CN219685599U - 一种用于巡检电石炉的轨道机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于巡检电石炉的轨道机器人，包括轨道组件、机器人组件以及控制平台，其中，轨道组件悬挂于电石炉车间顶部；机器人组件包括机器人本体、通讯单元、驱动组件、升降组件、旋转云台、图像采集器以及气体传感器；控制平台通过无线网络与通讯单元进行实时通信，以反馈实时图像并传输控制命令。本实用新型通过控制机器人组件沿轨道组件行走，实时采集图像信息并检测有毒气体，能够对电石炉进行快速高效的自动往返巡查和检测，可以实时发现电石炉异常，保证了人员的巡检安全，大幅提升了电石生产安全性；最大程度地提高了电石生产的智能化水平，为打造最安全的电石生产企业奠定了基础，使电石生产水平始终保持在行业领先水平。

Description

一种用于巡检电石炉的轨道机器人

技术领域

本实用新型涉及自动巡检技术领域，尤其涉及一种用于巡检电石炉的轨道机器人。

背景技术

在工业中，电石被广泛应用在各个领域。电石化学名称为碳化钙，分子式为CaC₂，外观为灰色、棕黄色、黑色或褐色块状固体，是有机合成化学工业的基本原料,利用电石为原料可以合成一系列的有机化合物,为工业,农业,医药提供原料。它的主要用途有：电石与水反应生成的乙炔可以合成许多有机化合物，例如：合成橡胶、人造树脂、丙酮、烯酮、炭黑等；同时乙炔一氧焰广泛用于金属的焊接和切割。加热粉状电石与氮气时，反应生成氰氨化钙，即石灰氮，加热石灰氮与食盐反应生成的氰熔体用于采金及有色金属工业。电石本身可用于钢铁工业的脱硫剂。目前生产电石的方法有氧热法和电热法，一般多采用电热法生产电石，即生石灰和含碳原料(焦炭、无烟煤或石油焦)在电石炉内，依靠电弧高温熔化反应而生成电石。主要生产过程是：原料加工；配料；通过电炉上端的入口或管道将混合料加入电炉内，在开放或密闭的电炉中加热至2000℃左右，依下式反应生成电石：GaO+3C→CaC2+CO。熔化了的碳化钙从炉底取出后，经冷却、破碎后作为成品包装。反应中生成的一氧化碳则依电石炉的类型以不同方式排出：在开放炉中，一氧化碳在料面上燃烧，产生的火焰随同粉尘—起向外四散；在半密闭炉中，一氧化碳的一部分被安置于炉上的吸气罩抽出，剩余的部分仍在料面燃烧；在密闭炉中，全部一氧化碳被抽出。

电石炉是生产电石的主要设备，在电石炉内由于电弧发出的高温使炉料熔化反应而生成电石。在电石炉的工作过程中，需要工作人员对电石炉生产装置区域进行定时巡检，而在巡检过程中易接触到生产过程中产生高温，有毒、有害气体，造成巡检人员烫伤、中毒等事故发生。

为了避免工作人员在巡检过程中接触到生产过程中产生高温，有毒、有害气体，防止发生巡检人员烫伤、中毒等事故；本领域技术人员亟需提供一种用于巡检电石炉的轨道机器人，可以实时发现电石炉异常,极大地保证了人员的巡检安全，大幅提升了电石生产安全性。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种用于巡检电石炉的轨道机器人，可以实时发现电石炉异常,极大地保证了人员的巡检安全，大幅提升了电石生产安全性。

为了实现上述，本实用新型提供了一种用于巡检电石炉的轨道机器人，包括轨道组件、机器人组件以及控制平台，

所述轨道组件悬挂于电石炉车间顶部；

所述机器人组件包括机器人本体、通讯单元、驱动组件、升降组件、旋转云台、图像采集器以及气体传感器；所述机器人本体内设有通讯单元以及驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述机器人组件的前后行走，所述机器人本体通过所述升降组件连接旋转云台，所述旋转云台上安装所述图像采集器，所述机器人本体上还设有气体传感器，用于检测电石炉在生产过程中的有毒气体；

所述控制平台通过无线网络与所述通讯单元进行实时通信，以反馈实时图像并传输控制命令。

优选的，所述图像采集器包括可见光相机以及红外线热成像相机，所述可见光相机以及红外线热成像相机分别安装于所述旋转云台的左右两侧，所述可见光相机用于识别电石炉周围环境是否正常，所述红外线热成像相机用于探测电石炉周围环境的红外辐射能量分布。

