一种矿用小型喷浆机械手遥控系统技术领域
本发明涉及一种控制系统，特别是一种矿用小型喷浆机械手遥控系统。
背景技术
在煤矿巷道掘进过程中，大都采用喷浆支护，以前在喷浆过程中，都是由工人抱着喷枪进行作业，不仅劳动强度较大，影响工人身体健康，而且喷浆质量不易保证。从20世纪60年代中后期开始，喷浆机械手诞生并得到快速发展。工人的劳动强度大大减轻。但是在工作过程中既需要方便地操作机械手。又需要时刻注意工作面的喷浆情况。所以遥控技术的发展给喷浆机械手的发展带来了新的契机。
发明内容
本发明提出了一种矿用小型喷浆机械手遥控系统，该系统改善了喷浆质量，减小了工人的劳动强度，是喷浆技术发展过程中的一座里程碑。
本发明所采用的技术方案是：
所述小型喷浆机械手包括大臂俯仰、大臂摇摆、大臂伸缩、喷头前后摆动、喷头左右摆动5个自由度。在喷浆作业过程中喷浆机械手要能实现方便的移动，所以给喷浆机械手安装行走履带。
所述小型矿用喷浆机械手在工作工程中，电机带动2个液压泵(一个主泵，一个辅助泵)。两泵串联。主泵驱动俯仰液压缸带动大臂实现俯仰运动。驱动回转摆动油缸带动大臂实现摇摆运动，驱动大臂伸缩液压缸带动大臂实现伸缩运动，驱动螺旋摆动油缸带动喷头实现左右摆动，带动前后摆动油缸带动喷头实现前后摆动，该主泵还驱动2个行走马达。以上运动都是通过电磁多路阀控制的。可以实现各个动作的同时控制，互不干涉。辅助泵用来驱动支腿和画圆马达的动作。
所述喷浆机械手的遥控系统主要包括发射器和接收器。发射器和接收器均为基于单片机的嵌入式系统，采用无线电遥控。通过发射器将输入信号编码后转换为电磁波信号，由无线发送模块经过天线发射出去。接收器将电磁波信号滤波放大后经过解码。启动输出程序，利用单片机来驱动喷浆机械手。
按照机械手实际工作状况的不同。将遥控的方式分为比例量遥控和开关量遥控：实际工作中，机械手的行走要求能实现速度的变化。所以要求其行走的控制为比例量遥控：其余机械手的动作对速度没有特别的要求。采用简单的开关量遥控即可。一个控制手柄前后、左右摆动，可以控制机械手履带左右行走马达的正转和反转，实现履带的前进、后退、左转和右转。开关量控制采用拨子开关，6个拨子开关分别控制机械手：大臂俯仰、大臂摇摆、大臂伸缩、喷头前后摆动、喷头左右摆动5个动作和支腿的升降。遥控器面板上还有2个按键开关。分别为急停开关和控制喷头自转马达的开关．其中控制喷头自转马达的开关有自锁的特性。该喷浆机械手遥控系统的发射器和接收器的核心单元均为单片机。对于该小型喷浆机械手的遥控系统．可以选择的单片机种类较多。这里选择了性价比较高的XCl64单片机。XCl64单片机集成了一个精度为10位、带有14路通道和采样保持电路的数模转换器(ADC)。
一个手柄控制2个比例量，分别是左行走马达的前进和后退，右行走马达的前进和后退，2个比例量输入通过2个电位器来实现，通过电位器的滑动实现电位器电阻的变化，从而实现电压的改变，经发射器中单片机进行信号转换，无线传输至接收器中，经单片机处理，最终实现输入电磁换向阀输入电流的不同，控制电磁换向阀不同的开度，从而控制喷浆机械手不同的行走速度及方向。
所述开关量遥控采用了6个拨子开关和1个按键开关，总共实现了13个信号的输入，采用独立式开关电路。
所述开关量遥控的电路，采用控制继电器的通断控制电磁铁的动作，当拨动遥控器上的拨子开关，接收器低电平，继电器两端存在压差，继电器开关接通，电磁阀动作，执行机构工作。继电器选用电磁式继电器。所以要在线圈前并联一个二极管，为了指示电路是否接通，还需并联一个发光二极管。
所述小型喷浆机械手的电磁多路阀采用直控式比例方向节流阀(开关量控制的电磁换向阀也采用同样的比例阀，作为开关量换向阀使用)，这种阀采用双弹簧机械对中的四边滑阀结构，比例方向阀起始电流。
