CN212581031U - 一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统，该系统包括竖直升降伸缩臂模块、水平旋转副悬臂模块、竖直回转伸缩臂模块、负压吸附爬壁清理机器人和配重悬臂，竖直升降伸缩臂模块固定在灰库入口并可沿灰库高度方向做伸缩运动，水平旋转副悬臂模块固定在竖直升降伸缩臂模块底端，水平旋转副悬臂模块末端设有可做水平旋转运动的旋转轴系座，竖直回转伸缩臂模块固定在旋转轴系座末端，竖直回转伸缩臂模块可沿长度方向做伸缩运行并做垂直方向的旋转运动，负压吸附爬壁清理机器人活动安装在竖直回转伸缩臂模块末端，配重悬臂固定在竖直回转伸缩臂模块另一端。与现有技术相比，本实用新型可靠性高、安全性好、无需人工操作、适用范围广。

Description

一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统

技术领域

本实用新型涉及一种火电厂灰库清理机器人，尤其是涉及一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统。

背景技术

火力发电厂通过燃烧煤来生产电能，粉煤灰是从煤燃烧过程中产生的烟气中收集下来的固体废物，是污染较重的工业废渣。电厂将粉煤灰存储在存储罐中，对粉煤灰进行定期资源化回收。但是由于空气潮湿等各种因素影响，导致灰库中粉煤灰容易板结，粘结内壁，使得灰库容量减少。更甚至堵塞出料口导致出料不畅或无法出料。为不影响企业的系统生产，电厂需要对粉煤灰存储库定期进行清理。现在国内清库作业主要采用人工清理，效率不高，危险系数高，灰库中粘结堆积的粉煤灰时刻危机灰库工作人员生命安全，如：(1)存在灰区坍塌风险：灰区坍塌事故将直接威胁工作人员生命安全。(2)存在缺氧窒息危害：进入料仓为有限空间作业，空气流通不畅，工人在这种密闭空间中工作存在缺氧窒息的危害。(3)存在气体中毒危害：料仓内可能存在CO等有毒有害气体，存在中毒的危害。(4)存在粉尘危害：料仓内存在粉尘物料，对作业人员裸露的皮肤、眼睛和呼吸系统等器官存在伤害。(5)存在高空坠落的风险：灰库高达数十米，属于高空作业，存在意外高空坠落的风险。采用人工的清理方式不仅存在较大的安全隐患，而且工作效率低下，劳动强度大，费用高昂。以单灰库300吨灰为例，需要三班制6人一组的工作班清理 15天时间。

目前市面上并没有专门针对大型灰库清理的机器，除了使用人工，别无他法，因此，亟需研发提供一种安装方便、工作效率高、环境适应性强能够满足不同直径的罐体清理需求、高可靠性、安全性好、无需人工直接操作、并能够通过检测传感系统对机器人进行精确控制的灰库清理装置。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统，该系统包括竖直升降伸缩臂模块、水平旋转副悬臂模块、竖直回转伸缩臂模块、负压吸附爬壁清理机器人和配重悬臂，所述的竖直升降伸缩臂模块固定在灰库入口并可沿灰库高度方向做伸缩运动，所述的水平旋转副悬臂模块固定在竖直升降伸缩臂模块底端，所述的水平旋转副悬臂模块末端设有可做水平旋转运动的旋转轴系座，所述的竖直回转伸缩臂模块固定在所述的旋转轴系座末端，所述的竖直回转伸缩臂模块沿其长度方向做伸缩运行并可做垂直方向的旋转运动，所述的负压吸附爬壁清理机器人活动安装在竖直回转伸缩臂模块末端，所述的配重悬臂固定在竖直回转伸缩臂模块另一端。

所述的竖直升降伸缩臂模块包括入口固定块、第一升降伸缩臂和第二升降伸缩臂，所述的入口固定块用于固定在灰库入口上，所述的第一升降伸缩臂和第二升降伸缩臂嵌套设置，所述的第一升降伸缩臂顶端固定连接入口固定块，所述的第二升降伸缩臂底端固定连接水平旋转副悬臂模块，所述的第二升降伸缩臂内部设有驱动其相对于第一升降伸缩臂做伸缩运动的升降电动推杆。

所述的水平旋转副悬臂模块还包括电机保护节、水平旋转减速电机、电机安装法兰和联轴器，所述的电机保护节一端固定连接竖直升降伸缩臂模块底端，另一端固定连接电机安装法兰，所述的水平旋转减速电机安装在电机安装法兰上并位于电机保护节内部，所述的水平旋转减速电机的输出轴垂直向下设置，所述的旋转轴系座设置在电机安装法兰下方，旋转轴系座一端通过联轴器连接水平旋转减速电机的输出轴，另一端固定连接竖直回转伸缩臂模块。

