CN110657895B - 一种精炼机器人自动测温取样装置及使用方法 - Google Patents

一种精炼机器人自动测温取样装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种精炼机器人自动测温取样装置及使用方法，包括机器人手臂夹紧部件、机器人曲伸臂、移动式机器人驱动行走结构，调控机构和设置在机器人手臂夹紧部件动力驱动端的测温取样枪定位机构；使用方法包括如下步骤：步骤一：校准枪头；步骤二：取测温弹或取样弹；步骤三：机器人下炉作业条件判断。本发明的有益效果为：本发明是机器人夹臂夹取测温取样腔放置在钢包中对钢水成分进行取样和测温；采用六自由度机械臂配合可伸展的前抓取爪组件，可以实现前后左右360度，上下180度空间范围内抓取物体，对于复杂的物体可以进行精准抓取和放置的同时可以控制完成抓取和放置所用时间与速度。

Description

一种精炼机器人自动测温取样装置及使用方法
技术领域
本发明涉及炼钢精炼区域测温取样技术领域，尤其涉及一种精炼机器人自动测温取样装置。
背景技术
目前炼钢精炼区域测温取样时在测温取样过程中，存在以下几方面问题：(1)当将测温取样枪管装到测温枪杆时，对插入尺寸精度要求高，太深会破坏套管头部的热电偶，太浅则没有碰到触点，不能将温度信号传到发射装置，而现有技术难以实现该高精度的插入尺寸控制；(2)测温取样枪管孔与枪杆的外径相差较小，对准安装的精确度要求高，枪杆头部易弯曲变形，在一定的变形量下，套管与枪头难以准确安装，因此，在两者对准时稍微有一些偏差即造成枪杆变形，影响检测的精度；(3)现有的都是工人扛着测温取样枪插入盛放有钢水的钢包里，通过测温取样枪取钢包中钢水的成分取样进行化验、测温；然而由于操作区的温度非常高，具有很大的危险性，而且人工操作存在不确定性和连续性，因此存在很大的不利因素。
因此，一种连续自动取料的全自动化的测温取样装置越来越受到人们的青睐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种精炼机器人自动测温取样装置。
本发明是通过如下措施实现的：一种精炼机器人自动测温取样装置，其中，包括机器人手臂夹紧部件1、机器人曲伸臂2、移动式机器人驱动行走结构3，调控机构4和设置在所述机器人手臂夹紧部件1动力驱动端的测温取样枪定位机构5；所述机器人手臂夹紧部件1与所述机器人曲伸臂2相连接，所述机器人曲伸臂2设置在所述移动式机器人驱动行走结构3上，所述调控机构4的电控线路分别与控制所述机器人手臂夹紧部件1、机器人曲伸臂2、移动式机器人驱动行走结构3和测温取样枪定位机构5的电控驱动端口相连接。
作为本发明提供的一种精炼机器人自动测温取样装置进一步优化方案，所述测温取样枪定位机构5包括设置在所述机器人手臂夹紧部件1支撑架111上的支撑杆50，设置在所述支撑杆50上的旋转座51，与所述旋转座51上的导向框52滑动配合的限位块53，驱动所述限位块53沿所述导向框52移动的传动构件54，设置在所述传动构件54上的驱动轴上的动力齿轮55，与所述动力齿轮55同轴设置的中间传动齿轮56和锥形摩擦套57，与所述锥形摩擦套57锥形内侧面相靠接的测温取样枪定位件59。
作为本发明提供的一种精炼机器人自动测温取样装置进一步优化方案，所述传动构件54包括连接所述限位块53的动力驱动杆，连接所述动力驱动杆的旋转柄，所述旋转柄的动力端连接所述动力齿轮55的驱动轴。
作为本发明提供的一种精炼机器人自动测温取样装置进一步优化方案，所述测温取样枪定位件59包括与所述锥形摩擦套57锥形内侧面相靠接的摩擦导向件590，与所述摩擦导向件590传动轴相互配合的导向部件591，与所述导向部件591滑动配合的定位座592，所述导向部件591通过传动丝杠螺纹连接于所述定位座592上；所述摩擦导向件590传动轴自由端设有夹紧测温取样枪的若干个定位卡爪。
作为本发明提供的一种精炼机器人自动测温取样装置进一步优化方案，所述机器人手臂夹紧部件1包括前抓取爪组件11，连接于所述前抓取爪组件11的旋转臂12，以及设置在所述旋转臂12上的动力臂13；所述前抓取爪组件11的支撑架111固定连接所述支撑杆50。
