CN108654842A - 一种无轨移动振打机器人控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种无轨移动振打机器人控制方法，包括主体框架、机械臂m、机械臂n、伺服电机、电磁吸盘、固定法兰、储能装置、控制器、振打装置。通过控制左右机械臂上的伺服电机和电磁吸盘交替工作，可以实现在采用磁性或可磁化物质制成的静电除尘器灰斗外表面自由移动，从而实现对灰斗的全面振打，能够将灰斗内的积灰完全清理干净，且利用电磁吸盘吸附，吸附更加稳定，本发明结构简单，构思巧妙。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于防止静电除尘器灰斗积灰堵塞的振打机器人的控制方法。
背景技术
随着我国工业化的不断深入，环境污染问题也日益凸显，尤其是大气污染更是社会关注的热点。针对建材、冶金、化工、电力等工业废气污染排放量较大的行业，其排放的气体必须经过除尘处理，大型电除尘器是我国工业烟气除尘的主要设备之一。
灰斗是静电除尘器中收集灰尘的一个重要部件，灰斗中的积灰自身水分含量、粒度变化、温度变化、存放时间长短、灰斗内壁摩擦系数的大小是形成仓壁挂料的原因。灰斗内的灰料粘性较大，会粘结在灰斗内壁，长时间后，会形成积灰，难以清除。灰斗积灰的形式主要有架桥、膨灰、积灰板结、出口堵塞等现象，且积灰粘性较大，如不及时解决，积灰过多、下灰不畅则需停机检修时，拆移卸灰阀后，需用工具疏通处理，工作强度极大。
现阶段，清除灰斗中的积灰的方法主要有人力捶打或者采用在灰斗上安装振打装置实现灰斗的正常工作，其中机械振打包括两种方式，固定位置振打和移动式振打，如附图1所示，固定位置振打就是在灰斗固定位置安装振打锤a-1，移动式振打就是在灰斗上安装圆周方向或者竖直方向上的导轨b-1、b-2，振打装置c-1、c-2沿导轨移动并对灰斗进行振打清灰。
上述人力捶打虽然可以清理较为干净，但是耗时长，效率低下，而且人力捶打无法控制力度会对灰斗造成机械损害，同工业用静电除尘器的灰斗高度在几米到十几米不等，用人工方式费时费力。
采用固定位置振打的振打强度和位置都是固定的，例如公开号为CN105689144A的发明专利申请，其只能对某一个位置进行振打，由于振打力传导的衰减较快，对积灰的清理效果有限。
采用移动式振打例如公开号为CN104941811A的发明专利申请，其采用的是移动导轨移动振打装置，其包括电机振动器等传动部件，传动和振打结构比较复杂，成本较高，同时其采用轨道移动，移动轨迹固定，其积灰清理效果虽然优于固定位置振打，但是并不能做到将灰斗中的积灰完全清理干净。
发明内容
本发明针对背景技术中存在的问题，提出了一种不需要轨道可移动的无轨移动振打机器人的控制方法，其技术方案如下：，该机器人包括：主体框架、机械臂m、机械臂n、伺服电机、电磁吸盘、固定法兰、储能装置、控制器、振打装置；机械臂m安装于主体框架的左侧，右机械臂n安装于主体框架的右侧；机械臂m、n远离主体框架的一端均设置有伺服电机和电磁吸盘；每个伺服电机分别通过固定法兰安装于机械臂m、n一端的上部；每个伺服电机的输出轴分别穿过机械臂m、n，其输出轴末端分别连接有电磁吸盘，电磁吸盘位于机械臂m、n的下部；其特征是用以下步骤实现对灰斗的自由振打：
步骤(1)将无轨移动振打机器人放置在磁性或可磁化物质制成的静电除尘器灰斗外表面，控制器控制两个机械臂m、n上的电磁吸盘产生磁性，使得无轨移动振打机器人固定于灰斗外表面；
