CN113547529B - 一种冷库制冷排管小型智能除霜机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷库制冷排管小型智能除霜机器人，包括前后对称设置的前攀附除霜组件和后攀附除霜组件、安装在前攀附除霜组件和后攀附除霜组件之间的体位变形装置以及集中电控装置；前攀附除霜组件包括前攀附机械手组件和前除霜组件；后攀附除霜组件包括后攀附机械手组件和后除霜组件；体位变形装置是包括前连杆组件和后连杆组件的双平行四边形连杆结构。本发明采用整体攀附在制冷排管上并沿管步进移动进行除霜作业的方式，可实现沿制冷排管的S形走向步进爬行除霜，能够在最大限度保持库温相对恒定、不在冷库内额外设置行走通道的前提下实现无人值守的自动移动巡检和智能除霜，特别适用于大中型冷库制冷排管的除霜作业。

Description

一种冷库制冷排管小型智能除霜机器人

技术领域

本发明涉及一种除霜机器人，具体是一种适用于对冷库的制冷排管进行自动除霜作业的小型智能除霜机器人，属于冷库除霜技术领域。

背景技术

冷库（又叫冷藏库）是制冷设备的一种，是指用人工手段创造与室外温度或湿度不同的环境，也是对食品、液体、化工、医药、疫苗、科学试验等物品的恒温恒湿贮藏设备，冷库一直是物流业的重要组成部分。同冰箱的制冷原理，冷库一般通过压缩机制冷，利用气化温度很低的液体（氨或氟里昂）作为冷却剂，使其在低压和机械控制的条件下蒸发，吸收贮藏库内的热量，从而达到冷却降温的目的。

为了避免冷库的低温环境对所冷藏物品品质的影响，冷库在维持低温环境的同时通常也需要对冷库内部进行湿度调节。然而低温高湿度的环境控制极易造成冷库制冷排管的表面结霜，冷库制冷排管表面结霜不仅妨碍冷库制冷排管的冷量传导与散发、影响辐射制冷能力，而且会使制冷排管表面热阻增大、进而增加压缩机的功耗，当冷库制冷排管表面的霜层厚度达到一定程度时，制冷效率甚至下降到30％以下，不仅会导致电能较消耗大、而且会缩短压缩机的使用寿命。因此冷库通常会在适当的周期内进行除霜操作。

传统的冷库制冷排管除霜方式有直接将热的高温气态冷凝剂不经截流进入蒸发器的热气除霜方式、用常温水喷淋冷却蒸发器的喷水除霜方式、在制冷排管上安装电热管的电加热除霜方式以及人工将冷库制冷排管上的霜层（冰层）剔除的人工除霜方式。热气除霜方式虽施工简单、维护方便，但易造成库温波动较大、影响冷冻冷藏质量；喷水除霜方式虽除霜效果好，但它比较适合于空冷器，对于蒸发盘管难以操作，且也存在易造成库温波动较大、影响冷冻冷藏质量的问题；电加热除霜方式多用于中、小型冷库制冷排管，但安装电热丝不仅施工难度大，而且安装后维护管理难度大、安全系数相对较低；人工除霜方式适用于小型冷库制冷排管，但操作人员不仅劳动强度大、除霜不彻底，而且易造成制冷排管的变形、甚至导致冷媒泄漏事故。

现有技术中出现有针对大型冷库的除霜机器人，但多是包括可沿地面行走的行走底盘的地面行走式结构，然而冷库内存放的物品通常是为有效利用空间而密集码垛摆放，这就造成不仅需额外留出供除霜机器人行走的通道、不经济，而且除霜机器人悬伸的机械臂在作业过程中通常会与码垛的物品产生干涉，进而造成存在无法作业的区域、整体除霜效果并不理想；而可沿冷库内壁平移除霜的除霜机器人，通过机械臂沿悬挂在冷库内壁上的导轨进行平移移动的方式需在冷库内壁上额外设置导轨定位安装位置，而导轨安装位置往往与已有冷库内壁的制冷排管位置产生干涉，这就造成不方便、甚至无法针对已有冷库进行加装这种贴壁移动式除霜机器人。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种冷库制冷排管小型智能除霜机器人，能够在最大限度保持库温相对恒定、不在冷库内额外设置行走通道、便于对已有冷库进行加装使用的前提下实现无人值守的自动移动巡检和智能除霜，特别适用于大中型冷库制冷排管的除霜作业。

为了实现上述目的，本冷库制冷排管小型智能除霜机器人包括前后对称设置的前攀附除霜组件和后攀附除霜组件、安装在前攀附除霜组件和后攀附除霜组件之间的体位变形装置以及集中电控装置；

所述的前攀附除霜组件包括前攀附机械手组件和前除霜组件；前攀附机械手组件包括前支撑座以及左右对称铰接安装在前支撑座上的前卡爪，前卡爪沿左右方向摆动设置、且前卡爪与前卡爪摆动驱动部件传动连接；前除霜组件安装在前支撑座前部，包括前除霜监测传感器组件和前除霜执行机构；

