CN114803468A - 地缸取醅系统及地缸取醅作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地缸取醅系统及地缸取醅作业方法，包括三自由度的架构机器人、取醅机械手、RGV运输车、控制器，以及上位机；取醅机械手设于架构机器人的输出端，能够对准并插入目标地缸内部抓取酒醅；RGV运输车用于走行至目标地缸的侧方以承接取醅机械手抓取的酒醅，并将装载的酒醅输送至指定位置；控制器用于设置在发酵车间内，具有HMI单元和用于存储地缸位置坐标的存储单元，控制器与架构机器人、取醅机械手、RGV运输车分别电性连接；上位机与控制器无线信号连接。本发明提供的地缸取醅系统及地缸取醅作业方法，能够提高地缸取醅效率、降低人工成本，从而促进企业降本增效。

Description

地缸取醅系统及地缸取醅作业方法

技术领域

本发明属于酿酒自动化技术领域，具体涉及一种地缸取醅系统及地缸取醅作业方法。

背景技术

清香型白酒适于采用地缸发酵工艺，地缸通常为手工制造的陶土缸，上口直径大、底部直径小，而且径深比较大，能够兼顾发酵工艺要求的呼吸性和保温性，正常情况下，大型酿酒车间通常每年会有上百万吨发酵后的酒醅需要从地缸中取出。

目前，业内大多仍然采用人工挖缸取醅的作业模式，采用铁锹式工具将发酵完成的酒醅从地缸中取出，由于地缸埋于地下且深度较大，因此人工取醅的劳动强度很大、效率也低，每年企业需要使用大量的挖缸取醅作业人员，从而导致了产品的人工成本很高，鉴于以上，当前亟需能够实现从地缸中取醅的自动化设备以帮助企业降本增效，促进行业发展。

发明内容

本发明实施例提供一种地缸取醅系统及地缸取醅作业方法，旨在提高地缸取醅效率、降低人工成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：第一方面，提供一种地缸取醅系统，包括：

架构机器人，输出端具有沿X、Y、Z三个方向的运动自由度；

取醅机械手，设于架构机器人的输出端，能够随架构机器人的输出端运行至目标地缸的正上方，并插入目标地缸内部抓取酒醅；

RGV运输车，用于走行至目标地缸的侧方以承接取醅机械手抓取的酒醅，并将装载的酒醅输送至指定位置；

控制器，用于设置在发酵车间内，具有HMI单元和用于存储地缸位置坐标的存储单元，控制器与架构机器人、取醅机械手、RGV运输车分别电性连接；

上位机，用于设于中控室内，并与控制器无线信号连接。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，架构机器人包括：

天轨，用于沿X向布设于发酵车间内，且沿Y向间隔分布有两条轨道；

两个竖梁，顶端分别沿X向滑动连接于其中一条轨道上；

横梁，两端分别与两个竖梁沿Z向滑动连接；

滑座，沿Y向滑动连接于横梁上，取醅机械手的顶端与滑座固定连接；

其中，两个竖梁、横梁及滑座均连接有相应的伺服驱动单元，各个伺服驱动单元均与控制器电性连接。

一些实施例中，至少一个竖梁上设有沿Z向延伸的刹车条，横梁上设有与刹车条对应的至少一个刹车组件，刹车组件用于与刹车条配合锁定横梁与两个竖梁的Z向相对位置。

示例性的，刹车条为齿条，刹车组件包括：

连接座，固定连接于横梁的其中一端，连接座上沿Z向间隔分布有两个滑块，两个滑块均与连接座沿Z向滑动连接，且两个滑块上均沿X向铰接有相互靠近延伸的第一连杆；

锁块，上下两端分别与两个第一连杆的延伸段沿X向铰接，朝向齿条的侧壁上具有适于与齿条卡接配合的锁齿；

第一伸缩驱动件，中部沿X向铰接于连接座上，第一伸缩驱动件的输出端与锁块的中部沿X向铰接，驱动端远离齿条并沿X向铰接有至少一个弹性拉杆，弹性拉杆朝向靠近齿条的方向倾斜延伸，且延伸端与连接座沿X向铰接，第一伸缩驱动件与控制器电性连接；

背板，固定连接于横梁上，且与锁块分别位于齿条的两侧，背板上设有适于滚压齿条背面的滚轮。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，取醅机械手包括：

固定盘，用于固定连接在架构机器人的输出端，固定盘上沿其周向固定连接有多条光轴，光轴沿Z向向下延伸；

悬吊盘，位于固定盘的正下方，分别与各条光轴的延伸端固定；

第二伸缩驱动件，沿Z向固定连接于固定盘的中心，输出端向下延伸；

滑盘，位于固定盘和悬吊盘之间，且与各条光轴分别沿Z向滑动连接，且与第二伸缩驱动件的输出端固定连接；

第三伸缩驱动件，沿Z向固定连接于滑盘的中心，输出端向上延伸；

悬座，位于悬吊盘的正下方，且中心与第三伸缩驱动件的底端固定连接；

连接盘，位于滑盘和悬吊盘之间，或位于滑盘和固定盘之间，连接盘与各条光轴沿Z向滑动连接，且与第三伸缩驱动件的输出端固定连接，连接盘的周边沿其周向均布有多个第二连杆，第二连杆的顶端沿连接盘的切向与连接盘铰接，底端延伸至悬座的下方；

