專利名稱：垃圾選裝用挖掘機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種垃圾選裝用挖掘機器人，用于垃圾的挖掘和選裝。
背景技術：
垃圾分裝選裝運是各垃圾處理廠非常重要的ー個工作環(huán)節(jié)，也是ー項非常艱巨困苦的工作，工人工作環(huán)境極其惡劣，垃圾的臭氣和產生的有毒氣體給操作人員帶來極大的人身傷害。為此，研制一種既能適應垃圾處理廠的選裝要求，又能降低工人的勞動強度的垃圾選裝設備，將工人從惡劣的工作環(huán)境中解脫出來，是ー項迫切而緊急的任務。當前垃圾選裝用挖掘機器人多是輪式或者履帶式挖掘機器人，這類機器人可操靠性相對較差。另ー方面，當前垃圾選裝的技術路線是在挖掘機器人行進路線上進行挖掘，或 者可稱為縱向式移動，此類挖掘機器人運行路線存在各種垃圾，影響挖掘機器人運行的穩(wěn)定性。另外，這類挖掘機器人的挖掘工作需要頻繁的進行挖掘、掉頭、轉彎等繁瑣的エ序，效率非常低。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供ー種工作效率高，且更容易操控的垃圾選裝用挖掘機器人。本發(fā)明采用的技術方案為
ー種垃圾選裝用挖掘機器人，包括軌道和運行在該軌道上的載具，以及垂直于軌道方向并向軌道兩邊延伸地安裝于所述載具上的輸送機構，該輸送機構的上料端設有上料裝置。依據(jù)本發(fā)明的上述結構，首次提出在垃圾選裝用挖掘機器人上使用軌道，這種結構可以規(guī)避普通輪式或者履帶式挖掘機運行的弊端。依據(jù)上述結構，鋪設的軌道可以保證機器人運行平穩(wěn)，且軌道的鋪設可是是機器人沿著選定的路線前進，大大減少了作業(yè)難度，另ー方面，鋪設的軌道自然要避開垃圾本身，不會因為垃圾產生阻擋。尤其需要注意的是，當前長垃圾池越來越多，這種鋪設軌道的方式恰恰能夠更好地適應這種環(huán)境，軌道可以沿長垃圾池的走向鋪設，使得垃圾選裝用挖掘機器人的作業(yè)方式發(fā)生了根本改變，既有的垃圾選裝用挖掘機器人的行進方向可以歸結為沖著垃圾池行迸，沖著垃圾池旋裝，即形成垃圾選裝用挖掘機器人平行于挖掘方向行走的方式，而依據(jù)本發(fā)明，則表現(xiàn)為與挖掘方向垂直行走的方式，等于行走方向由原有的縱向式或者旋轉式改為橫向式，節(jié)省了挖掘、掉頭、轉彎的繁瑣エ序，實現(xiàn)了挖掘、行走、挖掘的簡易方式，極大地提高了挖掘效率。采用基于軌道運行的垃圾選裝用挖掘機器人所帯來的更佳的效果為以下技術手段所支持，結合上述結構，所述輸送機構鉸接在所述載具上，形成在垂直于軌道的豎直面內轉動副，相應地，一座于所述載具的抬升裝置的驅動端連接所述輸送機構，以驅動所輸送機構的俯仰。依據(jù)本發(fā)明的上述結構，進一歩的選擇是所述抬升裝置為兩端相應鉸接于所述載具和所述輸送機構上的油缸。上述垃圾選裝用挖掘機器人，所述輸送機構包括構成該輸送機構機架的運輸槽和安裝在該運輸槽內的輸送機。上述垃圾選裝用挖掘機器人，所述載具為設有反滾輪和平衡輪的臺車，其中反滾輪設置在臺車下側相對上料端的ー邊，以平衡上料端的反轉カ矩；平衡輪則設置在另ー邊。上述垃圾選裝用挖掘機器人，所述反滾輪配有獨立的軌道，該軌道設置在載具的下側，反滾輪則運行于該軌道的下軌道面。