作为本发明提供的一种精炼机器人自动测温取样装置进一步优化方案，所述机器人手臂曲伸臂2包括依次相互活动连接的前曲伸手臂20，后曲伸手臂21和底部移动云台22；
所述前曲伸手臂20包括支架I200，设置在所述支架1200上的舵机V 201、舵机IV202和舵机III203；所述舵机IV202与所述舵机V 201上下相连接，所述舵机IV202位于所述舵机V 201的上方；所述舵机III203与所述支架I 200下部组合连接，用于控制所述机器人手臂抓取部件1再次上下运动；
所述舵机V201驱动所述机器人手臂抓取部件1旋转运动，实现正抓，倾斜抓，倒抓。
所述舵机IV202与所述支架I 200上部内嵌连接；所述舵机IV202控制所述机器人手臂抓取部件1能够精确作上下运动。
所述后曲伸手臂21包括顶部铰接于所述舵机III203上的支架II 210和活动连接于所述支架II210末端的舵机II211，所述支架II210顶部内嵌铰接于所述舵机III203；
所述舵机II 211与所述支架II 210内嵌连接，并且与其下方的所述底部移动云台22相连接；所述舵机II 211驱动所述前曲伸手臂20和所述机器人手臂抓取部件1一次粗略上下运动。
所述舵机III203开启后，控制机器人手臂抓取部件1二次粗略上下运动。
作为本发明提供的一种精炼机器人自动测温取样装置进一步优化方案，所述底部移动云台22包括旋转联动轴220和舵机I 221，所述旋转联动轴220与舵机I 221内部组合连接；所述舵机I 221驱动所述前曲伸手臂20、后曲伸手臂21和机器人手臂抓取部件1平行或垂直于所述移动式机器人驱动行走结构3的车平台板30做旋转运动。
作为本发明提供的一种精炼机器人自动测温取样装置进一步优化方案，所述移动式机器人驱动行走结构3包括车平台板30、步进电机31，万向轮32和寻迹传感器33；所述步进电机31，万向轮32，寻迹传感器33均为四个，四个所述步进电机31和四个所述万向轮32均分别布置在所述车平台板30底面的四个角处，其对角线设置的所述万向轮32为同向设置；所述万向轮32位于所述车平台板30下方外侧，其与所述步进电机31相连；所述寻迹传感器33设置在所述平台板33上，且位于所述车平面板30四周中部内侧，所述寻迹传感33返回数值，步进电机31做出相应运作反应。
作为本发明提供的一种精炼机器人自动测温取样装置进一步优化方案，所述调控机构4由安装在所述车平台板30上的微控制器40，所述微控制器40的电控线路分别连接于所述机器人手臂抓取部件1的驱动端，前曲伸手臂20电控驱动端，后曲伸手臂21电控端和底部移动云台22动力驱动端，用于控制所述机器人手臂抓取部件1，前曲伸手臂20，后曲伸手臂21和底部移动云台22的运动；微控制器发出指令，步进电机开始转动。
为了更好地实现本发明目的，本发明还提供了一种精炼机器人自动测温取样装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：校准枪头：系统所用的测温取样枪头相对于弹库校准标记偏差超出3-5厘米，则需要将枪头解正；是通过测温取样枪定位机构5的旋转座51转动驱动传动构件54带动锥形摩擦套57同步转动，从而带动摩擦导向件590驱动导向部件591沿定位座592移动，根据枪杆的传感器端接收到定位卡爪的位置，对定位卡爪进行位置校准，调控机构4的电控端驱动定位卡爪的开合和关闭；
步骤二：取测温弹或取样弹：
根据步骤一中定位卡爪校准的位置对弹库中对应位置的测温弹或者取样弹进行固定、夹取；
步骤三：机器人下炉作业条件判断：
将炉口打开至最大，取测温弹或取样弹的热电偶端抬升到最高位，进行炉内测温或取样；调控机构4控制定位卡爪开合，将测温弹或取样弹拆下进行检查。
