CN105300206A - 一种现场混装炸药作业机器人的控制方法 - Google Patents

一种现场混装炸药作业机器人的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种现场混装炸药作业机器人的控制方法，其包括以下步骤：(1)、接收到装药指令；(2)、自主导航系统规划行驶路线，行驶路线规划完成后，装药机器人出发前往爆破地点，到达爆破地点后，进入步骤(3)；(3)、定位；(4)、测量；(5)、装药；(6)、判断是否完成全部装药，若完成进入步骤(7)，反之进入步骤(3)；(7)、清洗管路；(8)、设备归位；(9)、返回起点后结束装药。本发明公开的一种现场混装炸药作业机器人的控制方法具有以下有益效果：采用装药机器人进行井下现场混装炸药装填，装药现场可以减少装药作业人员10～20人，降低了生产成本，提高了爆破作业的安全性。

Description

一种现场混装炸药作业机器人的控制方法
技术领域
本发明属于机械装备领域，具体涉及一种现场混装炸药作业机器人的控制方法。
背景技术
目前，国内外工程爆破时，主要是采用人工将成品炸药装填入炮孔，或使用装药器、装药车装填散装或现场混装炸药装入炮孔，雷管等爆破器材要用人工的方式放置到炮孔，再经人工方式填塞炮孔，最后由爆破人员进行爆破网络连接、检查，然后起爆，完成整个爆破作业。采用这样的作业方式，在进行炸药装填、爆破器材装填和填塞过程中，爆破现场不但人员数量众多，而且工人劳动强度大，安全性差。现在，国内外还没有方法能够实现炸药的无人化装填作业。
发明内容
发明目的：为了解决上述问题，本发明公开了一种现场混装炸药作业机器人的控制方法。这种装药机器人能够通过带自主导航的行走底盘，自主运动到指定的装药地点，通过自动寻孔系统和测量系统对炮孔进行定位和测量，通过装药系统和送管系统将炸药装填入炮孔。这样可以实现炸药装填作业的无人化操作，减少爆破现场作业人员，提高爆破生产安全性。
技术方案：一种现场混装炸药作业机器人的控制方法，包括以下步骤：
(1)、接收到装药指令；
(2)、自主导航系统规划行驶路线，行驶路线规划完成后，装药机器人出发前往爆破地点，到达爆破地点后，进入步骤(3)；
(3)、定位；
(4)、测量；
(5)、装药；
(6)、判断是否完成全部装药，若完成进入步骤(7)，反之进入步骤(3)；
(7)、清洗管路；
(8)、设备归位；
(9)、返回起点后结束装药。
进一步地，自主导航系统由位置感知系统和车载自主控制系统组成，控制装药机器人根据周边的情况自主到达目的地，其中：
位置感知系统包括超声波传感器、激光传感器、雷达传感器、视频传感器、图像识别卡和数据传输电台，
超声波传感器、激光传感器、雷达传感器通过数据线与数据传输电台连接，视频传感器通过数据线与图像识别卡连接，图像识别卡通过数据线与数据传输电台连接；
车载自主控制系统即自动驾驶系统，根据位置感知系统传回的信息，调整机器人不断向爆破现场靠近。
进一步地，步骤(3)包括以下步骤：
(31)、通过线激光测量仪或GPS测量装药机器人坐标位置；
(32)、将测量的装药机器人坐标位置与钻孔坐标位置进行换算，判断装药机械臂是否能够覆盖炮孔，若不能，根据坐标信息控制装药机器人靠近炮孔并进入步骤(31)；若能，进入步骤(33)；
(33)、根据钻孔信息控制装药机械臂靠近炮孔，当炮孔出现在摄像头区域内时，通过摄像头视觉精确定位；
(34)、进行坐标修正，修正钻孔坐标与机器人坐标，控制装药机械臂将送管装置与炮孔同轴，当送管装置与炮孔同轴后进入步骤(35)；
(35)、将输药管靠近炮孔；
(36)、判断输药管与炮孔之间的距离是否达到设定值，若没有达到，返回步骤(35)，若达到，定位结束。
进一步地，步骤(4)包括以下步骤：
(41)、读入设定炮孔参数；
(42)、测量炮孔深度；
(43)、判断炮孔深度是否与设计尺寸一致，若不一致，则上传测量信息，控制中心修正设计信息后返回步骤(41)；反之，进入步骤(44)；
(44)、测量炮孔形态；
