CN109530359A - 一种清理结疤的机器人及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种清理结疤的机器人，包括机械臂；移动装置；设置于移动装置上的位置测量装置，用于获取移动装置的当前位置；设置于移动装置上的图像采集装置，用于获取当前位置的槽内壁的图像数据；处理器，用于根据图像数据确定当前位置的槽内壁是否存在结疤，若是，则控制机械臂清理结疤，否则按照预设路径控制移动装置移动至下一位置；固定装置，用于将移动装置固定于当前位置以完成清理动作。本申请利用机器人代替人工来清理结疤，可以提高清理效率，缩短清理时间，从而提高生产效率，由于无需人工去清理结疤，消除了对人员的安全隐患。本申请还公开了一种清理结疤的系统，与上述清理结疤的机器人具有相同的有益效果。

Description

一种清理结疤的机器人及系统

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种清理结疤的机器人及清理结疤的系统。

背景技术

在氧化铝的生产过程中，沉降槽和种分槽的内部会由于氢氧化铝的沉积而结疤，这会严重影响沉降槽和种分槽的运行，因此需要对沉降槽和种分槽定期清理。

目前，种分槽和沉降槽主要靠人工清理，在槽壁清理时，槽内悬挂载人的吊笼，然后由清理员手持风镐进行清理，由于吊笼处于悬空状态，清理员在用风镐打槽壁结疤时基本上借不上力，导致工作效率低下，清理所需时间延长，降低了生产效率；而且工作环境恶劣，对清理员的人身安全存在较大隐患。

因此，如何提供一种能解决上述技术问题的方案，是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种清理结疤的机器人，代替人工来清理结疤，可以提高清理效率，缩短清理时间，从而提高生产效率，由于无需人工去清理结疤，消除了对人员的安全隐患；本申请的另一目的是提供一种清理结疤的系统，与上述清理结疤的机器人具有相同的有益效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种清理结疤的机器人，包括：

机械臂；移动装置；

设置于所述移动装置上的位置测量装置，用于获取所述移动装置的当前位置；

设置于所述移动装置上的图像采集装置，用于获取当前位置的槽内壁的图像数据；

处理器，用于根据所述图像数据确定当前位置的槽内壁是否存在结疤，若是，则控制所述机械臂清理所述结疤，否则按照预设路径控制所述移动装置移动至下一位置；

固定装置，用于将所述移动装置固定于当前位置以完成清理动作。

优选地，所述处理器还用于根据所述图像数据获得结疤厚度，并判断所述结疤厚度是否大于预设阈值，若是，则根据所述结疤厚度控制所述机械臂清理所述结疤，直至当前位置的槽内壁的当前结疤厚度不大于所述预设阈值，否则按照所述预设路径控制所述移动装置移动至下一位置。

优选地，所述机械臂包括电镐和/或空气冲击镐。

优选地，所述位置测量装置为激光测距仪。

优选地，所述图像采集装置包括互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器。

优选地，所述根据所述图像数据获得结疤厚度的过程具体为：

根据像素数据和/或图像亮度和/或图像颜色，计算结疤厚度。

优选地，所述固定装置设置于所述移动装置的底部。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种清理结疤的系统，包括多个如上任一项所述的机器人，还包括数据传输装置和终端；

则所述处理器还用于将所述图像数据发送至所述终端；

所述终端用于通过所述数据传输装置发送位置调整指令，以控制所述移动装置按照所述预设路径进行清理。

优选地，所述机器人的个数为2。

优选地，该清理结疤的系统还包括：

安装于工业槽内、按照所述预设路径设置以使所述移动装置按照所述预设路径移动的轨道支架。

本申请提供了一种清理结疤的机器人，包括机械臂；移动装置；设置于移动装置上的位置测量装置，用于获取移动装置的当前位置；设置于移动装置上的图像采集装置，用于获取当前位置的槽内壁的图像数据；处理器，用于根据图像数据确定当前位置的槽内壁是否存在结疤，若是，则控制机械臂清理结疤，否则按照预设路径控制移动装置移动至下一位置；固定装置，用于将移动装置固定于当前位置以完成清理动作。