所述的后攀附除霜组件包括后攀附机械手组件和后除霜组件；后攀附机械手组件包括后支撑座以及左右对称铰接安装在后支撑座上的后卡爪，后卡爪沿左右方向摆动设置、且后卡爪与后卡爪摆动驱动部件传动连接；后除霜组件安装在后支撑座后部，包括后除霜监测传感器组件和后除霜执行机构；

所述的体位变形装置是双平行四边形连杆结构，包括摆动变形驱动部件以及前后对称设置的前连杆组件和后连杆组件；前连杆组件包括长度尺寸相同设置的左连杆Ⅰ和右连杆Ⅰ，左连杆Ⅰ和右连杆Ⅰ的一端分别通过竖直设置的铰接轴铰接安装在前支撑座上，左连杆Ⅰ和右连杆Ⅰ的另一端分别通过竖直设置的铰接轴铰接安装在支撑连杆上，左连杆Ⅰ、支撑连杆、右连杆Ⅰ和前支撑座共同围成平行四边形结构；后连杆组件包括与左连杆Ⅰ长度尺寸相同设置的左连杆Ⅱ和右连杆Ⅱ，左连杆Ⅱ和右连杆Ⅱ的一端分别通过竖直设置的铰接轴铰接安装在后支撑座上，左连杆Ⅱ和右连杆Ⅱ的另一端分别通过竖直设置的铰接轴铰接安装在支撑连杆上，左连杆Ⅱ、支撑连杆、右连杆Ⅱ和后支撑座共同围成平行四边形结构，左连杆Ⅱ和左连杆Ⅰ共用同一根铰接轴与支撑连杆铰接安装、右连杆Ⅱ和右连杆Ⅰ共用同一根铰接轴与支撑连杆铰接安装，且左连杆Ⅱ与左连杆Ⅰ的同轴铰接安装位置和/或右连杆Ⅱ与右连杆Ⅰ的同轴铰接安装位置设有可限制左连杆Ⅱ和/或右连杆Ⅱ摆动到达铰接死点位置的死点限位结构；两件摆动变形驱动部件分别设置在前连杆组件和后连杆组件上；

所述的集中电控装置包括控制器、攀附控制回路、除霜控制回路和体位变形控制回路，控制器分别与前卡爪摆动驱动部件、后卡爪摆动驱动部件、前除霜监测传感器组件、前除霜执行机构、后除霜监测传感器组件、后除霜执行机构和摆动变形驱动部件电连接。

作为本发明的进一步改进方案，冷库制冷排管小型智能除霜机器人还包括弯管段除霜组件，弯管段除霜组件包括弯管段除霜执行机构、悬伸回转摆臂和弯管段除霜监测传感器组件；弯管段除霜执行机构和弯管段除霜监测传感器组件安装在悬伸回转摆臂的悬伸端，悬伸回转摆臂的另一端与回转驱动部件传动连接。

作为本发明弯管段除霜组件的一种实施方式，弯管段除霜组件设置为一套、且一套弯管段除霜组件的悬伸回转摆臂安装在支撑连杆上。

作为本发明弯管段除霜组件的另一种实施方式，弯管段除霜组件设置为两套，两套弯管段除霜组件的悬伸回转摆臂分别安装在前支撑座和后支撑座上、且悬伸回转摆臂的回转半径与制冷排管的弯管段的弯曲半径配合。

作为本发明的进一步改进方案，前除霜执行机构和后除霜执行机构沿左右方向的长度尺寸与相邻两件制冷排管直管段之间的间距尺寸配合、且前除霜执行机构和后除霜执行机构的左右两端均分别铰接设有可沿左右方向摆动开合的弧形延伸结构，弧形延伸结构包括开合摆动驱动部件。

作为本发明的进一步改进方案，前除霜监测传感器组件和后除霜监测传感器组件均包括距离传感器。

作为本发明的进一步改进方案，前除霜执行机构和后除霜执行机构的除霜方式相同，或者前除霜执行机构和后除霜执行机构的除霜方式不同。

作为本发明的优选方案，冷库制冷排管小型智能除霜机器人整体采用有线控制的方式。

作为本发明的进一步改进方案，前卡爪呈合毕的夹持制冷排管状态时，前卡爪的底端距离前支撑座之间的高度尺寸大于制冷排管的底端距离前支撑座之间的高度尺寸；后卡爪呈合毕的夹持制冷排管状态时，后卡爪的底端距离后支撑座之间的高度尺寸大于制冷排管的底端距离后支撑座之间的高度尺寸。

