CN108213008A - 一种轮式油罐车罐底残油清理机器人及清理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮式油罐车罐底残油清理机器人及清理方法，属于服务机器人技术领域。本发明包括机架、传感单元、驱动单元、控制单元和刮油单元，所述的传感单元、驱动单元、控制单元和刮油单元均设置于机架上，传感单元传输信号给控制单元，控制单元的信号输出端连接驱动单元和刮油单元，驱动单元驱动机架整体移动，刮油单元执行罐底残油清理动作。本发明所提供的清理机器人是非常典型的机电一体化系统，它融合了机械、电子、控制等技术，该机器人符合油罐车清理的相关需求，能够完成往返刮油、避障、检测排油口、刮油单元上下运动等功能，具有良好的性价比，结构简单，易于装配。

Description

一种轮式油罐车罐底残油清理机器人及清理方法

技术领域

本发明属于服务机器人技术领域，更具体地说，涉及一种轮式油罐车罐底残油清理机器人及清理方法。

背景技术

储油罐作为运输储存石油化工产品的重要工具，广泛应用于流通过程中各个环节。油罐不可避免存在着腐蚀泄露等一系列问题。随着使用年限的增加，油罐内部受到腐蚀，并且会出现变形、不均匀沉降、罐内加热盘管老化、排水管线不畅等问题，常常会发生穿孔、泄露、爆炸等事故，特别是在高压状态下的罐壁一旦腐蚀破裂就会引起火灾，爆破等灾难性事故。

为了保障罐内油品质量和各种车辆、装备用油安全，需对油罐进行清洗。目前国内的油罐车清洗方法主要是人工清洗，如中国专利号ZL201320682552.6，专利名称：车载卧式油罐车清理装置，即公开了一种由伸缩把及可折叠刮板构成的手动油罐车清理装置；中国专利号ZL201020607101.2，专利名称：原油罐车底部残油清理刮油器，也公开了一种油罐车自流卸车结束后，人站在罐车上，通过人工几次拉、推刮油器，把残油送到罐车底部下卸油口的方案，虽然上述申请案均提供了减轻人工劳动强度的清理工具，但依靠人工清洗仍然存在着劳动强度大、作业危险性高、效率低等问题。

随着工业发展，机器自动化逐渐取代人工作业。油罐清理机器人是提高工作效率、提升油罐清洁质量以及改善工人工作环境的重要工具。机器人技术在油罐清洗中的应用尚处于发展阶段，目前全球开发此类清洗机器人的公司较少。

经检索，中国专利号ZL201521095150.1，授权公告日为2016年6月15日，发明创造名称为：行车式刮油机的自动翻板刮油装置；该申请案的自动翻板刮油装置的高度调节支架安装在平流式沉淀池的行车下方，高度调节支架下端通过销轴与连杆相铰接，连杆顶端安装配重块，下端安装有刮油板；在行架下方固定有前撞块与后撞块，与刮油装置位于销轴上方的部分接触。该申请案利用了机械与重力的原理，通过前后撞块使刮油板能自动放下或翻转抬起，不需要另设驱动机构；同时刮油高度可根据平流沉淀池污水水面的高度进行调节。但该申请案的移动灵活性较差，只能适用于某个固定区域的刮油操作，仍需进一步改进。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供了一种轮式油罐车罐底残油清理机器人及清理方法，本发明提供的清理机器人一方面能够提高生产效率，另一方面能减轻油罐护理工人的工作强度，改善油罐护理工人的工作环境，减轻有害气体对油罐护理工人的伤害，并且其成本较低、功能兼备、装配简单。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，包括机架、传感单元、驱动单元、控制单元和刮油单元，所述的传感单元、驱动单元、控制单元和刮油单元均设置于机架上，传感单元传输信号给控制单元，控制单元的信号输出端连接驱动单元和刮油单元，驱动单元驱动机架整体移动，刮油单元执行罐底残油清理动作。

更进一步地，所述的机架由杆件组装成矩形框架结构，两杆件的结合处设置有连接角件，机架的上、下部分别设置上盖板、下盖板。

更进一步地，所述的传感单元包括红外传感器和激光传感器，其中，红外传感器设置有4个，4个红外传感器分设于机架顶部的四个拐角处；所述的激光传感器设置于机架底部运动方向的前后两端。