步骤(2)控制器控制机械臂m上的电磁吸盘失去磁性脱离灰斗表面，控制机械臂n上的伺服电机开始转动，带动整个机器人在灰斗表面转动一定角度，接着控制机械臂m上的电磁吸盘产生磁性吸附于灰斗表面，控制机械臂n上的电磁吸盘失去磁性脱离灰斗表面，控制机械臂m上的伺服电机开始转动，带动整个机器人继续在灰斗表面转动一定角度，以此类推控制机械臂m、n上的电磁吸盘和伺服电机交替工作，使得无轨移动振打机器人在灰斗外表面沿任意路径移动；
步骤(3)在无轨移动振打机器人移动到振打位置时，控制器控制机械臂m、n上的电磁吸盘同时产生磁性，使得机器人牢固吸附于灰斗表面，接着启动振打装置对灰斗进行振打。
优选的，在步骤(2)中伺服电机带动机器人转动的角度不大于180°，在电磁吸盘失去磁性脱离灰斗表面随着机器人转动时，控制器控制与该电磁吸盘连接的伺服电机带动该电磁吸盘反转，转动角度为该伺服电机上一次转动的角度，以防止供电或者控制导线缠绕。
优选的，电磁吸盘包括联轴器、吸盘轴、柔性包裹体、连杆机构、小型电磁线圈、弹性铰接部；电磁吸盘通过联轴器上部连接伺服电机的输出轴；吸盘轴上部与联轴器下部活动连接；吸盘轴下部接有多个连杆机构，每个连杆机构的一端和吸盘轴弹性铰接，每个连杆机构另一端安装有小型电磁线圈，小型电磁线圈以吸盘轴为中心呈圆形矩阵或放射状排列；柔性包裹体将每个小型电磁线圈和连杆机构包裹为一个整体，即形成电磁吸盘主体。
优选的，在机械臂m和/或n需要运动时，控制器控制每个小型电磁线圈断电，小型电磁线圈失去和接触物体表面的磁性吸引力；电磁吸盘脱离与物体表面的接触；在机械臂m和/或n需要固定时，控制器控制每个小型电磁线圈通电，小型电磁线圈产生磁场，小型电磁线圈和接触物体表面产生磁性吸引，使得小型电磁线圈被固定在物体表面，从而使得电磁吸盘被固定在物体表面。
优选的，在电磁吸盘和弧形或者带有棱角灰斗表面接触时，一个吸盘内存在有多个小型电磁线圈，每个小型电磁线圈都能和物体表面尽可能的接触，同时由于采用柔性包裹体包裹小型电磁线圈，每个小型电磁线圈都连接有连杆机构，促使整个电磁吸盘产生变形，最大限度的和物体表面产生接触，提高了吸盘的吸附力；在吸盘离开物体表面时由于每个小型电磁线圈连接的连杆机构采用弹性铰接部，弹性铰接部使得连杆机构带动小型电磁线圈和整个电磁吸盘恢复到形变之前的状态。
优选的，可恢复的连接件为扭簧、拉簧或者是气弹簧等。
优选的，联轴器为弹性联轴器或者万向联轴器或其组合。
优选的，该机器人还包括螺杆和步进电机，螺杆和步进电机安装于主体框架内部一侧，螺杆一端连接步进电机输出轴，另一端和机械臂m或机械臂n螺纹传动连接，通过步进电机控制螺杆正转或者反转，从而带动机械臂m或机械臂n伸出或者缩入主体框架内部，从而调整振打机器人的整体长度。
优选的，振打装置为电磁振打装置、气动振打装置或者声波振打装置等所有已知的振打装置。
本发明通过控制两个机械臂上的电磁吸盘和伺服电机交替工作，使得机器人在灰斗外表面沿任意路径移动，从而在无轨情况下实现对灰斗的全面振打，能够将灰斗内的积灰完全清理干净，且利用电磁吸盘吸附，吸附更加稳定，本发明结构简单，构思巧妙。
附图说明
图1为现有技术中的振打装置。
图2为无轨移动振打机器人的主视图。
图3为无轨移动振打机器人的俯视图。
图4为磁性吸盘的主视图。
图5为磁性吸盘的俯视图。
图6为连杆机构连接图。
图7、图8为无轨移动振打机器人运动轨迹示意图。
图9、图10为吸盘在不平表面紧密吸合的示意图。