上述垃圾選裝用挖掘機器人，所述上料裝置包括挖料機構和鏟料機構，其中鏟料機構為設置在上料端的鏟斗，而所述挖料機構則包括固裝在上料端的座部和設置在該座部上的具有兩個正交轉動自由度的機械臂和設置在機械臂端部的耙斗及其驅動裝置。 上述垃圾選裝用挖掘機器人，所述機械臂通過軸線向下的轉臂安裝在所述座部上形成ー個自由度，另ー個自由度為復合結構所形成，表現(xiàn)為一大臂的一端通過水平銷軸安裝在所述轉臂上，形成第一分擺動機構，大臂的另一端則通過另一平行于所述水平銷軸的銷軸連接有ー小臂，形成第二分擺動機構；相應地，該小臂的末端則連接有所述耙斗。上述垃圾選裝用挖掘機器人，所述水平銷軸及銷軸通過關節(jié)軸承裝配。上述垃圾選裝用挖掘機器人，還包括遠程控制系統(tǒng)，該遠程控制系統(tǒng)包括設置在機器人體上的視頻采集裝置和通過無線通信模塊連接的控制終端，其中控制終端為人機界面，而挖掘機器人的操控系統(tǒng)被集控在該控制終端上。


圖I為依據(jù)本發(fā)明的一種垃圾選裝機器人的使用狀態(tài)圖。圖2為臺車載軌道的上的配合結構示意圖。圖3為臺車上設備的安裝布局圖。圖4為垃圾選裝機器人的一種操控部分的電氣原理框圖。圖中1、運輸槽，2、抬槽油缸，3、主銷軸，4、轉臂，5、小銷軸，6、小臂油缸，7、大臂，8、小臂，9、耙斗油缸，10、耙斗，11、輸送機，12、鏟斗，13、軌道，14、臺車，15、反軌道，16、反滾輪，17、馬達，18、驅動滾輪，19、架體，20、平衡輪，21、冷卻器，22、主油箱，23、駕駛室，24、梭閥組件，25、電控箱，26、比例減壓閥，27、五聯(lián)閥，28、四聯(lián)閥，29、副油箱，30、雙聯(lián)泵，31、電機。
具體實施例方式參照說明附圖1，所示的ー種垃圾選裝用挖掘機器人，其特征別之處在于，首先是采用了軌道13以規(guī)劃機器人的行走路線，在大多數(shù)的應用中，軌道可以按照垃圾池的走向進行布裝，對于比較寬的垃圾池可以鋪設環(huán)繞垃圾池的軌道。引入軌道的方式使的機器人的作業(yè)方式發(fā)生了改變，在此基礎上，運行在該軌道上的載具載有輸送機構和上料裝置，其中輸送機構垂直于軌道方向并向軌道兩邊延伸，從而，輸送機構的一端為上料端，在應用中深入垃圾池內，通過設置在該斷的上料裝置進行上料，另一端為卸料端，把選裝的垃圾輸送到諸如垃圾車上或者其他轉運設上。依據(jù)上述結構可以預見的是，比如垃圾車，也不需要緊跟在機器人的后面，行走于布滿垃圾堆的垃圾池內，行走也更可靠更平穩(wěn)。依據(jù)上述結構可以預見的另ー個方面是，由于軌道的引入和行走方式的改變并沒有根本改變垃圾的挖掘方式，因此，既有的上料裝置也都可以應用到本方案中來，比如基于旋臂的挖掘機。并且由于采用了新的行進方式和軌道的引入，使得某些難以在原有的垃圾選裝用挖掘機器人上應用的技術手段可以在基于本發(fā)明的垃圾選裝用挖掘機器人更容易的實現(xiàn)。在上述結構的基礎上，加以配合的更佳的結構被進ー步的體現(xiàn)。在圖I所示的應用中，所述輸送機構鉸接在所述載具上，形成在垂直于軌道的豎直面內轉動副，控制圖I中運輸槽I的俯仰角度，以控制上料狀態(tài)。鉸接點在臺車14的上料端側，圖I中是在臺車14上側的上料端側。相應輸送機購的上述結構，一座于所述載具的抬升裝置的驅動端連接所述輸送機構，以驅動所輸送機構的俯仰。