作为本发明的进一步改进方案，前卡爪和后卡爪的卡接面上设有防滑覆层。

与现有技术相比，本冷库制冷排管小型智能除霜机器人采用整体攀附在制冷排管上并沿管步进移动进行除霜作业的方式，无需在冷库内额外设置除霜机器人行走通道，可最大限度降低智能除霜机器人在冷库内的额外空间占用、且便于对已有冷库进行加装使用；通过控制双平行四边形连杆结构的体位变形装置的摆动变形驱动部件的动作可以实现体位变形装置的前连杆组件和后连杆组件平行四边形结构的整体变形，进而可以实现前攀附机械手组件和后攀附机械手组件之间的距离增大或减小，同时配合前攀附机械手组件和后攀附机械手组件的不同的夹紧或松开制冷排管顺序，可以实现前攀附机械手组件相对于后攀附机械手组件平移移动、或后攀附机械手组件相对于前攀附机械手组件平移移动，从而可以实现本冷库制冷排管小型智能除霜机器人整体沿制冷排管的平移移动和向邻近制冷排管直管段方向平移的跨管移动、实现本冷库制冷排管小型智能除霜机器人沿制冷排管的S形走向步进爬行；由于前除霜组件和后除霜组件分别设置在前攀附机械手组件和后攀附机械手组件上，因此步进爬行过程中，可以实现每步进一次即可完成同一直管段的两次除霜作业、进而实现较好的除霜效果，还可以将后除霜执行机构的除霜结构设置成与前除霜执行机构的除霜结构不同的结构，即采用多种除霜结构复合除霜的方式，进而实现更好的除霜效果；本冷库制冷排管小型智能除霜机器人可以分别通过前除霜监测传感器组件和后除霜监测传感器组件对制冷排管直管段外表面上霜层位置和霜层厚度进行反馈、再分别控制前除霜执行机构和后除霜执行机构对其经过的制冷排管直管段外表面进行有针对性的除霜作业，实现可控除霜强度的智能除霜，不仅可以实现无人值守的自动移动巡检和除霜作业，而且可以最大限度保持库温相对恒定、降低冷库能耗，特别适用于大中型冷库制冷排管的除霜作业。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图；

图2是本发明仰视视角的三维结构示意图；

图3是本发明的三维爆炸结构示意图；

图4是本发明攀附在制冷排管上时的三维结构示意图；

图5是本发明沿管爬行除霜作业时的过程示意图，其中（a）是本发明通过两件后卡爪攀附在制冷排管上的结构示意图、（b）是本发明前连杆组件和后连杆组件的平行四边形结构整体进行前后对称的变形使前攀附机械手组件和后攀附机械手组件之间距离增大的结构示意图、（c）是本发明通过两件前卡爪攀附在制冷排管上的结构示意图、（d）是本发明前连杆组件和后连杆组件的平行四边形结构整体进行前后对称的变形使前攀附机械手组件和后攀附机械手组件之间距离减小的结构示意图；

图6是本发明跨管移动时的过程示意图，其中（a）是本发明通过两件后卡爪攀附在制冷排管上的结构示意图、（b）是本发明前连杆组件和后连杆组件的平行四边形结构整体变形为向邻近未除霜直管段方向倾斜的整体平行四边形结构的结构示意图、（c）是完成跨管移动后本发明通过两件前卡爪攀附在制冷排管上的结构示意图；

图7是本发明前除霜执行机构和后除霜执行机构设有弧形延伸结构的结构示意图；

图8是本发明前卡爪或后卡爪夹持制冷排管时的结构示意图。

图中：1、后除霜组件，1-1、后热气输入管，1-2、后除霜监测传感器组件，1-3、后除霜执行机构，2、后攀附机械手组件，2-1、后卡爪摆动驱动部件，2-2、后卡爪，2-3、后支撑座，3、弯管段除霜组件，3-1、弯管段除霜执行机构，3-2、悬伸回转摆臂，3-3、弯管段除霜监测传感器组件，3-4、回转驱动部件，3-5、摆臂升降驱动部件，4、体位变形装置，4-1、连杆摆动驱动电机Ⅰ，4-2、左连杆Ⅱ，4-3、左连杆Ⅰ，4-4、连杆摆动驱动电机Ⅱ，4-5、支撑连杆，4-6、右连杆Ⅱ，4-7、右连杆Ⅰ，5、前攀附机械手组件，5-1、前卡爪摆动驱动部件，5-2、前卡爪，5-3、前支撑座，6、前除霜组件，6-1、前热气输入管，6-2、前除霜监测传感器组件，6-3、前除霜执行机构，7、制冷排管组件，7-1、支撑角铁，7-2、箍环，7-3、制冷排管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1至图3所示，本冷库制冷排管小型智能除霜机器人包括前后对称设置的前攀附除霜组件和后攀附除霜组件、安装在前攀附除霜组件和后攀附除霜组件之间的体位变形装置4以及集中电控装置。