所述的竖直回转伸缩臂模块包括竖直回转电机、连接支架、横梁连接座和旋转伸缩臂，所述的连接支架包括垂直连接轴和支架座，所述的垂直连接轴一端固定连接所述的旋转轴系座，另一端连接所述的支架座，所述的横梁连接座活动设置在所述的支架座中，所述的竖直回转电机固定在所述的支架座侧面，竖直回转电机的输出轴通过轴承与横梁连接座连接，在竖直回转电机驱动下，所述的横梁连接座在所述的支架座中做竖直回转运动，所述的配重悬臂和旋转伸缩臂分别固定在横梁连接座支座两端，所述的负压吸附爬壁清理机器人活动安装在旋转伸缩臂末端。

所述的旋转伸缩臂包括第一伸缩横梁和第二伸缩横梁，所述的第一伸缩横梁和第二伸缩横梁嵌套设置，所述的第二伸缩横梁内部设有驱动其相对于第一伸缩横梁做伸缩运动的横梁电动推杆，所述的负压吸附爬壁清理机器人活动安装在第二伸缩横梁末端。

所述的负压吸附爬壁清理机器人包括机器人车体、导向安装把、车体收放组件、爬壁清灰组件和抽真空组件；

所述的导向安装把固定在机器人车体顶部并通过车体收放组件活动安装在竖直回转伸缩臂模块末端位置，当车体收放组件将机器人车体收回时，所述的导向安装把与所述的竖直回转伸缩臂模块端部契合；

所述的机器人车体中部设有矩形真空吸附腔，所述的真空吸附腔连通抽真空组件，所述的爬壁清灰组件设置2组并对称设置在矩形真空吸附腔两侧。

每组爬壁清灰组件均包括第一滚筒和第二滚筒，所述的第一滚筒和第二滚筒分别通过滚筒支架同轴安装在矩形真空吸附腔侧壁上，所述的第一滚筒和第二滚筒内部设有驱动其转动的驱动电机，所述的第一滚筒和第二滚筒表面设有旋向相反的用于刮除积灰的螺旋滚刀，所述的机器人车体上位于第一滚筒和第二滚筒位置处设有用于将刮除的积灰与抽真空的气体混合的灰气混合仓，所述的灰气混合仓连通抽真空组件，对应地，所述的第一滚筒和第二滚筒表面设有用于将积灰清扫至灰气混合仓的毛刷。

所述的矩形真空吸附腔内还设有用于实时检测机器人车体与灰库内壁之间的距离并触发抽真空组件进行负压控制的检测组件，所述的检测组件包括摄像头和激光测距仪，所述的摄像头和激光测距仪周侧设有用于吹气防尘的喷气口。

所述的车体收放组件包括收放线绞盘和收放线，所述的收放线一端连接导向安装把，另一端连接收放线绞盘。

该系统还包括用于实时监测灰库内部状态的监测组件，所述的监测组件包括库顶视屏监测器和库顶激光雷达，所述的库顶视屏监测器和库顶激光雷达固定在灰库顶部。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型将负压吸附爬壁清理机器人和机械臂分开，机械臂主要用于负压吸附爬壁清理机器人释放安装以及回收，负压吸附爬壁清理机器人可在壁面全向运动完成清灰作业，其中，机械臂包括竖直升降伸缩臂模块、竖直回转伸缩臂模块、配重悬臂和水平旋转副悬臂模块，竖直升降伸缩臂模块实现负压吸附爬壁清理机器人在灰库高度方向的运动，从而可以将负压吸附爬壁清理机器人下放至适当高度或回收至灰库顶部，竖直回转伸缩臂模块实现负压吸附爬壁清理机器人垂直方向的回转运动，配重悬臂实现了竖直回转伸缩臂模块处于水平位置时两侧重力的平衡，水平旋转副悬臂模块实现负压吸附爬壁清理机器人水平方向的旋转运动，从而负压吸附爬壁清理机器人下放至适当高度时能将负压吸附爬壁清理机器人调整至对准灰库壁面位置，由此，完成吸附爬壁清理机器人释放，在投放过程中能满足系统在狭小人口下的进给要求(即进入灰库时将竖直回转伸缩臂模块旋转至与竖直升降伸缩臂模块的平行位置)，在负压吸附爬壁清理机器人作业过程中，机器臂不动作，负压吸附爬壁清理机器人实现灰库内部全方位地全自动清理；

