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一种尾焦清扫机器人及清扫方法
申请号	CN202410086902.5	申请日	2024-01-22	公开(公告)号	CN117887477A	公开(公告)日	2024-04-16
申请人	山东钢铁集团日照有限公司;			发明人	白旭聪; 亓玉敏; 李开勇; 王太兴; 盛春玲;
摘要	一种尾焦清扫机器人及清扫方法，属于焦化尾焦处理技术领域，包括：机械臂，机械臂的一端转动连接有伸缩吊架，机械臂与伸缩吊架之间设有旋转驱动单元，机械臂的另一端固定安装有清扫机构，伸缩吊架固定安装在行走机构上，清扫机构包括接口盘，接口盘朝向机械臂的方向凸起，接口盘的表面设有缓冲层，缓冲层与接口盘之间通过若干弹簧固定连接，缓冲层上固定设有若干清扫辊，接口盘上固定设有若干具有伸缩功能的送风套筒，缓冲层上设有若干允许送风套筒穿过的通孔，在清焦时，能够对落焦进行承接，避免了落焦直接下落，同时利用弹簧进行缓冲，避免了对机械臂的损伤，且缓冲层还保护了送风套筒，避免了送风套筒被砸伤，有效提高了使用寿命。
权利要求	1.一种尾焦清扫机器人，包括：机械臂(7)，其特征在于，机械臂(7)的一端转动连接有伸缩吊架(4)，机械臂(7)与伸缩吊架(4)之间设有旋转驱动单元，机械臂(7)的另一端固定安装有清扫机构，伸缩吊架(4)固定安装在行走机构上，清扫机构包括接口盘(8)，接口盘(8)朝向机械臂(7)的方向凸起，接口盘(8)的表面设有缓冲层(8.2)，缓冲层(8.2)与接口盘(8)之间通过若干弹簧(8.1)固定连接，缓冲层(8.2)上固定设有若干清扫辊(10)，接口盘(8)上固定设有若干具有伸缩功能的送风套筒(9)，缓冲层(8.2)上设有若干允许送风套筒(9)穿过的通孔。 2.根据权利要求1所述的一种尾焦清扫机器人，其特征在于，机械臂(7)为空心结构，机械臂(7)内部设有若干沿其轴向移动的支撑块(13)，支撑块(13)的横截面与机械臂(7)内腔的横截面相同。 3.根据权利要求2所述的一种尾焦清扫机器人，其特征在于，相邻支撑块(13)之间固定连接在一起，机械臂(7)的内部两端分别固定设有一个电动辊(15)，支撑块(13)位于两个电动辊(15)之间，电动辊(15)通过拉绳(14)与支撑块(13)连接。 4.根据权利要求1所述的一种尾焦清扫机器人，其特征在于，机械臂(7)的外部包覆有加固保护层(6)。 5.根据权利要求1所述的一种尾焦清扫机器人，其特征在于，机械臂(7)的外壁上固定设有摄像机构。 6.根据权利要求1所述的一种尾焦清扫机器人，其特征在于，行走机构包括旋转平台(3)，旋转平台(3)的底部安装有若干防爆轮毂(1)，防爆轮毂(1)之间通过传动履带(2)连接，伸缩吊架(4)竖向固定安装在旋转平台(3)上。 7.一种清扫方法，其特征在于，采用了如权利要求1‑6中任一项所述的一种尾焦清扫机器人，具体如下：初始时将清扫机器人置于停车位中，需要进行尾焦清扫作业时，启动机器人使其移动至对应尾焦隔间前；摆正机械臂(7)的位置，在摄像机构识别的同时，利用清扫辊(10)进行尾焦刮取清理，尾焦落到缓冲层(8.2)处进行缓冲，并最终被清扫至尾焦盘内；当尾焦清扫至尾焦盘后，关闭清扫辊(10)，送风套筒(9)伸出并对隔间内剩余杂物进行吹扫汇集，吹扫完成后送风套筒(9)回缩；机械臂(7)收回，机器人退回原停车位。 8.根据权利要求7所述的一种清扫方法，其特征在于，在机器人移动至尾焦隔间期间，旋转平台(3)带动伸缩吊架(4)进行位置旋转，提前将机械臂(7)旋转至指定位置处。 9.根据权利要求7所述的一种清扫方法，其特征在于，在机器人退回原停车位过程中，机械臂(7)回收和旋转平台(3)转动动作同步进行。
