本發(fā)明屬于水泥廠儲(chǔ)庫清理維護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水泥庫清庫機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

水泥庫中的水泥由于是粉狀物，當(dāng)水泥庫使用一段時(shí)間后，水泥這種粉狀物很容易粘在庫壁上，形成庫壁掛料，這些附著物隨著時(shí)間的增長越來越厚，導(dǎo)致水泥庫的容積變小，即水泥庫的使用效率變低。有時(shí)還會(huì)自行脫落成為大小不一的塊狀物或片狀物混在水泥粉中，輕者堵死下料器，重者在庫內(nèi)漏斗上結(jié)拱起蓬，把物料架空無法泄出，造成斷料停產(chǎn)。因此需要定期進(jìn)行清理，水泥廠一般一年需要清理一次水泥庫。

目前，水泥庫的清庫方法主要是采用人工清理，該方法清庫效率低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且容易造成安全事故，危險(xiǎn)程度相當(dāng)高；由于水泥庫內(nèi)環(huán)境惡劣，并且存在很大的安全隱患，愿意從事清庫工作的工人越來越少。常用的清庫流程是，從庫頂人孔門，通過安全繩向庫內(nèi)下放清庫工人，先用壓縮空氣將庫壁結(jié)塊水泥吹掃一遍，將水泥的浮灰和易松動(dòng)的結(jié)塊吹掉。對(duì)于結(jié)塊比較硬和比較大的，由清庫工人人工清理。所使用的工具主要有刷子、鐵錘、鎬、釬等。

雖然市面上也有一些輔助的清庫工具，但是都需要工人手持設(shè)備進(jìn)入庫內(nèi)清理，沒辦法從根本上解決人員安全問題、提高清庫效率、降低清庫成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種水泥庫清庫機(jī)器人系統(tǒng)，使清庫機(jī)器人沿安裝在庫內(nèi)的滑行軌道對(duì)庫壁掛料進(jìn)行清除，以降低清庫的成本，提高清庫的速度，改善工人的工作環(huán)境。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種水泥庫清庫機(jī)器人系統(tǒng)，包括清庫機(jī)器人和滑行軌道，滑行軌道設(shè)置在水泥庫內(nèi)，清庫機(jī)器人沿滑行軌道移動(dòng)對(duì)庫壁掛料進(jìn)行清除；所述清庫機(jī)器人包括刮刀裝置、輸送裝置、粉碎裝置、測距裝置和控制箱，刮刀裝置、輸送裝置和粉碎裝置順次連接并彼此連通，且刮刀裝置和粉碎裝置垂直布置，所述控制箱設(shè)置在水泥庫外；

所述刮刀裝置包括組合刮刀以及設(shè)置在組合刮刀下方且與輸送裝置連通的集料機(jī)構(gòu)；設(shè)置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整組合刮刀與庫壁之間的距離，組合刮刀包括伸縮式鉆頭、旋轉(zhuǎn)刀盤和刮刀片，伸縮式鉆頭在旋轉(zhuǎn)刀盤軸向通道中伸出、縮進(jìn)，刮刀片具有彎鉤結(jié)構(gòu)與導(dǎo)向板，彎鉤結(jié)構(gòu)和導(dǎo)向板形成一側(cè)開口的儲(chǔ)料空間，刮刀片刮下的物料進(jìn)入儲(chǔ)料空間后，在隨刮刀片轉(zhuǎn)動(dòng)過程中經(jīng)開口落入集料機(jī)構(gòu)，并送入輸送裝置；集料機(jī)構(gòu)由集料溜槽和集料斗組成，集料溜槽滑動(dòng)設(shè)置在集料斗的上沿；

所述測距裝置設(shè)置在清庫機(jī)器人的側(cè)面，包括豎直測距單元和水平測距單元，豎直測距單元測量清庫機(jī)器人到水泥庫庫頂或庫底的距離、水平測距單元用以測量刮刀裝置與庫壁掛料的距離，并將測量結(jié)果傳輸給所述的控制箱，由控制箱控制清庫機(jī)器人的移動(dòng)距離以及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)整幅度。

進(jìn)一步的，所述粉碎裝置的下方連接一下料布袋，被粉碎的物料通過下料布袋落入水泥庫底。

進(jìn)一步的，所述清庫機(jī)器人設(shè)有照明裝置、圖像采集裝置以及交互對(duì)講系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述清庫機(jī)器人設(shè)有環(huán)境檢測裝置，對(duì)水泥庫中的溫度、濕度、粉塵含量、有害氣體含量、空氣含氧量和光照度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

