(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201820165260.8
(22)申请日 2018.01.31
(73)专利权人 山西潞安环保能源开发股份有限
公司常村煤矿
地址 046102 山西省长治市屯留县渔泽镇
专利权人 鹤壁市仪表厂有限责任公司
(72)发明人 张毅 程志红 王泽南 安海力
董家堂 董合军 晁岳振 王广新
韩耀琴 李玉云
(74)专利代理机构 郑州优盾知识产权代理有限
公司 41125
代理人 张绍琳 栗改
(51)Int.Cl.
B65D 88/64(2006.01)
B65D 90/00(2006.01)
(54)实用新型名称
(57)摘要
本实用新型提出了一种煤仓清仓机器人，用
三维激光测量仪，三维激光测量仪的下方设有运
行支撑架，运行支撑架上设有轨道，轨道上设有
行走升降机构，行走升降机构下部固定有智能机
三维激光测量仪、行走升降机构和智能机械臂平
台均与主控计算机操控台相连接。本实用新型可
以实现煤仓的及时疏通，保证煤仓内存煤正常的
流动，大幅度提高了煤仓的有效仓容率，对煤矿
生产调度有积极的意义。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 207843935 U 2018.09.11
C N 207843935
U
1.一种煤仓清仓机器人，包括煤仓（5），其特征在于，所述煤仓（5）上方设有三维激光测量仪（1），三维激光测量仪（1）的下方设有运行支撑架（2），运行支撑架（2）上设有轨道，轨道上设有行走升降机构（3），行走升降机构（3）下部固定有智能机械臂平台（4），智能机械臂平台（4）上设有机械臂，所述三维激光测量仪（1）、行走升降机构（3）和智能机械臂平台（4）均与主控计算机操控台相连接。
2.根据权利要求1所述的煤仓清仓机器人，其特征在于，所述主控计算机操控台包括主控计算机和操控台，主控计算机和操控台相连接，主控计算机上设有存储器和计算模块，存储器内设有与三维图形面积相匹配的表格，计算模块根据三维激光测量仪测量的实际煤仓内贮煤堆积状况的三维图形从表格中查行对应的面积。
3.根据权利要求1或2所述的煤仓清仓机器人，其特征在于，所述运行支撑架（2）的上方设有视频监控系统，视频监控系统包括至少两个摄像头，摄像头均匀分布在煤仓（5）的上方。
4.根据权利要求1所述的煤仓清仓机器人，其特征在于，所述行走升降机构（3）为电动葫芦，智能机械臂平台（4）固定在电动葫芦的下部，电动葫芦带动智能机械臂平台（4）水平移动或上下升降。
5.根据权利要求1所述的煤仓清仓机器人，其特征在于，所述智能机械臂平台（4）上设有若干个功能不同的机械臂，机械臂上设有用于清理煤仓堵塞的清堵工具。
权 利 要 求 书1/1页CN 207843935 U
一种煤仓清仓机器人
技术领域
[0001]本实用新型涉及煤仓清仓的技术领域，尤其涉及一种煤仓清仓机器人。
背景技术
[0002]大型煤仓的堵塞问题存在已久，现有技术无法及时判断煤仓的堵塞情况，只有当放不出煤时才能知道煤仓堵塞，具有严重的滞后性。当发生煤仓堵塞时，现行的方法是利用或高压水进行清理，放炮方法存在巨大的安全隐患，且治标不治本，煤仓的有效使用率基本上在60%左右。全面清理煤仓基本靠人工，耗时耗力，且费用较高，很容易发生人身事故。、高压水或人工等方法都难以有效的彻底疏通堵塞。
[0003]要想比较准确地判断煤仓内的堵塞状况，首先要较准确地测量仓容，当煤流进入或者流出时，