(45)、判断炮孔形态与设计尺寸是否一致，若不一致，则上传测量信息，控制中心修正设计信息后返回步骤(41)；反之，进入测量结束。
进一步地，步骤(5)包括以下步骤：
(51)、启动送管机构将输药管送入炮孔；
(52)、待输药管到达孔底后，判断是否第一次装药，若是，则启动延时后启动装药系统；反之，则立刻启动装药系统；
(53)、送管系统根据装药速度将输药管从炮孔中退出，退出后，装药结束。
进一步地，装药系统包括动力系统、控制系统、泵送系统、计量系统、清洗系统和炸药原料储存箱。
进一步地，送管系统由机械臂和送管器组成，机械臂安装在行走底盘上，送管器安装在机械臂的末端。
有益效果：本发明公开的一种现场混装炸药作业机器人的控制方法具有以下有益效果：
采用装药机器人进行井下现场混装炸药装填，装药现场可以减少装药作业人员10～20人，降低了生产成本，提高了爆破作业的安全性。
附图说明
图1为本发明公开的一种现场混装炸药作业机器人的控制方法的流程图；
图2为定位流程图；
图3为测量流程图；
图4为装药流程图。
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式详细说明。
如图1～4所示，一种现场混装炸药作业机器人的控制方法，包括以下步骤：
(1)、接收到装药指令；
(2)、自主导航系统规划行驶路线，行驶路线规划完成后，装药机器人出发前往爆破地点，到达爆破地点后，进入步骤(3)；
(3)、定位；
(4)、测量；
(5)、装药；
(6)、判断是否完成全部装药，若完成进入步骤(7)，反之进入步骤(3)；
(7)、清洗管路；
(8)、设备归位；
(9)、返回起点后结束装药。
进一步地，自主导航系统由位置感知系统和车载自主控制系统组成，控制装药机器人根据周边的情况自主到达目的地，其中：
位置感知系统包括超声波传感器、激光传感器、雷达传感器、视频传感器、图像识别卡和数据传输电台，
超声波传感器、激光传感器、雷达传感器通过数据线与数据传输电台连接，视频传感器通过数据线与图像识别卡连接，图像识别卡通过数据线与数据传输电台连接；
车载自主控制系统即自动驾驶系统，根据位置感知系统传回的信息，调整机器人不断向爆破现场靠近。
进一步地，步骤(3)包括以下步骤：
(31)、通过线激光测量仪或GPS测量装药机器人坐标位置；
(32)、将测量的装药机器人坐标位置与钻孔坐标位置进行换算，判断装药机械臂是否能够覆盖炮孔，若不能，根据坐标信息控制装药机器人靠近炮孔并进入步骤(31)；若能，进入步骤(33)；
(33)、根据钻孔信息控制装药机械臂靠近炮孔，当炮孔出现在摄像头区域内时，通过摄像头视觉精确定位；
(34)、进行坐标修正，修正钻孔坐标与机器人坐标，控制装药机械臂将送管装置与炮孔同轴，当送管装置与炮孔同轴后进入步骤(35)；
(35)、将输药管靠近炮孔；
(36)、判断输药管与炮孔之间的距离是否达到设定值，若没有达到，返回步骤(35)，若达到，定位结束。
进一步地，步骤(4)包括以下步骤：
(41)、读入设定炮孔参数；
(42)、测量炮孔深度；
(43)、判断炮孔深度是否与设计尺寸一致，若不一致，则上传测量信息，控制中心修正设计信息后返回步骤(41)；反之，进入步骤(44)；
(44)、测量炮孔形态；
(45)、判断炮孔形态与设计尺寸是否一致，若不一致，则上传测量信息，控制中心修正设计信息后返回步骤(41)；反之，进入测量结束。
进一步地，步骤(5)包括以下步骤：
(51)、启动送管机构将输药管送入炮孔；
(52)、待输药管到达孔底后，判断是否第一次装药，若是，则启动延时后启动装药系统；反之，则立刻启动装药系统；
(53)、送管系统根据装药速度将输药管从炮孔中退出，退出后，装药结束。
进一步地，装药系统包括动力系统、控制系统、泵送系统、计量系统、清洗系统和炸药原料储存箱。
进一步地，送管系统由机械臂和送管器组成，机械臂安装在行走底盘上，送管器安装在机械臂的末端。
此外，为便于理解，对装药机器人做简单说明，具体如下：
