作品名稱：立井特種作業機器人
學校名稱：青島黃海學院
參賽隊伍：躍起動力
參賽學生：錢立豪 田瑞 儀慧珍
指導老師：李媛媛 劉樹龍
在礦井立井工作面掘進過程中，裝巖效率直接決定著立井工作面的掘進速度。目前，礦井建井中多采用人工裝巖和抓巖機裝巖等，人工裝巖的勞動強度大且裝巖效率低，而抓巖機存在裝巖精準度差，由此降低了作業效率與作業品質。針對現有的立井工作面施工存在的勞動強度大和效率低的問題，擬設計了一種將立井吊盤與挖掘裝置結合的立井特種作業機器人。運用三維建模軟件SolidWorks對立井特種作業機器人進行三維設計，建立了立井特種作業機器人整機三維造型；確立了負載敏感閥控制變量泵的液壓系統控制方案，完成了液壓系統的設計以及先導控制回路和回轉緩沖補油回路的設計；針對立井特種作業機器人的關鍵零件進行了運動分析的計算；并對立井特種作業機器人作業時關鍵零件進行了力校核。
在礦井建設中，立井井筒的建設是關鍵的一部分。施工設備選取和施工技術的應用決定著施工質量及施工進度，只有縮短礦井建設的工期，才能節省人工費等施工費用，從而提高企業單位的競爭力。
立井井筒的水文地質條件較為復雜，斷面面積及深度大；相對隧道施工等而言，工期比較長，施工難度大以及施工技術較復雜[1]。在立井施工中，表土穩定性好時采取人工挖掘，表土穩定性較差時采取鉆井或注漿、凍結等特殊施工方法[2]。現如今基層部分主要以鉆眼爆破施工方法為主。目前金礦建井一般是應用氣動鑿巖機或傘形鉆架打眼后裝藥爆破，爆破后產生的大塊礦石需要人工破碎后，由人工手搬或用鐵鍬將井底碎石裝入吊桶內，再通過吊桶運送到井筒上后，再將其運走。
立井施工中使用最多的設備為抓巖機，它包括中心回轉抓巖機(HZ型)、環形軌道抓巖機(HH型)、靠壁式抓巖機(HK型)和鋼絲繩懸吊式抓巖機(HS型)[3]，它是目前立井施工中最先進的設備，它的選擇是否合理直接影響井筒機械化施工是否合理，它是一種豎井掘進時裝載礦
石或巖石的機械。抓巖機主要以壓縮空氣為動力，在抓斗與起吊臂之間有鋼絲繩連接，張開的抓斗被拋落在破碎巖石上，抓斗借助汽缸和傳動機械的作用，使葉片做張開或收攏的動作進行工作。但據立井施工單位反映抓巖機存在裝石效果不理想的問題，同時鏟料的精準度差，由此降低作業效率與作業品質。
針對現有技術存在的上述問題，本文提出了一種在吊盤上結合挖掘機的挖掘裝置，并通過現場操作控制，改善裝石效果的立井特種作業機器人。通過對挖掘設備裝料靶向準確性研究來有效提高作業效率。