進(jìn)一步的，所述測距裝置為超聲波測距裝置或雷達(dá)測距裝置。

進(jìn)一步的，所述控制箱接入以太網(wǎng)與中控室遠(yuǎn)程連接。

進(jìn)一步的，所述粉碎裝置由定輥和動(dòng)輥組成，定輥和動(dòng)輥上設(shè)有相嚙合的齒，以粉碎物料。

進(jìn)一步的，所述的輸送裝置為帶裙邊的輸送皮帶。

進(jìn)一步的，所述清庫機(jī)器人設(shè)有安全觸邊。

進(jìn)一步的，所述滑行軌道為垂直軌道或沿庫壁周向布置的環(huán)形軌道。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

第一，本發(fā)明采用沿軌道自動(dòng)行走的設(shè)計(jì)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人行走，通過清庫機(jī)器人攜帶的刮刀裝置對(duì)水泥庫庫壁掛料進(jìn)行清理，從而降低清庫的成本，提高清庫的速度，改善工人的工作環(huán)境，具有很好的市場前景；

第二，在清理作業(yè)的過程中，通過安裝的測距裝置、圖像采集裝置和環(huán)境檢測裝置實(shí)時(shí)采集水泥庫狀態(tài)信息并存儲(chǔ)，為操作人員的進(jìn)一步操作提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息；

第三，清庫機(jī)器人通過環(huán)境檢測裝置可實(shí)時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場溫度、濕度、粉塵含量、有害氣體含量、空氣含氧量、光照度等；在機(jī)器人故障或者停機(jī)時(shí)，為庫外檢修人員進(jìn)庫工作提供依據(jù)；

第四，清庫機(jī)器人具有圖像采集功能，基于全方位云臺(tái)的防抖動(dòng)可見光視頻監(jiān)控和熱成像監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工作環(huán)境視頻采集；采集到的圖像通過wifi通訊，傳輸至控制箱顯示并存儲(chǔ)，通過對(duì)圖像的瀏覽分析，確定設(shè)備是否存在異常、損壞程度、故障位置，確認(rèn)是否需要停機(jī)檢修等情況。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的俯視圖；

圖3是本發(fā)明的使用狀態(tài)圖；

圖4是刮刀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是組合刮刀的俯視圖；

圖6是組合刮刀的側(cè)視圖；

圖中標(biāo)記：1、刮刀裝置，101、組合刮刀，101-1、伸縮式鉆頭，101-2、刮刀片，101-3、彎鉤結(jié)構(gòu)，101-4、導(dǎo)向板，102、集料溜槽，103、集料斗，104、滑動(dòng)裝置，105、底盤，106、旋轉(zhuǎn)盤，2、輸送裝置，3、粉碎裝置，4、下料布袋，5、照明裝置，6、圖像采集裝置，7、測距裝置，8、交互對(duì)講系統(tǒng)，9、環(huán)境檢測裝置，10、滑行軌道，11、控制箱，12、庫壁掛料，13、庫壁，14、人孔門。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，通過具體的實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。

如圖所示，一種水泥庫清庫機(jī)器人系統(tǒng)，包括清庫機(jī)器人和滑行軌道10，滑行軌道10設(shè)置在水泥庫內(nèi)，清庫機(jī)器人沿滑行軌道10移動(dòng)對(duì)庫壁掛料12進(jìn)行清除；

所述清庫機(jī)器人采用模塊化設(shè)計(jì)，從庫頂?shù)娜丝组T14進(jìn)入庫內(nèi)，在庫內(nèi)進(jìn)行拼裝；具體包括刮刀裝置1、輸送裝置2、粉碎裝置3、測距裝置7和控制箱11，刮刀裝置1、輸送裝置2和粉碎裝置3順次連接，且刮刀裝置1和粉碎裝置3垂直布置，由輸送裝置2將刮刀裝置1清除的物料輸送至粉碎裝置3后，物料由粉碎裝置3粉碎并落入水泥庫底，所述控制箱11設(shè)置在水泥庫外；