本发明的有益效果为：本发明是机器人夹臂夹取测温取样腔放置在钢包中对钢水成分进行取样和测温；采用六自由度机械臂配合可伸展的前抓取爪组件，可以实现前后左右360度，上下180度空间范围内抓取物体，对于复杂的物体可以进行精准抓取和放置的同时可以控制完成抓取和放置所用时间与速度，车身重量轻，质量均匀，车身更加牢固；车平台板采用方形机构，行走的过程中更加平稳，车轮采用对角两轮同向放置，可实现直角转弯和斜向行走；可以适应各种复杂的工作环境，可以自主规划行进路线且寻迹传感器协调作用使行驶的过程中容错率高精准定位与修正，寻迹传感器位于车平台板四周中部内侧可以精准定位循迹，行驶稳定准确，效率更高。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构示意图。
图2为本发明实施例的局部结构示意图。
图3为本发明实施例的局部结构示意图。
图4为本发明实施例的局部结构示意图。
图5为本发明实施例中测温取样枪定位机构的结构示意图。
图6为本发明实施例中测温取样枪定位机构的结构示意图。
其中，附图标记为：1、机器人手臂抓取部件；11、前抓取爪组件；12、旋转臂；13、动力臂；111、支撑架；2、机器人手臂曲伸臂；20、前曲伸手臂；200、支架I；201、舵机V；202、舵机IV；203、舵机III；21、后曲伸手臂；210、支架II；211、舵机II；22、底部移动云台；220、旋转联动轴；221、舵机I；3、移动式机器人驱动行走结构；30、车平台板；31、步进电机；32、万向轮；33、寻迹传感器；4、调控机构；40、微控制器；5、测温取样枪定位机构；50、支撑杆；51、旋转座；52、导向框；53、限位块；54、传动构件；55、动力齿轮；56、中间传动齿轮；57、锥形摩擦套；59、测温取样枪定位件；590、摩擦导向件；591、导向部件；592、定位座。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
参见图1至图6，本发明是：一种精炼机器人自动测温取样装置，其中，包括机器人手臂夹紧部件1、机器人曲伸臂2、移动式机器人驱动行走结构3，调控机构4和设置在机器人手臂夹紧部件1动力驱动端的测温取样枪定位机构5；机器人手臂夹紧部件1与机器人曲伸臂2相连接，机器人曲伸臂2设置在移动式机器人驱动行走结构3上，调控机构4的电控线路分别与控制机器人手臂夹紧部件1、机器人曲伸臂2、移动式机器人驱动行走结构3和测温取样枪定位机构5的电控驱动端口相连接。
具体地，测温取样枪定位机构5包括设置在机器人手臂夹紧部件1支撑架111上的支撑杆50，设置在支撑杆50上的旋转座51，与旋转座51上的导向框52滑动配合的限位块53，驱动限位块53沿导向框52移动的传动构件54，设置在传动构件54上的驱动轴上的动力齿轮55，与动力齿轮55同轴设置的中间传动齿轮56和锥形摩擦套57，与锥形摩擦套57锥形内侧面相靠接的测温取样枪定位件59。
具体地，传动构件54包括连接限位块53的动力驱动杆，连接动力驱动杆的旋转柄，旋转柄的动力端连接动力齿轮55的驱动轴。
具体地，测温取样枪定位件59包括与锥形摩擦套57锥形内侧面相靠接的摩擦导向件590，与摩擦导向件590传动轴相互配合的导向部件591，与导向部件591滑动配合的定位座592，导向部件591通过传动丝杠螺纹连接于定位座592上；摩擦导向件590传动轴自由端设有夹紧测温取样枪的若干个定位卡爪。
具体地，机器人手臂夹紧部件1包括前抓取爪组件11，连接于前抓取爪组件11的旋转臂12，以及设置在旋转臂12上的动力臂13；前抓取爪组件11的支撑架111固定连接支撑杆50。
具体地，机器人手臂曲伸臂2包括依次相互活动连接的前曲伸手臂20，后曲伸手臂21和底部移动云台22；
前曲伸手臂20包括支架I200，设置在支架I200上的舵机V201、舵机IV202和舵机III203；舵机IV202与舵机V201上下相连接，舵机IV202位于舵机V201的上方；舵机III203与支架I200下部组合连接，用于控制机器人手臂抓取部件1再次上下运动；
舵机V 201驱动机器人手臂抓取部件1旋转运动，舵机IV202与支架I 200上部内嵌连接；舵机IV202控制机器人手臂抓取部件1上下运动；
后曲伸手臂21包括顶部铰接于舵机III203上的支架II210和活动连接于支架II210末端的舵机II211，支架II210顶部内嵌铰接于舵机III203；