多个取醅铲，周向间隔分布于悬座的下方，且分别与各个第二连杆的底端铰接，取醅铲的顶端具有朝向悬座的底壁中心延伸的曲臂，曲臂的延伸端与悬座的底壁中心铰接；多个取醅铲具有底端同步外摆至与目标地缸的内径一致的张开状态，还具有底端同步内收以围成倒锥形抓取酒醅的合拢状态。

一些实施例中，第三伸缩驱动件包括第一气缸和至少两个辅助顶推件，其中，第一气缸位于悬座的中心，输出端向上穿过滑盘并与连接盘固定连接，第一气缸的进出气口之间连接有中通阀，中通阀用于在取醅铲处于张开状态时开启，以使各个取醅铲柔性抵靠在目标地缸的内壁上；各个辅助顶推件周向均布于第一气缸的周围，且输出端均与连接盘固定连接。

在另一种可能的实现方式中，取醅机械手包括：

固定架，顶端与架构机器人的输出端固定连接，固定架的顶端中心设有输出端沿Z向朝下延伸的第四伸缩驱动件；

滑架，沿Z向滑动连接于固定架上，且与第四伸缩驱动件的输出端连接，滑架的中心沿Z向设置有第五伸缩驱动件；

多个主插刀，沿滑架的周向间隔分布，主插刀的一端与滑架的底壁中心位置铰接，另一端朝向滑架的外围延伸并向下弯折，各个主插刀分别与第五伸缩驱动件的输出端连接，用于在第五伸缩驱动件的带动下同步张开或合拢；

取醅袋，为两端开放的直筒型，取醅袋套设于滑架的外围，且底口与各个主插刀的底端分别连接；

多个副插刀，沿滑架的周向与各个主插刀交叉分布，各个副插刀的顶端分别与滑架铰接，底端分别与取醅袋位于相邻两个主插刀之间的底口位置连接，用于在取醅袋的底口牵引作用下随主插刀张开或合拢；

其中，在主插刀和副插刀张开时，能够将取醅袋的底口撑开为与地缸内径匹配的正多边形；在主插刀和副插刀合拢时，能够将取醅袋的底口收缩为正多角星形。

一些实施例中，地缸取醅系统还包括沿X向铺设于相邻两列地缸之间或地缸阵列侧方的地轨，RGV运输车走行于地轨上。

示例性的，地轨上沿X向间隔设置有多个电子标签，各个电子标签分别与其中一排地缸沿Y向对齐，RGV运输车上设有用于识别电子标签的读卡器，读卡器与控制器电性连接。

本发明提供的地缸取醅系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明地缸取醅系统，操作人员只需在HMI单元上输入需要挖醅的地缸编号或位置信息，架构机器人和RGV运输车即可根据控制器调取的目标地缸的位置坐标自动走行至目标地缸的位置，然后通过取醅机械手伸入目标地缸抓取酒醅并释放至RGV运输车上，再通过RGV运输车将酒醅运输至指定位置，取醅过程完全自动化，能够提高取醅效率，且能够节省大量人工，从而降低产品的人工成本，促进企业降本增效。

第二方面，本发明实施例还提供了一种地缸取醅作业方法，采用上述地缸取醅系统，包括以下步骤：

将地缸阵列中的每个地缸进行编号；

手动控制架构机器人，将取醅机械手依次对准各个地缸以获取各个地缸的位置坐标，并将各个位置坐标存储在控制器上；

通过HMI单元输入需要取醅的目标地缸的编号，架构机器人根据目标地缸对应的位置坐标由初始位置自动运行对准目标地缸；

RGV运输车根据目标地缸对应的位置坐标，自动走行至与目标地缸沿Y向对齐的侧方位置；

取醅机械手插入目标地缸中抓取酒醅，并通过架构机器人带动抓取有取醅机械手沿Y向走行至RGV运输车的正上方并落料；

取醅机械手重复多次抓取和落料过程，直至将目标地缸抓空；

架构机器人返回初始位置，RGV运输车将装载的酒醅自动运输至指定位置，并在卸料后返回原位。

本发明提供的地缸取醅作业方法，采用了上述地缸取醅系统，操作人员能够远程通过上位机或者现场通过控制器进行操作，实现自动化取醅作业，提高地缸取醅效率，能够节省大量人力，从而降低产品的人工成本，促进企业降本增效。