应设有对应的合理的仓容变化，当仓容变化异常时就意味着仓内煤流阻滞，也就是有堵塞或仓壁凝结现象发生。传统的测量方法基本上是料位计法，通过料位计测量仓内煤面高度，判断仓内贮存煤炭的容量。但是，经过深入现场调研及查询资料发现现有的料位计使用情况难以准确反映仓内存煤的真实状况。现在大量使用的料位计主要有下列几种：常用的煤仓仓容测量主要通过料位计来实现，料位计主要分接触式和非接触式两类。接触式是指在煤仓的仓壁或者是在煤仓截面中布置接触开关，当贮煤达到某个位置时，触发传感器或者开关，给出仓位信号从而判断仓内贮高度。这种方法是一种传统的方法，使用效果不理想，主要原因是当仓内的贮煤粘在仓壁或开关上，开关或传感器给出的信息是错误的，而煤仓发生仓壁粘凝是非常常见的事情。非接触式是近几年相对于接触式并针对仓壁粘凝而采用先进电子技术而发展的新技术，它主要有（1）重锤式料位计、（2）雷达式料位计、（3）起声波料位计和（4）辐射式，它们常安装于煤仓顶部，所以避免了仓壁粘凝的影响。但由于它们均为电子仪器，所以使用环境有一定的要求，所以在煤仓内使用效果也受到限制。更重要的是，由于非接触式的检测范围太小，甚至仅仅是一个点，如重锤式即便是雷达式通过回波得到的也是一个点或者一个很小区域的煤面高度。而事实上，煤仓内贮煤的顶部堆积形态肯定不是一个平面，堆积形态跟仓壁粘凝情况，下料口通道的堵塞情况以及进出料的情况密切相关。用一个点或者多个点的参数显然无法获得理想的仓容数据。这也就是为什么都称它们为料位计的原因之一。综上所述，以上方法有一个共同的特点，它们只是一个点或者是一个小面积，用料位计方法是难以准确判断仓容的。
实用新型内容
[0004]针对现有料位计无法测量煤仓容量，无法解决煤仓堵塞的技术问题，本实用新型提出一种煤仓清仓机器人，引入成熟的激光三维测量技术实现煤仓贮煤的准确测量，然后利用智能机械臂平台实现实时的煤仓清堵。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种煤仓清仓机器人，包括煤仓，所述煤仓上方设有三维激光测量仪，三维激光测量仪的下方设有运行支撑架，运行支撑架上设有轨道，轨道上设有行走升降机构，行走升降机构下部固定有智能机械臂平
台，智能机械臂平台上设有机械臂，所述三维激光测量仪、行走升降机构和智能机械臂平台均与主控计算机操控台相连接。
[0006]所述主控计算机操控台包括主控计算机和操控台，主控计算机和操控台相连接，主控计算机上设有存储器和计算模块，存储器内设有与三维图形面积相匹配的表格，计算模块根据三维激光测量仪测量的实际煤仓内贮煤堆积状况的三维图形从表格中查行对应的面积。
[0007]所述运行支撑架的上方设有视频监控系统，视频监控系统包括至少两个摄像头，摄像头均匀分布在煤仓的上方。
[0008]所述行走升降机构为电动葫芦，智能机械臂平台固定在电动葫芦的下部，电动葫芦带动智能机械臂平台水平移动或上下升降。
[0009]所述智能机械臂平台上设有若干个功能不同的机械臂，机械臂上设有用于清理煤仓堵塞的清堵工具。
[0010]本实用新型的有益效果：通过三维激光测量仪测量的比较接近实际煤仓内贮煤的堆积状况的三维图形进行计算，可以方便、比较准确的计算出仓内贮煤的数量，然后利用行走升降机构调整之梦机械臂平台的移动，从而驱动相应的清堵工具，完成清仓工作；视频监控系统可以对清仓工作进行辅助。本实用新型可以实现煤仓的及时疏通，保证煤仓内存煤正常的流动，大幅度提高了煤仓的有效仓容率，对煤矿生产调度有积极的意义。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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。
[0012]图1为本实用新型的结构示意图。
[0013]图2为本实用新型的原理框图。
[0014]图3为本实用新型的流程图。
具体实施方式
