CN113650053A

CN113650053A - 一种机器人清淤、固化及检测多功能系统

Info

Publication number: CN113650053A
Application number: CN202110978391.4A
Authority: CN
Inventors: 向舟海; 钟林峰; 王伟; 向兴东; 张国柱; 马婷婷
Original assignee: Southeast University; China Construction Fourth Bureau Third Construction Engineering Co Ltd
Current assignee: Southeast University; China Construction Fourth Bureau Third Construction Engineering Co Ltd
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2021-11-16

Abstract

本发明提供了一种机器人清淤、固化及检测多功能系统,包括远程智能操控系统、清淤机器人装置、固化机器人装置和检测机器人装置；所述远程智能操控系统还包括交换机、远程控制器和监控上位机；本发明为该人工智能的一体化系统既可以提高施工效率，又可以实现固化淤泥的资源再利用、减少环境污染和避免淤泥堆积占用土地资源等问题；此外，该一体化的系统可以直接检测固化后淤泥的性能，判断其是否达到应用的标准，因此，该系统可避免淤泥土二次固化和减少影响固化淤泥应用工程的施工进度。

Description

一种机器人清淤、固化及检测多功能系统

技术领域

本发明属于淤泥清淤、固化和检测领域，具体涉及一种机器人清淤、固化及检测多功能系统。

背景技术

我国水利工程和航运工程每年都会产生大量的疏浚淤泥，这不仅会影响水上交通的通行效率而且造成了巨大的环境污染。此外，随着经济的快速发展，各城市的河道和湖泊也产生了大量的淤泥，使得河道黑臭化，同时淤泥的堆积占用了大量的土地资源，也会造成严重的二次污染。针对以上一系列问题，我国各城市迅速开展清淤的行动，利用机器人清淤相比传统人工清淤具有更高的清淤效率，减少劳动力，并降低淤泥中的污染物对人体的危害。然而，目前的清淤机器人功能单一，清淤后的淤泥基本都是堆放在陆地表面，不能很好地满足后续淤泥固化和应用的要求。

目前，土体固化技术已经广泛应用在淤泥固化处理中，采用固化剂处理淤泥可以减少淤泥陆地抛填等占用大量土地资源、污染环境等问题，同时固化后的土体可作为建筑用料应用到路基工程和填方工程中等，但固化淤泥土的相关性能是否能达到相应工程的标准，这就需要提前进行固化淤泥土的检测工作。如果运输到工程应用现场时，检测发现固化后的淤泥达不到建筑用料的标准，则需要进行二次固化，会造成施工进度延缓；此外，对于不同的工程，其所需要的固化淤泥土的工程性能有所不一，因此需要在固化现场进行淤泥固化后的检测作业。综合来看，目前缺乏一种将清淤、固化及检测技术结合起来的多功能操作系统。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能实现快速有效清除淤泥和固化淤泥资源再利用的机器人清淤、固化及检测多功能系统。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种机器人清淤、固化及检测多功能系统,包括远程智能操控系统、清淤机器人装置、固化机器人装置和检测机器人装置；所述远程智能操控系统还包括交换机、远程控制器和监控上位机；所述交换机数目为两个，其中一个分别与远程控制器和监控上位机通过电缆电性连接，另一个分别与清淤机器人装置、固化机器人装置和检测机器人装置通过电缆电性连接；所述交换机之间通过电缆电性连接；所述清淤机器人装置包括现场控制器、图像采集器、测距传感器、避障传感器、入料收集装置、破碎装置、淤泥泵输送装置；所述固化机器人装置包括现场控制器、图像采集器、测距传感器、避障传感器、投料器和搅拌器；所述检测机器人装置包括现场控制器、图像采集器、测距传感器、避障传感器和固化检测设备。

进一步地，所述远程控制器通过交换机操控清淤机器人装置、固化机器人装置和检测机器人装置上的现场控制器，实现远程操控。

进一步地，所述清淤机器人装置通过现场控制器对图像采集器、测距传感器、避障传感器、入料收集装置、破碎装置、淤泥泵输送装置进行控制，并收集传感器采集到的数据信息，再将收集到的数据信息通过交换机和光缆传送到监控上位机。

进一步地，所述固化机器人装置通过现场控制器对图像采集器、测距传感器、避障传感器、投料器和搅拌器进行控制，并收集传感器采集到的数据信息，再将收集到的数据信息通过交换机和光缆传送到监控上位机。

进一步地，所述检测机器人装置通过现场控制器对图像采集器、测距传感器、避障传感器和固化检测设备进行控制，并收集传感器采集到的数据信息，再将收集到的数据信息通过交换机和光缆传送到监控上位机。

远程控制器和监控上位机通过交换机和光缆连接到清淤机器人装置、固化机器人装置和检测机器人装置中的现场控制器，所述现场控制器对图像采集器、测距传感器、避障传感器进行控制，并收集传感器采集到的数据信息，再将这些收集到的数据信息通过交换机和光缆传送到监控上位机；现场控制器对入料收集装置、破碎装置、淤泥泵输送装置、投料器、搅拌器和固化检测设备进行控制，远程控制器通过交换机和光缆连接并操控现场控制器，从而远程操控清淤机器人装置、固化机器人装置和检测机器人装置。