(2)本实用新型负压吸附爬壁清理机器人将移动动力装置与库体灰尘清理装置融为一体，机器人在爬行的同时能同步完成灰尘的清理，采用负压吸附在库体壁面与可自主旋转的滚筒带动的爬行方式，机器人拥有足够的负压吸附与爬行能力，可满足库内直径大跨度变化范围内的清灰作业需求，具体地，移动动力装置由两对第一滚筒和第二滚筒组成，负压吸附爬壁清理机器人在水平方向与竖直方向运行过程中依靠四个滚筒的转动速度和转动方向的调节来实现稳定行进速度和机器人运行方向的控制，库体灰尘清理装置由螺旋滚刀、毛刷和灰气混合仓等组成，库壁的积灰会随着负压吸附爬壁清理机器人的爬行由螺旋滚刀刮除，同时通过毛刷带入灰气混合仓，最后排出；

(3)本实用新型的负压吸附爬壁清理机器人将灰尘回收功能和负压吸附功能融为一体，具体地：负压吸附爬壁清理机器人通过抽真空组件使得矩形真空吸附腔形成一定真空度，从而通过负压吸附在库体内壁，与此同时库壁的积灰进入灰气混合仓并充分混合均匀后被负压泵吸入负压吸附爬壁清理机器人内部的负压仓，通过合成线缆内部的气管将混合灰气抽出灰库；

(4)本实用新型基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统控制精度高、刚性大、可满足库内精确作业要求，竖直升降伸缩臂模块和竖直回转伸缩臂模块均是由可进行自动伸缩的两级伸缩机构构成，保证二者相对位置稳定与准确，可满足机构高控制精度要求，对应于竖直回转伸缩臂模块还配置有配重悬臂，采用两侧布置方式，实现了两侧重力平衡，减小整体刚度变形，保证装置运动的可靠性；

(5)本实用新型采用真空吸附原理实现机器人车体与库体内壁紧密贴合，配有抽真空组件可提供足够的压力使机器人车体可靠的附着在库体壁面，同时实现第一滚筒和第二滚筒与库体壁面可靠接触，满足装置于库体内壁不同曲率下清理作业需求，实现有效清灰工作；

(6)本实用新型配有车体收放组件对负压吸附爬壁清理机器人辅助牵拉，防止机器人爬壁清理时的掉落，也可通过拉动回收工作完毕的机器人，保证系统运行的可靠性；

(7)本实用新型矩形真空吸附腔内设置的检测组件能够对机器人车体的实时运行状态进行监测，保证机器人车体的有效吸附，提高清理效率；

(8)本实用新型监测组件用于监测灰库内的情况，对灰库清理工作进行实时的监控对远程控制进行有效指导。

附图说明

图1为本实用新型基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统的总体结构示意图；

图2为本实用新型基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统中竖直升降伸缩臂模块的结构示意图；

图3为本实用新型基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统中水平旋转副悬臂模块的结构示意图；

图4为本实用新型基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统中水平旋转副悬臂模块的安装爆炸图；

图5为本实用新型基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统中竖直回转伸缩臂模块的结构示意图；

图6为本实用新型基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统中负压吸附爬壁清理机器人的结构示意图；

图7为本实用新型基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统中负压吸附爬壁清理机器人的截面图；

图8为本实用新型基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统的投放状态示意图。

图中，1为竖直升降伸缩臂模块，101为入口固定块，102为第一升降伸缩臂， 103为第二升降伸缩臂；

2为竖直回转伸缩臂模块，201为竖直回转电机，202为连接支架，203为横梁连接座，204为第一伸缩横梁，205为第二伸缩横梁，206机器人连接盘，207 为合成线缆；

3为负压吸附爬壁清理机器人，301为机器人车体，302为导向安装把，303 为第一滚筒，304为第二滚筒，305为第一灰气混合仓，306为第二灰气混合仓， 307为合成电缆安装通道，308为排气口，309为摄像头，310激光测距仪，311 为滚筒支架，312喷气口；

4为配重悬臂；

5为水平旋转副悬臂模块，501为电机保护节，502为法兰连接件，503为旋转轴系座，504为水平旋转减速电机，505电机安装法兰，506联轴器；

6为库顶视屏检测器；7为库顶激光雷达；8为抽真空组件；9为收放线绞盘。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本实用新型并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本实用新型并不限定于以下的实施方式。

