时图像采集，得到外部空间数据，根据所述外部空间数据确定所述矿用搬运机器人的移动轨迹。

2.根据权利要求1所述的矿用搬运机器人控制方法，其特征在于，所述矿用搬运机器人控制方法还包括实时监测步骤：根据多个传感器及定位器，实时定位所述矿用搬运机器人在所述巷道内的位置，并实时检测所述机械臂(30)的姿态及所述矿用搬运机器人的底盘(11)运动姿态；其中，多个所述传感器包括激光测距传感器和倾角传感器。

3.根据权利要求1所述的矿用搬运机器人控制方法，其特征在于，所述矿用搬运机器人控制方法还包括更换步骤：根据所述图像点云数据确定所述机械臂(30)上用于夹取所述待搬运设备(1)的夹取组件(394)的类型，并在所述机械臂(30)上更换对应的夹取组件(394)。

4.根据权利要求1所述的矿用搬运机器人控制方法，其特征在于，多个所述图像采集设备包括二维采集摄像头、三维采集摄像头、云台摄像仪中的至少一种，且数量为至少两个；建立三维空间直角坐标系，所述图像点云数据至少包括所述待搬运设备(1)外部轮廓上多个点在所述三维空间直角坐标系中的三维坐标；所述设备空间数据包括所述待搬运设备(1)在所述三维空间直角坐标系中的三维坐标。

5.根据权利要求1所述的矿用搬运机器人控制方法，其特征在于，所述矿用搬运机器人控制方法还包括：

报警步骤：在多个所述图像采集设备检测到外部物体阻挡在所述矿用搬运机器人的移动轨迹或者即将碰撞所述待搬运设备(1)或所述矿用搬运机器人时，发出报警信息和/或报警声音；

模式切换步骤：在需要手动控制所述矿用搬运机器人时，切换所述矿用搬运机器人为手动控制模式；在需要所述矿用搬运机器人自动搬运时，切换所述矿用搬运机器人为自动工作模式。

6.一种矿用搬运机器人，其特征在于，所述矿用搬运机器人适用于权利要求1至5任一项所述的矿用搬运机器人控制方法，所述矿用搬运机器人包括：

运载平台(10)；

支撑装置(20)，设置在所述运载平台(10)的下方，用于支撑所述运载平台(10)及带动所述运载平台(10)升降；

机械臂(30)，可活动地设置在所述运载平台(10)的上方，用于夹取所述待搬运设备(1)；

液压系统(40)，与所述支撑装置(20)和所述机械臂(30)通过液压管路连通，用于驱动所述支撑装置(20)升降和驱动所述机械臂(30)活动；

电控系统(50)，分别与所述运载平台(10)、所述支撑装置(20)、所述机械臂(30)、所述液压系统(40)电连接；

电缆系统(60)，设置在所述运载平台(10)上，且分别与外部电源、所述电控系统(50)连接，用于为所述电控系统(50)提供电能和/或传输数据。

7.根据权利要求6所述的矿用搬运机器人，其特征在于，

所述矿用搬运机器人还包括分别与所述电控系统(50)电连接的用于照明的照明灯组件、激光雷达组件、激光测距传感器、倾角传感器、多个图像采集设备、信号基站、红外传感器、语音播放器、信号灯、瓦斯浓度传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、烟雾传感器中的至少一个；

所述电控系统(50)包括无线控制终端，在所述矿用搬运机器人处于手动控制模式时，所述无线控制终端用于控制所述运载平台(10)、所述支撑装置(20)、所述机械臂(30)、所述液压系统(40)工作且实时显示所述运载平台(10)、所述支撑装置(20)、所述机械臂(30)、所述液压系统(40)的工作状态；在所述矿用搬运机器人处于自动控制模式时，所述无线控制终端用于实时显示所述运载平台(10)、所述支撑装置(20)、所述机械臂(30)、所述液压系统(40)的工作状态。

8.根据权利要求7所述的矿用搬运机器人，其特征在于，

多个所述图像采集设备包括二维采集摄像头、三维采集摄像头、云台摄像仪中的至少一种，且数量为至少两个；

所述液压系统(40)包括通过所述液压管路分别连通的液压驱动组件(41)、散热器(42)、油箱(43)、过滤器(44)和控制阀组(45)，所述液压驱动组件(41)用于驱动液压油沿所述液压管路循环流动，所述散热器(42)用于与所述液压油进行热交换，所述过滤器(44)用于过滤所述液压油，所述控制阀组(45)包括多个电磁阀，用于控制所述液压管路的通断及流量；