装药机器人，包括行走底盘、自主导航系统、装药系统、送管系统、自动寻孔系统和测量系统，
行走底盘采的作用是承载和使装药机器人移动；
自主导航系统由位置感知系统和车载自主控制系统组成，控制装药机器人根据周边的情况自主到达目的地，其中位置感知系统由超声、激光雷达、视觉图像识别、数据传输电台组成的；
装药系统由动力系统、控制系统、泵送系统、计量系统、清洗系统和炸药原料储存箱组成，当装药机器人到达装药地点后，装药系统启动，现场制备混装炸药，制备好的炸药通过输药管输送到炮孔；
送管系统由机械臂和送管器组成，机械臂安装在行走底盘上，送管器安装在机械臂的末端，输药管由装药系统通过机械臂连接到送管器，通过送管器实现输药管送入和退出炮孔；
自动寻孔系统由视觉定位感知系统和分析控制系统组成，视觉定位感知系统由高清摄像头、视觉信息反馈控制系统组成，视觉定位感知系统通过高清摄像头捕捉环境信息，通过视觉信息反馈控制系统自动搜寻到所要装填炮孔的位置，并将坐标传送给分析控制系统，分析控制系统通过运算将目标坐标传送给送管装置，送管装置根据坐标信息控制机械臂使输药管与炮孔同轴；
测量系统通过激光测量仪测量炮孔的深度及炮孔变形情况，当送管装置将输药管对准炮孔后，安装在送管装置上的激光测量仪移动到输药管前方进行炮孔深度和变形情况测量，并将测量信息传送给装药系统。
上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种现场混装炸药作业机器人的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、接收到装药指令；
(2)、自主导航系统规划行驶路线，行驶路线规划完成后，装药机器人出发前往爆破地点，到达爆破地点后，进入步骤(3)；
(3)、定位；
(4)、测量；
(5)、装药；
(6)、判断是否完成全部装药，若完成进入步骤(7)，反之进入步骤(3)；
(7)、清洗管路；
(8)、设备归位；
(9)、返回起点后结束装药。
2.根据权利要求1所述的一种现场混装炸药作业机器人的控制方法，其特征在于，步骤(3)包括以下步骤：
(31)、通过线激光测量仪或GPS测量装药机器人坐标位置；
(32)、将测量的装药机器人坐标位置与钻孔坐标位置进行换算，判断装药机械臂是否能够覆盖炮孔，若不能，根据坐标信息控制装药机器人靠近炮孔并进入步骤(31)；若能，进入步骤(33)；
(33)、根据钻孔信息控制装药机械臂靠近炮孔，当炮孔出现在摄像头区域内时，通过摄像头视觉精确定位；
(34)、进行坐标修正，修正钻孔坐标与机器人坐标，控制装药机械臂将送管装置与炮孔同轴，当送管装置与炮孔同轴后进入步骤(35)；
(35)、将输药管靠近炮孔；
(36)、判断输药管与炮孔之间的距离是否达到设定值，若没有达到，返回步骤(35)，若达到，定位结束。
3.根据权利要求1所述的一种现场混装炸药作业机器人的控制方法，其特征在于，步骤(4)包括以下步骤：
(41)、读入设定炮孔参数；
(42)、测量炮孔深度；
(43)、判断炮孔深度是否与设计尺寸一致，若不一致，则上传测量信息，控制中心修正设计信息后返回步骤(41)；反之，进入步骤(44)；
(44)、测量炮孔形态；
(45)、判断炮孔形态与设计尺寸是否一致，若不一致，则上传测量信息，控制中心修正设计信息后返回步骤(41)；反之，进入测量结束。
4.根据权利要求1所述的一种现场混装炸药作业机器人的控制方法，其特征在于，步骤(5)包括以下步骤：
(51)、启动送管机构将输药管送入炮孔；
(52)、待输药管到达孔底后，判断是否第一次装药，若是，则启动延时后启动装药系统；反之，则立刻启动装药系统；
(53)、送管系统根据装药速度将输药管从炮孔中退出，退出后，装药结束。
5.根据权利要求4所述的一种现场混装炸药作业机器人的控制方法，其特征在于，送管系统由机械臂和送管器组成，机械臂安装在行走底盘上，送管器安装在机械臂的末端。
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