实施例

如图1所示，一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统，该系统包括竖直升降伸缩臂模块1、水平旋转副悬臂模块5、竖直回转伸缩臂模块2、负压吸附爬壁清理机器人3和配重悬臂4，竖直升降伸缩臂模块1固定在灰库入口并可沿灰库高度方向做伸缩运动，水平旋转副悬臂模块5固定在竖直升降伸缩臂模块1底端，水平旋转副悬臂模块5末端设有可做水平旋转运动的旋转轴系座503，竖直回转伸缩臂模块2固定在旋转轴系座503末端，竖直回转伸缩臂模块2沿其长度方向做伸缩运行并可做垂直方向的旋转运动，负压吸附爬壁清理机器人3活动安装在竖直回转伸缩臂模块2末端，配重悬臂4固定在竖直回转伸缩臂模块2另一端。该系统还包括用于实时监测灰库内部状态的监测组件，监测组件包括库顶视屏监测器7和库顶激光雷达7，库顶视屏监测器7和库顶激光雷达7固定在灰库顶部。监测组件对灰库清理工作进行实时的监控对远程控制进行有效指导。

总体而言，该系统将负压吸附爬壁清理机器人3和机械臂分开，机械臂主要用于负压吸附爬壁清理机器人3释放安装以及回收，负压吸附爬壁清理机器人3可在壁面全向运动完成清灰作业，其中，机械臂包括竖直升降伸缩臂模块1、竖直回转伸缩臂模块2、水平旋转副悬臂模块5和配重悬臂4，竖直升降伸缩臂模块1实现负压吸附爬壁清理机器人3在灰库高度方向的运动，从而可以将负压吸附爬壁清理机器人3下放至适当高度或回收至灰库顶部，竖直回转伸缩臂模块2实现负压吸附爬壁清理机器人3垂直方向的回转运动，配重悬臂4实现了竖直回转伸缩臂模块2 处于水平位置时两侧重力的平衡，水平旋转副悬臂模5实现负压吸附爬壁清理机器人3水平方向的旋转运动，从而负压吸附爬壁清理机器人3下放至适当高度时能将负压吸附爬壁清理机器人3调整至对准灰库壁面位置，由此实现负压吸附爬壁清理机器人3的投放，在负压吸附爬壁清理机器人3作业过程中，机器臂不动作，负压吸附爬壁清理机器人3实现灰库内部全方位地全自动清理。

具体地，如图2所示，竖直升降伸缩臂模块1包括入口固定块101、第一升降伸缩臂102和第二升降伸缩臂103。其中，其中，入口固定块101由内外两层圆筒同轴心嵌套并固定在一起组成，并且在最外层的圆筒径向方向上均匀开有四个螺纹孔，四个螺纹孔用于插入固定螺栓，两层圆筒之间有一个空隙，用于入口固定块 101和灰库罐体入口处结构的配合定位，在最底部端面上有一个法兰，用于和第一升降伸缩臂102连接，在底部端面有一圆孔，用于通过合成线缆207通过，利用夹紧机构可以快速将入口固定装置进行安装，以提高工作效率。

第一升降伸缩臂102和第二升降伸缩臂103为内部中空，每一部分的壁厚均相同，各伸缩臂的截面尺寸依次减小，并保证伸缩臂之间可以嵌套配合形成可伸缩结构，在第一升降伸缩臂102的另一端有一个用于连接的圆形法兰，第二升降伸缩臂 103的末端有一圆形法兰，用于连接水平旋转副悬臂模块5，第二升降伸缩臂103 中设有一个电动推杆，第一升降伸缩臂102与入口固定块101连接，电动推杆可以在控制下伸缩带动第二升降伸缩臂103伸缩来实现竖直升降伸缩臂模块1的伸缩控制，以实现工作装置的竖直升降需求。

如图3和图4所示，水平旋转副悬臂模块5还包括电机保护节501、水平旋转减速电机504、电机安装法兰505和联轴器506，电机保护节501为一空心圆柱，在两端各有一个圆形的法兰，电机保护节501一端与第二升降伸缩臂103的圆形法兰连接，另一端与电机安装法兰505连接，水平旋转减速电机504安装在电机安装法兰505上，并放置在电机保护节501内部，用于保护水平旋转减速电机504防尘，法兰连接件502为一空心圆柱，在两端各有一个圆形法兰，法兰连接件502的一端与电机安装法兰505的法兰连接，法兰连接件502的另一端与旋转轴系座503的法兰连接。旋转轴系座503一端通过联轴器506连接水平旋转减速电机504的输出轴，另一端固定连接竖直回转伸缩臂模块2，具体地，旋转轴系座503由一对角接触轴承与连接轴组成，一端为输出轴，一端为一圆形连接法兰502，圆形法兰一端与连接支架202的圆形法兰连接，联轴器506为一空心圆柱，联轴器506一端连接旋转轴系座503的输入轴，一端连接水平旋转减速电机504的输出轴。

