CN117565088A - 一种智能化粮仓清仓设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粮仓技术领域，公开了一种智能化粮仓清仓设备，包括机器人，机器人上具有车体，车体的内部设置有处理腔，处理腔的前端设置有铰龙输送组件，处理腔的后侧设置有出料口，铰龙输送组件将物料输送至处理腔的内部后从出料口排出；处理腔的位置处设置有破料处理组件，破料处理组件包括破料筒，破料筒将铰龙输送组件和出料口隔开，并且破料筒用于分选物料，破料筒为底部开口结构，破料筒的底部开口与出料口连通，处理腔的顶部设置有弹性体，弹性体位于破料筒的正上方。本发明通过控制进入到输送管道内的粮食颗粒体积，避免了由于粮食颗粒体积过大，卡在输送管道内，堵塞输送管道，影响粮仓的清理工作。

Description

一种智能化粮仓清仓设备

技术领域

本发明涉及粮仓领域，更具体地说，它涉及一种智能化粮仓清仓设备。

背景技术

对于粮仓场景来说，无论是国有粮仓还是自己家的粮仓，都要经常清理粮仓，以便对粮仓内部进行清洗和消毒处理，防止细菌和昆虫滋生，以及对粮食进行处理并再次储存，确保粮食的质量和安全性。

传统的清仓方式，是通过放料口直接放料的方式，放掉绝大部分的粮食，但由于放料口的口径限制，粮仓内部的粮食无法彻底放干净，因此需要在放料以后再由人工去将无法通过放料口放出的粮食清理干净，但人工的方式不仅耗时耗力危险性还高，为了更好的节约人力资源，目前采用人工智能的粮仓清仓机器人替代人工清仓；具体地，小车在粮仓的底部，绕着放料口的中心点从中间向外转，通过图像识别算法，来识别前面是否有余粮，没有余粮就加快行进，如果有粮食就采取就地工作，对余粮进行收取。例如，小车通过连接绞龙或其他装置对余粮进行收取并处理。

目前的粮仓容积很大，能够存放大量的粮食，并且由于粮食在粮仓中长期存放，粮食之间相互挤压，在粮食中水分的作用下，容易在粮仓的拐角处形成粮食板结块，板结在粮仓底部，清仓机器人将板结块打散后，再进行收取；打散的板结块虽然能够被绞龙收取，但打散的板结块在输送管道中仍然会以小块的板结块形式出现，该板结块的体积较粮食本体更大，因此该板结块混合着粮食在输送管道中输送时，更容易与输送管道之间产生挤压摩擦，当摩擦力大于输送的力时，就会在输送管中形成稳定的堵塞层，导致输送管道卡死，影响智能小车继续清仓。

发明内容

本发明提供一种智能化粮仓清仓设备，解决相关技术中板结块的粮食在输送管道中容易堵塞管道，影响智能小车清仓的技术问题。

本发明提供了一种智能化粮仓清仓设备，包括机器人，机器人上具有车体，车体的内部设置有处理腔，处理腔的前端设置有铰龙输送组件，处理腔的后侧设置有出料口，铰龙输送组件将物料输送至处理腔的内部后从出料口排出；处理腔与出料口连通的位置处设置有破料处理组件，破料处理组件包括破料筒，破料筒将铰龙输送组件和出料口隔开，并且破料筒用于分选物料，破料筒为底部开口结构，破料筒的底部开口与出料口连通，处理腔的顶部设置有弹性体，弹性体位于破料筒的正上方，破料处理组件还包括驱动机构，驱动机构用于带动破料筒竖向移动，当破料筒的顶部与弹性体接触并挤压时，能够将物料板结块压散。

在一个优选的实施方式中，破料筒的顶部为内凹结构，弹性体的底部为下凸结构，内凹结构与下凸结构相适配，破料筒的顶部具有第一分选孔。

在一个优选的实施方式中，破料筒的侧壁具有第二分选孔，在破料筒底部的外圆周设置环形凸缘，从而使破料筒与处理腔相对的侧壁之间具有间隙。

在一个优选的实施方式中，驱动机构包括直线驱动部件，直线驱动部件包括固定架，固定架与车体固定连接，固定架上竖向滑动连接有移动座，移动座上固定安装有动力部件二，固定架的一侧固定安装有齿条，动力部件二的输出端固定安装有齿轮，齿轮与齿条相啮合，破料筒设置在移动座上。