本申请中，机器人通过位置测量装置获取自身的当前位置，利用图像采集装置实时获取该位置的槽内壁的图像数据，通过处理器的分析确定槽内壁是否存在结疤，当存在结疤时，处理器控制机械臂动作，实现对该位置的结疤进行清理，当不存在结疤时，机器人按照预设路径移动至下一位置进行清理。可见，本申请利用机器人代替人工来清理结疤，可以提高清理效率，缩短清理时间，从而提高生产效率，由于无需人工去清理结疤，消除了对人员的安全隐患。

本申请还提供了一种清理结疤的系统，与上述清理结疤的机器人具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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申请的一些实施例，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。

图1为本申请所提供的一种清理结疤的机器人的结构示意图；

图2为本申请所提供的一种清理结疤的系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种清理结疤的机器人，代替人工来清理结疤，可以提高清理效率，缩短清理时间，从而提高生产效率，由于无需人工去清理结疤，消除了对人员的安全隐患；本申请的另一核心是提供一种清理结疤的系统，与上述清理结疤的机器人具有相同的有益效果。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请所提供的一种清理结疤的机器人的结构示意图，包括：

机械臂6；移动装置4；

设置于移动装置4上的位置测量装置2，用于获取移动装置4的当前位置；

设置于移动装置4上的图像采集装置3，用于获取当前位置的槽内壁的图像数据；

处理器1，用于根据图像数据确定当前位置的槽内壁是否存在结疤，若是，则控制机械臂6清理结疤，否则按照预设路径控制移动装置4移动至下一位置；

固定装置5，用于将移动装置4固定于当前位置以完成清理动作。

具体地，为了解决现有技术中存在的问题，本申请提供了一种能够长时间、高效清理结疤的智能机器人，这是一个自动化的智能设备，代替人工来清理工业槽内的结疤。本申请的机器人可由槽顶的孔或由底部人孔进入工业槽内部，初始位置定位好后，通过固定装置5进行固定，机器人上电便可开始清理工作，其中，位置测量装置2以设定的参考点为基础，通过测量到工业槽底部、侧壁的距离计算得到其三维坐标，也就是获取了移动装置4的当前位置。图像采集装置3采集当前位置时图像采集装置3所对的槽内壁的图像，获得图像数据，并将图像数据发送至处理器1，处理器1通过专用的图像算法分析当前位置的槽内壁是否存在结疤，若存在结疤，处理器1控制机械臂6动作，以清理结疤，若不存在结疤，处理器1根据预设路径控制移动装置4移动至下一位置。

需要说明的是，由于结疤成分主要是铝酸钠溶液中析出的氢氧化铝与赤泥的混合物，结疤的结构致密、坚硬，虽然结疤是经过一段时间逐步粘结形成，但由于物质结构一致，层级剥离难度大；需先打破结疤间的圆柱面，接触面越大，越易剥离；同时槽壁为钢板，与结疤的物质不是同质结构，结疤与槽壁较易分离。因此，本申请可以采用类似破碎锤的机械臂6对槽壁结疤进行清理，这样结疤比较容易清理。

还需要说明的是，图像采集装置3可以实时获取当前位置的槽内壁的图像数据，以实时确定是否还存在结疤，也可以每隔预设周期获取当前位置的槽内壁的图像数据，本申请在此不做特别的限定。

当然，机械臂6运动需要处理器1控制其内部的电机运动，除了采用机械臂6这种执行结构，还可以采用其他的结构，本申请在此不做特别的限定。

本申请提供了一种清理结疤的机器人，包括机械臂；移动装置；设置于移动装置上的位置测量装置，用于获取移动装置的当前位置；设置于移动装置上的图像采集装置，用于获取当前位置的槽内壁的图像数据；处理器，用于根据图像数据确定当前位置的槽内壁是否存在结疤，若是，则控制机械臂清理结疤，否则按照预设路径控制移动装置移动至下一位置；固定装置，用于将移动装置固定于当前位置以完成清理动作。

本申请中，机器人通过位置测量装置获取自身的当前位置，利用图像采集装置实时获取该位置的槽内壁的图像数据，通过处理器的分析确定槽内壁是否存在结疤，当存在结疤时，处理器控制机械臂动作，实现对该位置的结疤进行清理，当不存在结疤时，机器人按照预设路径移动至下一位置进行清理。可见，本申请利用机器人代替人工来清理结疤，可以提高清理效率，缩短清理时间，从而提高生产效率，由于无需人工去清理结疤，消除了对人员的安全隐患。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，处理器1还用于根据图像数据获得结疤厚度，并判断结疤厚度是否大于预设阈值，若是，则根据结疤厚度控制机械臂6清理结疤，直至当前位置的槽内壁的当前结疤厚度不大于预设阈值，否则按照预设路径控制移动装置4移动至下一位置。