所述液压系统(40)还包括分别与所述无线控制终端电连接的液位传感器、温度传感器和压力传感器，所述液位传感器设置在所述油箱(43)中，用于检测所述油箱(43)中所述液压油的液位高度；所述温度传感器设置在所述液压管路和/或所述油箱(43)内，用于检测所述液压油的温度；所述压力传感器设置在所述液压管路和/或所述油箱(43)内，用于检测所述液压油的压力；

所述控制阀组(45)还包括至少一个节流阀和至少一个平衡阀，其中一个所述节流阀、一个所述平衡阀依次在所述液压管路上串联设置。

9.根据权利要求6所述的矿用搬运机器人，其特征在于，

所述矿用搬运机器人还包括防爆箱(70)，所述电控系统(50)的至少一部分设置在所述防爆箱(70)内，所述防爆箱(70)用于保护所述电控系统(50)；

所述电缆系统(60)包括传输电缆、驱动部(61)、卷筒组件(62)和排线器(63)，所述卷筒组件(62)设置在所述运载平台(10)上，且与所述驱动部(61)驱动连接；所述传输电缆缠绕在所述卷筒组件(62)上，且与所述排线器(63)配合；所述排线器(63)用于整理所述传输电缆；在所述运载平台(10)运动时，所述驱动部(61)控制所述卷筒组件(62)转动，以进行所述传输电缆的收放；

所述机械臂(30)包括：转动盘(31)、一级臂(32)、一级伸缩油缸(33)、二级臂(34)、二级伸缩油缸(35)、三级臂(36)、三级伸缩油缸(37)、四级伸缩油缸(38)、支撑架(39)、第一摆动油缸组件(391)、安装座(392)、第二摆动油缸组件(393)、夹取组件(394)；所述转动盘(31)可转动地设置在所述运载平台(10)的上方，所述一级臂(32)的一端可转动地设置在所述转动盘(31)上，所述一级伸缩油缸(33)的两端分别与所述一级臂(32)、所述转动盘(31)连接，所述二级臂(34)的一端可转动地设置在所述一级臂(32)的另一端上，所述二级伸缩油缸(35)的两端分别与所述一级臂(32)、所述二级臂(34)连接，所述三级臂(36)的一端可转动地设置在所述二级臂(34)的另一端上，所述三级伸缩油缸(37)的两端分别与所述二级臂(34)、所述三级臂(36)连接，所述支撑架(39)的一端可转动地设置在所述三级臂(36)的另一端上，所述四级伸缩油缸(38)的两端分别与所述三级臂(36)、所述支撑架(39)的连接，所述第一摆动油缸组件(391)的一端设置在所述支撑架(39)上，另一端与所述安装座(392)连接，以驱动所述安装座(392)摆动；所述第二摆动油缸组件(393)的一端设置在所述安装座(392)上，另一端与所述夹取组件(394)可拆卸连接，以驱动所述夹取组件(394)摆动；所述夹取组件(394)用于夹取所述待搬运设备(1)；

所述机械臂(30)还包括多个行程传感器，多个所述行程传感器分别设置在所述一级伸缩油缸(33)、二级伸缩油缸(35)、三级伸缩油缸(37)、四级伸缩油缸(38)上，且分别与电控系统(50)电连接，所述行程传感器用于检测油缸伸缩行程。

10.根据权利要求6所述的矿用搬运机器人，其特征在于，

所述运载平台(10)包括底盘(11)、驱动轮组(12)、履带(13)和车架(14)，所述车架(14)设置在所述底盘(11)的上方，所述驱动轮组(12)可转动地设置在所述底盘(11)上，且与所述履带(13)相配合，以驱动所述履带(13)循环转动；所述支撑装置(20)设置在所述车架(14)的下方，所述机械臂(30)可活动地设置在所述车架(14)上，所述液压系统(40)和所述电缆系统(60)分别设置在所述车架(14)上；

所述支撑装置(20)包括间隔设置在所述运载平台(10)的下方的两组液压伸缩组，一组所述液压伸缩组包括两个液压支腿(21)，和一个伸缩组件(22)，两个所述液压支腿(21)可滑动地间隔设置在所述运载平台(10)的下方，所述液压支腿(21)可升降，以带动所述运载平台(10)升降及支撑所述运载平台(10)；所述伸缩组件(22)分别与两个所述液压支腿(21)连接，用于带动两个所述液压支腿(21)靠近或远离；所述液压支腿(21)、所述伸缩组件(22)分别与所述液压系统(40)通过所述液压管路连通。