在一个优选的实施方式中，驱动机构还包括旋转驱动部件，旋转驱动部件包括安装架，安装架固定安装在移动座上，安装架上固定安装有动力部件三，动力部件三的输出端固定安装有连杆，破料筒固定安装在连杆的上端，并且破料筒与连杆共轴线。

在一个优选的实施方式中，铰龙输送组件包括输送筒，输送筒与处理腔的内部连通，输送筒的内部设置有铰龙，车体的内部固定安装有动力部件一，动力部件一的输出端与铰龙的一端固定安装。

在一个优选的实施方式中，出料口的端部安装有输送管道，从出料口排出的物料进入输送管道，输送管道上安装有排料增强组件。

在一个优选的实施方式中，排料增强组件为输料组件一，输料组件一包括套环，套环沿着输送管道的输送方向设置，并且套环固定套设在输送管道的外侧，套环的两侧均设置有连接扣，输送管道的两侧均设置有连接绳一，两根连接绳一沿着输送管道输送方向上依次固定在连接扣上，输送管道的端部固定安装有两个动力部件四，两个动力部件四的输出端分别与两个连接绳一固定连接。

在一个优选的实施方式中，排料增强组件为输料组件二，输料组件二包括连接架，连接架固定安装在输送管道远离出料口的一端，连接架的侧壁上具有排料口，连接架上固定安装有动力部件五，输送管道的内部穿设有连接绳二，连接绳二的一端与动力部件五的输出端固定连接，连接绳二的另一端与输送管道远离连接架的一端转动连接。

在一个优选的实施方式中，连接绳二的长度方向上固定连接有若干个扰动件，扰动件为弹性软结构，输送管道内物料传输时，扰动件对物料进行扰动。

本发明的有益效果在于：

本发明通过控制进入到输送管道内的粮食颗粒体积，避免了由于粮食颗粒体积过大，卡在输送管道内，堵塞输送管道，影响粮仓的清理工作；

本发明通过破坏板结块粮食在输送管道内堵塞形成的堵塞层状结构，疏通了输送管道，避免输送管道堵塞，影响粮仓的清理工作；

本发明通过对输送管道内的粮食进行扰动，使板结块粮食无法在输送管道内形成堵塞层状结构，进而避免了输送管道内堵塞情况的发生。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明图1的剖视图。

图3是本发明直线驱动部件和旋转驱动部件的结构示意图一。

图4是本发明直线驱动部件和旋转驱动部件的结构示意图二。

图5是本发明输送管道和输料组件一的结构示意图。

图6是本发明输送管道和输料组件二的剖视图。

图7是本发明粮仓的结构示意图。

图8是本发明机器人在粮仓内的示意图。

图9是本发明图像识别算法的步骤图。

图中：1、机器人；2、车体；21、处理腔；3、铰龙输送组件；31、输送筒；32、铰龙；33、动力部件一；4、出料口；5、破料处理组件；51、破料筒；511、环形凸缘；52、弹性体；53、直线驱动部件；531、固定架；532、移动座；533、动力部件二；534、齿条；535、齿轮；54、旋转驱动部件；541、安装架；542、动力部件三；543、连杆；6、输送管道；7、输料组件一；71、套环；72、连接扣；73、连接绳一；74、动力部件四；8、输料组件二；81、连接架；811、排料口；82、连接绳二；821、扰动件；83、动力部件五；9、粮仓。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

如图1-图9所示，一种智能化粮仓清仓设备，包括机器人1，机器人1上具有车体2，车体2的内部设置有处理腔21，处理腔21的前端设置有铰龙输送组件3，处理腔21的后侧设置有出料口4，铰龙输送组件3将物料输送至处理腔21的内部后从出料口4排出；处理腔21与出料口4连通的位置处设置有破料处理组件5，破料处理组件5包括破料筒51，破料筒51将铰龙输送组件3和出料口4隔开，并且破料筒51用于分选物料，破料筒51为底部开口结构，破料筒51的底部开口与出料口4连通，处理腔21的顶部设置有弹性体52，弹性体52位于破料筒51的正上方，破料处理组件5还包括驱动机构，驱动机构用于带动破料筒51竖向移动，当破料筒51的顶部与弹性体52接触并挤压时，能够将物料板结块压散。

进一步地，铰龙输送组件3包括输送筒31，输送筒31与处理腔21的内部连通，输送筒31的内部设置有铰龙32，车体2的内部固定安装有动力部件一33，动力部件一33的输出端与铰龙32的一端固定安装。

