CN113026700B - 清污机器人漂浮物清污方法 - Google Patents

Abstract

一种清污机器人漂浮物清污方法，通过采用人工和无人机结合方式对所要清漂的闸口进行确认，再根据人工观察确定常规漂浮物闸口并编号，将编号对应的信息发送给清污机器人，清污机器人对抓具进行自检，如果抓具与所接收的指令对应，直径进入清漂程序，反之则更换抓具后再进入清漂程序，通过清漂后依次提升、临时储存，达到储存量后再卸料转运。本发明克服了原漂浮物清理时选择更换抓具繁琐费时费力导致清漂效率降低的问题，该方法操作简单方便，清污效率高，自检与指令发送对应的抓具，适应性好的特点。

Description

清污机器人漂浮物清污方法

技术领域

本发明属于常规目标清污技术领域，涉及一种清污机器人漂浮物清污方法。

背景技术

在水电站水轮机进水口处一般均设有拦污栅，用于拦截河道中漂浮或悬浮的杂物，为了保证拦污栅水流畅通，需对拦污栅前污物进行定期清理。然而在汛期时，受暴雨冲刷的影响，库区上游大量漂浮物会快速向拦污栅前汇聚，漂浮物中除了泡沫块、编织袋塑料杂物等常规漂浮物和大型漂浮物，大型漂浮物包括树杆、木料等，通常还伴随着树杆、木料等大型漂浮物。为了提高清污效率，需要对常规漂浮物和大型漂浮物进行分别清污。

现有技术中常采用回转式清污机对拦污栅前常规漂浮物进行清理，采用门吊结合瓣式抓斗对大型漂浮进行清理，其存在以下不足：

（1）智能化程度低，无法根据漂浮物的类型自动选取抓取方式，耗时费力。

（2）现实清污过程中，来污速度快，而从回转式清污机更换到瓣式清污抓斗通常需要耗费大量时间，十分影响清污效率，甚至会威胁拦污栅和机组的安全运行。

（3）需配备专业持证人员起吊，清污技术要求高，操作难度比较大。

（4）受钢丝绳吊装结构及工作条件等限制，无法清理拦污栅前较大水深处的污物（＜1.5m）。

（5）清污现场需要的协调人员众多，起吊的污物重量难以监控，起吊时存在一定的安全风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种清污机器人漂浮物清污方法，结构简单，采用人工和无人机结合方式对所要清漂的闸口进行确认，再根据人工观察确定常规漂浮物闸口并编号，将编号对应的信息发送给清污机器人，清污机器人对抓具进行自检，如果抓具与所接收的指令对应，直径进入清漂程序，反之则更换抓具后再进入清漂程序，清漂后依次提升、临时储存，达到储存量后再卸料转运，该方法操作简单方便，清污效率高，自检与指令发送对应的抓具，适应性好。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种清污机器人漂浮物清污方法，它包括如下步骤：

步骤1,编号；根据坝前闸口布局进行对多个闸口编号；采用人工和无人机识别所需要清污的闸口；

步骤2,类型确认；采用人工或雷达确认常规漂浮物闸口，并发送确认信号；

步骤3,判断抓具；清污机器人进入自检模式，判断所携带的工具；根据接收的“常规漂浮物”或“大型漂浮物”指令后，自动检测抓具类型；

步骤4,启动清漂；清污机器人自动控制抓具对漂浮物进行抓取；

步骤5,提升；清污机器人将已抓取的清漂物自动提升至闸口上部；

步骤6,临时储存；将抓具每次抓取的漂浮物临时储存在卸料斗内；

步骤7,转运；当卸料斗内的漂浮物达到设定值时，将漂浮物转走。

在优选的方案中，在步骤1中，闸口依次编为1、2、……，通过人工识别和无人机拍摄，如果发现其中一部分闸口前的漂浮物到达清漂设定范围时，则认为该部分闸口为需要清理漂浮物的闸口，对需要清理漂浮物的闸口编号a、b、c……。

在优选的方案中，在步骤2中，人工观察所需清漂的闸口，若所需清漂的闸口前为农作物秸杆、根茎及山地植被类漂浮物，或者泡沫块、编织袋塑料类杂物，或者生活垃圾类柔性漂浮物，则确认为常规漂浮物；将“常规漂浮物”指令输入中控室的计算机并远程发送给清污机器人；或者，清污机器人行走至所需清漂物对应的闸口后，开启雷达扫描闸口，若所需清漂的闸口前为树杆、木料漂浮物，则确认为大型漂浮物；中控室的计算机接受雷达确定信号并远程发送给清污机器人。