如圖4~6所示，所述刮刀裝置1包括四組組合刮刀101以及設(shè)置在組合刮刀101下方且與輸送裝置2連通的集料機(jī)構(gòu)；組合刮刀101之間的位置關(guān)系與水泥庫壁13的弧度相適應(yīng)，并固定在安裝架上，安裝架可沿相應(yīng)的軌道前后移動(dòng)，以調(diào)整組合刮刀101與庫壁13的距離；每組組合刮刀101包括伸縮式鉆頭101-1、旋轉(zhuǎn)刀盤和刮刀片101-2，旋轉(zhuǎn)刀盤由旋轉(zhuǎn)盤106和底盤105連接組成，在旋轉(zhuǎn)盤106和底盤105中設(shè)有軸向通道，用以伸縮式鉆頭101-1在其中伸出或縮進(jìn)，刮刀片101-2沿底盤的周向均勻設(shè)置，刮刀片101-2具有彎鉤結(jié)構(gòu)101-3與導(dǎo)向板101-4，彎鉤結(jié)構(gòu)101-3和導(dǎo)向板101-4形成一側(cè)開口的儲(chǔ)料空間，刮刀片101-2刮下的物料經(jīng)開口進(jìn)入儲(chǔ)料空間后，在隨刮刀片101-2轉(zhuǎn)動(dòng)過程中沿導(dǎo)向板101-4經(jīng)開口落入集料機(jī)構(gòu)，并送入輸送裝置2，輸送裝置2為帶裙邊的輸送皮帶；集料機(jī)構(gòu)由集料溜槽102和集料斗103組成，集料溜槽102通過滑動(dòng)裝置104滑動(dòng)設(shè)置在集料斗103的上沿，集料斗103底部與輸送裝置2連通；

所述粉碎裝置3由定輥和動(dòng)輥組成，并在定輥和動(dòng)輥上設(shè)有相嚙合的齒，輸送裝置2將刮下的物料送入定輥和動(dòng)輥之間，被粉碎后，經(jīng)粉碎裝置3下方設(shè)置的下料布袋4落入水泥庫底，以減少直接下落產(chǎn)生的揚(yáng)塵；

所述的測距裝置7設(shè)置在清庫機(jī)器人的側(cè)面，包括豎直測距單元和水平測距單元，豎直測距單元和水平測距單元均采用超聲波測距或雷達(dá)測距；豎直測距單元用以測量清庫機(jī)器人到水泥庫頂或庫底的距離，水平測距單元用于測量組合刮刀101與水泥庫庫壁掛料12的距離，并將測量結(jié)果無線傳輸至所述的控制箱11，由控制箱11控制清庫機(jī)器人上下移動(dòng)的距離以及組合刮刀101的伸縮長度，并且控制箱11還可根據(jù)預(yù)設(shè)的滑行軌道10與庫壁13之間的距離，計(jì)算出庫壁掛料12的厚度，從而控制刮刀掘進(jìn)的深度；

所述的控制箱11采用工控機(jī)，可實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人運(yùn)行速度、位置、溫度、電流和電量等數(shù)據(jù)，并且工控機(jī)通過接入以太網(wǎng)與水泥廠的中控室遠(yuǎn)程連接，由中控室通過工控機(jī)控制清庫機(jī)器人的行動(dòng)；

所述的滑行軌道10可以是從庫頂?shù)綆斓椎拇怪避壍?，也可以是沿庫?3圓周布置的可移動(dòng)的環(huán)形軌道，對(duì)于庫底的清理，可以根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)，布置相應(yīng)的軌道。

進(jìn)一步的，清庫機(jī)器人設(shè)有照明裝置5、圖像采集裝置6和交互對(duì)講系統(tǒng)8，圖像采集裝置6采用高清攝像機(jī)或者熱成像儀，可以實(shí)時(shí)拍攝水泥庫內(nèi)的情況，并將拍攝圖像無線傳輸至控制箱11，由控制箱11儲(chǔ)存?zhèn)溆?，操作人員通過對(duì)圖像的瀏覽分析，確定設(shè)備是否存在異常、損壞程度、故障位置，確認(rèn)是否需要停機(jī)檢修等情況；交互對(duì)講系統(tǒng)8設(shè)有高增益拾音器并配合所述的高清攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)清庫機(jī)器人與庫外工作人員之間的音視頻交流。

進(jìn)一步的，清庫機(jī)器人還設(shè)有環(huán)境檢測裝置9，對(duì)水泥庫中的溫度、濕度、粉塵含量、有害氣體含量、空氣含氧量和光照度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將檢測結(jié)果無線傳送至控制箱11，在清庫機(jī)器人故障或者停機(jī)時(shí)，為庫外檢修人員進(jìn)庫工作提供依據(jù)。

進(jìn)一步的，清庫機(jī)器人還設(shè)有g(shù)ps定位裝置，可實(shí)時(shí)上傳自身的位置信息。

進(jìn)一步的，清庫機(jī)器人所安裝的測距裝置7還可以在機(jī)器人移動(dòng)的過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測障礙物，并通過控制箱11報(bào)警；在清庫機(jī)器人的邊緣加裝安全觸邊，以防止碰撞造成人員及設(shè)備的損傷。