附图说明

图1为本发明实施例提供的地缸取醅系统的立体结构示意图；

图2为本发明实施例采用的刹车组件的立体结构示意图；

图3为本发明第一实施例所采用的取醅机械手的立体结构示意图；

图4为本发明第一实施例采用的第一气缸与中通阀的连接结构示意图；

图5为本发明第一实施例所采用的取醅铲的立体结构示意图；

图6为本发明第二实施例所采用的取醅机械手的立体结构示意图；

图7为本发明第二实施例所采用的取醅机械手的剖视结构示意图；

图8为本发明第二实施例所采用的取醅机械手的取醅袋底口的张开和收缩状态示意图；

图9为本发明实施例提供的地缸取醅系统的控制框图；

图10为本发明实施例提供的地缸取醅作业方法的流程框图。

图中：10、架构机器人；11、天轨；12、竖梁；13、横梁；14、滑座；15、伺服驱动单元；20、取醅机械手；201、固定架；2011、第四伸缩驱动件；202、滑架；2021、第五伸缩驱动件；203、主插刀；204、取醅袋；205、副插刀；21、固定盘；211、光轴；22、悬吊盘；23、第二伸缩驱动件；24、滑盘；25、第三伸缩驱动件；251、第一气缸；252、辅助顶推件；2511、中通阀；26、悬座；27、连接盘；271、第二连杆；28、取醅铲；281、曲臂；30、RGV运输车；31、读卡器；40、控制器；41、HMI单元；50、刹车条；60、刹车组件；61、连接座；62、滑块；63、第一连杆；64、锁块；641、锁齿；65、第一伸缩驱动件；66、弹性拉杆；67、背板；671、滚轮；70、地轨。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者若干个该特征。

另外，发酵车间通常为长方形，地缸以多排多列的阵列方式排布，在以下实施例中X、Y、Z方向可以理解为发酵车间的长度方向、宽度方向、高度方向。

请一并参阅图1及图9，现对本发明提供的地缸取醅系统进行说明。所述地缸取醅系统，包括架构机器人10、取醅机械手20、RGV运输车30(Rail Guided Vehicle，有轨制导车辆)、控制器40，以及上位机；其中，架构机器人10的输出端具有沿X、Y、Z三个方向的运动自由度；取醅机械手20设于架构机器人10的输出端，能够随架构机器人10的输出端运行至目标地缸的正上方，并插入目标地缸内部抓取酒醅；RGV运输车30用于走行至目标地缸的侧方以承接取醅机械手20抓取的酒醅，并将装载的酒醅输送至指定位置；控制器40用于设置在发酵车间内，具有HMI(Human Machine Interface，人机界面，又称用户界面或使用者界面，是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介)单元和用于存储地缸位置坐标的存储单元，控制器40与架构机器人10、取醅机械手20、RGV运输车30分别电性连接；上位机用于设于中控室内，并与控制器40无线信号连接。

应当理解，本实施例中，架构机器人10是指框架式结构的自动执行机器人，其输出端能够沿X、Y、Z三个方向运动，也可以理解为其输出端的运动范围可以覆盖发酵车间的整个地缸阵列，从而带动取醅机械手20与任意目标地缸对准。

架构机器人10通过对每个地缸的坐标进行标定而形成位置信息存储在控制器40(采用PLC控制)的存储单元内，具体操作为手动控制架构机器人10，使取醅机械手20依次走行至与各个地缸口部对准的位置(X、Y向对准，Z向平齐)，并将该位置的空间坐标与地缸编号对应存储，在自动取醅时，只需向HMI单元41输入相应的地缸编号，即可使架构机器人10和RGV运输车30自动走行至与该目标地缸的空间坐标所对应的位置上(RGV运输车30可以是走行至与目标地缸所在排列对应的X坐标或Y坐标位置，在取醅机械手20抓取酒醅后通过Y向或X向移动即可与RGV运输车30对齐进行装料)。

在架构机器人10将取醅机械手20送达目标位置后，实际上此时取醅机械手20与目标地缸的口部恰好对齐，然后取醅机械手20开始动作，首先其应当执行沿Z向插入地缸内部的动作，然后再执行抓取动作，具体抓取动作可以是张合(抓斗式机械手)、转动(螺旋输送式机械手)、抽离(负压吸附机械手)等，在抓取酒醅后再向上运动退回地缸口部，然后架构机器人10动作使取醅机械手20对准RGV运输车30的料斗进行放料，具体抓取过程可分多次完成，通过控制器40的程序控制取醅机械手20依次插入目标地缸的深度递增，直至最后一次插至缸底以将地缸内的酒醅抓净为止。

控制器40与架构机器人10、取醅机械手20、RGV运输车30之间的电性连接主要用于传递控制信号、位置信息等，电信连接方式可以是滑线式连接，还可以是无线信号连接，而控制器40与上位机之间优先考虑通过无线通讯模块进行无线连接，如ZigBee技术(一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术)，操作人员可在发酵车间内通过HMI单元41进行现场操作，也可以在中控室通过上位机进行远程操作。

本实施例提供的地缸取醅系统，与现有技术相比，操作人员只需在HMI单元41上输入需要挖醅的地缸编号或位置信息，架构机器人10和RGV运输车30即可根据控制器40调取的目标地缸的位置坐标自动走行至目标地缸的位置，然后通过取醅机械手20伸入目标地缸抓取酒醅并释放至RGV运输车30上，再通过RGV运输车30将酒醅运输至指定位置，取醅过程完全自动化，能够提高取醅效率，且能够节省大量人工，从而降低产品的人工成本，促进企业降本增效。