如图5所示，竖直回转伸缩臂模块2包括竖直回转电机201、连接支架202、横梁连接座203和旋转伸缩臂，连接支架202包括垂直连接轴和支架座，垂直连接轴一端固定连接旋转轴系座503，另一端连接支架202座，横梁连接座203活动设置在支架座中，竖直回转电机201固定在支架座侧面，竖直回转电机201的输出轴通过轴承与横梁连接座203连接，在竖直回转电机201驱动下，横梁连接座203 在支架座中做竖直回转运动，配重悬臂4和旋转伸缩臂分别固定在横梁连接座203 支座两端，负压吸附爬壁清理机器人3活动安装在旋转伸缩臂末端。旋转伸缩臂包括第一伸缩横梁204和第二伸缩横梁205，第一伸缩横梁204和第二伸缩横梁205 嵌套设置，第二伸缩横梁205内部设有驱动其相对于第一伸缩横梁204做伸缩运动的横梁电动推杆，负压吸附爬壁清理机器人3活动安装在第二伸缩横梁205末端。配重悬臂4为一圆杆形状，一端有一个圆形法兰，法兰与横梁连接座203一端的圆形法兰连接，用于实现两侧重力平衡。

具体地，第一伸缩横梁204和第二伸缩横梁205为内部中空，每一部分的壁厚均相同，各横梁的截面尺寸依次减小，并保证横梁之间可以嵌套配合形成可伸缩结构，在第一伸缩横梁204的另一端有一个用于连接横梁连接座203的圆形法兰；第二伸缩横梁205的末端有一圆形法兰，用于连接机器人连接盘206；横梁电动推杆放置在第二伸缩横梁205中，其第一伸缩横梁204与连接支架202连接，横梁电动推杆可以在控制下伸缩带动第二伸缩横梁205伸缩来实现高刚度机械伸缩臂的伸缩控制，以实现工作装置的横向伸缩需求。

如图6和图7所示，负压吸附爬壁清理机器人3包括机器人车体301、导向安装把302、车体收放组件、爬壁清灰组件和抽真空组件8。机器人车体301为薄壁部件，其侧视图为等腰梯形，导向安装把302固定在机器人车体301顶部，用于与机器人连接盘206连接，当车体收放组件将机器人车体301放出时，导向安装把 302与竖直回转伸缩臂模块2端部的机器人连接盘206脱离，当车体收放组件将机器人车体301收回时，导向安装把302与竖直回转伸缩臂模块2端部的机器人连接盘206契合。通过导向安装把302和机器人连接盘206配合的形式，实现了负压吸附爬壁清理机器人3的快速安装或脱离。导向安装把302内部有合成线缆安装通道 307，机器人车体301中部设有矩形真空吸附腔，真空吸附腔连通抽真空组件8，爬壁清灰组件设置2组并对称设置在矩形真空吸附腔两侧。

每组爬壁清灰组件均包括第一滚筒303和第二滚筒304，第一滚筒303和第二滚筒304分别通过滚筒支架311同轴安装在矩形真空吸附腔侧壁上，第一滚筒303 和第二滚筒304内部设有驱动其转动的驱动电机，四个滚筒和根据调节内部放置的电机转速和方向来实现前进、后退、上下移动。第一滚筒303和第二滚筒304表面设有旋向相反的用于清理灰库内壁积灰的螺旋滚刀，机器人车体301上位于第一滚筒303和第二滚筒304位置处设有用于将螺旋滚刀刮除的积灰与抽真空的气体混合的灰气混合仓，灰气混合仓连通抽真空组件8，对应地，第一滚筒303和第二滚筒 304上设有用于将积灰清扫至灰气混合仓的毛刷。具体地，灰气混合仓包括第一灰气混合仓305和第二灰气混合仓306，第一灰气混合仓305用于将螺旋滚刀刮处的积灰与抽真空的气体混合均匀进入第二灰气混合仓306再次混合均匀，混合气体依次通过排气口308、合成线缆安装通道307进入合成线缆207内部的气管，从而将混合灰气抽出灰库。