附图标记说明：主体框架1、左机械臂1-1、右机械臂1-2、伺服电机2、电磁吸盘3、联轴器3-1、吸盘轴3-2、柔性包裹体3-3、连杆机构3-4、第一连杆3-4-1、第二连杆3-4-2、第三连杆3-4-3、小型电磁线圈3-5、弹性铰接部3-6、可恢复连接件3-6-1、固定法兰4、储能装置5、控制器6、天线7、螺杆8、步进电机9、振打装置10。
具体实施方式
如附图2-3所示的无轨移动振打机器人，包括主体框架1、左机械臂1-1、右机械臂1-2、伺服电机2、电磁吸盘3、固定法兰4、储能装置5、控制器6、振打装置10；其特征是：左机械臂1-1安装于主体框架1的左侧，右机械臂1-2安装于主体框架1的右侧；左机械臂1-1和右机械臂1-2远离主体框架1的一端均设置有伺服电机2和电磁吸盘3；每个伺服电机2通过固定法兰4安装于左机械臂1-1和右机械臂1-2远离主体框架1一端的上部；每个伺服电机2的输出轴穿过左机械臂1-1和右机械臂1-2，每个伺服电机2的输出轴末端连接有电磁吸盘3，电磁吸盘3位于左机械臂1-1和右机械臂1-2的下部。主体框架1的上部安装有储能装置5和控制器6，主体框架1的下部安装有振打装置10；储能装置5为振打机器人的耗能部件提供能量，控制器6用于控制整个振打机器人的运行。该机器人还包括天线7、螺杆8和步进电机9，天线7安装于控制器6上，用于控制器6和外部的通信；螺杆8和步进电机9安装于主体框架1内部一侧，螺杆8一端连接步进电机9输出轴，另一端和左机械臂1-1或右机械臂1-2螺纹传动连接，通过步进电机9控制螺杆8正转或者反转，从而带动左机械臂1-1或右机械臂1-2伸出或者缩入主体框架1内部，从而调整振打机器人的整体长度。振打装置10为电磁振打装置、气动振打装置或者声波振打装置等所有已知的振打装置。
如图4-6所示，电磁吸盘3包括联轴器3-1、吸盘轴3-2、柔性包裹体3-3、连杆机构3-4、小型电磁线圈3-5、弹性铰接部3-6；电磁吸盘3通过联轴器3-1上部连接伺服电机2的输出轴；吸盘轴3-2上部与联轴器3-1下部活动连接；吸盘轴3-2下部接有多个连杆机构3-4，每个连杆机构3-4的一端和吸盘轴3-2弹性铰接，每个连杆机构3-4另一端安装有小型电磁线圈3-5，小型电磁线圈3-5以吸盘轴3-2为中心呈圆形矩阵或放射状排列；柔性包裹体3-3将每个小型电磁线圈3-5和连杆机构3-4包裹为一个整体，连杆机构3-4包括第一连杆3-4-1、第二连杆3-4-2和第三连杆3-4-3；第一连杆3-4-1一端与小型电磁线圈3-5连接，另一端通过弹性铰接部3-6与第二连杆3-4-2一端连接；第二连杆3-4-2另一端通过弹性铰接部3-6与第三连杆3-4-3一端连接；第三连杆3-4-3另一端通过弹性铰接部3-6与吸盘轴3-2连接；弹性铰接部3-6包括铰接轴和可恢复连接件3-6-1，每个连杆机构3-4均内置有导线为每个小型电磁线圈3-5输送电能。柔性包裹体3-3为高分子塑料材质，可以随着每个小型电磁线圈3-5位置的改变而改变其形态，同时也起到了保护小型电磁线圈不受外界环境(例如灰尘或水等)的影响；可恢复连接件3-6-1为扭簧、拉簧或者是气弹簧，同时，可恢复连接件3-6-1的弹力以及预紧力均可以根据实际工作状态进行调整。小型电磁线圈3-5的外部除底面外均包裹有磁屏蔽材料，例如不锈钢等，用于防止线圈之间产生相互干扰。联轴器3-1为弹性联轴器或者万向联轴器或其组合。
控制器6用于控制伺服电机2和步进电机9的转动、用于控制小型电磁线圈3-5的供电、用于控制储能装置5的能量输送以及用于控制振打装置10的运行。
控制器6安装在主体框架1上部中间，所述储能装置5分为两个，安装于控制器6两边，用于保持机器人的重心平衡。