在一些实施例中，参见图1及图9，架构机器人10包括天轨11、两个竖梁12、横梁13，以及滑座14；天轨11用于沿X向布设于发酵车间内，且沿Y向间隔分布有两条轨道；各个竖梁12的顶端分别沿X向滑动连接于其中一条轨道上；横梁13的两端分别与两个竖梁12沿Z向滑动连接；滑座14沿Y向滑动连接于横梁13上，取醅机械手20的顶端与滑座14固定连接；其中，两个竖梁12、横梁13及滑座14均连接有相应的伺服驱动单元15，各个伺服驱动单元15均与控制器40电性连接。

由于发酵车间的地面上布置了地缸阵列，因此采用天轨11作为架构机器人10的承载基础，能够充分利用空间，而两个竖梁12采用悬吊的结构与天轨11之间实现X向滑移的同时，也有助于利用横梁13的连接作用提高天轨11的两条轨道之间的连接强度，当然，两个竖梁12的主要作用在于为横梁13提供沿Z向上下滑动的自由度，而滑座14作为架构机器人10的最终输出端，通过与横梁13进行滑动连接实现Y向滑移，从而使架构机器人10具备输出X、Y、Z三个方向的运动自由度的条件，当然，为了保证运动位置精确性，竖梁12、横梁13、滑座14的滑移动力均采用伺服驱动单元15，具体可采用编码器配合控制器40的相应程序实现各个方向的滑移距离的把控，应当理解的是，伺服驱动单元15的核心为步进电机或伺服电机，配合齿轮齿条副或蜗轮蜗杆副等直线传动机构实现动力传输，确保能够将取醅机械手20与目标地缸精准对齐，结构稳定性强，控制逻辑简单稳定。

具体的，本实施例中的至少一个竖梁12上设有沿Z向延伸的刹车条50，横梁13上设有与刹车条50对应的至少一个刹车组件60，刹车组件60用于与刹车条50配合锁定横梁13与两个竖梁12的Z向相对位置。

由于架构机器人10主要承受Z向重载，即取醅机械手20和抓取的酒醅的重力，因此需要其Z向具备可靠的刹车性能，避免直接通过伺服驱动单元15进行Z向定位而导致伺服驱动单元15过载受损，在此通过在横梁13的至少一端设置刹车组件60，在横梁13沿Z向滑移至目标位置时通过刹车组件60与固定在竖梁12上的刹车条50进行锁定刹车，从而分担Z向伺服驱动单元15的负载力矩，一方面能够确保架构机器人10在重载作业过程中的稳定性，另一方面能够保护伺服驱动单元15的正常使用寿命。

可选地，结合图1及图2，本实施例中，刹车条50为齿条；刹车组件60包括连接座61、锁块64、第一伸缩驱动件65，以及背板67；其中，固定连接于横梁13的其中一端，并沿Z向间隔分布有两个滑块62，两个滑块62均与连接座61沿Z向滑动连接，且两个滑块62上均沿X向铰接有相互靠近延伸的第一连杆63；锁块64的上下两端分别与两个第一连杆63的延伸段沿X向铰接，朝向齿条的侧壁上具有适于与齿条卡接配合的锁齿641；第一伸缩驱动件65的中部沿X向铰接于连接座61上，第一伸缩驱动件65的输出端与锁块64的中部沿X向铰接，驱动端远离齿条并沿X向铰接有至少一个弹性拉杆66，弹性拉杆66朝向靠近齿条的方向倾斜延伸，且延伸端与连接座61沿X向铰接，第一伸缩驱动件65与控制器40电性连接；背板67固定连接于横梁13上，且与锁块64分别位于齿条的两侧，背板67上设有适于滚压齿条背面的滚轮671。

第一伸缩驱动件65具体可以是气缸或电动推杆或液压缸，当横梁13在竖梁12上滑动到位后，第一伸缩驱动件65的输出端顶推锁块64，通过两个第一连杆63与锁块64的上下两端对应铰接的两个滑块62分别沿Z向滑动靠近，从而能够使锁块64靠近齿条并通过锁齿641与齿条的啮合实现连接座61与齿条的相对位置固定，从而实现对横梁13和纵梁的相对位置的锁定，需要说明的是，由于锁块64与两个第一连杆63均为铰接的关系，因此锁块64能够沿X向进行上下摆动，当横梁13沿Z向的停留的位置在锁齿641与齿条上的齿槽并非平齐的情况出现时，锁齿641在齿槽的槽壁引导下会促使锁块64向上或向下摆动，直至锁齿641完全滑入齿槽内，而由于第一伸缩驱动件65与连接座61铰接，因此在锁块64摆动时第一伸缩驱动件65能够随着锁块64进行摆动，从而确保始终针对锁块64施加顶推力，从而确保锁齿641与齿条间的卡接力度充分，当需要解除刹车时，第一伸缩驱动件65直接回缩即可带动锁块64与齿条脱离，同时第一伸缩驱动件65在弹性拉杆66的弹性牵引作用下恢复初始的水平状态，以确保下次刹车的可靠性，另外，应当理解的是，锁齿641与齿条间的卡接稳定性主要依赖于第一伸缩驱动件65向锁块64上施加的顶推力，因此齿条上会受到很大的弯矩，而由于齿条的长度较大，因此其在收到顶推力时容易发生弯曲变形，在此为了避免齿条受力变形的情况，在横梁13上设置了背板67，通过在背板67上设置滚压支撑在齿条背面的滚轮671，能够与锁块64形成夹持齿条的效果，使齿条对向受力，从而避免齿条收到第一伸缩驱动件65的顶推力而弯曲变形，确保刹车稳定性。