需要说明的是，上述物料指的是粮食，粮食包括未板结块的粮食以及板结块的粮食。

上述技术方案中，动力部件一33采用电机，通过电机带动铰龙32转动，从而通过铰龙32可以将粮食输送到处理腔21的内部。在机器人1的前方还可以设置一可向前伸的铲斗，用于向前推送物料，以方便铰龙输送组件3输送。将板结块的粮食压散是通过破料筒51上移与弹性体52配合挤压实现的，带动破料筒51竖向移动的驱动机构可以为气缸、丝杆滑台装置等，而弹性体52可以采用耐磨橡胶。

在本实施例中，实施场景具体为：首先通过动力部件一33带动铰龙32转动来将粮食输送至处理腔21的内部，破料筒51表面有孔，粮食经过破料筒51表面的孔分选，正常粮食（未板结块的粮食）经过孔下落后从出料口4排出，而板结块的粮食则留在处理腔21的内部，并且是位于破料筒51的上端的。然后驱动机构带动破料筒51向上移动，使破料筒51与弹性体52共同对板结块的粮食进行挤压，实现对板结块的粮食的压散，而后该被压散的粮食即可以从破料筒51下落出去。

需要补充说明的是，可以在出料口4的位置处加设一组铰龙输送组件3，再连接一管道，以将粮食输送至粮仓9的放料口。

上述技术方案中，采用破料处理组件5将板结块的粮食压散，以减少进入后续管道中粮食颗粒的体积，从而避免了板结块粮食颗粒体积过大，卡在管道内，堵塞管道，影响粮仓9的清理工作。

进一步地，如图3和图4所示，破料筒51的顶部为内凹结构，弹性体52的底部为下凸结构，内凹结构与下凸结构相适配，破料筒51的顶部具有第一分选孔。

需要说明的是，该内凹结构可以保证在破料筒51上移时，板结块的粮食不会滚出破料筒51的上端，而且还能够保证在破料筒51与弹性体52挤压时，也不会从侧面被挤飞出，一方面保证了压散的效果，另一方面提高了压散的效率，即位于破料筒51上端的板结块的粮食均能够一次被压散，压散后的粮食则从第一分选孔落下。

进一步地，如图2、图3和图4所示，破料筒51的侧壁具有第二分选孔，在破料筒51底部的外圆周设置环形凸缘511，从而使破料筒51与处理腔21相对的侧壁之间具有间隙。

需要说明的是，在破料筒51的侧壁上设置第二分选孔，在破料筒51向上移动时，正常粮食能够从第二分选孔落下，从而不会影响到粮食的传输效率。通过设置环形凸缘511，其目的是使破料筒51的侧壁与处理腔21相对的侧壁之间具有间隙，防止第二分选孔与处理腔21的侧壁接触，避免在破料筒51向下移动时，对位于第二分选孔内的粮食施加剪切力造成对粮食破坏的问题。

如图2-图4所示，在此提供一种驱动机构的具体结构形式，驱动速度快且稳定。具体地，驱动机构包括直线驱动部件53，直线驱动部件53包括固定架531，固定架531与车体2固定连接，固定架531上竖向滑动连接有移动座532，移动座532上固定安装有动力部件二533，固定架531的一侧固定安装有齿条534，动力部件二533的输出端固定安装有齿轮535，齿轮535与齿条534相啮合，破料筒51设置在移动座532上。

需要说明的是，动力部件二533采用电机，动力部件二533带动齿轮535转动，通过齿轮535与齿条534的啮合作用，可以使移动座532相对于固定架531竖向移动，从而实现带动破料筒51竖向移动的目的。

进一步地，驱动机构还包括旋转驱动部件54，旋转驱动部件54包括安装架541，安装架541固定安装在移动座532上，安装架541上固定安装有动力部件三542，动力部件三542的输出端固定安装有连杆543，破料筒51固定安装在连杆543的上端，并且破料筒51与连杆543共轴线。

需要说明的是，动力部件三542采用电机，通过动力部件三542可以带动连杆543和破料筒51转动，通过破料筒51的转动，无论是在压散板结块的粮食时，还是未压散时，破料筒51与粮食之间均可以产生较快的相对运动，从而可以加快破料筒51对粮食的分选，另外，在破料筒51向上移动时，控制转速，通过离心力可以将未板结块的粮食甩出，或者说是使正常的粮食快速从第一分选孔落下，以便于在压散板结块的粮食时，避免正常粮食对压散的影响，使压散效率更高。

如图5-图6所示，出料口4的端部安装有输送管道6，从出料口4排出的物料进入输送管道6，输送管道6上安装有排料增强组件。

粮食在输送管道6内输送时，可能会存在一些较小的板结块粮食，这些粮食与管道内壁产生摩擦，容易形成层状堵塞结构，造成管道堵塞，因此，设置排料增强组件破坏或防止形成层状堵塞结构，以保证粮食的正常输送。