如附图7、8其工作原理或方法是：步骤(1)将无轨移动振打机器人放置在磁性或可磁化物质制成的静电除尘器灰斗外表面，控制器6控制左右两个机械臂m、n上的电磁吸盘3产生磁性，使得无轨移动振打机器人固定于灰斗外表面；步骤(2)控制器6控制机械臂m上的电磁吸盘3失去磁性脱离灰斗表面，控制机械臂n上的伺服电机2开始转动，带动整个机器人在灰斗表面转动一定角度，接着控制机械臂m上的电磁吸盘3产生磁性吸附于灰斗表面，控制机械臂n上的电磁吸盘3失去磁性脱离灰斗表面，控制机械臂m上的伺服电机2开始转动，带动整个机器人继续在灰斗表面转动一定角度，以此类推控制机械臂m、n上的电磁吸盘3和伺服电机2交替工作，使得机器人在灰斗外表面沿任意路径移动；步骤(3)在机器人移动到振打位置时，控制器6控制机械臂m、n上的电磁吸盘3同时产生磁性，使得机器人牢固固定于灰斗表面，接着启动振打装置对灰斗进行振打。
在步骤(2)中伺服电机2带动机器人转动的角度不大于180°，在电磁吸盘3失去磁性脱离灰斗表面随着机器人转动时，控制器6控制与该电磁吸盘3连接的伺服电机2带动该电磁吸盘3反转，转动角度为该伺服电机2上一次转动的角度，以防止供电或者控制导线缠绕。
在步骤(2)中机械臂m和/或n需要运动时，控制器6控制每个小型电磁线圈3-5断电，小型线圈3-5失去和接触物体表面的磁性吸引力；电磁吸盘3脱离与物体表面的接触。
在步骤(2)中机械臂m和/或n需要固定时，控制器6控制每个小型电磁线圈3-5通电，小型电磁线圈3-5产生磁场，小型线圈3-5和接触物体表面产生磁性吸引，使得小型线圈3-5被固定在物体表面，从而使得电磁吸盘3被固定在物体表面。
如附图9、10所示，在电磁吸盘3和弧形或者带有棱角灰斗表面接触时，一个吸盘内存在有多个小型电磁线圈3-5，每个小型电磁线圈3-5都能和物体表面尽可能的接触，同时由于采用柔性包裹体3-3包裹小型电磁线圈3-5，每个小型电磁线圈3-5都连接有连杆机构3-4，促使整个电磁吸盘产生变形，最大限度的和物体表面产生接触，提高了吸盘的吸附力；在吸盘离开物体表面时由于每个小型电磁线圈3-5连接的连杆机构3-4采用可恢复连接件3-6-1，例如扭簧、拉簧或者是气弹簧等，可恢复连接件3-6-1使得连杆机构3-4带动小型电磁线圈3-5和整个电磁吸盘恢复到形变之前的状态。
上述仅为发明的较佳实施例及所运用技术原理，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，容易想到的变化或替换实施方式，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种无轨移动振打机器人控制方法，该机器人包括：主体框架、机械臂m、机械臂n、伺服电机、电磁吸盘、固定法兰、储能装置、控制器、振打装置；机械臂m安装于主体框架的左侧，机械臂n安装于主体框架的右侧；机械臂m、n远离主体框架的一端均设置有伺服电机和电磁吸盘；每个伺服电机分别通过固定法兰安装于机械臂m、n一端的上部；每个伺服电机的输出轴分别穿过机械臂m、n，其输出轴末端分别连接有电磁吸盘，电磁吸盘位于机械臂m、n的下部；其特征是用以下步骤实现对灰斗的自由振打：
步骤(1)将无轨移动振打机器人放置在磁性或可磁化物质制成的静电除尘器灰斗外表面，控制器控制两个机械臂m、n上的电磁吸盘产生磁性，使得无轨移动振打机器人固定于灰斗外表面；