所述的前攀附除霜组件包括前攀附机械手组件5和前除霜组件6；前攀附机械手组件5包括前支撑座5-3以及左右对称铰接安装在前支撑座5-3上的前卡爪5-2，前卡爪5-2沿左右方向摆动设置、且前卡爪5-2与安装在前支撑座5-3上的前卡爪摆动驱动部件5-1传动连接，前卡爪摆动驱动部件5-1可以是直线伸缩动作控制的液压缸或气缸或电动缸等伸缩缸结构、也可以是周向旋转控制的驱动电机等结构，通过控制前卡爪摆动驱动部件5-1的动作可以实现控制两件前卡爪5-2相向摆动呈合毕的夹持状态或相背摆动呈水平的张开状态，两件前卡爪5-2可以通过连杆机构传动连接共用同一个前卡爪摆动驱动部件5-1、也可以如图3所示分别传动连接一个前卡爪摆动驱动部件5-1；前除霜组件6安装在前支撑座5-3前部，包括前除霜监测传感器组件6-2和前除霜执行机构6-3，前除霜监测传感器组件6-2安装在前支撑座5-3或前除霜执行机构6-3上，前除霜监测传感器组件6-2包括可用于避障的距离传感器，前除霜监测传感器组件6-2可以还包括是用于直接获取制冷排管图像的模式识别摄像头、通过图像判断霜层的位置和厚度，前除霜监测传感器组件6-2也可以还包括是用于获取制冷排管温度的红外探头、通过温度判断霜层的位置和厚度，或者前除霜监测传感器组件6-2可以还包括是用于获取霜层声呐信号的声呐探头、通过声呐反馈判断霜层的位置和厚度等等，前除霜执行机构6-3可以是如图3所示的可导流输出融霜热气的导流罩结构、通过前热气输入管6-1输入前除霜执行机构6-3热气发生部件产生的融霜热气并通过面向制冷排管外表面的导流罩开口喷吹制冷排管外表面，前除霜执行机构6-3也可以是内置有电热丝的烘烤罩结构、通过面向制冷排管外表面的烘烤罩开口烘烤制冷排管外表面，或者前除霜执行机构6-3可以是可喷出融霜水的喷水罩结构、通过面向制冷排管外表面的喷水罩喷头向制冷排管外表面喷洒融霜水等等。

所述的后攀附除霜组件包括后攀附机械手组件2和后除霜组件1；后攀附机械手组件2包括后支撑座2-3以及左右对称铰接安装在后支撑座2-3上的后卡爪2-2，后卡爪2-2沿左右方向摆动设置、且后卡爪2-2与安装在后支撑座2-3上的后卡爪摆动驱动部件2-1传动连接，同前攀附机械手组件5，通过控制后卡爪摆动驱动部件2-1的动作可以实现控制两件后卡爪2-2相向摆动呈合毕的夹持状态或相背摆动呈水平的张开状态；后除霜组件1安装在后支撑座2-3后部，同前除霜组件6，后除霜组件1包括后除霜监测传感器组件1-2和后除霜执行机构1-3，在此不再进行详述，后除霜执行机构1-3采用可输出融霜热气的电加热除霜结构时通过后热气输入管1-1输入融霜热气并通过面向制冷排管外表面的导流罩开口喷吹制冷排管外表面。

所述的体位变形装置4是双平行四边形连杆结构，包括摆动变形驱动部件以及前后对称设置的前连杆组件和后连杆组件；前连杆组件包括长度尺寸相同设置的左连杆Ⅰ4-3和右连杆Ⅰ4-7，左连杆Ⅰ4-3和右连杆Ⅰ4-7的一端分别通过竖直设置的铰接轴铰接安装在前支撑座5-3上，左连杆Ⅰ4-3和右连杆Ⅰ4-7的另一端分别通过竖直设置的铰接轴铰接安装在支撑连杆4-5上，左连杆Ⅰ4-3、支撑连杆4-5、右连杆Ⅰ4-7和前支撑座5-3共同围成平行四边形结构；后连杆组件包括与左连杆Ⅰ4-3或右连杆Ⅰ4-7长度尺寸相同设置的左连杆Ⅱ4-2和右连杆Ⅱ4-6，左连杆Ⅱ4-2和右连杆Ⅱ4-6的一端分别通过竖直设置的铰接轴铰接安装在后支撑座2-3上，左连杆Ⅱ4-2和右连杆Ⅱ4-6的另一端分别通过竖直设置的铰接轴铰接安装在支撑连杆4-5上，左连杆Ⅱ4-2、支撑连杆4-5、右连杆Ⅱ4-6和后支撑座2-3共同围成平行四边形结构，左连杆Ⅱ4-2和左连杆Ⅰ4-3共用同一根铰接轴与支撑连杆4-5铰接安装、右连杆Ⅱ4-6和右连杆Ⅰ4-7共用同一根铰接轴与支撑连杆4-5铰接安装，且左连杆Ⅱ4-2与左连杆Ⅰ4-3的同轴铰接安装位置和/或右连杆Ⅱ4-6与右连杆Ⅰ4-7的同轴铰接安装位置设有可限制左连杆Ⅱ4-2和/或右连杆Ⅱ4-6摆动到达铰接死点位置的死点限位结构，死点限位结构可以是配合设置在左连杆Ⅱ4-2和左连杆Ⅰ4-3上的角度限位挡块结构、也可以是设置在左连杆Ⅱ4-2或左连杆Ⅰ4-3上的角度限位挡杆结构等其他角度限位结构；两件摆动变形驱动部件分别设置在前连杆组件和后连杆组件上，两件摆动变形驱动部件可以分别控制左连杆Ⅰ4-3和左连杆Ⅱ4-2相对于前支撑座5-3和后支撑座2-3摆动并角度定位、或者摆动变形驱动部件可以分别控制右连杆Ⅰ4-7和右连杆Ⅱ4-6相对于前支撑座5-3和后支撑座2-3摆动并角度定位，摆动变形驱动部件可以是直线伸缩动作控制的液压缸或气缸或电动缸等伸缩缸结构、也可以是周向旋转控制的驱动电机等结构，通过控制摆动变形驱动部件的动作可以实现前连杆组件和后连杆组件的平行四边形结构的整体变形，如图3所示的摆动变形驱动部件是分别安装在左连杆Ⅰ4-3和左连杆Ⅱ4-2上的连杆摆动驱动电机Ⅰ4-1和连杆摆动驱动电机Ⅱ4-4。