进一步地，在此提供一种排料增强组件的具体结构，具体地，排料增强组件为输料组件一7，输料组件一7包括套环71，套环71沿着输送管道6的输送方向设置，并且套环71固定套设在输送管道6的外侧，套环71的两侧均设置有连接扣72，输送管道6的两侧均设置有连接绳一73，两根连接绳一73沿着输送管道6输送方向上依次固定在连接扣72上，输送管道6的端部固定安装有两个动力部件四74，两个动力部件四74的输出端分别与两个连接绳一73固定连接。

需要说明的是，输送管道6采用波纹软管，动力部件四74采用气缸驱动方式，连接绳一73采用钢丝绳，两根连接绳一73分别是与输送管道6两侧的连接扣72固定连接的，在粮食输送的过程中，通过两个动力部件四74来控制连接绳一73的动作，具体地，首先其中一个动力部件四74伸出，另一个动力部件四74缩回，这样，一根连接绳一73受拉，另一根连接绳一73放松，不断交替重复，可以使输送管道6蠕动起来，通过输送管道6的蠕动，输送管道6的侧壁与粮食之间产生了挤压和放松的过程，从而使堵塞层状结构与输送管道6的侧壁分离，破坏了堵塞层状结构，疏通了输送管道6，避免输送管道6堵塞而影响粮仓9的清理工作。

进一步地，在此提供另一种排料增强组件的具体结构，具体地，排料增强组件为输料组件二8，输料组件二8包括连接架81，连接架81固定安装在输送管道6远离出料口4的一端，连接架81的侧壁上具有排料口811，连接架81上固定安装有动力部件五83，输送管道6的内部穿设有连接绳二82，连接绳二82的一端与动力部件五83的输出端固定连接，连接绳二82的另一端与输送管道6远离连接架81的一端转动连接。

进一步地，连接绳二82的长度方向上固定连接有若干个扰动件821，扰动件821为弹性软结构，输送管道6内物料传输时，扰动件821对物料进行扰动。

需要说明的是，动力部件五83采用电机，连接绳二82采用钢丝绳，而扰动件821可以采用耐磨橡胶。在输送管道6远离连接架81的一端安装一支架，连接绳二82的端部通过轴承与支架转动连接。粮食在输送管道6内输送并从排料口811排出的过程中，通过动力部件五83带动连接绳二82和扰动件821转动，从而不断过地对输送管道6内的粮食进行扰动，使板结块粮食无法在输送管道6内形成堵塞层状结构，进而避免了输送管道6内堵塞情况的发生。

如图8和图9所示，小车在粮仓9的底部，绕着粮仓9的放料口的中心点从中间向外转，通过图像识别算法，来识别前面是否有余粮，没有余粮就加快行进，如果有粮食就采取工作进给，对粮食余量进行收取。

对于图像识别算法来识别小车前面是否存在余粮，可以采用以下步骤：

步骤一、数据收集：收集不同场景下存在余粮和不存在余粮的图像样本。这些图像样本应该覆盖各种光照条件、背景干扰等情况。

步骤二、数据预处理：对收集到的图像进行预处理，包括图像尺寸调整、灰度化、去噪等操作，以便提高识别算法的效果。

步骤三、特征提取：采用特征提取算法，如卷积神经网络（CNN）、特征金字塔等，从预处理后的图像中提取出与余粮相关的特征。这些特征可以是颜色、形状、纹理等方面的信息。

步骤四、训练模型：使用标注好的图像样本和提取的特征作为训练数据，利用机器学习算法或深度学习算法训练模型。常用的算法包括支持向量机（SVM）、随机森林（RandomForest）以及基于卷积神经网络的方法等。

步骤五、模型测试和优化：使用另外一组标注好的图像样本对训练好的模型进行测试，并根据测试结果进行优化调整，以提高算法的准确性和泛化能力。

步骤六、实时识别：将训练好的模型部署到小车的图像处理系统中，实时对小车前方的图像进行识别，判断是否存在余粮。

上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (10)

1.一种智能化粮仓清仓设备，其特征在于，包括机器人（1），所述机器人（1）上具有车体（2），所述车体（2）的内部设置有处理腔（21），所述处理腔（21）的前端设置有铰龙输送组件（3），所述处理腔（21）的后侧设置有出料口（4），所述铰龙输送组件（3）将物料输送至处理腔（21）的内部后从出料口（4）排出；