本发明的有益效果是：改善了喷浆质量，减小了工人的劳动强度，是喷浆技术发展过程中的一座里程碑。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的矿用小型喷浆机械手的总体机构图。
图2是本发明的矿用小型喷浆机械手的遥控原理图。
图3是本发明的矿用小型喷浆机械手遥控器面板设计图。
图4是本发明的比例量输入电路图。
图5是本发明的开开关置输入电路图。
图6是本发明的开关量继电器设计图。
图中：1．履带；2．支腿；3．回转支撑；4．支撑臂；5．螺旋摆动油缸；6．喷头；7．大臂；8．换向阀；9．启动器；10．电机；11．液压泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，小型喷浆机械手包括大臂俯仰、大臂摇摆、大臂伸缩、喷头前后摆动、喷头左右摆动5个自由度。在喷浆作业过程中喷浆机械手要能实现方便的移动，所以给喷浆机械手安装行走履带。
所述小型矿用喷浆机械手在工作工程中．电机带动2个液压泵(一个主泵，一个辅助泵)。两泵串联。主泵驱动俯仰液压缸带动大臂实现俯仰运动。驱动回转摆动油缸带动大臂实现摇摆运动，驱动大臂伸缩液压缸带动大臂实现伸缩运动，驱动螺旋摆动油缸带动喷头实现左右摆动，带动前后摆动油缸带动喷头实现前后摆动，该主泵还驱动2个行走马达。以上运动都是通过电磁多路阀控制的。可以实现各个动作的同时控制，互不干涉。辅助泵用来驱动支腿和画圆马达的动作。
如图2，喷浆机械手的遥控系统主要包括发射器和接收器。发射器和接收器均为基于单片机的嵌入式系统。采用无线电遥控。通过发射器将输入信号编码后转换为电磁波信号，由无线发送模块经过天线发射出去。接收器将电磁波信号滤波放大后经过解码。启动输出程序，利用单片机来驱动喷浆机械手。
如图3，按照机械手实际工作状况的不同，将遥控的方式分为比例量遥控和开关量遥控：实际工作中，机械手的行走要求能实现速度的变化。所以要求其行走的控制为比例量遥控：其余机械手的动作对速度没有特别的要求。采用简单的开关量遥控即可。一个控制手柄前后、左右摆动，可以控制机械手履带左右行走马达的正转和反转，实现履带的前进、后退、左转和右转。开关量控制采用拨子开关，6个拨子开关分别控制机械手：大臂俯仰、大臂摇摆、大臂伸缩、喷头前后摆动、喷头左右摆动5个动作和支腿的升降。遥控器面板上还有2个按键开关。分别为急停开关和控制喷头自转马达的开关．其中控制喷头自转马达的开关有自锁的特性。该喷浆机械手遥控系统的发射器和接收器的核心单元均为单片机。对于该小型喷浆机械手的遥控系统．可以选择的单片机种类较多。这里选择了性价比较高的XCl64单片机。XCl64单片机集成了一个精度为10位、带有14路通道和采样保持电路的数模转换器(ADC)。
如图4，一个手柄控制2个比例量，分别是左行走马达的前进和后退，右行走马达的前进和后退，2个比例量输入通过2个电位器来实现，通过电位器的滑动实现电位器电阻的变化，从而实现电压的改变，经发射器中单片机进行信号转换，无线传输至接收器中，经单片机处理，最终实现输入电磁换向阀输入电流的不同，控制电磁换向阀不同的开度，从而控制喷浆机械手不同的行走速度及方向。
如图5，开关量遥控采用了6个拨子开关和1个按键开关，总共实现了13个信号的输入，采用独立式开关电路。
如图6，开关量遥控的电路，采用控制继电器的通断控制电磁铁的动作，当拨动遥控器上的拨子开关，接收器低电平，继电器两端存在压差，继电器开关接通，电磁阀动作，执行机构工作。继电器选用电磁式继电器。所以要在线圈前并联一个二极管，为了指示电路是否接通，还需并联一个发光二极管。
小型喷浆机械手的电磁多路阀采用直控式比例方向节流阀(开关量控制的电磁换向阀也采用同样的比例阀，作为开关量换向阀使用)，这种阀采用双弹簧机械对中的四边滑阀结构，比例方向阀起始电流。