说明书全文	一种尾焦清扫机器人及清扫方法技术领域 [0001] 本发明涉及焦化尾焦处理技术领域，特别是涉及一种尾焦清扫机器人及清扫方法。背景技术 [0002] 焦炉作业过程中产生的尾焦，若堆积过久，会产生大量水蒸汽，使炉底漏入大量冷风，使得燃烧器及整体部分的煤粉火焰燃烧恶化，易导致炉膛负压产生剧烈波动超限而产生锅炉灭火，尾焦形成过久易融合成大块石，由于重力因素而从上部落下出现冷渣斗水冷壁管被砸坏的情况，从而使得炉膛灭火或堵塞排渣口，引起大量焦渣掉落在冷渣斗内堆积，无法及时运走使得焦炉停产，冶金行业焦炉尾焦需工人不定期清理，场景温度高且恶劣，安全可靠性低。 [0003] 目前已出现用于清焦的装置(如公开号CN113122292B)，将机械臂安装在焦炉机车上，并在机械臂上安装刮刀，通过机械臂控制刮刀对焦炭等刮落并清扫收集，通过机械臂替代人工，提高清扫工作的安全性，降低劳动强度。 [0004] 现有的清焦装置，是将刮刀直接安装在机械臂上，在刮取尾焦时，不会对下落的尾焦进行缓冲，尾焦极易在下落时对冷渣斗水冷壁管造成冲击并砸坏，且机械臂的臂节多为实心结构，整体质量大，使得驱动组件(如液压缸)的工作压力大，进而导致清焦装置整体体积较大，清焦工作范围小。发明内容 [0005] 为解决上述背景技术中存在的现有清焦装置在清焦过程中不能会下落尾焦进行缓冲，极易导致冷渣斗水冷壁管被砸坏的技术问题，本发明提供了一种尾焦清扫机器人。 [0006] 本发明技术方案如下： [0007] 本发明提供了一种尾焦清扫机器人，包括：机械臂，机械臂的一端转动连接有伸缩吊架，机械臂与伸缩吊架之间设有旋转驱动单元，机械臂的另一端固定安装有清扫机构，伸缩吊架固定安装在行走机构上，清扫机构包括接口盘，接口盘朝向机械臂的方向凸起，接口盘的表面设有缓冲层，缓冲层与接口盘之间通过若干弹簧固定连接，缓冲层上固定设有若干清扫辊，接口盘上固定设有若干具有伸缩功能的送风套筒，缓冲层上设有若干允许送风套筒穿过的通孔，在清焦时，能够对落焦进行承接，避免了落焦直接下落，同时利用弹簧进行缓冲，避免了对机械臂的损伤，且缓冲层还保护了送风套筒，避免了送风套筒被砸伤，有效提高了使用寿命。 [0008] 优选的，机械臂为空心结构，机械臂内部设有若干沿其轴向移动的支撑块，支撑块的横截面与机械臂内腔的横截面相同，空心结构大大降低了机械臂的整体质量，缩小了清焦装置的整体体积，方便了使用，支撑块的使用在保证机械臂轻量化的同时，能够提高机械臂的强度，避免机械臂损坏。 [0009] 优选的，相邻支撑块之间固定连接在一起，机械臂的内部两端分别固定设有一个电动辊，支撑块位于两个电动辊之间，电动辊通过拉绳与支撑块连接，能够通过拉绳拉动支撑块在机械臂内沿轴向移动，使得支撑块位移至机械臂受高温影响导致强度降低的位置处，便于支撑块位置的调节。 [0010] 优选的，机械臂的外部包覆有加固保护层，能够进一步提高机械臂的整体强度，避免清焦过程中机械臂受力弯曲损坏或被尾焦砸伤。 [0011] 优选的，机械臂的外壁上固定设有摄像机构，便于对尾焦清扫工作的在线监控。 [0012] 优选的，行走机构包括旋转平台，旋转平台的底部安装有若干防爆轮毂，防爆轮毂之间通过传动履带连接，伸缩吊架竖向固定安装在旋转平台上。 [0013] 本发明提供了一种清扫方法，具体如下： [0014] 初始时将清扫机器人置于停车位中，需要进行尾焦清扫作业时，启动机器人使其移动至对应尾焦隔间前； [0015] 摆正机械臂的位置，在摄像机构识别的同时，利用清扫辊进行尾焦刮取清理，尾焦落到缓冲层处进行缓冲，并最终被清扫至尾焦盘内，能够对落焦进行承接，避免了落焦直接下落，同时利用弹簧进行缓冲，避免了对机械臂的损伤，且缓冲层还保护了送风套筒，避免了送风套筒被砸伤，有效提高了使用寿命； [0016] 当尾焦清扫至尾焦盘后，关闭清扫辊，送风套筒伸出并对隔间内剩余杂物进行吹扫汇集，吹扫完成后送风套筒回缩； [0017] 机械臂收回，机器人退回原停车位。 [0018] 优选的，在机器人移动至尾焦隔间期间，旋转平台带动伸缩吊架进行位置旋转，提前将机械臂旋转至指定位置处，能够加快机器人的运行效率，减少机器人运行时间过长对清扫工作的影响，有效缩短了清扫时间，提高了工作效率。 [0019] 优选的，在机器人退回原停车位过程中，机械臂回收和旋转平台转动动作同步进行，实现退场时机器人多轴联动，整体提升收回效率。 [0020] 通过以上技术方案可以看出，本发明的优点在于： [0021] 1、接口盘的表面设有缓冲层，缓冲层与接口盘之间通过若干弹簧固定连接，缓冲层上设有若干允许送风套筒穿过的通孔，在清焦时，能够对落焦进行承接，避免了尾焦直接下落，同时利用弹簧进行缓冲，避免了对机械臂的损伤，且缓冲层还保护了送风套筒，避免了送风套筒被砸伤，有效提高了使用寿命。 [0022] 2、机械臂为空心结构，机械臂内部设有若干沿其轴向移动的支撑块，大大降低了机械臂的整体质量，缩小了清焦装置的整体体积，方便了使用，支撑块的使用在保证机械臂轻量化的同时，能够提高机械臂的强度，避免机械臂损坏。 [0023] 3、清扫机器人在移动过程中进行多轴联动，能够加快机器人的运行效率，减少机器人运行时间过长对清扫工作/回收工作的影响，有效缩短了清扫时间，提高了工作效率。附图说明 [0024] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0025] 图1为本发明根据一个或多个实施方式的尾焦清扫机器人的整体结构示意图； [0026] 图2为本发明根据一个或多个实施方式的接口盘的结构示意图； [0027] 图3为本发明根据一个或多个实施方式的尾焦清扫机器人的清扫流程示意图； [0028] 图中各附图标记所代表的组件为： [0029] 1、防爆轮毂；2、传动履带；3、旋转平台；4、伸缩吊架；5、电动旋转关节；6、加固保护层；7、机械臂；8、接口盘；8.1、弹簧；8.2、缓冲层；9、送风套筒；10、清扫辊；11、旋转摄像头；12、筒式摄像头；13、支撑块；14、拉绳；15、电动辊。具体实施方式 [0030] 为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。 [0031] 实施例1 [0032] 本发明的一种典型的实施方式中，如图1‑图2所示，提出了一种尾焦清扫机器人，包括：行走机构、伸缩吊架4、机械臂7和清扫机构，伸缩吊架4竖向固定安装在行走机构上，机械臂7的一端与伸缩吊架4的顶部转动连接，机械臂7与伸缩吊架4之间设有旋转驱动单元，机械臂7的另一端固定安装有清扫机构，在清焦时，能够通过行走机构行驶至指定位置处，通过伸缩吊架4改变机械臂7的高度，通过旋转驱动单元改变机械臂7与伸缩吊架4之间的角度，从而使得机械臂7在竖向上做俯仰动作，利用机械臂7前端的清扫机构对尾焦进行自动清理及吹扫。 [0033] 行走机构包括旋转平台3，旋转平台3为现有的电动旋转平台结构，伸缩吊架4竖向固定安装在旋转平台3上，旋转平台3的底部转动安装有若干防爆轮毂1，防爆轮毂1之间通过传动履带2连接，从而能够根据需求进行位置的转移并使得机械臂7能够在水平方向上摆动，大大增加了机械臂7的工作范围；伸缩吊架4为现有的电动伸缩架结构，伸缩吊架4的顶端设有伸缩转换口，以用于其伸缩杆的替换，伸缩杆的顶端用于与机械臂7连接，从而控制机械臂7的升降。 [0034] 可以理解的是，本实施例中机械臂7与伸缩吊架4之间通过电动旋转关节5转动连接，在其他实施例中，机械臂7还可直接与伸缩吊架4铰接，并在伸缩吊架4与机械臂7之间设置伸缩油缸，通过伸缩油缸驱动机械臂7做俯仰动作，机械臂7俯仰动作的具体驱动方式可根据实际设计要求进行确定，这里不做过多的限制。 [0035] 机械臂7为空心管结构，大大降低了机械臂7的整体质量，从而降低了电动旋转关节5/伸缩油缸等旋转驱动单元的压力，进而缩小了清焦装置的整体体积，方便了清焦装置的使用。 [0036] 机械臂7的外部包覆有加固保护层6，加固保护层6为钢套管结构，能够进一步提高机械臂7的整体强度，避免清焦过程中机械臂7受力弯曲损坏或被尾焦砸伤。 [0037] 由于机械臂7为空心结构，极易受高温影响，因此，在机械臂7内部设有支撑块13，支撑块13至少设有一个，相邻支撑块13之间通过焊接等方式固定连接在一起，支撑块13为实心钢块结构，支撑块13的横截面形状及面积与机械臂7内腔的横截面相同；机械臂7的内部两端还分别固定设有一个电动辊15，支撑块13位于两个电动辊15之间，且机械臂7内部两端的电动辊15均通过拉绳14与支撑块13连接，从而能够通过拉绳14拉动支撑块13在机械臂7内沿轴向移动，使得支撑块13位移至机械臂7受高温影响导致强度降低的位置处，从而在保证机械臂7轻量化的同时，能够提高机械臂7的强度，避免机械臂7损坏。 [0038] 机械臂7的前端(即远离伸缩吊架4的一端)固定安装有清扫机构，清扫机构包括接口盘8以及固设置在接口盘8上的若干送风套筒9和清扫辊10，接口盘8含有若干多功能接口，如图2所示，若干送风套筒9和清扫辊10在接口盘8上交替设置，其中，送风套筒9为电动伸缩结构，在不需要吹风时，送风套筒9为收缩状态，以避免落焦砸伤送风套筒9，送风套筒9与气源连接，能够吹出高压气流，清扫辊10能够刮取尾焦。 [0039] 如图1所示，接口盘8的剖面呈弧形，接口盘8朝向机械臂7的方向凸起，接口盘8的表面设有缓冲层8.2，缓冲层8.2同样是弧形结构且凸起方向与接口盘8相同，缓冲层8.2与接口盘8之间通过若干弹簧8.1固定连接，清扫辊10固定安装在缓冲层8.2上，送风套筒9固定安装在接口盘8上并穿过缓冲层8.2，缓冲层8.2上设有若干允许送风套筒9穿过的通孔，通孔与送风套筒9一一对应，从而在清焦时，能够对落焦进行承接，同时利用弹簧8.1进行缓冲，避免了落焦直接下落，且缓冲层8.2还保护了送风套筒9，避免了送风套筒9被砸伤，有效提高了使用寿命。 [0040] 机械臂7的外壁上固定设有摄像机构，摄像机构包括旋转摄像头11和筒式摄像头12，具体的，旋转摄像头11和筒式摄像头12均固定安装在加固保护层6上，旋转摄像头11位于筒式摄像头12的上方，以通过两个摄像头之间的配合，对清焦工作进行在线监测，有效保证了清焦工作的质量。 [0041] 实施例2 [0042] 本发明的另一种典型的实施方式中，如图3所示，提出了一种尾焦的清扫方法，应用了实施例1中的尾焦清扫机器人，具体如下： [0043] 初始时将清扫机器人置于机旁的固定停车位中，需要进行尾焦清扫作业时，操作人员开启机器人，机器人通过防爆轮毂1与传动履带2的配合沿地面路线移动至对应尾焦隔间前1‑2米(视空间大小变化)，移动期间，旋转平台3带动伸缩吊架4进行位置旋转，提前将机械臂7旋转至指定位置处，以用于加速运行效率； [0044] 清扫机器人抵达指定位置后，伸缩吊架4协同电动旋转关节5与机械臂7联动，用于摆正机械臂7的位置，使机械臂7正对尾焦隔间，旋转摄像头11与筒式摄像头12对尾焦隔间内尾焦分布进行识别，机械臂7在加固保护层6的支撑下，将接口盘8伸向尾焦隔间口30cm‑50cm处，此时接口盘8中的清扫辊10横向打开，在旋转摄像头11与筒式摄像头12的识别下进行尾焦刮取清理，尾焦落到缓冲层8.2处进行缓冲，并通过机械臂7最终被清扫至尾焦盘内； [0045] 当隔间内尾焦清扫至尾焦盘后，接口盘8中的清扫辊10横向关闭，送风套筒9伸出并对隔间内剩余杂物进行吹扫汇集，吹扫10‑15s后，送风套筒9收缩回接口盘8中；接口盘8通过机械臂7进行收回动作，同时电动旋转关节5与伸缩吊架4协同旋转、底部行走机构执行退回原固定停车位动作以及通过旋转平台3与伸缩吊架4同步进行，以实现退场时机器人多轴联动，整体提升收回效率，实现尾焦清扫的全流程无人化作业。 [0046] 需要注意的是，在清焦过程中，应注意机械臂7的状态，根据实际工况调整支撑块13的位置，以增强机械臂7的薄弱位，避免机械臂7的损坏。 [0047] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。