一种水泥库清库机器人系统的制作方法

本发明属于水泥厂储库清理维护技术领域，具体涉及一种水泥库清库机器人系统。

背景技术：

水泥库中的水泥由于是粉状物，当水泥库使用一段时间后，水泥这种粉状物很容易粘在库壁上，形成库壁挂料，这些附着物随着时间的增长越来越厚，导致水泥库的容积变小，即水泥库的使用效率变低。有时还会自行脱落成为大小不一的块状物或片状物混在水泥粉中，轻者堵死下料器，重者在库内漏斗上结拱起蓬，把物料架空无法泄出，造成断料停产。因此需要定期进行清理，水泥厂一般一年需要清理一次水泥库。

目前，水泥库的清库方法主要是采用人工清理，该方法清库效率低，费时费力，而且容易造成安全事故，危险程度相当高；由于水泥库内环境恶劣，并且存在很大的安全隐患，愿意从事清库工作的工人越来越少。常用的清库流程是，从库顶人孔门，通过安全绳向库内下放清库工人，先用压缩空气将库壁结块水泥吹扫一遍，将水泥的浮灰和易松动的结块吹掉。对于结块比较硬和比较大的，由清库工人人工清理。所使用的工具主要有刷子、铁锤、镐、钎等。

虽然市面上也有一些辅助的清库工具，但是都需要工人手持设备进入库内清理，没办法从根本上解决人员安全问题、提高清库效率、降低清库成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种水泥库清库机器人系统，使清库机器人沿安装在库内的滑行轨道对库壁挂料进行清除，以降低清库的成本，提高清库的速度，改善工人的工作环境。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水泥库清库机器人系统，包括清库机器人和滑行轨道，滑行轨道设置在水泥库内，清库机器人沿滑行轨道移动对库壁挂料进行清除；所述清库机器人包括刮刀装置、输送装置、粉碎装置、测距装置和控制箱，刮刀装置、输送装置和粉碎装置顺次连接并彼此连通，且刮刀装置和粉碎装置垂直布置，所述控制箱设置在水泥库外；

所述刮刀装置包括组合刮刀以及设置在组合刮刀下方且与输送装置连通的集料机构；设置调节机构调整组合刮刀与库壁之间的距离，组合刮刀包括伸缩式钻头、旋转刀盘和刮刀片，伸缩式钻头在旋转刀盘轴向通道中伸出、缩进，刮刀片具有弯钩结构与导向板，弯钩结构和导向板形成一侧开口的储料空间，刮刀片刮下的物料进入储料空间后，在随刮刀片转动过程中经开口落入集料机构，并送入输送装置；集料机构由集料溜槽和集料斗组成，集料溜槽滑动设置在集料斗的上沿；

所述测距装置设置在清库机器人的侧面，包括竖直测距单元和水平测距单元，竖直测距单元测量清库机器人到水泥库库顶或库底的距离、水平测距单元用以测量刮刀装置与库壁挂料的距离，并将测量结果传输给所述的控制箱，由控制箱控制清库机器人的移动距离以及调节机构的调整幅度。

进一步的，所述粉碎装置的下方连接一下料布袋，被粉碎的物料通过下料布袋落入水泥库底。

进一步的，所述清库机器人设有照明装置、图像采集装置以及交互对讲系统。

进一步的，所述清库机器人设有环境检测装置，对水泥库中的温度、湿度、粉尘含量、有害气体含量、空气含氧量和光照度进行实时监测。

进一步的，所述测距装置为超声波测距装置或雷达测距装置。

进一步的，所述控制箱接入以太网与中控室远程连接。

进一步的，所述粉碎装置由定辊和动辊组成，定辊和动辊上设有相啮合的齿，以粉碎物料。

进一步的，所述的输送装置为带裙边的输送皮带。

进一步的，所述清库机器人设有安全触边。

进一步的，所述滑行轨道为垂直轨道或沿库壁周向布置的环形轨道。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第一，本发明采用沿轨道自动行走的设计，由电机驱动机器人行走，通过清库机器人携带的刮刀装置对水泥库库壁挂料进行清理，从而降低清库的成本，提高清库的速度，改善工人的工作环境，具有很好的市场前景；