作为上述取醅机械手20的第一种具体实施方式，请参阅图3至图5，取醅机械手20包括固定盘21、悬吊盘22、第二伸缩驱动件23、滑盘24、第三伸缩驱动件25、悬座26、连接盘27，以及过个取醅铲28；其中，固定盘21用于固定连接在架构机器人10的输出端，固定盘21上沿其周向固定连接有多条光轴211，光轴211沿Z向向下延伸；悬吊盘22位于固定盘21的正下方，分别与各条光轴211的延伸端固定；第二伸缩驱动件23沿Z向固定连接于固定盘21的中心，输出端向下延伸；滑盘24位于固定盘21和悬吊盘22之间，且与各条光轴211分别沿Z向滑动连接，且与第二伸缩驱动件23的输出端固定连接；第三伸缩驱动件25沿Z向固定连接于滑盘24的中心，输出端向上延伸；悬座26位于悬吊盘22的正下方，且中心与第三伸缩驱动件25的底端固定连接；连接盘27，位于滑盘24和悬吊盘22之间，或位于滑盘24和固定盘21之间，连接盘27与各条光轴211沿Z向滑动连接，且与第三伸缩驱动件25的输出端固定连接，连接盘27的周边沿其周向均布有多个第二连杆271，第二连杆271的顶端沿连接盘27的切向与连接盘27铰接，底端延伸至悬座26的下方；多个取醅铲28周向间隔分布于悬座26的下方，且分别与各个第二连杆271的底端铰接，取醅铲28的顶端具有朝向悬座26的底壁中心延伸的曲臂281，曲臂281的延伸端与悬座26的底壁中心铰接；多个取醅铲28具有底端同步外摆至与目标地缸的内径一致的张开状态，还具有底端同步内收以围成倒锥形抓取酒醅的合拢状态。

在架构机器人10的输出端带动取醅机械手20对准目标地缸的口部后(取醅铲28处于张开状态)，第二伸缩驱动件23(具体可以是气缸或液压缸或电动推杆)推动滑盘24、进而通过第三伸缩驱动件25的过渡作用带动悬座26下滑，此时位于悬座26下方的各个处于张开的取醅铲28插入地缸内部的酒醅中，当插入设定深度(可以理解为取醅铲28的高度)后，第三伸缩驱动件25动作以带动连接盘27向下滑动，通过各个第二连杆271同步带动相应的取醅铲28摆动以形成合拢状态，从而将酒醅抓入各个取醅铲28围成的锥形空间内，然后第二伸缩驱动件23反向动作带动合拢状态的取醅铲28将酒醅取出地缸，再通过架构机器人10转移至RGV运输车30上方后张开取醅铲28使酒醅落入RGV运输车30内，完成一次取醅过程。

应当注意的是，由于地缸为下小上大的接近于锥形的内腔，在插入地缸时各个取醅铲28张开状态的幅度应当以抵靠在地缸内壁为宜，而第三伸缩驱动件25的驱动力不宜过大，应当能够在插入地缸内部的过程中，利用地缸内壁的抵压作用使取醅铲28的张开幅度随着地缸内径的逐渐减小而减小，同时在合拢抓取酒醅时，只需利用酒醅颗粒物间的压力锥效应施加足够的抓取力即可，不可使第三伸缩驱动件25的驱动力度过大而导致对酒醅的挤压力度过大，从而尽可能避免破坏酒醅原有的蓄液状态和透气性。

在本实施例中，第三伸缩驱动件25包括第一气缸251和至少两个辅助顶推件252，其中，第一气缸251位于悬座26的中心，输出端向上穿过滑盘24并与连接盘27固定连接，第一气缸251的进出气口之间连接有中通阀2511，中通阀2511用于在张开状态时开启，以使各个取醅铲28柔性抵靠在目标地缸的内壁上；各个辅助顶推件252周向均布于第一气缸251的周围，且输出端均与连接盘27固定连接。

需要说明的是，本实施例中，中通阀2511可以理解为具有通断或者说启闭功能的阀，为方便实现自动控制，优选采用电磁阀，当中通阀2511开启时，第一气缸251的进出气口相互连通，此时第一气缸251的活塞两侧的腔室内气压平衡，当然，应当理解的是，开启中通阀2511的同时应当关闭第一气缸251的出气管路(出气管路上可设置电控阀执行相应动作)，此时，活塞两侧的腔室内的气压均为进气压力，而由于活塞与缸杆连接的一侧的有效受力面积小于其另一侧的有效受力面积，因此活塞两侧所受的气压推动力具有一个差值，根据压力公式可知该推力差值为进气压力与缸杆横截面积的乘积，活塞在该推力差值的推动下会推动缸杆外伸，同时活塞的运动会使其两侧腔室的体积发生变化，因此气体通过中通阀2511在两侧腔室间流通以保持气压平衡，当缸杆受到的回缩外力与该推力差值平衡时，第一气缸251处于平衡状态，当外力超过该推力差值时(地缸内壁对取醅铲28的反向抵压力传递至第一气缸251上)，缸杆开始回缩，也就是说，该推力差值能够通过连接盘27和第二连杆271的传递作用使各个取醅铲28上始终保持一定的柔性张力，在取醅铲28下插过程中能够与地缸内壁始终保持柔性抵靠状态，并在遇到阻力(如地缸内壁的凸起、锥度、波纹或褶皱)时进行适应性的合拢，确保各个取醅铲28的张开幅度始终与地缸相应深度截面的直径一致，避免与地缸内壁发生刚性碰撞而损坏地缸。