所述的集中电控装置包括控制器、攀附控制回路、除霜控制回路和体位变形控制回路，控制器分别与前卡爪摆动驱动部件5-1、后卡爪摆动驱动部件2-1、前除霜监测传感器组件6-2、前除霜执行机构6-3、后除霜监测传感器组件1-2、后除霜执行机构1-3和摆动变形驱动部件电连接。

如图4所示，冷库的制冷排管组件7通常包括制冷排管7-3和支撑角铁7-1，支撑角铁7-1固定设置在冷库内壁（立壁和顶壁）上，包括多个平行排列设置的直管段和首尾连接在相邻两个直管段之间的弯管段的制冷排管7-3整体通过箍环7-2定位架设在支撑角铁7-1上。使用本冷库制冷排管小型智能除霜机器人对进行制冷排管7-3进行除霜作业时，将本冷库制冷排管小型智能除霜机器人贴靠在制冷排管7-3上后，先启动攀附控制回路控制，控制器控制前卡爪摆动驱动部件5-1和后卡爪摆动驱动部件2-1动作使两件前卡爪5-2和两件后卡爪2-2分别相向摆动呈合毕的夹持状态，本冷库制冷排管小型智能除霜机器人即攀附在制冷排管7-3的两件相邻直管段上，即可启动除霜控制回路进行沿管爬行的除霜作业；如图5所示，进行沿管爬行除霜作业时启动体位变形控制回路，如图5（a）所示，控制器先控制两件前卡爪5-2相背摆动呈张开状态，此时本冷库制冷排管小型智能除霜机器人通过两件后卡爪2-2攀附在制冷排管7-3的两件直管段上，然后如图5（b）所示，控制器控制摆动变形驱动部件动作使前连杆组件和后连杆组件的平行四边形结构整体进行前后对称的变形、使前攀附机械手组件5和后攀附机械手组件2之间的距离变大，此时前攀附机械手组件5即带动前除霜组件6相对于后攀附机械手组件2沿制冷排管7-3的两件直管段向前移动，控制器在前除霜组件6前移过程中通过前除霜监测传感器组件6-2对直管段外表面上霜层位置和霜层厚度的反馈、控制前除霜执行机构6-3对其经过的直管段外表面进行除霜作业，待前攀附机械手组件5和后攀附机械手组件2之间的距离达到死点限位结构限制的展开变形极限位置（即左连杆Ⅱ4-2与左连杆Ⅰ4-3之间的夹角接近180°）时，如图5（c）所示，控制器先控制两件前卡爪5-2相向摆动呈合毕的夹持状态、再控制两件后卡爪2-2相背摆动呈张开状态，此时本冷库制冷排管小型智能除霜机器人通过两件前卡爪5-2攀附在制冷排管7-3的两件直管段上，然后如图5（d）所示，控制器控制摆动变形驱动部件动作使前连杆组件和后连杆组件的平行四边形结构整体进行前后对称的变形、使前攀附机械手组件5和后攀附机械手组件2之间的距离变小，此时后攀附机械手组件2即带动后除霜组件1相对于前攀附机械手组件5沿制冷排管7-3的两件直管段向前移动，控制器在后除霜组件1前移过程中通过后除霜监测传感器组件1-2对直管段外表面上霜层位置和霜层厚度的反馈、控制后除霜执行机构1-3对其经过的直管段外表面进行二次除霜作业，待前攀附机械手组件5和后攀附机械手组件2之间的距离达到折叠变形极限位置（即左连杆Ⅱ4-2与左连杆Ⅰ4-3之间的夹角接近0°）时，控制器控制两件后卡爪2-2相向摆动呈合毕的夹持状态，完成一个前进方向的步进除霜作业，以此类推，可以实现每步进一次即可完成同一直管段的两次除霜作业，直至沿该直管段长度方向完成该直管段的除霜作业，两件前卡爪5-2和两件后卡爪2-2可分别相背摆动呈水平的张开状态的结构，可以实现本冷库制冷排管小型智能除霜机器人跨越定位该直管段的箍环7-2和支撑角铁7-1；待本冷库制冷排管小型智能除霜机器人通过前除霜监测传感器组件6-2的反馈沿管爬行至直管段的前端后，如图6所示，控制器控制摆动变形驱动部件动作使前连杆组件和后连杆组件的平行四边形结构整体进行分步变形，即，如图6（a）所示，两件前卡爪5-2（或两件后卡爪2-2）相背摆动呈水平的张开状态后、控制器先控制后连杆组件（或前连杆组件）的平行四边形连杆结构变形使左连杆Ⅱ4-2和右连杆Ⅱ4-6（或左连杆Ⅰ4-3和右连杆Ⅰ4-7）向已完成除霜作业直管段的邻近未除霜直管段方向摆动至设定角度并定位，然后控制器再控制前连杆组件（或后连杆组件）的平行四边形连杆结构变形使左连杆Ⅰ4-3和右连杆Ⅰ4-7（或左连杆Ⅱ4-2和右连杆Ⅱ4-6）也向已完成除霜作业直管段的邻近未除霜直管段方向摆动至达到死点限位结构限位的设定角度并定位，此时如图6（b）所示，前连杆组件和后连杆组件的平行四边形结构即整体变形为向邻近未除霜直管段方向倾斜的整体平行四边形结构、且前攀附机械手组件5（或后攀附机械手组件2）位于对应邻近未除霜直管段的攀附位置，控制器控制两件前卡爪5-2（或两件后卡爪2-2）相向摆动呈合毕的夹持状态后，完成前攀附机械手组件5（或后攀附机械手组件2）的跨管移动，同理，如图6（c）所示，控制器控制后攀附机械手组件2（或前攀附机械手组件5）完成跨管移动后，即完成本冷库制冷排管小型智能除霜机器人的整体跨管平移动作，控制器控制本冷库制冷排管小型智能除霜机器人沿管步进后移继续进行除霜作业即可；依次类推，可实现本冷库制冷排管小型智能除霜机器人沿制冷排管7-3的S形走向步进爬行除霜作业。