所述处理腔（21）与出料口（4）连通的位置处设置有破料处理组件（5），所述破料处理组件（5）包括破料筒（51），所述破料筒（51）将铰龙输送组件（3）和出料口（4）隔开，并且破料筒（51）用于分选物料，所述破料筒（51）为底部开口结构，破料筒（51）的底部开口与出料口（4）连通，所述处理腔（21）的顶部设置有弹性体（52），所述弹性体（52）位于破料筒（51）的正上方，所述破料处理组件（5）还包括驱动机构，驱动机构用于带动破料筒（51）竖向移动，当破料筒（51）的顶部与弹性体（52）接触并挤压时，能够将物料板结块压散。

2.根据权利要求1所述的一种智能化粮仓清仓设备，其特征在于，所述破料筒（51）的顶部为内凹结构，所述弹性体（52）的底部为下凸结构，内凹结构与下凸结构相适配，所述破料筒（51）的顶部具有第一分选孔。

3.根据权利要求2所述的一种智能化粮仓清仓设备，其特征在于，所述破料筒（51）的侧壁具有第二分选孔，在所述破料筒（51）底部的外圆周设置环形凸缘（511），从而使破料筒（51）与处理腔（21）相对的侧壁之间具有间隙。

4.根据权利要求1所述的一种智能化粮仓清仓设备，其特征在于，驱动机构包括直线驱动部件（53），所述直线驱动部件（53）包括固定架（531），所述固定架（531）与车体（2）固定连接，所述固定架（531）上竖向滑动连接有移动座（532），所述移动座（532）上固定安装有动力部件二（533），所述固定架（531）的一侧固定安装有齿条（534），所述动力部件二（533）的输出端固定安装有齿轮（535），所述齿轮（535）与齿条（534）相啮合，所述破料筒（51）设置在移动座（532）上。

5.根据权利要求4所述的一种智能化粮仓清仓设备，其特征在于，驱动机构还包括旋转驱动部件（54），所述旋转驱动部件（54）包括安装架（541），所述安装架（541）固定安装在移动座（532）上，所述安装架（541）上固定安装有动力部件三（542），所述动力部件三（542）的输出端固定安装有连杆（543），所述破料筒（51）固定安装在连杆（543）的上端，并且破料筒（51）与连杆（543）共轴线。

6.根据权利要求1所述的一种智能化粮仓清仓设备，其特征在于，所述铰龙输送组件（3）包括输送筒（31），所述输送筒（31）与处理腔（21）的内部连通，所述输送筒（31）的内部设置有铰龙（32），所述车体（2）的内部固定安装有动力部件一（33），所述动力部件一（33）的输出端与铰龙（32）的一端固定安装。

7.根据权利要求1所述的一种智能化粮仓清仓设备，其特征在于，所述出料口（4）的端部安装有输送管道（6），从出料口（4）排出的物料进入输送管道（6），所述输送管道（6）上安装有排料增强组件。

8.根据权利要求7所述的一种智能化粮仓清仓设备，其特征在于，排料增强组件为输料组件一（7），所述输料组件一（7）包括套环（71），所述套环（71）沿着输送管道（6）的输送方向设置，并且套环（71）固定套设在输送管道（6）的外侧，所述套环（71）的两侧均设置有连接扣（72），所述输送管道（6）的两侧均设置有连接绳一（73），两根所述连接绳一（73）沿着输送管道（6）输送方向上依次固定在连接扣（72）上，所述输送管道（6）的端部固定安装有两个动力部件四（74），两个所述动力部件四（74）的输出端分别与两个连接绳一（73）固定连接。

9.根据权利要求7所述的一种智能化粮仓清仓设备，其特征在于，排料增强组件为输料组件二（8），所述输料组件二（8）包括连接架（81），所述连接架（81）固定安装在输送管道（6）远离出料口（4）的一端，所述连接架（81）的侧壁上具有排料口（811），所述连接架（81）上固定安装有动力部件五（83），所述输送管道（6）的内部穿设有连接绳二（82），所述连接绳二（82）的一端与动力部件五（83）的输出端固定连接，所述连接绳二（82）的另一端与输送管道（6）远离连接架（81）的一端转动连接。

10.根据权利要求9所述的一种智能化粮仓清仓设备，其特征在于，所述连接绳二（82）的长度方向上固定连接有若干个扰动件（821），所述扰动件（821）为弹性软结构，输送管道（6）内物料传输时，所述扰动件（821）对物料进行扰动。