舵机II211与支架II210内嵌连接，并且与其下方的底部移动云台22相连接；舵机II211驱动前曲伸手臂20和机器人手臂抓取部件1一次粗略上下运动。
具体地，底部移动云台22包括旋转联动轴220和舵机I 221，旋转联动轴220与舵机I 221内部组合连接；舵机I 221驱动前曲伸手臂20、后曲伸手臂21和机器人手臂抓取部件1平行或垂直于移动式机器人驱动行走结构3的车平台板30做旋转运动。
具体地，移动式机器人驱动行走结构3包括车平台板30、步进电机31，万向轮32和寻迹传感器33；步进电机31，万向轮32，寻迹传感器33均为四个，四个步进电机31和四个万向轮32均分别布置在车平台板30底面的四个角处，其对角线设置的万向轮32为同向设置；万向轮32位于车平台板30下方外侧，其与步进电机31相连；寻迹传感器33设置在平台板33上，且位于车平面板30四周中部内侧。
具体地，调控机构4由安装在车平台板30上的微控制器40，微控制器40的电控线路分别连接于机器人手臂抓取部件1的驱动端，前曲伸手臂20电控驱动端，后曲伸手臂21电控端和底部移动云台22动力驱动端，用于控制机器人手臂抓取部件1，前曲伸手臂20，后曲伸手臂21和底部移动云台22的运动。
为了更好地实现本发明目的，本发明还提供了一种精炼机器人自动测温取样装置的使用方法，其中，包括以下步骤：
步骤一：校准枪头：测温取样枪头相对于弹库校准标记偏差超出3-5厘米，则需要将枪头解正；通过测温取样枪定位机构5的旋转座51转动驱动传动构件54带动锥形摩擦套57同步转动，从而带动摩擦导向件590驱动导向部件591沿定位座592移动，根据枪杆的传感器端接收到定位卡爪的位置，对定位卡爪进行位置校准，调控机构4的电控端驱动定位卡爪的开合和关闭；
步骤二：取测温弹或取样弹：
根据步骤一中定位卡爪校准的位置对弹库中对应位置的测温弹或者取样弹进行固定、夹取；
步骤三：机器人下炉作业条件判断：
将炉口打开至最大，取测温弹或取样弹的热电偶端抬升到最高位，进行炉内测温或取样，调控机构4控制定位卡爪开合，将测温弹或取样弹拆下进行检查。
本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种精炼机器人自动测温取样装置，其特征在于，包括机器人手臂抓取部件（1）、机器人曲伸臂（2）、移动式机器人驱动行走结构（3），调控机构（4）和设置在所述机器人手臂抓取部件（1）动力驱动端的测温取样枪定位机构（5）；所述机器人手臂抓取部件（1）与所述机器人曲伸臂（2）相连接，所述机器人曲伸臂（2）设置在所述移动式机器人驱动行走结构（3）上，所述调控机构（4）的电控线路分别与控制所述机器人手臂抓取部件（1）、机器人曲伸臂（2）、移动式机器人驱动行走结构（3）和测温取样枪定位机构（5）的电控驱动端口相连接；
所述测温取样枪定位机构（5）包括设置在所述机器人手臂抓取部件（1）支撑架（111）上的支撑杆（50），设置在所述支撑杆（50）上的旋转座（51），与所述旋转座（51）上的导向框（52）滑动配合的限位块（53），驱动所述限位块（53）沿所述导向框（52）移动的传动构件（54），设置在所述传动构件（54）上的驱动轴上的动力齿轮（55），与所述动力齿轮（55）同轴设置的中间传动齿轮（56）和锥形摩擦套（57），与所述锥形摩擦套（57）锥形内侧面相靠接的测温取样枪定位件（59）；
所述传动构件（54）包括连接所述限位块（53）的动力驱动杆，连接所述动力驱动杆的旋转柄，所述旋转柄的动力端连接所述动力齿轮（55）的驱动轴；
所述测温取样枪定位件（59）包括与所述锥形摩擦套（57）锥形内侧面相靠接的摩擦导向件（590），与所述摩擦导向件（590）传动轴相互配合的导向部件（591），与所述导向部件（591）滑动配合的定位座（592），所述导向部件（591）通过传动丝杠螺纹连接于所述定位座（592）上；所述摩擦导向件（590）传动轴自由端设有夹紧测温取样枪的若干个定位卡爪；