为了实现对制冷排管7-3的首尾连接在相邻两个直管段之间的弯管段进行除霜，作为本发明的进一步改进方案，如图1至图3所示，本冷库制冷排管小型智能除霜机器人还包括弯管段除霜组件3，弯管段除霜组件3包括弯管段除霜执行机构3-1、悬伸回转摆臂3-2和弯管段除霜监测传感器组件3-3；弯管段除霜执行机构3-1和弯管段除霜监测传感器组件3-3安装在悬伸回转摆臂3-2的悬伸端，悬伸回转摆臂3-2的另一端与回转驱动部件3-4传动连接，同前除霜监测传感器组件6-2，弯管段除霜监测传感器组件3-3可以是摄像头、或红外探头、或声呐探头等等，同前除霜执行机构6-3，弯管段除霜执行机构3-1可以是可导流输出融霜热气的导流罩结构、或内置有电热丝的烘烤罩结构、或可喷出融霜水的喷水罩结构等等，弯管段除霜执行机构3-1也可以是简单的用于破碎冰层的撞击头结构，弯管段除霜执行机构3-1采用撞击头结构时，悬伸回转摆臂3-2的另一端还与摆臂升降驱动部件3-5传动连接，通过控制摆臂升降驱动部件3-5的动作可以实现悬伸回转摆臂3-2的升降、进而实现撞击头结构的弯管段除霜执行机构3-1撞击冰层实现破碎。弯管段除霜组件3可以设置为两套，两套弯管段除霜组件3的悬伸回转摆臂3-2分别安装在前支撑座5-3和后支撑座2-3上、且悬伸回转摆臂3-2的回转半径与制冷排管7-3的弯管段的弯曲半径配合，当前攀附机械手组件5到达直管段的前端时，可通过控制位于前支撑座5-3上的悬伸回转摆臂3-2的回转动作利用弯管段除霜执行机构3-1对直管段前端的弯管段进行除霜作业，当后攀附机械手组件2到达直管段的后端时，可通过控制位于后支撑座2-3上的悬伸回转摆臂3-2的回转动作利用弯管段除霜执行机构3-1对直管段后端的弯管段进行除霜作业。弯管段除霜组件3也可以设置为一套、且一套弯管段除霜组件3的悬伸回转摆臂3-2安装在支撑连杆4-5上，当前攀附机械手组件5到达直管段的前端时，可通过控制悬伸回转摆臂3-2的回转动作利用弯管段除霜执行机构3-1对直管段前端的弯管段进行除霜作业，当后攀附机械手组件2到达直管段的后端时，可通过控制悬伸回转摆臂3-2的回转动作利用弯管段除霜执行机构3-1对直管段后端的弯管段进行除霜作业。

由于制冷排管7-3的直管段的截面是圆形结构，因此为了实现更好的除霜效果，作为本发明的进一步改进方案，如图7所示，前除霜执行机构6-3和后除霜执行机构1-3沿左右方向的长度尺寸与相邻两件制冷排管7-3直管段之间的间距尺寸配合、且前除霜执行机构6-3和后除霜执行机构1-3的左右两端均分别铰接设有可沿左右方向摆动开合的弧形延伸结构，弧形延伸结构包括开合摆动驱动部件。本冷库制冷排管小型智能除霜机器人攀附在制冷排管7-3的两件相邻直管段上时，可控制前除霜执行机构6-3和后除霜执行机构1-3的弧形延伸结构卡合在直管段的侧面、设置底面，进而形成对直管段的半包围结构、从而可以实现更好的除霜效果。在沿管移动过程中，为避免移动干涉，前除霜监测传感器组件6-2和后除霜监测传感器组件1-2均包括用于反馈是否到达直管段端部、是否在移动前方具有障碍物的距离传感器，在沿管移动时可根据距离传感器的反馈控制弧形延伸结构的开合摆动驱动部件动作实现避障。