具体地，考虑到机器人清理时容易发生过度清理，造成槽壁损坏的情况，因此，根据图像采集装置3获取的图像数据，处理器1不仅要判断是否存在结疤，当存在结疤时，还要根据图像数据分析获得结疤厚度，当结疤厚度大于预设阈值时再进行清理，而且，根据结巴厚度处理器1在控制机械臂6动作时也可以选择合适的力度，防止过度清理。此外，本申请可以在结疤厚度大于3mm时，才进行清理。当然，可以根据实时的图像数据实时计算结疤厚度，防止不小心清理过度。

此外，本申请的预设阈值可以为3mm，也可以为其他，预设阈值根据实际情况设置即可，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，机械臂6包括电镐和/或空气冲击镐。

具体地，考虑到清理结疤的便捷性，机械臂6包括电镐和/或空气冲击镐这样的结构，电镐适用于长时间工作，具有安全可靠、效率高、操作方便等特点，有利于提高清理效率，缩短清理时间。

需要说明的是，机械臂6的结构多种多样，可以根据实际需要选择合适的结构来实现所需的功能，本申请对机械臂6的结构不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，位置测量装置2为激光测距仪。

具体地，为了保证机器人清理结疤的效果，不要出现遗漏等情况，这就需要保证位置测量的精确性，因此，本申请可以采用精确度高的激光测距仪来测量位置。

当然，位置测量装置2除了可以采用激光测距仪外，还可以采用其他的位置测量装置2，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，图像采集装置3包括互补金属氧化物半导体CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器。

具体地，图像采集装置3可以为摄像头，通过摄像头的视觉传感功能获取图像数据，获取的图像数据可以用于分析和决策下一步的操作。采用摄像头获得图像数据后，通过A/D(Analog to Digital converter，模数转换器)转换成数字信号传送给专用的图像处理算法。摄像头的传感器可以使用CMOS感光元件，由感光二极管、放大器与模数转换电路构成；每一个CMOS感光元件都直接整合了放大器和模数转换逻辑，当感光二极管接收光照产生模拟的电信号之后，电信号首先被该CMOS感光元件中的放大器放大，然后直接转换成对应的数字信号。

当然，图像采集装置3除了可以为上述的结构外，还可以为其他的结构，本申请对图像采集装置3的结构不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，根据图像数据获得结疤厚度的过程具体为：

根据像素数据和/或图像亮度和/或图像颜色，计算结疤厚度。

具体地，本申请可以根据像素和/或图像亮度和/或图像颜色等信息，通过图像算法进行各种运算来提取结疤的特征，然后再根据预设的判别准则输出结疤厚度，进而控制机械臂6进行相应清理动作。当然，获取结疤厚度的方式还可以为其他，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，固定装置5设置于移动装置4的底部。

具体地，固定装置5作为固定机器人的结构，一般设置于移动装置4的底部，固定装置5的结构多种多样，可以根据机器人的整体结构来选择，本申请在此不做特别的限定。

本申请还提供了一种清理结疤的系统，包括多个如上任一实施例所描述的清理结疤的机器人，还包括数据传输装置和终端；

则处理器1还用于将图像数据发送至终端；

终端用于通过数据传输装置发送位置调整指令，以控制移动装置4按照预设路径进行清理。

具体地，请参考图2，图2为本申请所提供的一种清理结疤的系统的结构示意图，考虑到机器人可能会出现偏离路径或者清理过度或者清理未完成就移走的情况，本申请还可以通过槽外终端进行在线控制机器人，通过传出的图像数据，槽外作业人员通过如PC等终端显示图像，发送指令进行现场扭偏。如可以采用遥控技术通过无线电遥控系统控制机器人。无线电遥控系统主要包括无线电发射机、接收机和执行机构三个部分。发射机主要包括编码电路和发射电路。编码电路由操纵器(操纵开关或电位器等)控制，操纵者通过操纵器使编码电路产生所需要的控制指令。发射电路的主要作用是产生载波，并由调制器将指令信号调制在载波上，经天线将已调载波发送出去。接收机由接收电路及译码电路组成。接收电路又包括高频部分及解调器部分，由接收天线发送的微弱信号经接收机的高频部分选择和放大后，送到解调器。