应当理解，由于工艺要求取醅过程中尽量避免对酒醅产生较大的挤压力而影响酒醅原有的蓄液状态和透气性，因此第一气缸251的气压不宜过大，而由于中通阀2511开启时产生的柔性力与第一气缸251的气压成正比，在此情况下容易存在柔性力(即活塞的两侧推力差值)不足的情况，这会导致取醅铲28的柔性张力不足，从而出现取醅铲28与地缸内壁之间的抵靠力度较小甚至无法紧密抵靠的情况，影响取醅效率和作业流畅性，而在此通过设置辅助顶推件252能够对连接盘27提供辅助推力，从而与第一气缸251的柔性力形成合力以带动各个取醅铲28保持与地缸内壁的适应性抵靠状态，提高作业稳定性。

进一步的，本实施例中辅助顶推件252为第二气缸，且各个第二气缸的进出气管路并联，且进气管路和/或出气管路上设有调压阀。通过周向均布的第二气缸的进出气管路并联，能够确保各个第二气缸的动作一致性，从而确保连接盘27所受到的顶推力均衡，同时利用调压阀能够调节第二气缸的气压，从而调节第一气缸251和第二气缸对连接盘27的柔性合力大小，进而调节各个取醅铲28的柔性张力大小，以满足取醅工艺需求，提高取醅作业稳定性。

当然，辅助顶推件252也可以是气弹簧或者螺旋弹簧，只要根据所需柔性力的大小选择相匹配的气弹簧或螺旋弹簧规格，同样能够满足取醅铲28的柔性效果，而且加工和运行成本更低，使用更稳定可靠。

作为上述取醅机械手20的第二种具体实施方式，请参阅图6至图8，取醅机械手20包括固定架201、滑架202、多个主插刀203、多个副插刀205，以及取醅袋204；其中，固定架201的顶端与架构机器人10的输出端固定连接，固定架201的顶端中心设有输出端沿Z向朝下延伸的第四伸缩驱动件2011；滑架202沿Z向滑动连接于固定架201上，且与第四伸缩驱动件2011的输出端连接，滑架202的中心沿Z向设置有第五伸缩驱动件2021；多个主插刀203沿滑架202的周向间隔分布，主插刀203的一端与滑架202的底壁中心位置铰接，另一端朝向滑架202的外围延伸并向下弯折，各个主插刀203分别与第五伸缩驱动件2021的输出端连接，用于在第五伸缩驱动件2021的带动下同步张开或合拢；取醅袋204为两端开放的直筒型，取醅袋204套设于滑架202的外围，且底口与各个主插刀203的底端分别连接；多个副插刀205沿滑架202的周向与各个主插刀203交叉分布，各个副插刀205的顶端分别与滑架202铰接，底端分别与取醅袋204位于相邻两个主插刀203之间的底口位置连接，用于在取醅袋204的底口牵引作用下随主插刀203张开或合拢；在主插刀203和副插刀205张开时，能够将取醅袋204的底口撑开为与地缸内径匹配的正多边形；在主插刀203和副插刀205合拢时，能够将取醅袋204的底口收缩为正多角星形。

在取醅机械手20对准目标地缸的口部进行取醅时，主插刀203和副插刀205张开并将取醅袋204的底口撑开为图8左侧视图所示的状态，然后第四伸缩驱动件2011向下推动滑架202，使主插刀203和副插刀205带动取醅袋204的底口一并插入酒醅中，并在插入设定深度后(可理解为主插刀203的Z向尺寸)，第五伸缩驱动件2021动作以带动各个主插刀203合拢，合拢过程中副插刀205由于取醅袋204的底口牵引作用而随动进行合拢，由于取醅袋204的底口周长为固定值，因此副插刀205的合拢幅度要小于主插刀203，当主插刀203合拢至极限位置时，各个副插刀205的底端连线形成的正多边形尺寸必然大于各个主插刀203的底端连线形成的正多边形尺寸，因此取醅袋204的底口形成为图8右侧视图所示的收口状态，当然，为了确保取醅袋204在收口状态时其底口边沿仍然保持紧绷状态，避免因取醅袋204的底口松散而导致酒醅撒漏，副插刀205与滑架202底部的铰接位置处应当具有限位结构，具体的，可以是通过与副插刀205进行铰接的刀座直接对副插刀205的摆动幅度进行限制，如刀座采用L型或一侧封闭的U型座，利用L型刀座的一侧折边或U型座的封闭侧对副插刀205进行抵接限位，提高取醅袋204的收口状态稳定性。