在步骤3中，当清污机器人自检后检测到的抓具与所接收指令的清理抓具对应后，进入下一步，反之则启动清污机器人更换抓具。

在优选的方案中，在步骤4中，抓具贴着拦污栅下降，到达指定高程后，打开抓具，对漂浮物进行抓取。

在优选的方案中，在步骤5中，抓具贴着拦污栅上升，当高度高于卸料斗高度时停止；此过程中，称重装置对抓具内的漂浮物进行单次称重。

在优选的方案中，在步骤6中，清污机器人控制卸料斗水平移动，抵达抓具下部后，抓具释放漂浮物进入卸料斗内，漂浮物临时储存于卸料斗内。

在优选的方案中，在步骤7中，当卸料斗内漂浮物到达设定的容积率或重量后，卸料斗在机器人驱动下水平横移，当卸料斗与转运车的车斗对应后，卸料斗自动打开排出漂浮物，漂浮物落入车斗后，转运车离开。

在优选的方案中，自检过程是通过设置在常规漂浮物抓具与清污机器人之间连接的抓具称重设备对其进行检测，当称重设备显示的数值在设定阈值范围内时，侧默认为常规漂浮物抓具；反之则为大型漂浮抓具。

在优选的方案中，更换抓具是通过清污机器人行走至坝面抓具停放区域，再自动或人工更换所对应的抓具。

一种清污机器人漂浮物清污方法，通过采用人工和无人机结合方式对所要清漂的闸口进行确认，再根据人工观察确定常规漂浮物闸口并编号，将编号对应的信息发送给清污机器人，清污机器人对抓具进行自检，如果抓具与所接收的指令对应，直径进入清漂程序，反之则更换抓具后再进入清漂程序，通过清漂后依次提升、临时储存，达到储存量后再卸料转运。本发明克服了原漂浮物清理时选择更换抓具繁琐费时费力导致清漂效率降低的问题，该方法操作简单方便，清污效率高，自检与指令发送对应的抓具，适应性好的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的流程图。

图2为本发明机器人的侧视示意图。

图3为本发明常规漂浮物抓具的构示意图。

图4为本发明大型漂浮物抓具配合雷达对大型漂浮物抓取的状态图。

图5为本发明快换装置的结构示意图。

图6为图5的A处放大示意图。

图7为发明快换装置的锁定机构、位置检测装置和受力座配合的结构示意图。

图中：卸料斗1，常规漂浮物抓具2，大型漂浮抓具3，雷达4。

具体实施方式

如图1~图7中，一种清污机器人漂浮物清污方法，它包括如下步骤：

步骤1,编号；根据坝前闸口布局进行对多个闸口编号；采用人工和无人机识别所需要清污的闸口；

步骤2,类型确认；采用人工或雷达4确认常规漂浮物闸口，并发送确认信号；

步骤3,判断抓具；清污机器人进入自检模式，判断所携带的工具；根据接收的“常规漂浮物”或“大型漂浮物”指令后，自动检测抓具类型；

步骤4,启动清漂；清污机器人自动控制抓具对漂浮物进行抓取；

步骤5,提升；清污机器人将已抓取的清漂物自动提升至闸口上部；

步骤6,临时储存；将抓具每次抓取的漂浮物临时储存在卸料斗1内；

步骤7,转运；当卸料斗1内的漂浮物达到设定值时，将漂浮物转走。该方法操作简单方便，清污效率高，自检与指令发送对应的抓具，适应性好。

优选的方案中，在步骤1中，闸口依次编为1、2、……，通过人工识别和无人机拍摄，如果发现其中一部分闸口前的漂浮物到达清漂设定范围时，则认为该部分闸口为需要清理漂浮物的闸口，对需要清理漂浮物的闸口编号a、b、c……。该步骤目的在于根据闸口编号和对需要清理漂浮物的闸口编号进行区分，克服大面积漂浮物在流动情况下转移至其余闸口造成编号混乱的问题。

优选地，首先对所有的闸口进行编号，该编号始终保持不变。

优选地，根据漂浮物的来漂情况和漂浮物在水面漂移情况，随时更新需要清理漂浮物的闸口编号。

优选的方案中，在步骤2中，人工观察所需清漂的闸口，若所需清漂的闸口前为农作物秸杆、根茎及山地植被类漂浮物，或者泡沫块、编织袋塑料类杂物，或者生活垃圾类柔性漂浮物，则确认为常规漂浮物；将“常规漂浮物”指令输入中控室的计算机并远程发送给清污机器人；或者，清污机器人行走至所需清漂物对应的闸口后，开启雷达4扫描闸口，若所需清漂的闸口前为树杆、木料漂浮物，则确认为“大型漂浮物”；中控室的计算机接受雷达4确定信号并远程发送给清污机器人。该步骤的目的在于确定漂浮物的类别，引导清污机器人采用何种方式及何种抓具对漂浮进行清理，避免清污机器人采用的抓具与漂浮物不对应造成清漂失效或者清漂效率降低。