更进一步地，所述的刮油单元包括前刮板、电动推杆和后刮板，前刮板和后刮板设置于机架运动方向的前后两端，形状结构设计相同；前刮板和后刮板均配备有电动推杆，电动推杆带动前刮板和后刮板动作。

更进一步地，所述的前刮板包括第一刮板、第二刮板、夹板和刮油板，在第一刮板和第二刮板上均设置有滑块，滑轨配合安装于滑块上，所述的夹板与第二刮板相连，夹板固定刮油板。

更进一步地，所述的第一刮板和第二刮板之间设置有减震器，且减震器间隔设置有两个。

更进一步地，所述的刮油板采用硅胶软板，且刮油板与罐底接触的一端设计为弧形结构；所述的减震器为弹簧减震器，减震器在前刮板和后刮板向下运动与罐底贴合时会提供一个向下的压力来保证刮油板与罐底贴合，并能防止车身被抬起。

更进一步地，所述的驱动单元包括安装板、支架、电机和车轮，安装板固定于下盖板上，安装板两端设置支架，电机固定于支架上，所述的车轮通过联轴器与电机相连。

更进一步地，所述的机架底部四个拐角处分别设置万向轮。

本发明的一种利用所述的清理机器人进行油罐车罐底残油清理的方法，其步骤为：

步骤一、检查红外传感器、激光传感器信号是否正常，前刮板和后刮板初始位置是否正常；

步骤二、将清理机器人置于工作环境中启动遥控，驱动单元驱动清理机器人整体移动，当前刮板所对应的红外传感器检测到油罐车罐壁，前刮板所对应的电动推杆带动前刮板向下运动使刮油板与罐底贴合，清理机器人带动刮油板向后刮油，当前刮板所对应的激光传感器检测到油罐车底部排油孔，前刮板所对应的电动推杆带动前刮板向上运动，停止刮油，清理机器人继续向后运动；

步骤三、当后刮板所对应的红外传感器检测到油罐车罐壁，后刮板所对应的电动推杆带动后刮板向下运动使刮油板与罐底贴合，清理机器人带动刮油板向前刮油，当后刮板所对应的激光传感器检测到油罐车底部排油孔，后刮板所对应的电动推杆带动后刮板向上运动，停止刮油，清理机器人继续向前运动；

步骤四、重复步骤二和步骤三，直至遥控停止。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，其设置传感单元自动检测油罐车内部信号并传输给控制单元，并由控制单元控制驱动单元带动清理机器人自动运行，刮油单元也在控制单元的控制下自动执行罐底残油清理动作，整个残油清理过程实现了自动化，一方面能够提高残油清理效率，另一方面能减轻油罐护理工人的工作强度，改善油罐护理工人的工作环境，减轻有害气体对油罐护理工人的伤害；

(2)本发明的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，其在机架运动方向的前后两端分别设置了形状结构设计相同的前刮板和后刮板，并为前刮板和后刮板分别配备了红外传感器和激光传感器，可控制前刮板、后刮板分别动作，进一步提高了残油清理效率；

(3)本发明的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，其在第一刮板和第二刮板之间设置弹簧减震器，且在第一刮板和第二刮板上设置滑块，将滑轨配合安装于滑块上，弹簧减震器和滑轨能够使前刮板、后刮板的上、下动作更加稳定，不会产生震动和噪音；

(4)本发明的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，其刮油板采用硅胶软板，且刮油板与罐底接触的一端设计为弧形结构，不会因残油清理操作破坏油罐车罐壁，刮油效果也得到了提高；

(5)本发明的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，结构设计及装配简单，制造成本低，功能兼备，具有较强的实用性。

附图说明

图1是本发明的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人的结构示意图；

图2是本发明中机架的结构示意图；

图3是本发明中前刮板的结构示意图；

图4是本发明中驱动机构的结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、红外传感器；2、机架；21、杆件；22、连接角件；23、上盖板；24、下盖板；3、前刮板；31、第一刮板；32、第二刮板；33、夹板；34、刮油板；35、减震器；36、滑块；37、滑轨；4、万向轮；5、激光传感器；61、安装板；62、支架；63、电机；64、车轮；7、电动推杆；8、后刮板。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1，本实施例的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，包括机架2、传感单元、驱动单元、控制单元和刮油单元，所述的传感单元、驱动单元、控制单元和刮油单元均设置于机架2上，传感单元自动检测油罐车内部信号并传输给控制单元，控制单元的信号输出端连接驱动单元和刮油单元，由控制单元控制驱动单元带动清理机器人自动运行，刮油单元也在控制单元的控制下自动执行罐底残油清理动作，整个残油清理过程实现了自动化，一方面能够提高残油清理效率，另一方面能减轻油罐护理工人的工作强度，改善油罐护理工人的工作环境，减轻有害气体对油罐护理工人的伤害。