一种机器人清淤、固化及检测多功能系统的操作方法,包括以下步骤:

1、操控人员通过监控上位机收集到的由清淤机器人装置传送的图像和数据，进行清淤现场工况的判别，然后通过远程控制器操控清淤现场的清淤机器人装置位于河道中的合适位置；

2、当设定好清淤机器人装置的清淤参数后，操控人员通过远程控制器使得清淤机器人装置将河道淤泥收集到入料收集装置内，控制破碎装置将河道淤泥破碎，并输送至淤泥泵输送装置，若满足淤泥泵输送装置的输送要求，操控人员通过远程控制器使得清淤机器人装置将淤泥输送至固化现场，否则输送回破碎装置继续破碎，直到满足淤泥泵输送装置的输送要求；

3、当淤泥输送至固化现场后，操控人员先通过监控上位机查看由固化机器人装置的图像采集器的图像和数据进行固化现场工况判别，然后操控人员通过远程控制器使得固化机器人装置中的投料器开始运作，投放固化剂至淤泥，投放完毕后关闭投料器；

4、操控人员通过远程控制器启动搅拌器进行搅拌工作，待固化剂和淤泥充分搅拌混合后，停止搅拌器；

5、操控人员通过监控上位机查看由检测机器人装置的图像采集器的图像和数据进行现场工况判别，待固化时间达到规定要求后，启动固化检测设备，测试固化后淤泥土体的强度、密度、含水率和压实度等物理力学性质。

本发明的有益效果：

本发明为该人工智能的一体化系统既可以提高施工效率，又可以实现固化淤泥的资源再利用、减少环境污染和避免淤泥堆积占用土地资源等问题；此外，该一体化的系统可以直接检测固化后淤泥的性能，判断其是否达到应用的标准，因此，该系统可避免淤泥土二次固化和减少影响固化淤泥应用工程的施工进度。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明中一种机器人清淤、固化及检测多功能系统的示意图。

图中所示：1-远程智能操控系统；2-清淤机器人装置；3-固化机器人装置；4-检测机器人装置；5-交换机；6-光缆；7-远程控制器；8-监控上位机；9-现场控制器；10-图像采集器；11-测距传感器；12-避障传感器；13-入料收集装置；14-破碎装置；15-淤泥泵输送装置；16-投料器；17-搅拌器；18-固化检测设备。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、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。

如图1所示一种机器人清淤、固化及检测多功能系统,包括远程智能操控系统1、清淤机器人装置2、固化机器人装置3和检测机器人装置4；所述远程智能操控系统1还包括交换机5、远程控制器7和监控上位机8；所述交换机5数目为两个，其中一个分别与远程控制器7和监控上位机8通过电缆6电性连接，另一个分别与清淤机器人装置2、固化机器人装置3和检测机器人装置4通过电缆6电性连接；所述交换机5之间通过电缆6电性连接；所述清淤机器人装置2包括现场控制器9、图像采集器10、测距传感器11、避障传感器12、入料收集装置13、破碎装置14、淤泥泵输送装置15；所述固化机器人装置3包括现场控制器9、图像采集器10、测距传感器11、避障传感器12、投料器16和搅拌器17；所述检测机器人装置4包括现场控制器9、图像采集器10、测距传感器11、避障传感器12和固化检测设备18。

进一步地，所述远程控制器7通过交换机5操控清淤机器人装置2、固化机器人装置3和检测机器人装置4上的现场控制器9。

进一步地，所述清淤机器人装置2通过现场控制器9对图像采集器10、测距传感器11、避障传感器12、入料收集装置13、破碎装置14、淤泥泵输送装置15进行控制，并收集传感器采集到的数据信息，再将收集到的数据信息通过交换机5和光缆6传送到监控上位机8。

进一步地，所述固化机器人装置3通过现场控制器9对图像采集器10、测距传感器11、避障传感器12、投料器16和搅拌器17进行控制，并收集传感器采集到的数据信息，再将收集到的数据信息通过交换机5和光缆6传送到监控上位机8。

进一步地，所述检测机器人装置4通过现场控制器9对图像采集器10、测距传感器11、避障传感器12和固化检测设备18进行控制，并收集传感器采集到的数据信息，再将收集到的数据信息通过交换机5和光缆6传送到监控上位机8。

1、操控人员通过监控上位机8收集到的由清淤机器人装置2传送的图像和数据，进行清淤现场工况的判别，然后通过远程控制器7操控清淤现场的清淤机器人装置2位于河道中的合适位置；

2、当设定好清淤机器人装置2的清淤参数后，操控人员通过远程控制器7使得清淤机器人装置2将河道淤泥收集到入料收集装置13内，控制破碎装置14将河道淤泥破碎，并输送至淤泥泵输送装置15，若满足淤泥泵输送装置15的输送要求，操控人员通过远程控制器7使得清淤机器人装置2将淤泥输送至固化现场，否则输送回破碎装置14继续破碎，直到满足淤泥泵输送装置15的输送要求；