优选地，在对大型漂浮物进行抓取清理时，通过夹爪定位模块的一号超声波雷达探头、二号超声波雷达探头和三号超声波雷达探头对大型漂浮物进行定位，获取大型漂浮物的中心坐标x，y，z，并将其输送给清污机器人；清污机器人根据获取的坐标值自动计算主梁、悬臂梁和清污夹爪需要运动的位移以及清污夹爪需旋转的角度，并依次控制主梁、悬臂梁和清污夹爪到达指定位置；清污夹爪到达大型漂浮物的位置后，清污机器人控制夹爪油缸实现清污夹爪对大型漂浮物的抓取，从而实现清污，满足了对不同角度大型漂浮物的抓取，灵活性高。

优选地，如若清污机器人在对大型漂浮清理后，需要进入常规漂浮物清理模式时，通过快换装置更换常规漂浮物抓具2的步骤如下：

S1，提升，清污机器人启动，驱动主梁上升，从清漂门槽将大型漂浮物抓具3提升至坝面高度以上后停止提升；此时，常规漂浮物抓具2位于更换区内的常规漂浮物抓具工位；

S2，转移，清污机器人沿轨道行驶至坝面上部更换区内的大型漂浮物抓具工位后停止，清污机器人驱动主梁下降，降低大型漂浮物抓具3的高度，当大型漂浮物抓具3与大型漂浮物抓具工位接触支撑时停止；

S3，解除锁定，锁定机构启动，电推杆快速回缩拉动锁定轴退出受力座至初始位置；

S4，分离，推进机构的推进油缸启动，拉动切换轴退出伸缩臂，清污机器人驱动主梁升高使其与大型漂浮物抓具3分离；

S5，对位，清污机器人沿轨道行驶至更换区内的常规漂浮物抓具工位上部后停止，再驱动主梁下降，当常规漂浮物抓具2的伸缩臂位于受力板和受力座之间，且伸缩臂上的行程开关与主梁下侧面接触时，主梁停止下降；此时，伸缩臂上的穿销孔与受力板上的轴孔位于同一轴线；

S6，穿销，推进机构的推进油缸启动，推动切换轴依次穿过受力板上的轴孔和伸缩臂上的穿销孔；

S7，锁定，锁定机构启动，电推杆中速推动锁定轴；当锁定轴穿过受力座的锁定孔被第一光电传感器感应时，电推杆快速推动锁定轴；当锁定轴继续穿过受力座的锁定孔被第二光电传感器感应时，电推杆缓慢推动锁定轴；

在S7中，电推杆中速推动动作完成后，锁定轴靠近切换轴一侧的连接孔；

在S7中，电推杆速推动动作完成后，锁定轴从切换轴的连接孔完全穿过进入受力座另一侧的锁定孔；

在S7中，电推杆缓慢推动过程中，锁定轴向位置检测装置靠近；

S8，切换确定，当锁定轴的端头与位置检测装置的位移传感器抵触后，位移传感器将感应到的位移信号发送给清污机器人，清污机器人确定切换动作完成，驱动主梁上升，常规漂浮物抓具2随主梁上升达到设定高度后停止；

S9，归位，清污机器人从更换区沿轨道行驶至清漂门槽设定位置后停止，再驱动主梁下降，当常规漂浮物抓具2下降到设定工作位置时停止，此时，常规漂浮物抓具2进入清漂工作模式。

优选的方案中，在步骤3中，当清污机器人自检后检测到的抓具与所接收指令的清理抓具对应后，进入下一步，反之则启动清污机器人更换抓具。该步骤的目的在于核对清污机器人携带的抓具是否与发送的指令所需要的抓具一致。

优选的方案中，在步骤4中，抓具贴着拦污栅下降，到达指定高程后，打开抓具，对漂浮物进行抓取。该步骤的目的在于采用清污机器人配合抓具竖直清理对应闸门拦污栅侧的常规漂浮物。

优选的方案中，在步骤5中，抓具贴着拦污栅上升，当高度高于卸料斗1高度时停止；此过程中，称重装置对抓具内的漂浮物进行单次称重。该步骤的目的在于对抓具抓取的常规漂浮物提升，使卸料斗1进入其下部，且在提升的同时称重，当抓取过程中，如一次性抓取的漂浮物超过设定重量，则释放后重新抓取适量的漂浮物，避免过载。

优选的方案中，在步骤6中，清污机器人控制卸料斗1水平移动，抵达抓具下部后，抓具释放漂浮物进入卸料斗1内，漂浮物临时储存于卸料斗1内。该步骤目的在于将每次抓取的漂浮物临时储存于卸料斗1内，抓具复位后再进行下次抓取，提高抓取效率。