在本实施例中，为了避免主插刀203和副插刀205与地缸内壁直接接触而磕碰划伤地缸壁，主插刀203和副插刀205的底端刀背上均设有始于滚压地缸内壁的转动件。

需要理解的是，在本实施例中，参见图1及图9，地缸取醅系统还包括沿X向铺设于相邻两列地缸之间或地缸阵列侧方的地轨70，RGV运输车30走行于地轨70上。进一步的，地轨70上沿X向间隔设置有多个电子标签，各个电子标签分别与其中一排地缸沿Y向对齐，RGV运输车30上设有用于识别电子标签的读卡器31，读卡器31与控制器40电性连接。电子标签具体可以是二维码或RFID射频标签，通过地轨70能够引导RGV运输车30精准走行，同时利用读卡器31能够读取目标排地缸所对应的电子标签进行位置确认，从而确保RGV运输车30的走行位置准确无误，提高自动化取醅过程的稳定性和作业可靠性。

基于同一发明构思，请一并参阅图1至图10理解，本申请实施例还提供一种地缸取醅作业方法，采用上述地缸取醅系统，包括以下步骤：

步骤S100，将地缸阵列中的每个地缸进行编号；

步骤S200，手动控制架构机器人10，将取醅机械手20依次对准各个地缸以获取各个地缸的位置坐标，并将各个位置坐标存储在控制器40上；

步骤S300，通过HMI单元41输入需要取醅的目标地缸的编号，架构机器人10根据目标地缸对应的位置坐标由初始位置自动运行对准目标地缸；

步骤S400，RGV运输车30根据目标地缸对应的位置坐标，自动走行至与目标地缸沿Y向对齐的侧方位置；

步骤S500，取醅机械手20插入目标地缸中抓取酒醅，并通过架构机器人10带动抓取有取醅机械手20沿Y向走行至RGV运输车30的正上方并落料；

步骤S600，取醅机械手20重复多次抓取和落料过程，直至将目标地缸抓空；

步骤S700，架构机器人10返回初始位置，RGV运输车30将装载的酒醅自动运输至指定位置，并在卸料后返回原位。

本发明提供的地缸取醅作业方法，采用了上述地缸取醅系统，操作人员能够远程通过上位机或者现场通过HMI单元41进行操作，实现自动化取醅作业，提高地缸取醅效率，能够节省大量人力，从而降低产品的人工成本，促进企业降本增效。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.地缸取醅系统，其特征在于，包括：

架构机器人，输出端具有沿X、Y、Z三个方向的运动自由度；

取醅机械手，设于所述架构机器人的输出端，能够随所述架构机器人的输出端运行至目标地缸的正上方，并插入所述目标地缸内部抓取酒醅；

RGV运输车，用于走行至所述目标地缸的侧方以承接所述取醅机械手抓取的酒醅，并将装载的酒醅输送至指定位置；

控制器，用于设置在发酵车间内，具有HMI单元和用于存储地缸位置坐标的存储单元，所述控制器与所述架构机器人、所述取醅机械手、所述RGV运输车分别电性连接；

上位机，用于设于中控室内，并与所述控制器无线信号连接。

2.如权利要求1所述的地缸取醅系统，其特征在于，所述架构机器人包括：

天轨，用于沿X向布设于所述发酵车间内，且沿Y向间隔分布有两条轨道；

两个竖梁，顶端分别沿X向滑动连接于其中一条所述轨道上；

横梁，两端分别与两个所述竖梁沿Z向滑动连接；

滑座，沿Y向滑动连接于所述横梁上，所述取醅机械手的顶端与所述滑座固定连接；

其中，两个所述竖梁、所述横梁及所述滑座均连接有相应的伺服驱动单元，各个所述伺服驱动单元均与所述控制器电性连接。

3.如权利要求2所述的地缸取醅系统，其特征在于，至少一个所述竖梁上设有沿Z向延伸的刹车条，所述横梁上设有与所述刹车条对应的至少一个刹车组件，所述刹车组件用于与所述刹车条配合锁定所述横梁与两个所述竖梁的Z向相对位置。

4.如权利要求3所述的地缸取醅系统，其特征在于，所述刹车条为齿条，所述刹车组件包括：

连接座，固定连接于所述横梁的其中一端，所述连接座上沿Z向间隔分布有两个滑块，两个所述滑块均与所述连接座沿Z向滑动连接，且两个所述滑块上均沿X向铰接有相互靠近延伸的第一连杆；

锁块，上下两端分别与两个所述第一连杆的延伸段沿X向铰接，朝向所述齿条的侧壁上具有适于与所述齿条卡接配合的锁齿；

第一伸缩驱动件，中部沿X向铰接于所述连接座上，所述第一伸缩驱动件的输出端与所述锁块的中部沿X向铰接，驱动端远离所述齿条并沿X向铰接有至少一个弹性拉杆，所述弹性拉杆朝向靠近所述齿条的方向倾斜延伸，且延伸端与所述连接座沿X向铰接，所述第一伸缩驱动件与所述控制器电性连接；