优选的，所述驱动组件包括驱动电机、驱动轮、定向轮以及悬挂轮，所述驱动电机用于驱动所述驱动轮的前后行走，所述定向轮与所述轨道组件相配合并前后行走，所述定向轮的前方安装有所述悬挂轮。

优选的，所述定向轮通过定向轮钣金件焊接螺母固定在钣金外壳上。

优选的，所述钣金外壳与所述悬挂轮之间安装有垫圈，所述垫圈用于增大接触面积，分散压力，以保护所述悬挂轮。

优选的，所述机器人组件还包括充电电池，电石炉车间内设有无线充电桩，所述无线充电桩用于向所述机器人组件的充电电池充电。

优选的，所述无线充电桩设于所述轨道组件巡检路径的起始位置。

优选的，所述机器人本体的正前方安装有呼吸灯以及安全触边，所述安装触边用于防止机器人碰撞。

优选的，所述气体传感器的两侧安装有用于接收指令的天线。

优选的，所述机器人组件还包括用于规避障碍物的激光避障雷达。

本实用新型提供的一种用于巡检电石炉的轨道机器人，具有以下优点：

（1）本实用新型通过控制机器人组件沿轨道组件行走，实时采集图像信息并检测有毒气体，能够对电石炉进行快速高效的自动往返巡查和检测，可以实时发现电石炉异常，极大地保证了人员的巡检安全，大幅提升了电石生产安全性；

（2）本实用新型可代替工作人员进行定时巡检、定点巡检、指定任务临时巡检、遥控巡检多种巡检方式。常用的定点巡检不需要人为操作控制，即可完成巡检作业，并自动记录、保存所采集到的数据；

（3）本实用新型最大程度地提高了电石生产的智能化水平，为打造最安全的电石生产企业奠定了基础，使电石生产水平始终保持在行业领先水平。

附图说明

图1为本实用新型中用于巡检电石炉的轨道机器人的结构示意图；

图2为本实用新型中用于巡检电石炉的轨道机器人的侧视图；

图3为图2的局部放大图；

图4为本实用新型中轨道机器人的立体结构示意图；

图5为本实用新型中轨道机器人的剖视图；

图6为本实用新型中机器人组件的结构示意图。

图中的附图标记为：

100、轨道组件；

200、机器人组件；21、机器人本体；22、升降组件；23、旋转云台；24、气体传感器；25、可见光相机；26、红外线热成像相机；27、呼吸灯；28、安全触边；29、天线；

31、驱动轮；32、定向轮；33、悬挂轮；34、定向轮钣金件；35、钣金外壳；36、垫圈；37、驱动电机。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

本实用新型提供了一种用于巡检电石炉的轨道机器人，包括轨道组件100、机器人组件200以及控制平台。

本实用新型中的轨道组件100通过吊装结构悬挂于电石炉车间顶部；吊装结构可使用角铁或槽钢安装于电石炉车间上方，轨道组件上方固定设有固定件，可采用打孔或焊接固定于房顶、横梁上。轨道组件侧面呈工字型结构，与机器人定向轮、驱动轮相连接，使定向轮、驱动轮支撑于轨道内，定向轮及驱动轮应与轨道面充分接触。

轨道组件采用高强度铝合金型材，表面经阳极氧化处理，具备高抗腐蚀和较强的耐磨损性能。轨道组件是机器人能够通过转弯半径大于0.6米的水平弯道、半径大于1.5米的垂直弯道，根据电石炉区域的空间条件进行设计，以适应上、下坡和转弯等条件。轨道组件起着机器人运行的导向作用，直接承受由机器人轮组传来的巨大压力。

本实用新型中的机器人组件200包括机器人本体21、通讯单元、驱动组件、升降组件22、旋转云台23、图像采集器以及气体传感器24；机器人本体21内设有通讯单元以及驱动组件，驱动组件用于驱动机器人组件的前后行走，机器人本体21通过升降组件22连接旋转云台23，旋转云台23上安装图像采集器，机器人本体21上还设有气体传感器24，用于检测电石炉在生产过程中的有毒气体。

具体的，本实用新型中的通讯单元通过无线网络与控制平台进行实时通信，以反馈实时图像。机器人通过无线客户端接入电石炉的无线AP，与上位机通讯，进行实时的图像及控制命令传输。