矩形真空吸附腔内还设有用于实时检测机器人车体301与灰库内壁之间的距离并触发抽真空组件8进行负压控制的检测组件，检测组件包括摄像头309和激光测距仪310，摄像头309和激光测距仪310周侧设有用于吹气防尘的喷气口312。喷气口312用以形成气墙防止激光测距仪310和摄像头309被灰尘弄脏，激光测距仪310固定在车体中间，用于在工作工程中实时检测车体与墙壁之间的距离，以实现对清理工作的动态感知调节；摄像头309固定在车体内部，用于在工作工程中实时监测机器人的工作状态并对清理状况进行实时的监测以实现机器人在清理墙壁过程中的负压控制。

车体收放组件包括收放线绞盘9和收放线，收放线一端连接导向安装把302，另一端连接收放线绞盘9。放线绞盘固定在灰库顶部，用于合成线缆207的收放与对回收负压吸附爬壁清理机器人3时提供牵拉作用。机器人车体301的一端连接合成线缆207，用于负压吸附爬壁清理机器人3工作状态爬行时，收放线绞盘9会随着机器人的爬行位置放出或回收合成线缆207，保证机器人正常运行以及复位。负压吸附爬壁清理机器人3需要回收时，收放线绞盘9，回收合成电缆，拉动机器人至机器人连接盘206，负压吸附爬壁清理机器人3顶部的圆锥夹持把手与机器人连接盘206圆锥面导向贴合。合成线缆207还穿过第二横梁内部，可自由通过，合成线缆207由抽真空气管、保险钢丝绳与绝缘电缆合成一股组成，其一端与库体外部的负压抽真空设备和收放线绞盘9连接，一端与负压吸附爬壁清理机器人3连接，用于为负压吸附爬壁清理机器人3提供负压、电力和保险。

本实用新型的负压吸附爬壁清理机器人3具有如下两大特点：

(1)负压吸附爬壁清理机器人3将移动动力装置与库体灰尘清理装置融为一体，机器人在爬行的同时，能同步完成灰尘的清理，具体地，移动动力装置由两对第一滚筒303和第二滚筒304组成，负压吸附爬壁清理机器人3在水平方向与竖直方向运行过程中依靠四个滚筒的转动速度和转动方向的调节来实现稳定行进速度和机器人运行方向的控制，库体灰尘清理装置由螺旋滚刀、毛刷和灰气混合仓等组成，库壁的积灰会在负压吸附爬壁清理机器人3的爬行过程中由螺旋滚刀刮除，同时通过毛刷带入灰气混合仓，最后排出；

(2)本实用新型的负压吸附爬壁清理机器人3将灰尘回收功能和负压吸附功能融为一体，具体地：负压吸附爬壁清理机器人3通过抽真空组件8使得矩形真空吸附腔形成一定真空度，从而通过负压吸附在库体内壁，与此同时库壁的积灰进入灰气混合仓并充分混合均匀后被抽真空组件8的负压泵吸入负压吸附爬壁清理机器人3内部的负压仓，通过合成线缆207内部的气管将混合灰气抽出灰库。

本实用新型基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统的工作原理和过程如下：

在系统安装工作前，先将库顶视屏监测器7和库顶激光雷达7通过分布在库顶的多个检测口投放进去，通过预先释放监测组件以实现对灰库内部的环境进行监测并做出合理的清理方案和安全隐患紧急处置方案，除此之外，监测组件最先进行投放还可以有效地对接下来的设备安装进行实时的监测，以实现对安装过程和工作过程的监控全覆盖，能有效地指导除灰工作全过程的安全有序进行。

接下来投放负压吸附爬壁清理机器人3，先将入口固定块101套在灰库罐体入口处向外突出的环形圆柱上，然后将入口固定块101锁死固定在灰库罐体入口处，这样就完成了主体部件的快速固定以满足工作效率高的要求，负压吸附爬壁清理机器人3投放状态如图8所示。

