抓斗卸船機及其驅(qū)動方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及卸船機領(lǐng)域，具體涉及一種抓斗卸船機及其驅(qū)動方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 抓斗卸船機是一種應用在大型散料碼頭上的專用卸船設備。由于它具有對物料及 船型的適應性強、故障率低、清艙量小等優(yōu)點而被廣泛用。例如，用抓斗卸船機的抓斗抓取 由散裝船輸送的散裝裝貨物（例如煤料），而后抓斗在卷筒等的驅(qū)動下，移動至陸地側(cè)的卸 料位（例如煤斗）的上方，并打開抓斗以將抓斗抓取的貨物釋放至陸地側(cè)的卸料位中，將該 貨物經(jīng)由帶式輸送機或車輛搬送至目的地。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，常需要經(jīng)驗豐富的操作工調(diào)整抓斗的升降、平動及其移動的速度，還 需要調(diào)整起升繩索、開閉繩索的松緊度，并掌握抓斗開啟的合適時機。在通過人工操作的過 程中，如果操作不當或失誤，如抓斗開閉繩索太松，容易造成抓斗漏料；若起升繩索太松，則 抓斗的開閉卷筒單獨受力過載，容易引起開閉卷筒的動力源損壞或開閉繩索的斷裂而引發(fā) 事故。人工操作不僅需要豐富的經(jīng)驗和操作技巧，并且在移動、開閉抓斗時需要操作工精神 集中，勞動強度大。
[0004] 此外，抓斗卸船機的工作環(huán)境復雜，容易引起磕碰，甚至撞向貨船或碼頭上的人， 引發(fā)事故。如何安全、可靠地驅(qū)動抓斗卸船機成為亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為此，為實現(xiàn)抓斗卸船機的自動驅(qū)動，能夠按照安全的路線搬運貨物，本申請?zhí)峁?一種抓斗卸船機及其驅(qū)動方法和裝置，以實現(xiàn)抓斗按照安全的路線移動。
[0006] 根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種用于驅(qū)動抓斗驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動方法，包括：
[0007] 獲取卸料位置和抓斗的起始位置；規(guī)劃從抓斗的起始位置至卸料位置的移動軌 跡；獲取抓斗的擺長；根據(jù)抓斗的擺長和預設的抓斗移動速度計算抓斗起步的加速度；根 據(jù)計算的加速度向抓斗驅(qū)動機構(gòu)輸出抓斗起步的加速度指令；根據(jù)規(guī)劃的移動軌跡向抓斗 驅(qū)動機構(gòu)輸出移動指令。
[0008] 根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種用于驅(qū)動抓斗驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動裝置，包括：
[0009] 位置獲取模塊，用于獲取卸料位置和抓斗的起始位置；軌跡規(guī)劃模塊，用于規(guī)劃從 抓斗的起始位置至卸料位置的移動軌跡；擺長獲取模塊，用于獲取抓斗的擺長；加速計算 模塊，用于根據(jù)抓斗的擺長和預設的抓斗移動速度計算抓斗起步的加速度；加速指令輸出 模塊，用于根據(jù)計算的加速度向抓斗驅(qū)動機構(gòu)輸出抓斗起步的加速度指令；移動指令輸出 模塊，用于根據(jù)規(guī)劃的移動軌跡向抓斗驅(qū)動機構(gòu)輸出移動指令。
[0010] 根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供一種抓斗卸船機，包括：
[0011] 抓斗；用于帶動抓斗移動的小車；用于驅(qū)動抓斗和/或小車的抓斗驅(qū)動機構(gòu)；和上 述的驅(qū)動裝置。
[0012] 依據(jù)本發(fā)明的抓斗卸船機的驅(qū)動方法及裝置，根據(jù)獲取的卸料位置和抓斗的起始 位置規(guī)劃抓斗的移動軌跡，可通過抓斗驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動抓斗按照規(guī)劃的移動軌跡自動地從抓 斗的起始位置移動至卸料位置，實現(xiàn)了抓斗的自動移動的效果，從而降低了操作工的勞動 強度。通過獲取抓斗的擺長來計算抓斗的起步加速度，由此可以給予抓斗以合適的起步加 速，能夠降低抓斗移動過程中的搖擺現(xiàn)象。