[0015]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0016]如图1和图2所示，一种煤仓清仓机器人，包括煤仓5，所述煤仓5上方设有三维激光测量仪1，三维激光测量仪1设置在煤仓5的中部。三维激光测量仪是整个系统的眼睛，通过它对煤仓仓容变化情况的实施测量，为判断识别仓内堵塞状况提供实时参数。三维激光测量仪1的下方设有运行支撑架2，运行支撑架2上设有轨道，轨道上设有行走升降机构3，行走升降机构3下部固定有智能机械臂平台4，智能机械臂平台4上设有机械臂。行走升降机构3主要根据指令完成智能机械臂平台4上智能的机械臂的圆周定位，机械臂的放下和收起。所述三维激光测量仪1、行走升降机构3和智能机械臂平台4均与主控计算机操控台相连接。
[0017]主控计算机操控台根据三维激光测量仪1提供的数据，给出仓容堵塞情况的判断，并将清仓方案提供给操控台，由操作人员决定操作方案并给予实施。
[0018]主控计算机操控台包括主控计算机和操控台，主控计算机和操控台相连接，主控计算机上设有存储器和计算模块，存储器内设有与三维图形面积相匹配的表格，计算模块根据三维激光测量仪测量的实际煤仓内贮煤堆积状况的三维图形从表格中查行对应的面积。操控台上设有显示屏和输入设备，显示屏用于呈现清仓方案，输入设备用于选择清仓方案。输入设备输入的控制指令传送至主控计算机，然后实现行走升降机构3和智能机械臂平台4的控制。
[0019]优选地，所述运行支撑架2的上方设有视频监控系统，视频监控系统包括至少两个摄像头，摄像头均匀分布在煤仓5的上方。视频监控系统安装在智能机械臂平台和煤仓的顶部为操作人员提供实时的视频信息，辅助完成整个清仓工作。
[0020]优选地，行走升降机构3为电动葫芦，智能机械臂平台4固定在电动葫芦的下部，电动葫芦带动智能机械臂平台4水平移动或上下升降。
[0021]优选地，所智能机械臂平台4上设有若干个功能不同的机械臂，机械臂上设有用于清理煤仓堵塞的清堵工具，实现对煤仓堵塞处的清理，不同的机械臂实现不同的清理工作。智能机械臂平台4是整个系统的重要的执行机构，智能机械臂平台4上备动力装置，驱动相应机械臂上的清堵工具，完成清仓工作的具体工作。智能机械臂平台4是整个系统的重要的执行机构，智能机械臂平台4上备动力装置，驱动相应机械臂上的清堵工具，完成清仓工作的具体工作。
[0022]本实用新型的工作原理为：采用基于三维激光测量技术的传感器，从煤仓顶部首先对煤仓内的贮煤的顶部实施三维体积测量，通过测量数据再加上相关的必要参数，主控计算机建立起识别仓容变化的数学模型并存储在存储器上，再通过三维激光测量仪1对仓容变化的实时监测，计算模块根据三维激光测量仪1测量的三维图形进而对仓内的堵塞状况即予判断。在此基础上，通过操控台，在操作人员的操作下控制智能化的机械臂并根据不同的堵塞状况和清仓要求，选用针对具体清仓要求的机械臂完成清仓工作。如图3所示，本实用新型的流程为：三维激光测量仪1开始测量煤仓5内的三维图形，主控计算机评估测量结果并将堵塞状态报告给操控台，操控台根据堵塞状态确定清仓方案并发送，主控计算机启动清仓程序，行走升降机构3调整智能机械臂平台4的位置，智能机械臂平台4控制相应的机械臂开始清仓，主控计算机根据三维激光测量仪1测量的数据判断是否清仓结束，清仓结束则主控计算机控制行走升降机构3和智能机械臂平台4返回。
[0023]本实用新型由于三维激光测量仪1对仓容测量的实时性，再加上通过主控计算机控制的机械臂的随时性，使得清仓工作可以及时进行，这样可以避免了堵塞的扩大化，减低了清仓的难度。也就是说，本实用新型通过监测可以及时的判断煤仓内的堵塞状况，并且根据堵塞状况给出清堵方案并进行实施，整个过程全部自动化，操作人员只需在可操作台上控制主控计算机，即可对智能机械臂平台4实施控制。
[0024]本发明采用三维激光测量仪作为仓容传感器，测量得到比较接近实际煤仓内贮煤的堆积状况的
三维图形，主控计算机操作平台中的计算模块通过现有的三维计算模型计算仓容；实时准确地掌控煤仓的堵塞情况，然后控制职能机械臂平台驱动清堵工具，减少煤仓的堵塞。
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