其中，升降组件22采用直流蜗杆电机，一线直连方式，可靠稳定；采用双霍尔感应，定位更精准；升降组件的升降行程可调节，支持最大行程0.6-2米可选择，升降组件安装于机器人本体的正下方，搭载高清可见光相机、红外线热成像相机，以实现对电石炉全方位检测的作用。

机器人组件还包括充电电池，电石炉车间内设有无线充电桩，无线充电桩用于向所述机器人组件的充电电池充电。优选的，无线充电桩设于轨道组件巡检路径的起始位置。充电电池由机器人上的大容量锂电池组提供，通过部署在电石炉区域中的非接触式无线充电桩实现自动充电，非接触式无线充电是电磁感应通过送电线圈和接收线圈之间传输电力，是最接近实用化的一种充电方式。当送电线圈中有交变电流通过时，发送（初级）、接收（次级）两线圈之间产生交替变化的磁束，由此在次级线圈产生随磁束变化的感应电动势，通过接收线圈端子对外输出交变电流。无线充电桩安装于机器人巡检路径的起始位置即轨道的起点，起到给机器人充电续航的作用。

同时，图像采集器包括可见光相机25以及红外线热成像相机26，可见光相机25以及红外线热成像相机26分别安装于旋转云台23的左右两侧，可见光相机25用于识别电石炉周围环境是否正常，红外线热成像相机26用于探测电石炉周围环境的红外辐射能量分布。

具体的，高清可见光相机25是一种成像器，是机器人用来收集可见光（400-700nm）并将其转换为电信号，起到渲染图像和视频流的作用。红外热成像相机26是机器人用来探测目标自身发出的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像，采用应用电子技术和计算机软件与红外线技术的结合，用来检测和测量热辐射。物体表面对外辐射热量的大小，热敏感传感器获取不同热量差，通过电子技术和软件技术的处理，呈现出明暗或色差各不相同的图像，起到呈现图像的作用。高清可见光相机25、红外线热成像相机26是机器人巡检电石炉最重要的一环，是检测电石炉是否正常运行的重要组成部分。

此外，机器人本体的正前方安装有呼吸灯以及安全触边，安装触边用于防止机器人碰撞。呼吸灯安装于机器人本体的正前方中心位置，呼吸灯正下方安装有安全触边，安全触边是用于机器人防碰撞的安全装置，是一种柔性可弯转的带状物，固定在机器人的最前端。安全触边是当轨道智能机器人与其他物体发生碰撞，触边因其柔软性而受压迫变形，其由于传感作用产生的信号传递给动力源，从而控制电路停止部件的运动，起到保护机器人的作用。

本实用新型中的气体传感器24的两侧安装有用于接收指令的天线29。天线29安装于车体两侧，和地面成90°角。天线29是辐射和接收无线电波的装置，同时也是一个能量转换器，是电路与空间的界面器件，在这里，主要起到接受信号，接受机器人巡检任务的作用。

同时，机器人组件还包括用于规避障碍物的激光避障雷达，激光避障雷达安装于车体前端。

本实用新型中的驱动组件包括驱动电机37、驱动轮31、定向轮32以及悬挂轮33，驱动电机37用于驱动驱动轮31的前后行走，定向轮32与轨道组件100相配合并前后行走，定向轮32的前方安装有悬挂轮33。其中，定向轮32通过定向轮钣金件34焊接螺母固定在钣金外壳35上；钣金外壳35与悬挂轮33之间安装有垫圈36，垫圈36用于增大接触面积，分散压力，以保护悬挂轮33。

本实用新型还包括控制平台，控制平台通过无线网络与通讯单元进行实时通信，以反馈实时图像并传输控制命令。控制平台由基于B/S模式的WEB数据浏览与运行平台构成，利用网络技术把上述系统集成为一个整体，利用机器人、图像识别技术有效补充在线监测设备、人员巡检的不足，并通过大数据分析等对象建模的方法，建立了一套适用于电石炉区域安全及管理的一种方法，实现资源共享和信息互通，建立电石炉区域中各子系统的联动和快速反应机制，达到各系统协调运行。