抬升裝置就是提供一個驅動力，使得所形成的轉動副轉動，因此，抬升裝置的選擇可以使用滿足轉動副驅動的機構。 由于輸送機構自重比較大，為了提高驅動能力，最好采用鉸接點(如圖I中的大銷軸3)與驅動點有一定距離的驅動方式。典型的結構采用氣液動連桿機構。因此，在一個實例中所述抬升裝置為兩端相應鉸接于所述載具和所述輸送機構上的油缸，如圖I中所示的抬槽油缸2，構成典型的氣液動連桿機構。當然，這里需要使用的是油缸，功率密度大。在這樣的應用中，發(fā)明人建議，最好采用液壓驅動，包括后面提到的機械臂，以及耙斗10的驅動，控制起來比較容易，并且功率密度大，結構緊湊。動カ源為電機(或柴、汽油發(fā)動機)帶動液壓泵，用液壓動力作為設備上各動作單元的動力，運行穩(wěn)定、動作柔和，依靠液壓系統(tǒng)超負荷溢流的工作原理，避免了憋機現(xiàn)象。關于所述輸送機構，可以采用輸送帯，也可以采用刮板輸送機，最好采用后者，畢竟垃圾中細小垃圾的成分比較大，盡可能的避免輸送中的漏料。在圖I所示的結構中，運輸槽I可是是周向封閉的，也可以采用上部開放的半封閉結構，采用運輸槽時，可以使用輸送帯。當然，最好采用刮板輸送機。另ー方面，刮板輸送機多自身帶有類似于運輸槽I的結構，因此，輸送機構本身可以直接選擇刮板輸送機。參見說明書附圖1，輸送機構自身的結構比較容易平衡，在圖I中由于旋臂4、機械臂和耙斗10的存在，在上料端會產生比較大的カ矩，因此，在載具側需要給出相應的平衡カ矩。當然，也可以在卸料側設置配重，但配重本身會增加載荷，不建議使用。優(yōu)選帶有防止傾覆的結構的軌道副，如燕尾槽結構的軌道，這是從軌道自身去考慮，但需要考慮エ況，垃圾場環(huán)境惡劣，這類軌道的實用性會受到比較大的影響。在一些應用中，一種優(yōu)選的方案為所述載具為設有反滾輪16和平衡輪20的臺車14，其中反滾輪設置在臺車下側相對上料端的ー邊，以平衡上料端的反轉カ矩；平衡輪20則設置在另ー邊，詳見說明書附圖2。一種較佳的方案為所述反滾輪16配有獨立的軌道，檢修安裝都比較容易，如圖2所示的反軌道15，該軌道設置在載具的下側，反滾輪16則運行于該軌道的下軌道面。所述上料裝置包括挖料機構和鏟料機構，其中前者可以把垃圾疏松并進行選料，后者則進行上料，把料鏟送到輸送機構中，當然，前者獨立也可以完成相應的操作，只是效率相對低下。在一些應用中，鏟料機構為設置在上料端的鏟斗12，而所述挖料機構則包括固裝在上料端的座部和設置在該座部上的具有兩個正交轉動自由度的機械臂和設置在機械臂端部的耙斗10及其驅動裝置，這樣，耙斗10具有比較大的調整自由度，方便在比較大的范圍內進行工作，減少了載具的移動次數(shù)。參見說明書附圖I所示，所述機械臂通過軸線向下的轉臂4安裝在所述座部上形成ー個自由度，另ー個自由度為復合結構所形成，表現(xiàn)為一大臂6的一端通過水平銷軸安裝在所述轉臂4上，形成第一分擺動機構，大臂的另一端則通過另一平行于所述水平銷軸的銷軸連接有ー小臂9，形成第二分擺動機構；相應地，該小臂的末端則連接有所述耙斗10。第二個自由度分成兩個部分來實現(xiàn)在機械和液壓驅動的實現(xiàn)中比較容易。在上述的結構中，主要采用液壓驅動，比如大臂7和小臂8，同時，包括轉臂4也可以采用液壓驅動，主要部分都采用液壓驅動方便簡化結構，同時通過液壓回路的控制方便 的對耙斗10的操作，在這樣的結構中，操作的點數(shù)可以表現(xiàn)在說明書附圖4中。