当负压吸附爬壁清理机器人3初始投放状态完成后，位于入口固定块101上的竖直升降伸缩臂模块1在电机的驱动下，第二升降伸缩臂103伸出，待第二升降伸缩臂103到位稳定后，在位于连接支架202上的竖直旋转电机驱动下竖直回转伸缩臂模块2转动，第一伸缩横梁204和第二伸缩横梁205与升降连杆呈90°角，同时水平旋转副悬臂模块5中的水平旋转减速电机504转动，从而使得竖直回转伸缩臂模块2发生水平方向的旋转运动，使得负压吸附爬壁清理机器人3正对灰库壁面，由此完成工作前的准备工作。开始工作时，先控制竖直回转伸缩臂模块2的第二伸缩横梁205伸长，在竖直回转伸缩臂模块2工作工程中，位于灰库罐体外的收放线绞盘9同时工作使得合成线缆207始终保持一定的长度，竖直回转伸缩臂模块2 展开，第二伸缩横梁205伸出，负压吸附爬壁清理机器人3被安放到库体壁面，此时抽真空组件8工作，使负压吸附爬壁清理机器人3收到负压吸附在库体壁面，此时第二伸缩横梁205收缩复位，负压吸附爬壁清理机器人3上的导向安装把302 脱离竖直回转伸缩臂模块2上的机器人连接盘206，负压吸附爬壁清理机器人3上的第一滚筒303和第二滚筒304旋转，收放线绞盘9开始配合机器人爬行释放合成线缆207，负压吸附爬壁清理机器人3开始沿水平方向清理墙壁，负压吸附爬壁清理机器人3内部还设置有摄像头309和激光测距仪310，抽真空组件8、摄像头309 和激光测距仪310联合工作，可以实现全方位检测机器人位置状态，同时摄像头 309还可以实时对清理后的墙面进行检测评估，以查看灰块是否清理干净，从而对清理工作进行有效指导，实现盲作业以满足工作过程无需人工进入操作的要求。

当清理完一层之后，需要向下移动时，调节第一滚筒303和第二滚筒304的转速和转向，负压吸附爬壁清理机器人3沿竖直向下移动一节后停止，机器人重新开始清理这一层，待这一层清理完后接着往下移动，重复执行操作，完成整个库体壁面的清理。

完成灰库壁面的清理后，通过竖直回转电机201转动带动整个竖直回转伸缩臂模块2转动，当竖直回转伸缩臂模块2成为竖直状态后再放下负压吸附爬壁清理机器人3，机器人爬行在灰库底部进行清扫，可以将灰库底部残留的灰尘从出灰口扫出，实现对库底的清理。

完成整个灰库清理后，负压吸附爬壁清理机器人3需要回收时，首先，启动收放线绞盘9回收合成电缆207，负压吸附爬壁清理机器人3至机器人连接盘206，负压吸附爬壁清理机器人3顶部的导向安装把302与机器人连接盘206圆锥面导向贴合，然后，保持竖直回转伸缩臂模块2为竖直状态，竖直升降伸缩臂模块1的第二升降伸缩臂103缩回，带动负压吸附爬壁清理机器人3向上提升运行至灰库罐体入口附近，实现回收。

上述实施方式仅为例举，不表示对本实用新型范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本实用新型技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统，其特征在于，该系统包括竖直升降伸缩臂模块(1)、水平旋转副悬臂模块(5)、竖直回转伸缩臂模块(2)、负压吸附爬壁清理机器人(3)和配重悬臂(4)，所述的竖直升降伸缩臂模块(1)固定在灰库入口并可沿灰库高度方向做伸缩运动，所述的水平旋转副悬臂模块(5)固定在竖直升降伸缩臂模块(1)底端，所述的水平旋转副悬臂模块(5)末端设有可做水平旋转运动的旋转轴系座(503)，所述的竖直回转伸缩臂模块(2)固定在所述的旋转轴系座(503)末端，所述的竖直回转伸缩臂模块(2)沿其长度方向做伸缩运行并可做垂直方向的旋转运动，所述的负压吸附爬壁清理机器人(3)活动安装在竖直回转伸缩臂模块(2)末端，所述的配重悬臂(4)固定在竖直回转伸缩臂模块(2)另一端。

2.根据权利要求1所述的一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统，其特征在于，所述的竖直升降伸缩臂模块(1)包括入口固定块(101)、第一升降伸缩臂(102)和第二升降伸缩臂(103)，所述的入口固定块(101)用于固定在灰库入口上，所述的第一升降伸缩臂(102)和第二升降伸缩臂(103)嵌套设置，所述的第一升降伸缩臂(102)顶端固定连接入口固定块(101)，所述的第二升降伸缩臂(103)底端固定连接水平旋转副悬臂模块(5)，所述的第二升降伸缩臂(103)内部设有驱动其相对于第一升降伸缩臂(102)做伸缩运动的升降电动推杆。

