本發明屬于水泥廠儲庫清理維護技術領域，具體涉及一種水泥庫清庫機器人系統。

背景技術：

水泥庫中的水泥由于是粉狀物，當水泥庫使用一段時間后，水泥這種粉狀物很容易粘在庫壁上，形成庫壁掛料，這些附著物隨著時間的增長越來越厚，導致水泥庫的容積變小，即水泥庫的使用效率變低。有時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，重者在庫內漏斗上結拱起蓬，把物料架空無法泄出，造成斷料停產。因此需要定期進行清理，水泥廠一般一年需要清理一次水泥庫。

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，費時費力，而且容易造成安全事故，危險程度相當高；由于水泥庫內環境惡劣，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。常用的清庫流程是，從庫頂人孔門，通過安全繩向庫內下放清庫工人，先用壓縮空氣將庫壁結塊水泥吹掃一遍，將水泥的浮灰和易松動的結塊吹掉。對于結塊比較硬和比較大的，由清庫工人人工清理。所使用的工具主要有刷子、鐵錘、鎬、釬等。

雖然市面上也有一些輔助的清庫工具，但是都需要工人手持設備進入庫內清理，沒辦法從根本上解決人員安全問題、提高清庫效率、降低清庫成本。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種水泥庫清庫機器人系統，使清庫機器人沿安裝在庫內的滑行軌道對庫壁掛料進行清除，以降低清庫的成本，提高清庫的速度，改善工人的工作環境。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種水泥庫清庫機器人系統，包括清庫機器人和滑行軌道，滑行軌道設置在水泥庫內，清庫機器人沿滑行軌道移動對庫壁掛料進行清除；所述清庫機器人包括刮刀裝置、輸送裝置、粉碎裝置、測距裝置和控制箱，刮刀裝置、輸送裝置和粉碎裝置順次連接并彼此連通，且刮刀裝置和粉碎裝置垂直布置，所述控制箱設置在水泥庫外；

所述刮刀裝置包括組合刮刀以及設置在組合刮刀下方且與輸送裝置連通的集料機構；設置調節機構調整組合刮刀與庫壁之間的距離，組合刮刀包括伸縮式鉆頭、旋轉刀盤和刮刀片，伸縮式鉆頭在旋轉刀盤軸向通道中伸出、縮進，刮刀片具有彎鉤結構與導向板，彎鉤結構和導向板形成一側開口的儲料空間，刮刀片刮下的物料進入儲料空間后，在隨刮刀片轉動過程中經開口落入集料機構，并送入輸送裝置；集料機構由集料溜槽和集料斗組成，集料溜槽滑動設置在集料斗的上沿；

所述測距裝置設置在清庫機器人的側面，包括豎直測距單元和水平測距單元，豎直測距單元測量清庫機器人到水泥庫庫頂或庫底的距離、水平測距單元用以測量刮刀裝置與庫壁掛料的距離，并將測量結果傳輸給所述的控制箱，由控制箱控制清庫機器人的移動距離以及調節機構的調整幅度。

進一步的，所述粉碎裝置的下方連接一下料布袋，被粉碎的物料通過下料布袋落入水泥庫底。

進一步的，所述清庫機器人設有照明裝置、圖像采集裝置以及交互對講系統。

進一步的，所述清庫機器人設有環境檢測裝置，對水泥庫中的溫度、濕度、粉塵含量、有害氣體含量、空氣含氧量和光照度進行實時監測。

進一步的，所述測距裝置為超聲波測距裝置或雷達測距裝置。

進一步的，所述控制箱接入以太網與中控室遠程連接。

進一步的，所述粉碎裝置由定輥和動輥組成，定輥和動輥上設有相嚙合的齒，以粉碎物料。

進一步的，所述的輸送裝置為帶裙邊的輸送皮帶。

進一步的，所述清庫機器人設有安全觸邊。

進一步的，所述滑行軌道為垂直軌道或沿庫壁周向布置的環形軌道。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

第一，本發明采用沿軌道自動行走的設計，由電機驅動機器人行走，通過清庫機器人攜帶的刮刀裝置對水泥庫庫壁掛料進行清理，從而降低清庫的成本，提高清庫的速度，改善工人的工作環境，具有很好的市場前景；

第二，在清理作業的過程中，通過安裝的測距裝置、圖像采集裝置和環境檢測裝置實時采集水泥庫狀態信息并存儲，為操作人員的進一步操作提供準確的數據信息；

第三，清庫機器人通過環境檢測裝置可實時監測現場溫度、濕度、粉塵含量、有害氣體含量、空氣含氧量、光照度等；在機器人故障或者停機時，為庫外檢修人員進庫工作提供依據；

第四，清庫機器人具有圖像采集功能，基于全方位云臺的防抖動可見光視頻監控和熱成像監控，可實現對工作環境視頻采集；采集到的圖像通過wifi通訊，傳輸至控制箱顯示并存儲，通過對圖像的瀏覽分析，確定設備是否存在異常、損壞程度、故障位置，確認是否需要停機檢修等情況。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的俯視圖；