[0013] 此外，根據(jù)獲取的船艙邊緣寬度值、抓斗作業(yè)的安全高度和/或接料板保護位置 規(guī)劃抓斗的移動軌跡，能夠進一步降低抓斗與障礙物發(fā)生碰撞的概率，提高抓斗作業(yè)的安 全性。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實施例公開的一種抓斗卸船機整機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2為本實施例公開的一種抓斗驅(qū)動機構(gòu)的系統(tǒng)框圖；
[0016] 圖3為本實施例公開的一種抓斗卸船機的驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖4為本實施例公開的一種抓斗卸船機的驅(qū)動方法流程圖；
[0018] 圖5為本實施抓斗卸船機卸料過程一種示例示意圖；
[0019] 圖6為本實施抓斗起步多次加速流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0021] 請參考圖1，為本實施例公開的一種抓斗卸船機整機結(jié)構(gòu)示意圖，包括：抓斗驅(qū)動 機構(gòu)D1、抓斗D3和運載抓斗D3的小車D2,小車D2用于帶動抓斗D3移動，其中，抓斗D3通 過起升繩索D4依次連接至小車D2和抓斗驅(qū)動機構(gòu)D1中的起升卷筒；抓斗D3還通過開閉 繩索D5依次連接至小車D2和抓斗驅(qū)動機構(gòu)D1中的開閉卷筒。在具體實施例中，抓斗驅(qū)動 機構(gòu)D1中的起升卷筒通過卷繞/釋放起升繩索D4來實現(xiàn)小車的移動，從而帶動抓斗D3移 動；抓斗驅(qū)動機構(gòu)D1中的開閉卷筒通過卷繞/釋放開閉繩索D5來實現(xiàn)抓斗D3的開啟和閉 合。
[0022] 請參考圖2,為本實施例抓斗驅(qū)動機構(gòu)的系統(tǒng)框圖，本實施例公開的抓斗驅(qū)動機構(gòu) 中，各卷筒優(yōu)選采用獨立的動力源來提供動力驅(qū)動。具體地，動力源包括：第一動力源410、 第二動力源420、第三動力源430和第四動力源440,第一動力源410、第二動力源420、第三 動力源430和第四動力源440分別連接至第一開閉卷筒110、第二開閉卷筒120、第一起升 卷筒210和第二起升卷筒220,用于分別向各卷筒獨立地提供動力。在具體實施例中，第一 動力源410、第二動力源420、第三動力源430和第四動力源440與控制器300信號連接，控 制器300向各動力源輸出控制指令，以使動力源驅(qū)動相應的卷筒執(zhí)行相應的作業(yè)動作。
[0023] 本實施例的改進之處在于控制器300,請參考圖3,為本實施例公開的一種用于驅(qū) 動抓斗機構(gòu)的驅(qū)動裝置，包括：位置獲取模塊10、軌跡規(guī)劃模塊20、擺長獲取模塊60、加速 計算模塊70、加速指令輸出模塊80和移動指令輸出模塊30,其中，位置獲取模塊10用于 獲取卸料位置和抓斗的起始位置；軌跡規(guī)劃模塊20用于規(guī)劃從抓斗的起始位置至卸料位 置的移動軌跡；擺長獲取模塊60用于獲取抓斗的擺長；加速計算模塊70用于根據(jù)所述抓 斗的擺長和預設的抓斗移動速度計算抓斗起步的加速度；加速指令輸出模塊80用于根據(jù) 計算的加速度向抓斗驅(qū)動機構(gòu)輸出抓斗起步的加速度指令，以使抓斗驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動小車和 /或抓斗按照計算的加速度加速起步；移動指令輸出模塊30用于根據(jù)規(guī)劃的移動軌跡向抓 斗驅(qū)動機構(gòu)輸出移動指令，以使抓斗驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動小車和/或抓斗按照規(guī)劃的移動軌跡移 動至卸料位置。
[0024] 在優(yōu)選的實施例中，位置獲取模塊10還用于獲取船艙邊緣寬度值、抓斗作業(yè)的安 全高度和/或接料板保護位置；軌跡規(guī)劃模塊20還用于根據(jù)獲取的船艙邊緣寬度值、抓斗 作業(yè)的安全高度和/或接料板保護位置規(guī)劃抓斗的移動軌跡。具體地，根據(jù)船艙邊緣寬度 值規(guī)劃抓斗在起始位置的水平移動距離；根據(jù)安全高度規(guī)劃抓斗移動過程中的垂直高度； 根據(jù)接料板保護位置規(guī)劃抓斗的移動軌跡避開該保護位置。