3.根据权利要求1所述的一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统，其特征在于，所述的水平旋转副悬臂模块(5)还包括电机保护节(501)、水平旋转减速电机(504)、电机安装法兰(505)和联轴器(506)，所述的电机保护节(501)一端固定连接竖直升降伸缩臂模块(1)底端，另一端固定连接电机安装法兰(505)，所述的水平旋转减速电机(504)安装在电机安装法兰(505)上并位于电机保护节(501)内部，所述的水平旋转减速电机(504)的输出轴垂直向下设置，所述的旋转轴系座(503)设置在电机安装法兰(505)下方，旋转轴系座(503)一端通过联轴器(506)连接水平旋转减速电机(504)的输出轴，另一端固定连接竖直回转伸缩臂模块(2)。

4.根据权利要求1所述的一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统，其特征在于，所述的竖直回转伸缩臂模块(2)包括竖直回转电机(201)、连接支架(202)、横梁连接座(203)和旋转伸缩臂，所述的连接支架(202)包括垂直连接轴和支架座，所述的垂直连接轴一端固定连接所述的旋转轴系座(503)，另一端连接所述的支架座，所述的横梁连接座(203)活动设置在所述的支架座中，所述的竖直回转电机(201)固定在所述的支架座侧面，竖直回转电机(201)的输出轴通过轴承与横梁连接座(203)连接，在竖直回转电机(201)驱动下，所述的横梁连接座(203)在所述的支架座中做竖直回转运动，所述的配重悬臂(4)和旋转伸缩臂分别固定在横梁连接座(203)支座两端，所述的负压吸附爬壁清理机器人(3)活动安装在旋转伸缩臂末端。

5.根据权利要求4所述的一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统，其特征在于，所述的旋转伸缩臂包括第一伸缩横梁(204)和第二伸缩横梁(205)，所述的第一伸缩横梁(204)和第二伸缩横梁(205)嵌套设置，所述的第二伸缩横梁(205)内部设有驱动其相对于第一伸缩横梁(204)做伸缩运动的横梁电动推杆，所述的负压吸附爬壁清理机器人(3)活动安装在第二伸缩横梁(205)末端。

6.根据权利要求1所述的一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统，其特征在于，所述的负压吸附爬壁清理机器人(3)包括机器人车体(301)、导向安装把(302)、车体收放组件、爬壁清灰组件和抽真空组件(8)；

所述的导向安装把(302)固定在机器人车体(301)顶部并通过车体收放组件活动安装在竖直回转伸缩臂模块(2)末端位置，当车体收放组件将机器人车体(301)收回时，所述的导向安装把(302)与所述的竖直回转伸缩臂模块(2)端部契合；

所述的机器人车体(301)中部设有矩形真空吸附腔，所述的真空吸附腔连通抽真空组件(8)，所述的爬壁清灰组件设置2组并对称设置在矩形真空吸附腔两侧。

7.根据权利要求6所述的一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统，其特征在于，每组爬壁清灰组件均包括第一滚筒(303)和第二滚筒(304)，所述的第一滚筒(303)和第二滚筒(304)分别通过滚筒支架(311)同轴安装在矩形真空吸附腔侧壁上，所述的第一滚筒(303)和第二滚筒(304)内部设有驱动其转动的驱动电机，所述的第一滚筒(303)和第二滚筒(304)表面设有旋向相反的用于刮除积灰的螺旋滚刀，所述的机器人车体(301)上位于第一滚筒(303)和第二滚筒(304)位置处设有用于将刮除的积灰与抽真空的气体混合的灰气混合仓，所述的灰气混合仓连通抽真空组件(8)，对应地，所述的第一滚筒(303)和第二滚筒(304)表面设有用于将积灰清扫至灰气混合仓的毛刷。

8.根据权利要求6所述的一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统，其特征在于，所述的矩形真空吸附腔内还设有用于实时检测机器人车体(301)与灰库内壁之间的距离并触发抽真空组件(8)进行负压控制的检测组件，所述的检测组件包括摄像头(309)和激光测距仪(310)，所述的摄像头(309)和激光测距仪(310)周侧设有用于吹气防尘的喷气口(312)。

9.根据权利要求6所述的一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统，其特征在于，所述的车体收放组件包括收放线绞盘(9)和收放线，所述的收放线一端连接导向安装把(302)，另一端连接收放线绞盘(9)。

10.根据权利要求1所述的一种基于压差效应的火电厂灰库清理机器人系统，其特征在于，该系统还包括用于实时监测灰库内部状态的监测组件，所述的监测组件包括库顶视屏监测器(6)和库顶激光雷达(7)，所述的库顶视屏监测器(6)和库顶激光雷达(7)固定在灰库顶部。

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