一种模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置的制作方法

本发明涉及煤矿智能化装备，具体而言，涉及一种模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置。

背景技术：

1、在工业自动化生产过程中，皮带运输系统扮演着重要的角色，已然成为一种重要的运输方式，因其在短途运输中所发挥的高效、便捷、适应性强等优势，逐渐替代了传统的车载运输方式。在煤矿井下，这种优势尤为突出，皮带运输系统被广泛应用于煤炭及矸石等物料的连续输送。

2、然而，皮带运输过程中的多种因素会严重影响皮带运输系统的正常运行，甚至导致系统的损坏。其中，皮带运输物料中存在的异物是皮带稳定运行的最主要隐患。煤矿井下皮带运输的物料中常混杂有锚杆、托盘、木块、铁器、大块矸石等异物，这些异物若不及时分拣剔除，可能造成皮带划伤、撕裂、托辊损坏等设备故障，严重时甚至引发安全事故。

3、因而，皮带运输系统需配备相关的装置和专门进行分拣的人员来保证皮带运输系统的稳定运行。但是，现有设备和人员对异物的分拣不够彻底，效率低下，而且煤矿井下环境恶劣、粉尘大、能见度低，人工分拣具有较大的危险性，长期作业还会对工人的身体健康造成损害。同时，现有异物检测设备大多仅具备检测功能，无法实现异物的自动抓取与剔除，检测到异物后仍需人工介入处理，无法真正实现自动化、智能化作业。

4、随着近年来机器人技术和人工智能技术的发展，高效率、高可靠性机器人技术的不断进步，为智能化识别异物、自动分拣异物提供了一种新途径。但现有煤矿皮带异物分拣设备普遍存在结构固定、扩展性差的问题，无法根据现场皮带宽度、物料流量和分拣需求灵活增减识别与抓取单元，导致设备适应性不足、资源利用率低。需要开发一种模块化可扩展的煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置，以满足煤矿井下皮带运输系统的自动化分拣需求。因此，我们提出一种模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对目前现有技术中存在的煤矿皮带异物分拣效率低、人工分拣危险性大、现有检测设备只检不抓、分拣设备结构固定扩展性差等问题，提供一种模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置，包括图像采集装置、xyz移动机构、高速机械手、测速传感器、防爆控制箱和防爆服务器；还包括第一识别装置、第一三轴抓取装置、第二识别装置、第二三轴抓取装置和主控装置，所述第一识别装置和第二识别装置分别与防爆服务器电连接，所述第一三轴抓取装置和第二三轴抓取装置分别与主控装置电连接，所述主控装置与防爆控制箱通信连接，所述图像采集装置和测速传感器分别与防爆服务器电连接，所述xyz移动机构和高速机械手分别与防爆控制箱电连接。

3、作为本发明优选的技术方案，所述xyz移动机构包括x轴、x轴伺服电机、y轴、y轴伺服电机、z轴和z轴伺服电机，所述x轴伺服电机与x轴驱动连接，所述y轴伺服电机与y轴驱动连接，所述z轴伺服电机与z轴驱动连接。

4、作为本发明优选的技术方案，所述高速机械手包括夹爪电缸和夹爪伺服，所述夹爪伺服与夹爪电缸电连接。

5、作为本发明优选的技术方案，所述高速机械手还包括回转升降组合夹爪，所述回转升降组合夹爪与夹爪电缸传动连接。

6、作为本发明优选的技术方案，所述回转升降组合夹爪包括回转伺服r轴、回转台和升降气缸，所述回转伺服r轴与回转台驱动连接，所述升降气缸与回转台传动连接。

7、作为本发明优选的技术方案，所述回转升降组合夹爪还包括过渡连接盘，所述过渡连接盘连接于回转台与夹爪电缸之间。

8、作为本发明优选的技术方案，所述回转升降组合夹爪还包括夹爪开合气缸和夹爪，所述夹爪开合气缸与夹爪驱动连接。

9、作为本发明优选的技术方案，所述第一识别装置与第一三轴抓取装置组成第一识别抓取单元，所述第二识别装置与第二三轴抓取装置组成第二识别抓取单元，所述第一识别抓取单元和第二识别抓取单元沿皮带运行方向依次模块化布置。