[0025] 為控制抓斗的卸料方式，在優(yōu)選的實施例中，還包括抓斗位置獲取模塊41和卸料 指令輸出模塊40,抓斗位置獲取模塊41用于獲取抓斗的位置；卸料指令輸出模塊40用于 當抓斗位置等于卸料位置時，向抓斗驅(qū)動機構(gòu)輸出卸料指令，以使抓斗驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動開啟 抓斗完成卸料。
[0026] 更進一步地，還包括卸料完成信號接收模塊51和返回指令輸出模塊50,卸料完成 信號接收模塊51用于接收抓斗完成卸料作業(yè)的信號；返回指令輸出模塊50用于在抓斗完 成卸料作業(yè)時，向抓斗驅(qū)動機構(gòu)輸出返回指令，以使抓斗驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動抓斗按照規(guī)劃的移 動軌跡移動返回抓斗的起始位置。
[0027] 基于上述實施例提供的用于驅(qū)動抓斗機構(gòu)的驅(qū)動裝置，本實施例還公開了一種用 于驅(qū)動抓斗機構(gòu)的驅(qū)動方法，請參考圖4,為該驅(qū)動方法流程圖，具體驅(qū)動過程包括如下步 驟：
[0028] 步驟S10,獲取卸料位置和抓斗的起始位置。請參考圖5,為本實施抓斗卸船機卸 料過程示意圖。抓斗D3在起升繩索D4和開閉繩索D5的牽引下，從船艙1移動至卸料位置 4,并將抓取的貨物卸載在該位置。本實施例中，需要獲取抓斗D3的卸料位置4和抓斗D3 的起始位置，在具體實施例中，卸料位置4通常位于陸側(cè)，例如煤斗的中心位置；抓斗D3的 起始位置通常位于海測，例如船艙1的儲貨區(qū)。
[0029] 在優(yōu)選的實施例中，還應獲取船艙1邊緣寬度值A(chǔ)B、抓斗作業(yè)的安全高度C和/或 接料板6保護位置，具體地，可以獲取船艙1邊緣寬度值A(chǔ)B、抓斗作業(yè)的安全高度C和接料 板6保護位置三個參數(shù)中的任意一個參數(shù)，或者該三個參數(shù)的任意組合。
[0030] 步驟S20,規(guī)劃從抓斗的起始位置至卸料位置的移動軌跡。一種實施例中，可先將 抓斗D3從其起始位置提升，而后水平移動至卸料位置4 ;另一種實施例中，也可以在提升抓 斗D3的同時水平向卸料位置4移動。請參考圖5,粗實線X〇-xl-x2為本實施例抓斗D3移 動軌跡的一種示例，在具體實施例中，抓斗D3移動軌跡可根據(jù)路徑最短原則規(guī)劃，即抓斗 D3從起始位置移動至卸料位置的位置最短；當然也應優(yōu)選考慮到安全要素，即在抓斗D3移 動的過程中，應確保其不碰觸到其它障礙物/人。在具體實施例中，可采用常規(guī)的控制算法 來規(guī)劃路徑，例如模糊控制、PID算法、神經(jīng)網(wǎng)絡等。
[0031] 在優(yōu)選的實施例中，當獲取船艙1邊緣寬度值A(chǔ)B、抓斗作業(yè)的安全高度C和/或接 料板6保護位置時，還應將這些參數(shù)作為抓斗D3移動軌跡規(guī)劃的參考要素，這些參數(shù)可以 是這三者中的任意一個，也可以是這三者的任意組合。具體地，根據(jù)船艙1邊緣寬度值A(chǔ)B 規(guī)劃抓斗在起始位置的水平移動距離，該距離不超過船艙1邊緣寬度值A(chǔ)B，從而可以避免 抓斗在起始位置移動至船艙1的外側(cè)；根據(jù)抓斗作業(yè)的安全高度C規(guī)劃抓斗移動過程中的 垂直高度，從而能夠確保抓斗安全作業(yè)，一方面能夠避免碰到障礙物，另一方面也能夠避免 撞向在船艙的工作人員，提高安全性；根據(jù)接料板6保護位置規(guī)劃抓斗的移動軌跡避開該 保護位置，即抓斗的移動軌跡不經(jīng)過該保護位置，從而能夠避免抓斗與接料板6的碰撞。
[0032] 步驟S30,根據(jù)規(guī)劃的移動軌跡向抓斗驅(qū)動機構(gòu)輸出移動指令，以使抓斗驅(qū)動機構(gòu) 驅(qū)動小車和/或抓斗按照規(guī)劃的移動軌跡移動至卸料位置。在根據(jù)步驟S20規(guī)劃出的抓斗 移動軌跡后，向抓斗驅(qū)動機構(gòu)輸出移動指令，觸發(fā)驅(qū)動機構(gòu)中的驅(qū)動單元（例如各卷筒）執(zhí) 行相應的運轉(zhuǎn)，從而使得抓斗驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動小車和/或抓斗按照規(guī)劃的移動軌跡移動至卸 料位置。需要說明的是，由于本實施例中，各卷筒采用獨立的動力源提供