圖3是本發明的使用狀態圖；

圖4是刮刀裝置的結構示意圖；

圖5是組合刮刀的俯視圖；

圖6是組合刮刀的側視圖；

圖中標記：1、刮刀裝置，101、組合刮刀，101-1、伸縮式鉆頭，101-2、刮刀片，101-3、彎鉤結構，101-4、導向板，102、集料溜槽，103、集料斗，104、滑動裝置，105、底盤，106、旋轉盤，2、輸送裝置，3、粉碎裝置，4、下料布袋，5、照明裝置，6、圖像采集裝置，7、測距裝置，8、交互對講系統，9、環境檢測裝置，10、滑行軌道，11、控制箱，12、庫壁掛料，13、庫壁，14、人孔門。

具體實施方式

下面結合附圖，通過具體的實施方式，對本發明的技術方案作進一步的說明。

如圖所示，一種水泥庫清庫機器人系統，包括清庫機器人和滑行軌道10，滑行軌道10設置在水泥庫內，清庫機器人沿滑行軌道10移動對庫壁掛料12進行清除；

所述清庫機器人采用模塊化設計，從庫頂的人孔門14進入庫內，在庫內進行拼裝；具體包括刮刀裝置1、輸送裝置2、粉碎裝置3、測距裝置7和控制箱11，刮刀裝置1、輸送裝置2和粉碎裝置3順次連接，且刮刀裝置1和粉碎裝置3垂直布置，由輸送裝置2將刮刀裝置1清除的物料輸送至粉碎裝置3后，物料由粉碎裝置3粉碎并落入水泥庫底，所述控制箱11設置在水泥庫外；

如圖4~6所示，所述刮刀裝置1包括四組組合刮刀101以及設置在組合刮刀101下方且與輸送裝置2連通的集料機構；組合刮刀101之間的位置關系與水泥庫壁13的弧度相適應，并固定在安裝架上，安裝架可沿相應的軌道前后移動，以調整組合刮刀101與庫壁13的距離；每組組合刮刀101包括伸縮式鉆頭101-1、旋轉刀盤和刮刀片101-2，旋轉刀盤由旋轉盤106和底盤105連接組成，在旋轉盤106和底盤105中設有軸向通道，用以伸縮式鉆頭101-1在其中伸出或縮進，刮刀片101-2沿底盤的周向均勻設置，刮刀片101-2具有彎鉤結構101-3與導向板101-4，彎鉤結構101-3和導向板101-4形成一側開口的儲料空間，刮刀片101-2刮下的物料經開口進入儲料空間后，在隨刮刀片101-2轉動過程中沿導向板101-4經開口落入集料機構，并送入輸送裝置2，輸送裝置2為帶裙邊的輸送皮帶；集料機構由集料溜槽102和集料斗103組成，集料溜槽102通過滑動裝置104滑動設置在集料斗103的上沿，集料斗103底部與輸送裝置2連通；

所述粉碎裝置3由定輥和動輥組成，并在定輥和動輥上設有相嚙合的齒，輸送裝置2將刮下的物料送入定輥和動輥之間，被粉碎后，經粉碎裝置3下方設置的下料布袋4落入水泥庫底，以減少直接下落產生的揚塵；

所述的測距裝置7設置在清庫機器人的側面，包括豎直測距單元和水平測距單元，豎直測距單元和水平測距單元均采用超聲波測距或雷達測距；豎直測距單元用以測量清庫機器人到水泥庫頂或庫底的距離，水平測距單元用于測量組合刮刀101與水泥庫庫壁掛料12的距離，并將測量結果無線傳輸至所述的控制箱11，由控制箱11控制清庫機器人上下移動的距離以及組合刮刀101的伸縮長度，并且控制箱11還可根據預設的滑行軌道10與庫壁13之間的距離，計算出庫壁掛料12的厚度，從而控制刮刀掘進的深度；

所述的控制箱11采用工控機，可實時顯示機器人運行速度、位置、溫度、電流和電量等數據，并且工控機通過接入以太網與水泥廠的中控室遠程連接，由中控室通過工控機控制清庫機器人的行動；