为了使前卡爪5-2和后卡爪2-2能够稳固夹持制冷排管的直管段，如图8所示，前卡爪5-2呈合毕的夹持制冷排管状态时，前卡爪5-2的底端距离前支撑座5-3之间的高度尺寸大于制冷排管的底端距离前支撑座5-3之间的高度尺寸；后卡爪2-2呈合毕的夹持制冷排管状态时，后卡爪2-2的底端距离后支撑座2-3之间的高度尺寸大于制冷排管的底端距离后支撑座2-3之间的高度尺寸。前卡爪5-2和后卡爪2-2也可以设置成可与制冷排管卡接配合的钩状结构。为防止打滑，前卡爪5-2和后卡爪2-2的卡接面上还可以设置防滑覆层。

本冷库制冷排管小型智能除霜机器人可以采用通过电源线提供电能的有线控制的方式，也可以采用通过充电电池提供电能的无线控制方式，鉴于区域化作业的前提下减小本冷库制冷排管小型智能除霜机器人的整体体积和重量、便于实现更小的空间占用率，且避免频繁充电的问题，优选采用有线控制的方式。为实现更好的除霜效果，后除霜执行机构1-3的除霜方式可以与前除霜执行机构6-3的除霜方式不同，即，步进爬行过程中，每步进一次即可完成同一直管段的两次不同除霜方式的复合除霜作业。

本冷库制冷排管小型智能除霜机器人采用整体攀附在制冷排管上并沿管步进移动进行除霜作业的方式，无需在冷库内额外设置除霜机器人行走通道，可最大限度降低智能除霜机器人在冷库内的额外空间占用、且便于对已有冷库进行加装使用；通过控制双平行四边形连杆结构的体位变形装置4的摆动变形驱动部件的动作可以实现体位变形装置4的前连杆组件和后连杆组件平行四边形结构的整体变形，进而可以实现前攀附机械手组件5和后攀附机械手组件2之间的距离增大或减小，同时配合前攀附机械手组件5和后攀附机械手组件2的不同的夹紧或松开制冷排管顺序，可以实现前攀附机械手组件5相对于后攀附机械手组件2平移移动、或后攀附机械手组件2相对于前攀附机械手组件5平移移动，从而可以实现本冷库制冷排管小型智能除霜机器人整体沿制冷排管的平移移动和向邻近制冷排管直管段方向平移的跨管移动、实现本冷库制冷排管小型智能除霜机器人沿制冷排管的S形走向步进爬行；由于前除霜组件6和后除霜组件1分别设置在前攀附机械手组件5和后攀附机械手组件2上，因此步进爬行过程中，可以实现每步进一次即可完成同一直管段的两次除霜作业、进而实现较好的除霜效果，还可以将后除霜执行机构1-3的除霜结构设置成与前除霜执行机构6-3的除霜结构不同的结构，即采用多种除霜结构复合除霜的方式，进而实现更好的除霜效果；本冷库制冷排管小型智能除霜机器人可以分别通过前除霜监测传感器组件6-2和后除霜监测传感器组件1-2对制冷排管直管段外表面上霜层位置和霜层厚度进行反馈、再分别控制前除霜执行机构6-3和后除霜执行机构1-3对其经过的制冷排管直管段外表面进行有针对性的除霜作业，实现可控除霜强度的智能除霜，不仅可以实现无人值守的自动移动巡检和除霜作业，而且可以最大限度保持库温相对恒定、降低冷库能耗，特别适用于大中型冷库制冷排管的除霜作业。

Claims (10)

1.一种冷库制冷排管小型智能除霜机器人，包括前后对称设置的前攀附除霜组件和后攀附除霜组件、安装在前攀附除霜组件和后攀附除霜组件之间的体位变形装置(4)以及集中电控装置；其特征在于，

所述的前攀附除霜组件包括前攀附机械手组件(5)和前除霜组件(6)；前攀附机械手组件(5)包括前支撑座(5-3)以及左右对称铰接安装在前支撑座(5-3)上的前卡爪(5-2)，前卡爪(5-2)沿左右方向摆动设置、且前卡爪(5-2)与前卡爪摆动驱动部件(5-1)传动连接；前除霜组件(6)安装在前支撑座(5-3)前部，包括前除霜监测传感器组件(6-2)和前除霜执行机构(6-3)；

所述的后攀附除霜组件包括后攀附机械手组件(2)和后除霜组件(1)；后攀附机械手组件(2)包括后支撑座(2-3)以及左右对称铰接安装在后支撑座(2-3)上的后卡爪(2-2)，后卡爪(2-2)沿左右方向摆动设置、且后卡爪(2-2)与后卡爪摆动驱动部件(2-1)传动连接；后除霜组件(1)安装在后支撑座(2-3)后部，包括后除霜监测传感器组件(1-2)和后除霜执行机构(1-3)；