一般地，工业槽内各个地方的结疤厚度比较一致，但也不排除个别位置结疤厚度较大或较小，这种情况下可以通过终端，即人工在槽体外进行控制以调整机器人或者预设路径进行清理。

需要说明的是，数据传输装置可以为无线传输装置，也可以为有线传输装置，本申请在此不做特别的限定。终端可以为电脑或者手机，还可以为其他，本申请在此不做特别的限定。

本申请还提供了一种清理结疤的系统，与上述清理结疤的机器人具有相同的有益效果。

作为一种优选的实施例，机器人的个数为2。

具体地，如图2所示，本申请可以采用两个机器人进行结疤清理，提高清理效率，具体设置方式请参考图2，机器人在一个地点完成清理后，需要移动位置，可以在环绕槽体内壁一圈后向下或者向上移动一段距离继续清理。

本申请可以提高沉降槽和种分槽结疤清理的效率、减少至少一半的清理人员。

当然，为了进一步提高清理效率，还可以增加机器人的个数，本申请对机器人的数目不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，该清理结疤的系统还包括：

安装于工业槽内、按照预设路径设置以使移动装置4按照预设路径移动的轨道支架。

具体地，本申请可以在工业槽内安装按照预设路径设置的轨道支架，支架上有对应的轨道，如图2所示，机器人与轨道之间可以为卡槽运动方式，通过固定装置5将机器人固定在轨道上，机器人通过伸长机械臂6开动电镐或空气冲击镐进行作业。槽外作业人员通过终端显示机器人所采集的图像，发送指令进行现场扭偏时，还可以调整轨道支架。

相应地，本申请先在槽体内安装轨道支架，作为机器人上下运动的轨道，以及整体结构的安装，并进行机器人进出槽体实验和局部清理试验以及整个槽内的结疤清理试验，能够实现机器人代替人工清理的目标。

当然，本申请的清理结疤的系统还可以有其他的结构，本申请在此不做特别的限定。

对于本申请实施例提供的一种清理结疤的系统的介绍请参照前述清理结疤的机器人的实施例，本申请在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种清理结疤的机器人，其特征在于，包括：

机械臂；移动装置；

设置于所述移动装置上的位置测量装置，用于获取所述移动装置的当前位置；

设置于所述移动装置上的图像采集装置，用于获取当前位置的槽内壁的图像数据；

处理器，用于根据所述图像数据确定当前位置的槽内壁是否存在结疤，若是，则控制所述机械臂清理所述结疤，否则按照预设路径控制所述移动装置移动至下一位置；

固定装置，用于将所述移动装置固定于当前位置以完成清理动作。

2.根据权利要求1所述的清理结疤的机器人，其特征在于，所述处理器还用于根据所述图像数据获得结疤厚度，并判断所述结疤厚度是否大于预设阈值，若是，则根据所述结疤厚度控制所述机械臂清理所述结疤，直至当前位置的槽内壁的当前结疤厚度不大于所述预设阈值，否则按照所述预设路径控制所述移动装置移动至下一位置。

3.根据权利要求2所述的清理结疤的机器人，其特征在于，所述机械臂包括电镐和/或空气冲击镐。

4.根据权利要求2所述的清理结疤的机器人，其特征在于，所述位置测量装置为激光测距仪。

5.根据权利要求2所述的清理结疤的机器人，其特征在于，所述图像采集装置包括互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器。

6.根据权利要求2-5任一项所述的清理结疤的机器人，其特征在于，所述根据所述图像数据获得结疤厚度的过程具体为：

根据像素数据和/或图像亮度和/或图像颜色，计算结疤厚度。

7.根据权利要求6所述的清理结疤的机器人，其特征在于，所述固定装置设置于所述移动装置的底部。

8.一种清理结疤的系统，其特征在于，包括多个如权利要求1-7任一项所述的机器人，还包括数据传输装置和终端；

则所述处理器还用于将所述图像数据发送至所述终端；

所述终端用于通过所述数据传输装置发送位置调整指令，以控制所述移动装置按照所述预设路径进行清理。

9.根据权利要求8所述的清理结疤的系统，其特征在于，所述机器人的个数为2。

10.根据权利要求8所述的清理结疤的系统，其特征在于，该清理结疤的系统还包括：

安装于工业槽内、按照所述预设路径设置以使所述移动装置按照所述预设路径移动的轨道支架。