為了使操作更順暢，所述水平銷軸及銷軸通過關節(jié)軸承裝配。涉及到控制和操作，需要考慮垃圾廠自身的特點，條件比較惡劣，為盡可能的減少垃圾對操作人員的傷害，基于人性化的設計理念，在上述結構的基礎上，還包括遠程控制系統(tǒng)，該遠程控制系統(tǒng)包括設置在機器人體上的視頻采集裝置和通過無線通信模塊連接的控制終端，其中控制終端為人機界面，而挖掘機器人的 呆控系統(tǒng)被集控在該控制終端上。這里有兩點可以更有利于實現(xiàn)遠程操控，首先是如前所述操作的點數(shù)少，另一點則是軌道的引入，可以保證操作的穩(wěn)定性。因此，基于本方案，可以獲得更好的應用前景。在這樣的應用中，說明書附圖4可以更清楚地表達，一個示例中，垃圾選裝用挖掘機器人共有7個執(zhí)行器，即驅動載具的行走馬達、驅動大臂7的大臂油缸、驅動小臂8的小臂油缸6、驅動耙斗10的耙斗油缸9、驅動轉臂的轉臂油缸、驅動運輸槽I的抬槽油缸2和輸送機的運渣馬達，遠程的控制終端主要完成對這些執(zhí)行器的控制，至于啟動停止，可以人エ開動后再進行遠程控制。在圖3所示的結構中，布置有駕駛室23，用于人工的操控。手動先導控制在現(xiàn)場的調試、檢修及遙控出現(xiàn)問題時的手動操控。遠程遙控模擬操控方式可以在無線遙控控制器作用的距離內進行操控，比如200米，基本可以避開現(xiàn)場惡劣環(huán)境的影響。通過監(jiān)控攝像頭傳輸過來的現(xiàn)場圖像，進行遠距離的操控。具體操作步驟(通過搖控器遠程操作或在機操作):
I、遙控操作
(1)打開遙控器電源開關，向上拔開“急?！卑粹o，撥動“啟動”按鈕2秒后，開始操作；拍下“急?！卑粹o，停止操作
(2)起動油泵電機；
(3)待10秒啟動完成后才能帶壓カ使用。2、在機操作
(1)按下“啟動”(紅色)按鈕，開始操作；按下“停止”(緑色)按鈕，停止操作；
(2)起動電機；
(3)待10秒啟動完成后才能帶壓カ使用。
(4)操縱機器行走機構，至垃圾裝運位置。(5)確認轉載車輛進入本機的卸載部位后把手柄扳至輸送正轉。(6)操縱控制裝置依次讓大臂抬起、小臂伸出、把鏟斗放至與小臂約成一線的位置，然后將大臂放下、小臂收回(同時使大臂上下微動)，即可將垃圾扒進運輸槽。轉動回轉臂可在較大的范圍內扒取，根據(jù)垃圾的遠近不同適當收放鏟斗將有利于扒取。(7)挖裝完ー處后，可直接通過軌道行走至下ー處進行挖裝。在圖3所示的結構中，通過合理的布局，主要載荷設置在反滾輪側，更好地平衡整體結構。液壓控制原理常規(guī)挖掘機控制原理是由先導壓カ控制手柄進行控制的，其工作壓カ一般為3MPa左右，通過控制先導手柄的開ロ量來控制主閥的開ロ量，過而對液壓工作裝置進行控制，工作油缸或馬達一般為16MPa。垃圾選裝用挖掘機器人液壓控制在此基礎上 増加了搖控控制先導回路，即對每ー個工作裝置都増加了 2個梭閥和雙向比例減壓閥。當控制操作手柄時，電液比例控制回路被隔離；當操作電液比例回路時，手柄操作液壓回路被隔離，從而實現(xiàn)了人工在機控制和電液遠程控制的快速方便轉換。為保證垃圾選裝用挖掘機器人動作的柔和性，避免沖擊，對行走馬達、動臂液壓缸、小臂液壓缸、挖斗液壓缸、轉臂液壓缸、抬槽油缸通過比例減壓閥進行液壓比例模擬量控制，對運渣馬達通過電磁換向閥進行液壓開關量控制。