第二，在清理作业的过程中，通过安装的测距装置、图像采集装置和环境检测装置实时采集水泥库状态信息并存储，为操作人员的进一步操作提供准确的数据信息；

第三，清库机器人通过环境检测装置可实时监测现场温度、湿度、粉尘含量、有害气体含量、空气含氧量、光照度等；在机器人故障或者停机时，为库外检修人员进库工作提供依据；

第四，清库机器人具有图像采集功能，基于全方位云台的防抖动可见光视频监控和热成像监控，可实现对工作环境视频采集；采集到的图像通过wifi通讯，传输至控制箱显示并存储，通过对图像的浏览分析，确定设备是否存在异常、损坏程度、故障位置，确认是否需要停机检修等情况。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的使用状态图；

图4是刮刀装置的结构示意图；

图5是组合刮刀的俯视图；

图6是组合刮刀的侧视图；

图中标记：1、刮刀装置，101、组合刮刀，101-1、伸缩式钻头，101-2、刮刀片，101-3、弯钩结构，101-4、导向板，102、集料溜槽，103、集料斗，104、滑动装置，105、底盘，106、旋转盘，2、输送装置，3、粉碎装置，4、下料布袋，5、照明装置，6、图像采集装置，7、测距装置，8、交互对讲系统，9、环境检测装置，10、滑行轨道，11、控制箱，12、库壁挂料，13、库壁，14、人孔门。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体的实施方式，对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图所示，一种水泥库清库机器人系统，包括清库机器人和滑行轨道10，滑行轨道10设置在水泥库内，清库机器人沿滑行轨道10移动对库壁挂料12进行清除；

所述清库机器人采用模块化设计，从库顶的人孔门14进入库内，在库内进行拼装；具体包括刮刀装置1、输送装置2、粉碎装置3、测距装置7和控制箱11，刮刀装置1、输送装置2和粉碎装置3顺次连接，且刮刀装置1和粉碎装置3垂直布置，由输送装置2将刮刀装置1清除的物料输送至粉碎装置3后，物料由粉碎装置3粉碎并落入水泥库底，所述控制箱11设置在水泥库外；

如图4~6所示，所述刮刀装置1包括四组组合刮刀101以及设置在组合刮刀101下方且与输送装置2连通的集料机构；组合刮刀101之间的位置关系与水泥库壁13的弧度相适应，并固定在安装架上，安装架可沿相应的轨道前后移动，以调整组合刮刀101与库壁13的距离；每组组合刮刀101包括伸缩式钻头101-1、旋转刀盘和刮刀片101-2，旋转刀盘由旋转盘106和底盘105连接组成，在旋转盘106和底盘105中设有轴向通道，用以伸缩式钻头101-1在其中伸出或缩进，刮刀片101-2沿底盘的周向均匀设置，刮刀片101-2具有弯钩结构101-3与导向板101-4，弯钩结构101-3和导向板101-4形成一侧开口的储料空间，刮刀片101-2刮下的物料经开口进入储料空间后，在随刮刀片101-2转动过程中沿导向板101-4经开口落入集料机构，并送入输送装置2，输送装置2为带裙边的输送皮带；集料机构由集料溜槽102和集料斗103组成，集料溜槽102通过滑动装置104滑动设置在集料斗103的上沿，集料斗103底部与输送装置2连通；

所述粉碎装置3由定辊和动辊组成，并在定辊和动辊上设有相啮合的齿，输送装置2将刮下的物料送入定辊和动辊之间，被粉碎后，经粉碎装置3下方设置的下料布袋4落入水泥库底，以减少直接下落产生的扬尘；

所述的测距装置7设置在清库机器人的侧面，包括竖直测距单元和水平测距单元，竖直测距单元和水平测距单元均采用超声波测距或雷达测距；竖直测距单元用以测量清库机器人到水泥库顶或库底的距离，水平测距单元用于测量组合刮刀101与水泥库库壁挂料12的距离，并将测量结果无线传输至所述的控制箱11，由控制箱11控制清库机器人上下移动的距离以及组合刮刀101的伸缩长度，并且控制箱11还可根据预设的滑行轨道10与库壁13之间的距离，计算出库壁挂料12的厚度，从而控制刮刀掘进的深度；

所述的控制箱11采用工控机，可实时显示机器人运行速度、位置、温度、电流和电量等数据，并且工控机通过接入以太网与水泥厂的中控室远程连接，由中控室通过工控机控制清库机器人的行动；