步骤(2)控制器控制机械臂m上的电磁吸盘失去磁性脱离灰斗表面，控制机械臂n上的伺服电机开始转动，带动整个无轨移动振打机器人在灰斗表面转动一定角度，接着控制机械臂m上的电磁吸盘产生磁性吸附于灰斗表面，控制机械臂n上的电磁吸盘失去磁性脱离灰斗表面，控制机械臂m上的伺服电机开始转动，带动整个无轨移动振打机器人继续在灰斗表面转动一定角度，以此类推控制机械臂m、n上的电磁吸盘和伺服电机交替工作，使得无轨移动振打机器人在灰斗外表面沿任意路径移动；
步骤(3)在无轨移动振打机器人移动到振打位置时，控制器控制机械臂m、n上的电磁吸盘同时产生磁性，使得无轨移动振打机器人牢固吸附于灰斗表面，接着启动振打装置对灰斗进行振打。
2.如权利要求1所述的一种无轨移动振打机器人控制方法，其特征在于：在步骤(2)中伺服电机2带动无轨移动振打机器人转动的角度不大于180°，在电磁吸盘失去磁性脱离灰斗表面随着无轨移动振打机器人转动时，控制器控制与该电磁吸盘连接的伺服电机带动该电磁吸盘反转，转动角度为该伺服电机上一次转动的角度，以防止供电或者控制导线缠绕。
3.如权利要求1或2所述的一种无轨移动振打机器人控制方法，其特征在于：电磁吸盘包括联轴器、吸盘轴、柔性包裹体、连杆机构、小型电磁线圈、弹性铰接部；电磁吸盘通过联轴器上部连接伺服电机的输出轴；吸盘轴上部与联轴器下部活动连接；吸盘轴下部接有多个连杆机构，每个连杆机构的一端和吸盘轴弹性铰接，每个连杆机构另一端安装有小型电磁线圈，小型电磁线圈以吸盘轴为中心呈圆形矩阵或放射状排列；柔性包裹体将每个小型电磁线圈和连杆机构包裹为一个整体，即形成电磁吸盘主体。
4.如权利要求3所述的一种无轨移动振打机器人控制方法，其特征在于：在机械臂m和/或n需要运动时，控制器控制每个小型电磁线圈断电，小型电磁线圈失去和接触物体表面的磁性吸引力；电磁吸盘脱离与物体表面的接触；在机械臂m和/或n需要固定时，控制器控制每个小型电磁线圈通电，小型电磁线圈产生磁场，小型电磁线圈和接触物体表面产生磁性吸引，使得小型电磁线圈被固定在物体表面，从而使得电磁吸盘被固定在物体表面。
5.如权利要求3或4所述的一种无轨移动振打机器人控制方法，其特征在于：在电磁吸盘和弧形或者带有棱角灰斗表面接触时，一个吸盘内存在有多个小型电磁线圈，每个小型电磁线圈都能和物体表面尽可能的接触，同时由于采用柔性包裹体包裹小型电磁线圈，每个小型电磁线圈都连接有连杆机构，促使整个电磁吸盘产生变形，最大限度的和物体表面产生接触，提高了吸盘的吸附力；在吸盘离开物体表面时由于每个小型电磁线圈连接的连杆机构采用弹性铰接部，弹性铰接部使得连杆机构带动小型电磁线圈和整个电磁吸盘恢复到形变之前的状态。
6.如权利要求5所述的一种无轨移动振打机器人控制方法，其特征在于：可恢复的连接件为扭簧、拉簧或者是气弹簧。
7.如权利要求5所述的一种无轨移动振打机器人控制方法，其特征在于：联轴器为弹性联轴器或者万向联轴器或其组合。
8.如权利要求1所述的一种无轨移动振打机器人控制方法，其特征在于：该机器人还包括螺杆和步进电机，螺杆和步进电机安装于主体框架内部一侧，螺杆一端连接步进电机输出轴，另一端和机械臂m或机械臂n螺纹传动连接，通过步进电机控制螺杆正转或者反转，从而带动机械臂m或机械臂n伸出或者缩入主体框架内部，从而调整无轨移动振打机器人的整体长度。
9.如权利要求1所述的一种无轨移动振打机器人控制方法，其特征在于：振打装置为电磁振打装置、气动振打装置或者声波振打装置等所有已知的振打装置。
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