3、当淤泥输送至固化现场后，操控人员先通过监控上位机8查看由固化机器人装置3的图像采集器10的图像和数据进行固化现场工况判别，然后操控人员通过远程控制器7使得固化机器人装置3中的投料器16开始运作，投放固化剂至淤泥，投放完毕后关闭投料器16；

4、操控人员通过远程控制器7启动搅拌器17进行搅拌工作，待固化剂和淤泥充分搅拌混合后，停止搅拌器17；

5、操控人员通过监控上位机8查看由检测机器人装置4的图像采集器10的图像和数据进行现场工况判别，待固化时间达到规定要求后，启动固化检测设备18，测试固化后淤泥土体的强度、密度、含水率和压实度等物理力学性质。

本发明的保护范围不限于具体实施方式所公开的技术方案，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种机器人清淤、固化及检测多功能系统,其特征在于:包括远程智能操控系统（1）、清淤机器人装置（2）、固化机器人装置（3）和检测机器人装置（4）；所述远程智能操控系统（1）还包括交换机（5）、远程控制器（7）和监控上位机（8）；所述交换机（5）数目为两个，其中一个分别与远程控制器（7）和监控上位机（8）通过电缆（6）电性连接，另一个分别与清淤机器人装置（2）、固化机器人装置（3）和检测机器人装置（4）通过电缆（6）电性连接；所述交换机（5）之间通过电缆（6）电性连接；所述清淤机器人装置（2）包括现场控制器（9）、图像采集器（10）、测距传感器（11）、避障传感器（12）、入料收集装置（13）、破碎装置（14）、淤泥泵输送装置（15）；所述固化机器人装置（3）包括现场控制器（9）、图像采集器（10）、测距传感器（11）、避障传感器（12）、投料器（16）和搅拌器（17）；所述检测机器人装置（4）包括现场控制器（9）、图像采集器（10）、测距传感器（11）、避障传感器（12）和固化检测设备（18）。

2.根据权利要求1所述的一种机器人清淤、固化及检测多功能系统,其特征在于:所述远程控制器（7）通过交换机（5）操控清淤机器人装置（2）、固化机器人装置（3）和检测机器人装置（4）上的现场控制器（9）。

3.根据权利要求1所述的一种机器人清淤、固化及检测多功能系统,其特征在于:所述清淤机器人装置（2）通过现场控制器（9）对图像采集器（10）、测距传感器（11）、避障传感器（12）、入料收集装置（13）、破碎装置（14）、淤泥泵输送装置（15）进行控制，并收集传感器采集到的数据信息，再将收集到的数据信息通过交换机（5）和光缆（6）传送到监控上位机（8）。

4.根据权利要求1所述的一种机器人清淤、固化及检测多功能系统,其特征在于:所述固化机器人装置（3）通过现场控制器（9）对图像采集器（10）、测距传感器（11）、避障传感器（12）、投料器（16）和搅拌器（17）进行控制，并收集传感器采集到的数据信息，再将收集到的数据信息通过交换机（5）和光缆（6）传送到监控上位机（8）。

5.根据权利要求1所述的一种机器人清淤、固化及检测多功能系统,其特征在于:所述检测机器人装置（4）通过现场控制器（9）对图像采集器（10）、测距传感器（11）、避障传感器（12）和固化检测设备（18）进行控制，并收集传感器采集到的数据信息，再将收集到的数据信息通过交换机（5）和光缆（6）传送到监控上位机（8）。

6.根据权利要求1所述的一种机器人清淤、固化及检测多功能系统的操作方法,其特征在于包括以下步骤:

1）操控人员通过监控上位机（8）收集到的由清淤机器人装置（2）传送的图像和数据，进行清淤现场工况的判别，然后通过远程控制器（7）操控清淤现场的清淤机器人装置（2）位于河道中的合适位置；

2）当设定好清淤机器人装置（2）的清淤参数后，操控人员通过远程控制器（7）使得清淤机器人装置（2）将河道淤泥收集到入料收集装置（13）内，控制破碎装置（14）将河道淤泥破碎，并输送至淤泥泵输送装置（15），若满足淤泥泵输送装置（15）的输送要求，操控人员通过远程控制器（7）使得清淤机器人装置（2）将淤泥输送至固化现场，否则输送回破碎装置（14）继续破碎，直到满足淤泥泵输送装置（15）的输送要求；

3）当淤泥输送至固化现场后，操控人员先通过监控上位机（8）查看由固化机器人装置（3）的图像采集器（10）的图像和数据进行固化现场工况判别，然后操控人员通过远程控制器（7）使得固化机器人装置（3）中的投料器（16）开始运作，投放固化剂至淤泥，投放完毕后关闭投料器（16）；

4）操控人员通过远程控制器（7）启动搅拌器（17）进行搅拌工作，待固化剂和淤泥充分搅拌混合后，停止搅拌器（17）；

5）操控人员通过监控上位机（8）查看由检测机器人装置（4）的图像采集器（10）的图像和数据进行现场工况判别，待固化时间达到规定要求后，启动固化检测设备（18），测试固化后淤泥土体的强度、密度、含水率和压实度等物理力学性质。