所述的滑行轨道10可以是从库顶到库底的垂直轨道，也可以是沿库壁13圆周布置的可移动的环形轨道，对于库底的清理，可以根据具体的结构，布置相应的轨道。

进一步的，清库机器人设有照明装置5、图像采集装置6和交互对讲系统8，图像采集装置6采用高清摄像机或者热成像仪，可以实时拍摄水泥库内的情况，并将拍摄图像无线传输至控制箱11，由控制箱11储存备用，操作人员通过对图像的浏览分析，确定设备是否存在异常、损坏程度、故障位置，确认是否需要停机检修等情况；交互对讲系统8设有高增益拾音器并配合所述的高清摄像机，实现清库机器人与库外工作人员之间的音视频交流。

进一步的，清库机器人还设有环境检测装置9，对水泥库中的温度、湿度、粉尘含量、有害气体含量、空气含氧量和光照度进行实时监测，并将检测结果无线传送至控制箱11，在清库机器人故障或者停机时，为库外检修人员进库工作提供依据。

进一步的，清库机器人还设有gps定位装置，可实时上传自身的位置信息。

进一步的，清库机器人所安装的测距装置7还可以在机器人移动的过程中实时监测障碍物，并通过控制箱11报警；在清库机器人的边缘加装安全触边，以防止碰撞造成人员及设备的损伤。

进一步的，所述的滑行轨道10采用竖直轨道，组成竖直轨道的各部件均通过库顶人孔门14进入库内，在库内完成安装；所述的部件主要有库壁支撑件、轨道支撑件、轨道本体和连接件，其中库壁支撑件与水泥库库壁连接，连接方式为膨胀螺栓连接和真空吸附连接，库壁支撑件自上而下设置，并设置两排，在每排中，两种连接方式交替进行；所述轨道支撑件主要用于固定滑行轨道10，以保证清库机器人的稳定运行，轨道支撑件的两端各与一根库壁支撑件通过螺栓连接，以组成安装滑行轨道10的框架结构；所述的滑行轨道10由两根折叠式轨道组成，每根折叠式轨道通过扣件实现轨道的折叠与固定，所述的连接件一端滑动安装在滑行轨道10上，另一端实现对清库机器人刮刀装置1的支撑，并随清库机器人沿滑行轨道10上下移动。

以上所述的无线传输可以采用wifi传输。

在使用时，先将组成滑行轨道10的各部件通过库顶的人孔门14送入库内，完成滑行轨道10的安装，在安装时，滑行轨道10距离库壁13的距离应根据库壁挂料12的厚度决定，一般为1~3米；然后将组成清库机器人的各部件也通过库顶的人孔门14送入库内，完成安装，并将清库机器人安装在滑行轨道10上，保证其能够沿滑行轨道10上下移动，所用刮刀装置1施工水平距离为1~6米，根据库壁挂料12的厚度，刮刀前后伸缩长度为0~1.5米；通过库外的控制箱11或由中控室启动清库机器人，清库机器人沿滑行轨道10上下移动，将库壁挂料12清除；

在清除时，刮刀装置1的伸缩式钻头101-1伸出旋转刀盘，对库壁13的水泥结块进行钻孔，并且集料溜槽102随伸缩式钻头101-1同步移动，使钻下的结块落入集料溜槽102进行回收；待结块破裂后，伸缩式钻头101-1缩回，集料溜槽102不动，再由外围的刮刀片101-2将结块刮下，并且集料溜槽102和刮刀组合101需要同步移动，以保证刮下的结块能够临时储存在由弯钩结构101-3和导向板101-4组成的储存空间中，然后随刮刀片101-2的转动，从储存空间中排出落入下方的集料溜槽102以及集料斗103，再进入输送装置2，经输送装置2落入粉碎装置3，在定辊和动辊的相对转动中，将结块粉碎，粉碎后的物料经下料布袋4落入水泥库底；

在清库的过程中，测距装置7可以使清库机器人避免与障碍物碰撞，并在滑行轨道10的两端及时反馈给控制箱11，停止清库机器人的移动；由于水平测距单元可以测量组合刮刀101与库壁挂料12之间的距离，并根据预设在控制箱11内的滑行轨道10与库壁13之间的距离，计算出库壁挂料12的厚度，从而调整组合刮刀101的伸缩长度与掘进距离，以进一步的提高清理的效果。

在利用本装置完成一次水泥库清理后，操作人员可以清理过程存储至控制箱11内的数据，尤其是水泥库库壁挂料12厚度的数据绘制库壁挂料厚度分布图，通过汇总不同使用时间、不同库径、不同区域等参数，形成数据库指导下次清库工作。