所述的滑行軌道10可以是從庫頂到庫底的垂直軌道，也可以是沿庫壁13圓周布置的可移動的環形軌道，對于庫底的清理，可以根據具體的結構，布置相應的軌道。

進一步的，清庫機器人設有照明裝置5、圖像采集裝置6和交互對講系統8，圖像采集裝置6采用高清攝像機或者熱成像儀，可以實時拍攝水泥庫內的情況，并將拍攝圖像無線傳輸至控制箱11，由控制箱11儲存備用，操作人員通過對圖像的瀏覽分析，確定設備是否存在異常、損壞程度、故障位置，確認是否需要停機檢修等情況；交互對講系統8設有高增益拾音器并配合所述的高清攝像機，實現清庫機器人與庫外工作人員之間的音視頻交流。

進一步的，清庫機器人還設有環境檢測裝置9，對水泥庫中的溫度、濕度、粉塵含量、有害氣體含量、空氣含氧量和光照度進行實時監測，并將檢測結果無線傳送至控制箱11，在清庫機器人故障或者停機時，為庫外檢修人員進庫工作提供依據。

進一步的，清庫機器人還設有gps定位裝置，可實時上傳自身的位置信息。

進一步的，清庫機器人所安裝的測距裝置7還可以在機器人移動的過程中實時監測障礙物，并通過控制箱11報警；在清庫機器人的邊緣加裝安全觸邊，以防止碰撞造成人員及設備的損傷。

進一步的，所述的滑行軌道10采用豎直軌道，組成豎直軌道的各部件均通過庫頂人孔門14進入庫內，在庫內完成安裝；所述的部件主要有庫壁支撐件、軌道支撐件、軌道本體和連接件，其中庫壁支撐件與水泥庫庫壁連接，連接方式為膨脹螺栓連接和真空吸附連接，庫壁支撐件自上而下設置，并設置兩排，在每排中，兩種連接方式交替進行；所述軌道支撐件主要用于固定滑行軌道10，以保證清庫機器人的穩定運行，軌道支撐件的兩端各與一根庫壁支撐件通過螺栓連接，以組成安裝滑行軌道10的框架結構；所述的滑行軌道10由兩根折疊式軌道組成，每根折疊式軌道通過扣件實現軌道的折疊與固定，所述的連接件一端滑動安裝在滑行軌道10上，另一端實現對清庫機器人刮刀裝置1的支撐，并隨清庫機器人沿滑行軌道10上下移動。

以上所述的無線傳輸可以采用wifi傳輸。

在使用時，先將組成滑行軌道10的各部件通過庫頂的人孔門14送入庫內，完成滑行軌道10的安裝，在安裝時，滑行軌道10距離庫壁13的距離應根據庫壁掛料12的厚度決定，一般為1~3米；然后將組成清庫機器人的各部件也通過庫頂的人孔門14送入庫內，完成安裝，并將清庫機器人安裝在滑行軌道10上，保證其能夠沿滑行軌道10上下移動，所用刮刀裝置1施工水平距離為1~6米，根據庫壁掛料12的厚度，刮刀前后伸縮長度為0~1.5米；通過庫外的控制箱11或由中控室啟動清庫機器人，清庫機器人沿滑行軌道10上下移動，將庫壁掛料12清除；

在清除時，刮刀裝置1的伸縮式鉆頭101-1伸出旋轉刀盤，對庫壁13的水泥結塊進行鉆孔，并且集料溜槽102隨伸縮式鉆頭101-1同步移動，使鉆下的結塊落入集料溜槽102進行回收；待結塊破裂后，伸縮式鉆頭101-1縮回，集料溜槽102不動，再由外圍的刮刀片101-2將結塊刮下，并且集料溜槽102和刮刀組合101需要同步移動，以保證刮下的結塊能夠臨時儲存在由彎鉤結構101-3和導向板101-4組成的儲存空間中，然后隨刮刀片101-2的轉動，從儲存空間中排出落入下方的集料溜槽102以及集料斗103，再進入輸送裝置2，經輸送裝置2落入粉碎裝置3，在定輥和動輥的相對轉動中，將結塊粉碎，粉碎后的物料經下料布袋4落入水泥庫底；

在清庫的過程中，測距裝置7可以使清庫機器人避免與障礙物碰撞，并在滑行軌道10的兩端及時反饋給控制箱11，停止清庫機器人的移動；由于水平測距單元可以測量組合刮刀101與庫壁掛料12之間的距離，并根據預設在控制箱11內的滑行軌道10與庫壁13之間的距離，計算出庫壁掛料12的厚度，從而調整組合刮刀101的伸縮長度與掘進距離，以進一步的提高清理的效果。

在利用本裝置完成一次水泥庫清理后，操作人員可以清理過程存儲至控制箱11內的數據，尤其是水泥庫庫壁掛料12厚度的數據繪制庫壁掛料厚度分布圖，通過匯總不同使用時間、不同庫徑、不同區域等參數，形成數據庫指導下次清庫工作。