结合图2，所述的机架2由线铝型材杆件21搭建成矩形框架结构，具体为由两个竖直的“目”字形框、五根直线铝型材组成，两线铝型材杆件21的结合处设置有连接角件22，两个“目”字形框平行安装，底部三根直线铝型材和顶部两根直线铝型材通过连接角件22连接在两个“目”字形框上，组成一个立体的矩形框架。上盖板23、下盖板24通过螺栓固定安装在机架2的上下面，形成完整的机架结构。

所述的传感单元包括红外传感器1和激光传感器5，其中，红外传感器1设置有4个，4个红外传感器1通过螺栓连接在上盖板23的四个拐角处；所述的激光传感器5通过螺栓固定连接在下盖板24的前后两端。所述的机架2底部四个拐角处分别设置万向轮4，万向轮4通过螺栓固定连接在下盖板24的四角。

结合图3，所述的刮油单元包括前刮板3、电动推杆7和后刮板8，前刮板3和后刮板8设置于机架2运动方向的前后两端，形状结构设计相同。前刮板3包括第一刮板31、第二刮板32、夹板33和刮在第一刮板31和第二刮板32上均设置有滑块36，滑轨37配合安装于滑块36上，所述的夹板33与第二刮板32相连，夹板33固定刮油板34。第一刮板31和第二刮板32之间设置有弹簧减震器，且减震器35间隔设置有两个，弹簧减震器和滑轨37能够使前刮板3和后刮板8的上、下动作更加稳定，不会产生震动和噪音，同时弹簧减震在前刮板3和后刮板8向下运动与罐底贴合时提供一个向下的压力来保证刮油板34与罐底的贴合，并能防止车身被抬起。刮油板34采用硅胶软板，不会因残油清理操作破坏油罐车罐壁，且刮油板34与罐底接触的一端设计为弧形结构，刮油效果也得到了提高。前刮板3和后刮板8均配备有电动推杆7，电动推杆7的推杆通过连接件与前刮板3和后刮板8连接，电动推杆7带动前刮板3和后刮板8动作。本实施例在机架2运动方向的前后两端分别设置了形状结构设计相同的前刮板3和后刮板8，并为前刮板3和后刮板8分别配备了红外传感器1和激光传感器5，可控制前刮板3和后刮板8分别动作，进一步提高了残油清理效率。

结合图4，所述的驱动单元包括安装板61、支架62、电机63和车轮64，安装板61固定于下盖板24上，安装板61两端设置支架62，电机63固定于支架62上，所述的车轮64通过联轴器与电机63相连，电机63采用伺服电机。

本实施例的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，是非常典型的机电一体化系统，它融合了机械、电子、控制等技术，该机器人结构设计及装配简单，制造成本低，功能兼备，符合油罐车清理的相关需求，能够完成往返刮油、避障、检测排油口、刮板上下运动等功能，具有良好的性价比，利用该清理机器人进行油罐车罐底残油清理的方法，其步骤为：

步骤一、开始实施运转之前，检查红外传感器1、激光传感器5信号是否正常，前刮板3和后刮板8初始位置是否正常；

步骤二、将清理机器人置于工作环境中启动遥控，驱动单元驱动清理机器人整体向前移动，当前刮板3所对应的红外传感器1检测到油罐车罐壁，前刮板3所对应的电动推杆7推杆收缩，带动前刮板3向下运动使刮油板34与罐底贴合，伺服电机反向转动带动清理机器人向后移动，带动刮油板34向后刮油，当前刮板3所对应的激光传感器5检测到油罐车底部排油孔，前刮板3所对应的电动推杆7伸长，带动前刮板3向上运动，停止刮油，清理机器人继续向后运动；