背板，固定连接于所述横梁上，且与所述锁块分别位于所述齿条的两侧，所述背板上设有适于滚压所述齿条背面的滚轮。

5.如权利要求1所述的地缸取醅系统，其特征在于，所述取醅机械手包括：

固定盘，用于固定连接在所述架构机器人的输出端，所述固定盘上沿其周向固定连接有多条光轴，所述光轴沿Z向向下延伸；

悬吊盘，位于所述固定盘的正下方，分别与各条所述光轴的延伸端固定；

第二伸缩驱动件，沿Z向固定连接于所述固定盘的中心，输出端向下延伸；

滑盘，位于所述固定盘和所述悬吊盘之间，且与各条所述光轴分别沿Z向滑动连接，且与所述第二伸缩驱动件的输出端固定连接；

第三伸缩驱动件，沿Z向固定连接于所述滑盘的中心，输出端向上延伸；

悬座，位于所述悬吊盘的正下方，且中心与所述第三伸缩驱动件的底端固定连接；

连接盘，位于所述滑盘和所述悬吊盘之间，或位于所述滑盘和所述固定盘之间，所述连接盘与各条所述光轴沿Z向滑动连接，且与所述第三伸缩驱动件的输出端固定连接，所述连接盘的周边沿其周向均布有多个第二连杆，所述第二连杆的顶端沿所述连接盘的切向与所述连接盘铰接，底端延伸至所述悬座的下方；

多个取醅铲，周向间隔分布于所述悬座的下方，且分别与各个所述第二连杆的底端铰接，所述取醅铲的顶端具有朝向所述悬座的底壁中心延伸的曲臂，所述曲臂的延伸端与所述悬座的底壁中心铰接；多个所述取醅铲具有底端同步外摆至与所述目标地缸的内径一致的张开状态，还具有底端同步内收以围成倒锥形抓取酒醅的合拢状态。

6.如权利要求5所述的地缸取醅系统，其特征在于，所述第三伸缩驱动件包括第一气缸和至少两个辅助顶推件，其中，所述第一气缸位于所述悬座的中心，输出端向上穿过所述滑盘并与所述连接盘固定连接，所述第一气缸的进出气口之间连接有中通阀，所述中通阀用于在所述取醅铲处于所述张开状态时开启，以使各个所述取醅铲柔性抵靠在所述目标地缸的内壁上；各个所述辅助顶推件周向均布于所述第一气缸的周围，且输出端均与所述连接盘固定连接。

7.如权利要求1所述的地缸取醅系统，其特征在于，所述取醅机械手包括：

固定架，顶端与所述架构机器人的输出端固定连接，所述固定架的顶端中心设有输出端沿Z向朝下延伸的第四伸缩驱动件；

滑架，沿Z向滑动连接于所述固定架上，且与所述第四伸缩驱动件的输出端连接，所述滑架的中心沿Z向设置有第五伸缩驱动件；

多个主插刀，沿所述滑架的周向间隔分布，所述主插刀的一端与所述滑架的底壁中心位置铰接，另一端朝向所述滑架的外围延伸并向下弯折，各个所述主插刀分别与所述第五伸缩驱动件的输出端连接，用于在所述第五伸缩驱动件的带动下同步张开或合拢；

取醅袋，为两端开放的直筒型，所述取醅袋套设于所述滑架的外围，且底口与各个所述主插刀的底端分别连接；

多个副插刀，沿所述滑架的周向与各个所述主插刀交叉分布，各个所述副插刀的顶端分别与所述滑架铰接，底端分别与所述取醅袋位于相邻两个所述主插刀之间的底口位置连接，用于在所述取醅袋的底口牵引作用下随所述主插刀张开或合拢；

其中，在所述主插刀和所述副插刀张开时，能够将所述取醅袋的底口撑开为与地缸内径匹配的正多边形；在所述主插刀和所述副插刀合拢时，能够将所述取醅袋的底口收缩为正多角星形。

8.如权利要求1-7任一项所述的地缸取醅系统，其特征在于，所述地缸取醅系统还包括沿X向铺设于相邻两列地缸之间或地缸阵列侧方的地轨，所述RGV运输车走行于所述地轨上。

9.如权利要求8所述的地缸取醅系统，其特征在于，所述地轨上沿X向间隔设置有多个电子标签，各个所述电子标签分别与其中一排地缸沿Y向对齐，所述RGV运输车上设有用于识别所述电子标签的读卡器，所述读卡器与所述控制器电性连接。

10.地缸取醅作业方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的地缸取醅系统，包括以下步骤：

将地缸阵列中的每个地缸进行编号；

手动控制所述架构机器人，将所述取醅机械手依次对准各个地缸以获取各个地缸的位置坐标，并将各个所述位置坐标存储在所述控制器上；

通过所述HMI单元输入需要取醅的目标地缸的编号，所述架构机器人根据所述目标地缸对应的所述位置坐标由初始位置自动运行对准所述目标地缸；

所述RGV运输车根据所述目标地缸对应的所述位置坐标，自动走行至与所述目标地缸沿Y向对齐的侧方位置；

所述取醅机械手插入所述目标地缸中抓取酒醅，并通过所述架构机器人带动抓取有所述取醅机械手沿Y向走行至所述RGV运输车的正上方并落料；

所述取醅机械手重复多次抓取和落料过程，直至将所述目标地缸抓空；

所述架构机器人返回初始位置，所述RGV运输车将装载的酒醅自动运输至指定位置，并在卸料后返回原位。

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