优选的方案中，在步骤7中，当卸料斗1内漂浮物到达设定的容积率或重量后，卸料斗1在机器人驱动下水平横移，当卸料斗1与转运车的车斗对应后，卸料斗1自动打开排出漂浮物，漂浮物落入车斗后，转运车离开。该步骤目的在于将每次抓取的漂浮集中收纳在卸料斗1内，达到设定容积或设定重量后再一次性排入转运车中，提高转运装载效率。

优选的方案中，自检过程是通过设置在常规漂浮物抓具2与清污机器人之间连接的抓具称重设备对其进行检测，当称重设备显示的数值在设定阈值范围内时，侧默认为常规漂浮物抓具2；反之则为大型漂浮抓具3。该步骤目的在于利用不同抓具不同的重量，采用抓具称重设备进行识别为何种抓具。

优选的方案中，更换抓具是通过清污机器人行走至坝面抓具停放区域，再自动或人工更换所对应的抓具。该步骤目的在于在坝面停放区放置不同抓具，根据清污机器人所需要自行更换或者人工更换，缩短更换周期。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种清污机器人漂浮物清污方法，其特征是，它包括如下步骤：

步骤1,编号；根据坝前闸口布局进行对多个闸口编号；采用人工和无人机识别所需要清污的闸口；

步骤2,类型确认；采用人工或雷达（4）确认常规漂浮物闸口，并发送确认信号；

步骤3,判断抓具；清污机器人进入自检模式，判断所携带的工具；根据接收的“常规漂浮物”或“大型漂浮物”指令后，自动检测抓具类型；

步骤4,启动清漂；清污机器人自动控制抓具对漂浮物进行抓取；

步骤5,提升；清污机器人将已抓取的清漂物自动提升至闸口上部；

步骤6,临时储存；将抓具每次抓取的漂浮物临时储存在卸料斗（1）内；

步骤7,转运；当卸料斗（1）内的漂浮物达到设定值时，将漂浮物转走。

2.根据权利要求1所述的清污机器人漂浮物清污方法，其特征是：在步骤1中，闸口依次编为1、2、……，通过人工识别和无人机拍摄，如果发现其中一部分闸口前的漂浮物到达清漂设定范围时，则认为该部分闸口为需要清理漂浮物的闸口，对需要清理漂浮物的闸口编号a、b、c……。

3.根据权利要求1所述的清污机器人漂浮物清污方法，其特征是：在步骤2中，人工观察所需清漂的闸口，若所需清漂的闸口前为农作物秸杆、根茎及山地植被类漂浮物，或者泡沫块、编织袋塑料类杂物，或者生活垃圾类柔性漂浮物，则确认为常规漂浮物；将“常规漂浮物”指令输入中控室的计算机并远程发送给清污机器人；或者，清污机器人行走至所需清漂物对应的闸口后，开启雷达（4）扫描闸口，若所需清漂的闸口前为树杆、木料漂浮物，则确认为大型漂浮物；中控室的计算机接受雷达（4）确定信号并远程发送给清污机器人。

4.根据权利要求1所述的清污机器人漂浮物清污方法，其特征是：在步骤3中，当清污机器人自检后检测到的抓具与所接收指令的清理抓具对应后，进入下一步，反之则启动清污机器人更换抓具。

5.根据权利要求1所述的清污机器人漂浮物清污方法，其特征是：在步骤4中，抓具贴着拦污栅下降，到达指定高程后，打开抓具，对漂浮物进行抓取。

6.根据权利要求1所述的清污机器人漂浮物清污方法，其特征是：在步骤5中，抓具贴着拦污栅上升，当高度高于卸料斗（1）高度时停止；此过程中，称重装置对抓具内的漂浮物进行单次称重。

7.根据权利要求1所述的清污机器人漂浮物清污方法，其特征是：在步骤6中，清污机器人控制卸料斗（1）水平移动，抵达抓具下部后，抓具释放漂浮物进入卸料斗（1）内，漂浮物临时储存于卸料斗（1）内。

8.根据权利要求1所述的清污机器人漂浮物清污方法，其特征是：在步骤7中，当卸料斗（1）内漂浮物到达设定的容积率或重量后，卸料斗（1）在机器人驱动下水平横移，当卸料斗（1）与转运车的车斗对应后，卸料斗（1）自动打开排出漂浮物，漂浮物落入车斗后，转运车离开。

9.根据权利要求4所述的清污机器人漂浮物清污方法，其特征是：自检过程是通过设置在常规漂浮物抓具（2）与清污机器人之间连接的抓具称重设备对其进行检测，当称重设备显示的数值在设定阈值范围内时，侧默认为常规漂浮物抓具（2）；反之则为大型漂浮抓具（3）。

10.根据权利要求4所述的清污机器人漂浮物清污方法，其特征是：更换抓具是通过清污机器人行走至坝面抓具停放区域，再自动或人工更换所对应的抓具。

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