權利要求
1.一種垃圾選裝用挖掘機器人，其特征在于，包括軌道(13)和運行在該軌道上的載具，以及垂直于軌道方向并向軌道兩邊延伸地安裝于所述載具上的輸送機構，該輸送機構的上料端設有上料裝置。
2.根據(jù)權利要求I所述的垃圾選裝用挖掘機器人，其特征在于，所述輸送機構鉸接在所述載具上，形成在垂直于軌道的豎直面內轉動副，相應地，一座于所述載具的抬升裝置的驅動端連接所述輸送機構，以驅動所輸送機構的俯仰。
3.根據(jù)權利要求2所述的垃圾選裝用挖掘機器人，其特征在干，所述抬升裝置為兩端相應鉸接于所述載具和所述輸送機構上的油缸。
4.根據(jù)權利要求I至3任一所述的垃圾選裝用挖掘機器人，其特征在于，所述輸送機構包括構成該輸送機構機架的運輸槽(I)和安裝在該運輸槽內的輸送機(11 )。
5.根據(jù)權利要求I所述的垃圾選裝用挖掘機器人，其特征在于，所述載具為設有反滾輪(16)和平衡輪(20)的臺車(14)，其中反滾輪設置在臺車下側相對上料端的ー邊，以平衡上料端的反轉カ矩；平衡輪則設置在另ー邊。
6.根據(jù)權利要求5所述的垃圾選裝用挖掘機器人，其特征在干，所述反滾輪配有獨立的軌道，該軌道設置在載具的下側，反滾輪則運行于該軌道的下軌道面。
7.根據(jù)權利要求I所述的垃圾選裝用挖掘機器人，其特征在于，所述上料裝置包括挖料機構和鏟料機構，其中鏟料機構為設置在上料端的鏟斗，而所述挖料機構則包括固裝在上料端的座部和設置在該座部上的具有兩個正交轉動自由度的機械臂和設置在機械臂端部的耙斗(10)及其驅動裝置。
8.根據(jù)權利要求7所述的垃圾選裝用挖掘機器人，其特征在于，所述機械臂通過軸線向下的轉臂(4)安裝在所述座部上形成ー個自由度，另ー個自由度為復合結構所形成，表現(xiàn)為一大臂(6)的一端通過水平銷軸安裝在所述轉臂(4)上，形成第一分擺動機構，大臂的另一端則通過另一平行于所述水平銷軸的銷軸連接有ー小臂(9)，形成第二分擺動機構；相應地，該小臂的末端則連接有所述耙斗(10)。
9.根據(jù)權利要求8所述的垃圾選裝用挖掘機器人，其特征在干，所述水平銷軸及銷軸通過關節(jié)軸承裝配。
10.根據(jù)權利要求I所述的垃圾選裝用挖掘機器人，其特征在于，還包括遠程控制系統(tǒng)，該遠程控制系統(tǒng)包括設置在機器人體上的視頻采集裝置和通過無線通信模塊連接的控制終端，其中控制終端為人機界面，而挖掘機器人的 呆控系統(tǒng)被集控在該控制終端上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垃圾選裝用挖掘機器人，包括軌道和運行在該軌道上的載具，以及垂直于軌道方向并向軌道兩邊延伸地安裝于所述載具上的輸送機構，該輸送機構的上料端設有上料裝置。依據(jù)本發(fā)明的垃圾選裝用挖掘機器人工作效率高，且更容易操控。
文檔編號E02F7/06GK102691320SQ201210185820
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權日2012年6月7日
發(fā)明者單磊, 桑逢臣, 沈懷強, 沈長生, 王克剛, 王勇, 秦存海 申請人:泰安科創(chuàng)礦山設備有限公司