本实用新型中的用于巡检电石炉的轨道机器人的工作原理如下，以定点巡检为例：

在机器人组件进行对电石炉自动巡检前，应将机器人组件停靠在轨道组件100的起始点，即靠近充电充电桩的位置。待给出巡检指令后，机器人组件在机器人轮组，特别是驱动轮31的动力驱动下，沿着轨道组件100前往行驶至巡检工作位置，当机器人到达指定的巡检工作位置后，机器人停止前进，同时机器人的升降组件22负载着高清可见光相机25以及红外线热成像相机26平稳的延伸在指定高度，旋转云台23调整旋转角度，旋转朝向电石炉体，高清可见光相机25调整焦距值，对目标点进行拍照。待拍照结束后，相关图片会回传到数据库，供工作人员确认。高清可见光相机25在升降组件22的驱动下上升至初始高度，到达初始高度后，机器人组件在驱动轮31的动力驱动下前往下一个巡检目标点，当机器人到达指定的下一个巡检工作位置后，机器人停止前进，同时机器人的升降组件22负载着高清可见光相机25以及红外线热成像相机26平稳的延伸在指定高度，旋转云台23调整旋转角度，旋转朝向电石炉体，红外线热成像相机26调整焦距值，对目标点进行拍照。待拍照结束后，相关图片会回传到数据库，供工作人员确认，以此往复。待机器人组件完成最后一个巡检目标点后，给出一键返回指令，机器人组件在驱动轮31的动力驱动下沿着轨道组件回退到初始位置。

综上所述，本实用新型通过控制机器人组件200沿轨道组件100行走，实时采集图像信息并检测有毒气体，能够对电石炉进行快速高效的自动往返巡查和检测，可以实时发现电石炉异常，极大地保证了人员的巡检安全，大幅提升了电石生产安全性；本实用新型可代替工作人员进行定时巡检、定点巡检、指定任务临时巡检、遥控巡检多种巡检方式。常用的定点巡检不需要人为操作控制，即可完成巡检作业，并自动记录、保存所采集到的数据；本实用新型最大程度地提高了电石生产的智能化水平，为打造最安全的电石生产企业奠定了基础，使电石生产水平始终保持在行业领先水平。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于巡检电石炉的轨道机器人，其特征在于，包括轨道组件、机器人组件以及控制平台，

所述轨道组件悬挂于电石炉车间顶部；

所述机器人组件包括机器人本体、通讯单元、驱动组件、升降组件、旋转云台、图像采集器以及气体传感器；所述机器人本体内设有通讯单元以及驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述机器人组件的前后行走，所述机器人本体通过所述升降组件连接旋转云台，所述旋转云台上安装所述图像采集器，所述机器人本体上还设有气体传感器，用于检测电石炉在生产过程中的有毒气体；

所述控制平台通过无线网络与所述通讯单元进行实时通信，以反馈实时图像并传输控制命令。

2.根据权利要求1所述的用于巡检电石炉的轨道机器人，其特征在于，所述图像采集器包括可见光相机以及红外线热成像相机，所述可见光相机以及红外线热成像相机分别安装于所述旋转云台的左右两侧，所述可见光相机用于识别电石炉周围环境是否正常，所述红外线热成像相机用于探测电石炉周围环境的红外辐射能量分布。

3.根据权利要求1所述的用于巡检电石炉的轨道机器人，其特征在于，所述驱动组件包括驱动电机、驱动轮、定向轮以及悬挂轮，所述驱动电机用于驱动所述驱动轮的前后行走，所述定向轮与所述轨道组件相配合并前后行走，所述定向轮的前方安装有所述悬挂轮。

4.根据权利要求3所述的用于巡检电石炉的轨道机器人，其特征在于，所述定向轮通过定向轮钣金件焊接螺母固定在钣金外壳上。

5.根据权利要求4所述的用于巡检电石炉的轨道机器人，其特征在于，所述钣金外壳与所述悬挂轮之间安装有垫圈，所述垫圈用于增大接触面积，分散压力，以保护所述悬挂轮。

6.根据权利要求1所述的用于巡检电石炉的轨道机器人，其特征在于，所述机器人组件还包括充电电池，电石炉车间内设有无线充电桩，所述无线充电桩用于向所述机器人组件的充电电池充电。

7.根据权利要求6所述的用于巡检电石炉的轨道机器人，其特征在于，所述无线充电桩设于所述轨道组件巡检路径的起始位置。

8.根据权利要求1所述的用于巡检电石炉的轨道机器人，其特征在于，所述机器人本体的正前方安装有呼吸灯以及安全触边，所述安全触边用于防止机器人碰撞。

9.根据权利要求1所述的用于巡检电石炉的轨道机器人，其特征在于，所述气体传感器的两侧安装有用于接收指令的天线。

10.根据权利要求1所述的用于巡检电石炉的轨道机器人，其特征在于，所述机器人组件还包括用于规避障碍物的激光避障雷达。