步骤三、当后刮板8所对应的红外传感器1检测到油罐车罐壁，后刮板8所对应的电动推杆7带动后刮板8向下运动使刮油板34与罐底贴合，清理机器人带动刮油板34向前刮油，当后刮板8所对应的激光传感器5检测到油罐车底部排油孔，后刮板8所对应的电动推杆7带动后刮板8向上运动，停止刮油，清理机器人继续向前运动；

步骤四、重复步骤二和步骤三，直至遥控停止。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，其特征在于：包括机架(2)、传感单元、驱动单元、控制单元和刮油单元，所述的传感单元、驱动单元、控制单元和刮油单元均设置于机架(2)上，传感单元传输信号给控制单元，控制单元的信号输出端连接驱动单元和刮油单元，驱动单元驱动机架(2)整体移动，刮油单元执行罐底残油清理动作。

2.根据权利要求1所述的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，其特征在于：所述的机架(2)由杆件(21)组装成矩形框架结构，两杆件(21)的结合处设置有连接角件(22)，机架(2)的上、下部分别设置上盖板(23)、下盖板(24)。

3.根据权利要求1或2所述的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，其特征在于：所述的传感单元包括红外传感器(1)和激光传感器(5)，其中，红外传感器(1)设置有4个，4个红外传感器(1)分设于机架(2)顶部的四个拐角处；所述的激光传感器(5)设置于机架(2)底部运动方向的前后两端。

4.根据权利要求1或2所述的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，其特征在于：所述的刮油单元包括前刮板(3)、电动推杆(7)和后刮板(8)，其中，前刮板(3)和后刮板(8)设置于机架(2)运动方向的前后两端，形状结构设计相同；前刮板(3)和后刮板(8)均配备有电动推杆(7)，电动推杆(7)带动前刮板(3)和后刮板(8)动作。

5.根据权利要求4所述的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，其特征在于：所述的前刮板(3)包括第一刮板(31)、第二刮板(32)、夹板(33)和刮油板(34)，在第一刮板(31)和第二刮板(32)上均设置有滑块(36)，滑轨(37)配合安装于滑块(36)上，所述的夹板(33)与第二刮板(32)相连，夹板(33)固定刮油板(34)。

6.根据权利要求5所述的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，其特征在于：所述的第一刮板(31)和第二刮板(32)之间设置有减震器(35)，且减震器(35)间隔设置有两个。

7.根据权利要求5所述的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，其特征在于：所述的刮油板(34)采用硅胶软板，且刮油板(34)与罐底接触的一端设计为弧形结构；所述的减震器(35)为弹簧减震器。

8.根据权利要求7所述的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，其特征在于：所述的驱动单元包括安装板(61)、支架(62)、电机(63)和车轮(64)，安装板(61)固定于下盖板(24)上，安装板(61)两端设置支架(62)，电机(63)固定于支架(62)上，所述的车轮(64)通过联轴器与电机(63)相连。

9.根据权利要求8所述的一种轮式油罐车罐底残油清理机器人，其特征在于：所述的机架(2)底部四个拐角处分别设置万向轮(4)。

10.一种利用权利要求1-9任一项所述的清理机器人进行油罐车罐底残油清理的方法，其步骤为：

步骤一、检查红外传感器(1)、激光传感器(5)信号是否正常，前刮板(3)和后刮板(8)初始位置是否正常；

步骤二、将清理机器人置于工作环境中启动遥控，驱动单元驱动清理机器人整体移动，当前刮板(3)所对应的红外传感器(1)检测到油罐车罐壁，前刮板(3)所对应的电动推杆(7)带动前刮板(3)向下运动使刮油板(34)与罐底贴合，清理机器人带动刮油板(34)向后刮油，当前刮板(3)所对应的激光传感器(5)检测到油罐车底部排油孔，前刮板(3)所对应的电动推杆(7)带动前刮板(3)向上运动，停止刮油，清理机器人继续向后运动；

步骤三、当后刮板(8)所对应的红外传感器(1)检测到油罐车罐壁，后刮板(8)所对应的电动推杆(7)带动后刮板(8)向下运动使刮油板(34)与罐底贴合，清理机器人带动刮油板(34)向前刮油，当后刮板(8)所对应的激光传感器(5)检测到油罐车底部排油孔，后刮板(8)所对应的电动推杆(7)带动后刮板(8)向上运动，停止刮油，清理机器人继续向前运动；

步骤四、重复步骤二和步骤三，直至遥控停止。