移動式水泥庫清庫機(jī)器人系統(tǒng)

  由于水泥庫中的水泥是粉狀物，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。

  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。而機(jī)械清庫，目前也并沒有大量使用，主要存在以下技術(shù)難點(diǎn)：①大型設(shè)備很難進(jìn)入水泥庫操作。②業(yè)主出于防雨的考慮，一般不同意在水泥庫頂開孔進(jìn)行清庫工作。庫頂能夠進(jìn)入庫內(nèi)的通道只有一個800 mm×800 mm的人孔門。③機(jī)械清庫很難完全避免人員進(jìn)庫工作，無法保證人員的安全問題。基于此，用機(jī)器人清庫可避免上述問題。中信重工工程技術(shù)有限責(zé)任公司總包（EPC）的緬甸MCL 5 000t/d水泥線，設(shè)計(jì)了4個1萬噸儲量的水泥庫，規(guī)格為Φ18 m×57 m，在生產(chǎn)實(shí)踐中，自主研發(fā)了一種移動式水泥庫清庫機(jī)器人系統(tǒng)，為水泥行業(yè)智能化發(fā)展做出了努力。

  1 工作原理

  機(jī)器人通過入庫輔助機(jī)構(gòu)從庫頂人孔門進(jìn)入水泥庫中。入庫輔助機(jī)構(gòu)先將移動式吸盤車固定在水泥庫的庫壁上（水泥庫庫頂以下2 m左右的庫壁上一般為無料區(qū)，此處庫壁上無結(jié)塊水泥），掛上保險(xiǎn)繩，再將機(jī)器臂送入水泥庫中，并將其底座固定在移動式吸盤車的正中心，然后再將刮刀系統(tǒng)送入水泥庫中，刮刀固定在機(jī)器臂上，保險(xiǎn)繩系統(tǒng)主要是為了防止發(fā)生移動式吸盤車吸不緊庫壁或者機(jī)器人故障時(shí)的安全問題，同時(shí)也是為了方便機(jī)器人入庫和出庫的安全操作。移動式吸盤車可以上下左右移動，當(dāng)移動式吸盤車不動時(shí)，機(jī)器臂開始工作，機(jī)器臂可以圍繞移動式吸盤車做360°旋轉(zhuǎn)，機(jī)器臂通過裝在其端部的刮刀來清理水泥庫壁掛料。其清庫方式可以沿庫中心線，環(huán)形清庫，也可以自上而下垂直清理。刮刀系統(tǒng)通過旋轉(zhuǎn)刀頭，對水泥庫掛料進(jìn)行清理，其工作范圍可以達(dá)到1~3m，刮刀可以前后伸縮，前后的伸縮距離為0~0.2m，主要是為了避免破壞水泥庫的庫壁。機(jī)器人通過刮刀將水泥庫庫壁上的結(jié)塊水泥刮下，隨后落入庫底。設(shè)備上設(shè)計(jì)了照明系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)，以方便使用。定位系統(tǒng)采用超聲波或者雷達(dá)測距的原理，使用時(shí)先將庫的直徑、庫頂標(biāo)高等參數(shù)輸入設(shè)備中，便可定位出機(jī)器人在庫中的位置，同時(shí)也為機(jī)器臂的運(yùn)行距離、高度、軌跡提供參數(shù)。環(huán)境檢測系統(tǒng)檢測現(xiàn)場環(huán)境，機(jī)器人搭載環(huán)境探測傳感器，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)庫維修提供依據(jù)。

  機(jī)器人運(yùn)行方式應(yīng)當(dāng)遵循從上往下的原則。機(jī)器人通過控制箱在水泥庫外面控制操作，通信采用WiFi通信。

  清庫機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理見圖1~圖6。

  2 產(chǎn)品特點(diǎn)

  清庫機(jī)器人除了具備必要的清庫功能外，還可以具備以下特點(diǎn)，用戶可以用可選配的方式，來選擇自己需要的功能。

  1）可接入工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在中控室內(nèi)對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程移動監(jiān)視。

  2）機(jī)器人采用精準(zhǔn)里程定位，實(shí)時(shí)上傳自身位置信息，通過GIS地圖實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，同時(shí)也可關(guān)聯(lián)百度地圖實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)位置鎖定。

  3）姿態(tài)分析功能，自主判斷庫壁情況，自動調(diào)整刮刀運(yùn)行姿態(tài)。

  4）自動報(bào)警及短信通知功能，機(jī)器人發(fā)現(xiàn)異?；蜃陨沓霈F(xiàn)問題時(shí)，可以通過上位機(jī)進(jìn)行聲音報(bào)警，并通過短信或郵件形式通知用戶。

  5）交互式對講指揮功能，通過高增益拾音器和高清攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)平臺與現(xiàn)場人員的音視頻信息交互，對現(xiàn)場環(huán)境聲音實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)聽到異常及時(shí)報(bào)警。

  6）圖像采集功能，基于全方位云臺的防抖動可見光視頻監(jiān)控和熱成像監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)對工作環(huán)境視頻；解決了關(guān)聯(lián)于位置信息的圖像的采集、傳輸與存儲，尤其在移動過程中采集圖像，并且在低照度、含有大量粉塵的極端惡劣環(huán)境下，保證了圖像的有效性；圖像通過WiFi通訊，傳輸至控制箱顯示并存儲，通過對圖像的瀏覽分析，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。

  7）系統(tǒng)的控制和顯示集中于一體，多種運(yùn)行方式，操控簡單，保護(hù)完備，控制系統(tǒng)選用工控機(jī)，界面顯示內(nèi)容豐富、形象逼真，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)。

  8）機(jī)器人留有通訊口，可以方便地集成各種具有標(biāo)準(zhǔn)通訊口的檢測儀器，以實(shí)現(xiàn)對特殊場所的特定檢測。

  9）工業(yè)級防塵設(shè)計(jì)。

  10）可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離語音通信。

  11）定制外觀：可以根據(jù)客戶的不同要求，整合開發(fā)不同形狀、不同元素的機(jī)器人，并設(shè)計(jì)適宜場所環(huán)境、體現(xiàn)場所文化特點(diǎn)的外觀。