所述机器人曲伸臂（2）包括依次相互活动连接的前曲伸手臂（20），后曲伸手臂（21）和底部移动云台（22）；
所述前曲伸手臂（20）包括支架I（200），设置在所述支架I（200）上的舵机Ⅴ（201）、舵机Ⅳ（202）和舵机Ⅲ（203）；所述舵机Ⅳ（202）与所述舵机Ⅴ（201）上下相连接，所述舵机Ⅳ（202）位于所述舵机Ⅴ（201）的上方；所述舵机Ⅲ（203）与所述支架Ⅰ（200）下部组合连接，用于控制所述机器人手臂抓取部件（1）再次上下运动；
所述舵机Ⅴ（201）驱动所述机器人手臂抓取部件（1）旋转运动，所述舵机Ⅳ（202）与所述支架Ⅰ（200）上部内嵌连接；所述舵机Ⅳ（202）控制所述机器人手臂抓取部件（1）上下运动；
所述后曲伸手臂（21）包括顶部铰接于所述舵机Ⅲ（203）上的支架Ⅱ（210）和活动连接于所述支架Ⅱ（210）末端的舵机Ⅱ（211），所述支架Ⅱ（210）顶部内嵌铰接于所述舵机Ⅲ（203）；
所述舵机Ⅱ（211）与所述支架Ⅱ（210）内嵌连接，并且与其下方的所述底部移动云台（22）相连接；所述舵机Ⅱ（211）驱动所述前曲伸手臂（20）和所述机器人手臂抓取部件（1）做一次粗略上下运动；
所述的精炼机器人自动测温取样装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：校准枪头：测温取样枪头相对于弹库校准标记偏差超出3-5厘米，则需要将枪头解正；通过测温取样枪定位机构（5）的旋转座（51）转动驱动传动构件（54）带动锥形摩擦套（57）同步转动，从而带动摩擦导向件（590）驱动导向部件（591）沿定位座（592）移动，根据枪杆的传感器端接收到定位卡爪的位置，对定位卡爪进行位置校准，调控机构4的电控端驱动定位卡爪的开合和关闭；
步骤二：取测温弹或取样弹：
根据步骤一中定位卡爪校准的位置对弹库中对应位置的测温弹或者取样弹进行固定、夹取；
步骤三：机器人下炉作业条件判断：
将炉口打开至最大，取测温弹或取样弹的热电偶端抬升到最高位，进行炉内测温或取样，调控机构（4）控制定位卡爪开合，将测温弹或取样弹拆下进行检查。
2.根据权利要求1所述的精炼机器人自动测温取样装置，其特征在于，所述机器人手臂抓取部件（1）包括前抓取爪组件（11），连接于所述前抓取爪组件（11）的旋转臂（12），以及设置在所述旋转臂（12）上的动力臂（13）；所述前抓取爪组件（11）的支撑架（111）固定连接所述支撑杆（50）。
3.根据权利要求1所述的精炼机器人自动测温取样装置，其特征在于，所述底部移动云台（22）包括旋转联动轴（220）和舵机Ⅰ（221），所述旋转联动轴（220）与舵机Ⅰ（221）内部组合连接；所述舵机Ⅰ（221）驱动所述前曲伸手臂（20）、后曲伸手臂（21）和机器人手臂抓取部件（1）平行或垂直于所述移动式机器人驱动行走结构（3）的车平台板（30）做旋转运动。
4.根据权利要求1所述的精炼机器人自动测温取样装置，其特征在于，所述移动式机器人驱动行走结构（3）包括车平台板（30）、步进电机（31），万向轮（32）和寻迹传感器（33）；所述步进电机（31），万向轮（32），寻迹传感器（33）均为四个，四个所述步进电机（31）和四个所述万向轮（32）均分别布置在所述车平台板（30）底面的四个角处，其对角线设置的所述万向轮（32）为同向设置；所述万向轮（32）位于所述车平台板（30）下方外侧，其与所述步进电机（31）相连；所述寻迹传感器（33）设置在所述平台板（30 ）上，且位于所述车平台板（30）四周中部内侧。
5.根据权利要求4所述的精炼机器人自动测温取样装置，其特征在于，所述调控机构（4）包括安装在所述车平台板（30）上的微控制器（40），所述微控制器（40）的电控线路分别连接于所述机器人手臂抓取部件（1）的驱动端，前曲伸手臂（20）电控驱动端，后曲伸手臂（21）电控端和底部移动云台（22）动力驱动端，用于控制所述机器人手臂抓取部件（1），前曲伸手臂（20），后曲伸手臂（21）和底部移动云台（22）的运动。
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