10、作为本发明优选的技术方案，所述防爆控制箱内设置有驱动模块和通信模块，所述驱动模块分别与xyz移动机构和高速机械手电连接，所述通信模块与防爆服务器通信连接。

11、作为本发明优选的技术方案，所述测速传感器为增量编码器，安装于皮带从动辊处，与防爆服务器电连接。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过设置的图像采集装置、xyz移动机构和高速机械手，实现了煤矿皮带异物的自动识别与自动抓取分拣，解决了现有技术中人工分拣效率低、危险性大以及检测设备只检不抓的问题；

13、本发明通过设置的第一识别装置、第一三轴抓取装置、第二识别装置、第二三轴抓取装置和主控装置组成的模块化识别抓取单元，实现了分拣能力的可扩展配置，可根据皮带宽度、物料流量和分拣需求灵活增减识别与抓取单元数量，解决了现有分拣设备结构固定、适应性差、资源利用率低的问题；

14、本发明通过设置的回转升降组合夹爪，包括回转伺服r轴、回转台、升降气缸和夹爪开合气缸，实现了夹爪的多自由度灵活操作，能够适应不同形状、不同姿态异物的抓取需求，解决了现有机械手抓取姿态单一、对异形异物适应性差的问题；

15、本发明通过设置的测速传感器与防爆服务器配合，实时采集皮带运行速度并计算异物实时位置，实现了对高速移动皮带上异物的精准追踪与抓取，解决了皮带高速运行时异物定位不准、抓取成功率低的问题。

1.一种模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置，其特征在于：包括图像采集装置（1）、xyz移动机构（2）、高速机械手（3）、测速传感器（4）、防爆控制箱（5）和防爆服务器（6）；还包括第一识别装置（7）、第一三轴抓取装置（8）、第二识别装置（9）、第二三轴抓取装置（10）和主控装置（11），所述第一识别装置（7）和第二识别装置（9）分别与防爆服务器（6）电连接，所述第一三轴抓取装置（8）和第二三轴抓取装置（10）分别与主控装置（11）电连接，所述主控装置（11）与防爆控制箱（5）通信连接，所述图像采集装置（1）和测速传感器（4）分别与防爆服务器（6）电连接，所述xyz移动机构（2）和高速机械手（3）分别与防爆控制箱（5）电连接。

2.根据权利要求1所述的模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置，其特征在于：所述xyz移动机构（2）包括x轴（12）、x轴伺服电机（13）、y轴（14）、y轴伺服电机（15）、z轴（16）和z轴伺服电机（17），所述x轴伺服电机（13）与x轴（12）驱动连接，所述y轴伺服电机（15）与y轴（14）驱动连接，所述z轴伺服电机（17）与z轴（16）驱动连接。

3.根据权利要求1所述的模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置，其特征在于：所述高速机械手（3）包括夹爪电缸（18）和夹爪伺服（19），所述夹爪伺服（19）与夹爪电缸（18）电连接。

4.根据权利要求3所述的模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置，其特征在于：所述高速机械手（3）还包括回转升降组合夹爪（20），所述回转升降组合夹爪（20）与夹爪电缸（18）传动连接。

5.根据权利要求4所述的模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置，其特征在于：所述回转升降组合夹爪（20）包括回转伺服r轴（21）、回转台（22）和升降气缸（23），所述回转伺服r轴（21）与回转台（22）驱动连接，所述升降气缸（23）与回转台（22）传动连接。

6.根据权利要求5所述的模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置，其特征在于：所述回转升降组合夹爪（20）还包括过渡连接盘（24），所述过渡连接盘（24）连接于回转台（22）与夹爪电缸（18）之间。

7.根据权利要求4所述的模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置，其特征在于：所述回转升降组合夹爪（20）还包括夹爪开合气缸（25）和夹爪（26），所述夹爪开合气缸（25）与夹爪（26）驱动连接。

8.根据权利要求1所述的模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置，其特征在于：所述第一识别装置（7）与第一三轴抓取装置（8）组成第一识别抓取单元，所述第二识别装置（9）与第二三轴抓取装置（10）组成第二识别抓取单元，所述第一识别抓取单元和第二识别抓取单元沿皮带运行方向依次模块化布置。

9.根据权利要求1所述的模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置，其特征在于：所述防爆控制箱（5）内设置有驱动模块和通信模块，所述驱动模块分别与xyz移动机构（2）和高速机械手（3）电连接，所述通信模块与防爆服务器（6）通信连接。

10.根据权利要求1所述的模块化可扩展煤矿皮带异物分拣龙门机器人装置，其特征在于：所述测速传感器（4）为增量编码器，安装于皮带从动辊处，与防爆服务器（6）电连接。