所述的体位变形装置(4)是双平行四边形连杆结构，包括摆动变形驱动部件以及前后对称设置的前连杆组件和后连杆组件；前连杆组件包括长度尺寸相同设置的左连杆Ⅰ(4-3)和右连杆Ⅰ(4-7)，左连杆Ⅰ(4-3)和右连杆Ⅰ(4-7)的一端分别通过竖直设置的铰接轴铰接安装在前支撑座(5-3)上，左连杆Ⅰ(4-3)和右连杆Ⅰ(4-7)的另一端分别通过竖直设置的铰接轴铰接安装在支撑连杆(4-5)上，左连杆Ⅰ(4-3)、支撑连杆(4-5)、右连杆Ⅰ(4-7)和前支撑座(5-3)共同围成平行四边形结构；后连杆组件包括与左连杆Ⅰ(4-3)长度尺寸相同设置的左连杆Ⅱ(4-2)和右连杆Ⅱ(4-6)，左连杆Ⅱ(4-2)和右连杆Ⅱ(4-6)的一端分别通过竖直设置的铰接轴铰接安装在后支撑座(2-3)上，左连杆Ⅱ(4-2)和右连杆Ⅱ(4-6)的另一端分别通过竖直设置的铰接轴铰接安装在支撑连杆(4-5)上，左连杆Ⅱ(4-2)、支撑连杆(4-5)、右连杆Ⅱ(4-6)和后支撑座(2-3)共同围成平行四边形结构，左连杆Ⅱ(4-2)和左连杆Ⅰ(4-3)共用同一根铰接轴与支撑连杆(4-5)铰接安装、右连杆Ⅱ(4-6)和右连杆Ⅰ(4-7)共用同一根铰接轴与支撑连杆(4-5)铰接安装，且左连杆Ⅱ(4-2)与左连杆Ⅰ(4-3)的同轴铰接安装位置和/或右连杆Ⅱ(4-6)与右连杆Ⅰ(4-7)的同轴铰接安装位置设有可限制左连杆Ⅱ(4-2)和/或右连杆Ⅱ(4-6)摆动到达铰接死点位置的死点限位结构；两件摆动变形驱动部件分别设置在前连杆组件和后连杆组件上；

所述的集中电控装置包括控制器、攀附控制回路、除霜控制回路和体位变形控制回路，控制器分别与前卡爪摆动驱动部件(5-1)、后卡爪摆动驱动部件(2-1)、前除霜监测传感器组件(6-2)、前除霜执行机构(6-3)、后除霜监测传感器组件(1-2)、后除霜执行机构(1-3)和摆动变形驱动部件电连接。

2.根据权利要求1所述的冷库制冷排管小型智能除霜机器人，其特征在于，冷库制冷排管小型智能除霜机器人还包括弯管段除霜组件(3)，弯管段除霜组件(3)包括弯管段除霜执行机构(3-1)、悬伸回转摆臂(3-2)和弯管段除霜监测传感器组件(3-3)；弯管段除霜执行机构(3-1)和弯管段除霜监测传感器组件(3-3)安装在悬伸回转摆臂(3-2)的悬伸端，悬伸回转摆臂(3-2)的另一端与回转驱动部件(3-4)传动连接。

3.根据权利要求2所述的冷库制冷排管小型智能除霜机器人，其特征在于，弯管段除霜组件(3)设置为一套、且一套弯管段除霜组件(3)的悬伸回转摆臂(3-2)安装在支撑连杆(4-5)上。

4.根据权利要求2所述的冷库制冷排管小型智能除霜机器人，其特征在于，弯管段除霜组件(3)设置为两套，两套弯管段除霜组件(3)的悬伸回转摆臂(3-2)分别安装在前支撑座(5-3)和后支撑座(2-3)上、且悬伸回转摆臂(3-2)的回转半径与制冷排管(7-3)的弯管段的弯曲半径配合。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的冷库制冷排管小型智能除霜机器人，其特征在于，前除霜执行机构(6-3)和后除霜执行机构(1-3)沿左右方向的长度尺寸与相邻两件制冷排管(7-3)直管段之间的间距尺寸配合、且前除霜执行机构(6-3)和后除霜执行机构(1-3)的左右两端均分别铰接设有可沿左右方向摆动开合的弧形延伸结构，弧形延伸结构包括开合摆动驱动部件。

6.根据权利要求1至4任一权利要求所述的冷库制冷排管小型智能除霜机器人，其特征在于，前除霜监测传感器组件(6-2)和后除霜监测传感器组件(1-2)均包括距离传感器。

7.根据权利要求1至4任一权利要求所述的冷库制冷排管小型智能除霜机器人，其特征在于，前除霜执行机构(6-3)和后除霜执行机构(1-3)的除霜方式相同，或者前除霜执行机构(6-3)和后除霜执行机构(1-3)的除霜方式不同。

8.根据权利要求1至4任一权利要求所述的冷库制冷排管小型智能除霜机器人，其特征在于，冷库制冷排管小型智能除霜机器人整体采用有线控制的方式。

9.根据权利要求1至4任一权利要求所述的冷库制冷排管小型智能除霜机器人，其特征在于，前卡爪(5-2)呈合毕的夹持制冷排管状态时，前卡爪(5-2)的底端距离前支撑座(5-3)之间的高度尺寸大于制冷排管的底端距离前支撑座(5-3)之间的高度尺寸；后卡爪(2-2)呈合毕的夹持制冷排管状态时，后卡爪(2-2)的底端距离后支撑座(2-3)之间的高度尺寸大于制冷排管的底端距离后支撑座(2-3)之间的高度尺寸。

10.根据权利要求1至4任一权利要求所述的冷库制冷排管小型智能除霜机器人，其特征在于，前卡爪(5-2)和后卡爪(2-2)的卡接面上设有防滑覆层。

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