進(jìn)一步的，所述的滑行軌道10采用豎直軌道，組成豎直軌道的各部件均通過庫頂人孔門14進(jìn)入庫內(nèi)，在庫內(nèi)完成安裝；所述的部件主要有庫壁支撐件、軌道支撐件、軌道本體和連接件，其中庫壁支撐件與水泥庫庫壁連接，連接方式為膨脹螺栓連接和真空吸附連接，庫壁支撐件自上而下設(shè)置，并設(shè)置兩排，在每排中，兩種連接方式交替進(jìn)行；所述軌道支撐件主要用于固定滑行軌道10，以保證清庫機(jī)器人的穩(wěn)定運(yùn)行，軌道支撐件的兩端各與一根庫壁支撐件通過螺栓連接，以組成安裝滑行軌道10的框架結(jié)構(gòu)；所述的滑行軌道10由兩根折疊式軌道組成，每根折疊式軌道通過扣件實(shí)現(xiàn)軌道的折疊與固定，所述的連接件一端滑動(dòng)安裝在滑行軌道10上，另一端實(shí)現(xiàn)對(duì)清庫機(jī)器人刮刀裝置1的支撐，并隨清庫機(jī)器人沿滑行軌道10上下移動(dòng)。

以上所述的無線傳輸可以采用wifi傳輸。

在使用時(shí)，先將組成滑行軌道10的各部件通過庫頂?shù)娜丝组T14送入庫內(nèi)，完成滑行軌道10的安裝，在安裝時(shí)，滑行軌道10距離庫壁13的距離應(yīng)根據(jù)庫壁掛料12的厚度決定，一般為1~3米；然后將組成清庫機(jī)器人的各部件也通過庫頂?shù)娜丝组T14送入庫內(nèi)，完成安裝，并將清庫機(jī)器人安裝在滑行軌道10上，保證其能夠沿滑行軌道10上下移動(dòng)，所用刮刀裝置1施工水平距離為1~6米，根據(jù)庫壁掛料12的厚度，刮刀前后伸縮長度為0~1.5米；通過庫外的控制箱11或由中控室啟動(dòng)清庫機(jī)器人，清庫機(jī)器人沿滑行軌道10上下移動(dòng)，將庫壁掛料12清除；

在清除時(shí)，刮刀裝置1的伸縮式鉆頭101-1伸出旋轉(zhuǎn)刀盤，對(duì)庫壁13的水泥結(jié)塊進(jìn)行鉆孔，并且集料溜槽102隨伸縮式鉆頭101-1同步移動(dòng)，使鉆下的結(jié)塊落入集料溜槽102進(jìn)行回收；待結(jié)塊破裂后，伸縮式鉆頭101-1縮回，集料溜槽102不動(dòng)，再由外圍的刮刀片101-2將結(jié)塊刮下，并且集料溜槽102和刮刀組合101需要同步移動(dòng)，以保證刮下的結(jié)塊能夠臨時(shí)儲(chǔ)存在由彎鉤結(jié)構(gòu)101-3和導(dǎo)向板101-4組成的儲(chǔ)存空間中，然后隨刮刀片101-2的轉(zhuǎn)動(dòng)，從儲(chǔ)存空間中排出落入下方的集料溜槽102以及集料斗103，再進(jìn)入輸送裝置2，經(jīng)輸送裝置2落入粉碎裝置3，在定輥和動(dòng)輥的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中，將結(jié)塊粉碎，粉碎后的物料經(jīng)下料布袋4落入水泥庫底；

在清庫的過程中，測距裝置7可以使清庫機(jī)器人避免與障礙物碰撞，并在滑行軌道10的兩端及時(shí)反饋給控制箱11，停止清庫機(jī)器人的移動(dòng)；由于水平測距單元可以測量組合刮刀101與庫壁掛料12之間的距離，并根據(jù)預(yù)設(shè)在控制箱11內(nèi)的滑行軌道10與庫壁13之間的距離，計(jì)算出庫壁掛料12的厚度，從而調(diào)整組合刮刀101的伸縮長度與掘進(jìn)距離，以進(jìn)一步的提高清理的效果。

在利用本裝置完成一次水泥庫清理后，操作人員可以清理過程存儲(chǔ)至控制箱11內(nèi)的數(shù)據(jù)，尤其是水泥庫庫壁掛料12厚度的數(shù)據(jù)繪制庫壁掛料厚度分布圖，通過匯總不同使用時(shí)間、不同庫徑、不同區(qū)域等參數(shù)，形成數(shù)據(jù)庫指導(dǎo)下次清庫工作。