本實用新型屬于機器人應用技術領域，尤其涉及一種糧倉投藥作業(yè)機器人。

背景技術：

近年來，隨著我國糧食的連年豐收，糧食儲備庫的規(guī)模越來越大，單倉儲量越來越多，但糧倉熏蒸投藥作業(yè)因其特殊性幾十年來一直沒有變化。

每年夏季到來時，隨著氣溫的升高，糧食蟲害便發(fā)生了，此刻就要進行熏蒸投藥作業(yè)。因熏蒸常用藥磷化鋁潮解后生成劇毒氣體磷化氫，所以熏蒸作業(yè)時操作人員必須佩帶空氣呼吸器才能完成操作。

確定需要熏蒸后，由糧庫組織好操作人員，一般5到8人為宜，每人佩戴好空氣呼吸器到達倉內(nèi)指定位置，分發(fā)藥品，分工明細，固定每人要投放的藥品及點位，接到投藥命令后同時打開藥瓶，按計量快速把藥品投放到預定點位，完成投藥后快速撤離出倉，清點人員，確保無誤后，密閉好倉門。一切操作按Ls/T 1201- 2002標準執(zhí)行。

目前，國內(nèi)外熏蒸投藥作業(yè)，仍然以人工操作完成，此法危險系數(shù)高，國內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)熏蒸投藥作業(yè)安全事故。即使佩帶呼吸器，沒有發(fā)生事故，但藥品潮解后通過皮膚的接觸滲透吸入對人體也有不可預見的危害，迫切需要一種自動化機械設備來代替人工熏蒸投藥作業(yè)。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有人工熏蒸投藥作業(yè)的問題，本實用新型提供了一種糧倉投藥作業(yè)機器人, 可在糧堆表面走道板上自主行走，準確定位，能夠自動抓取藥瓶并開啟瓶蓋向投藥皿內(nèi)裝藥，同時可實現(xiàn)回轉雙向投放藥物。

為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案如下：糧倉投藥作業(yè)機器人，包括行走系統(tǒng), 行走系統(tǒng)上安裝有控制系統(tǒng)、升降抓取系統(tǒng)、自動開蓋系統(tǒng)和回轉式雙向投料系統(tǒng)；升降抓取系統(tǒng)操作端的初始位置和自動開蓋系統(tǒng)的操作端均位于回轉式雙向投料系統(tǒng)的上方，控制系統(tǒng)設在行走系統(tǒng)內(nèi)；

升降抓取系統(tǒng)包括電動升降柱和機械手臂，電動升降柱固定在行走系統(tǒng)的后部上表面，電動升降柱沿垂直方向設置，電動升降柱的伸縮桿上端部設有主軸垂直向上設置的第一電機，機械手臂的一端固定在第一電機的主軸上，機械手臂與第一電機的主軸垂直設置，機械手臂的另一端部設有第二電機和穩(wěn)定板，第二電機的主軸中心線與機械手臂長度方向平行，穩(wěn)定板所在平面與機械手臂長度方向垂直，穩(wěn)定板上沿機械手臂的長度方向開設有安裝孔，安裝孔內(nèi)轉動連接有傳動桿，傳動桿的一端通過聯(lián)軸器與第二電機的主軸傳動連接，傳動桿的另一端設有機械手，機械手的下部設有距離傳感器；

自動開蓋系統(tǒng)包括支撐架和開蓋裝置，支撐架垂直安裝在行走系統(tǒng)的后部上表面，支撐架的上端部沿水平方向設有安裝板，安裝板的另一端沿垂直方向開設有孔；開蓋裝置包括第三電機和開蓋器，第三電機的主軸自上向下穿過孔與開蓋器的動力輸入端傳動連接；

回轉式雙向投料系統(tǒng)包括投藥皿、第四電機和投藥傳輸機構，第四電機固定在行走系統(tǒng)中部上表面，第四電機的主軸垂直向上設置；投藥皿內(nèi)部中空，投藥皿的上部呈上粗下細的漏斗結構，投藥皿的下部呈圓柱形結構，投藥皿的下部沿前后方向開設有通孔，通孔的截面形狀呈方形，通孔與投藥皿內(nèi)部相連通，投藥傳輸機構安裝在通孔內(nèi)，投藥皿的底部設有與第四電機的主軸傳動連接的連接孔；投藥皿和第四電機的中心線重合。

行走系統(tǒng)包括底盤和位于底盤左右兩側的兩條履帶，兩條履帶內(nèi)均設有位于后部的兩個驅動輪和位于前部的兩個從動輪，兩條履帶內(nèi)的中部偏下位置分別設有兩個支撐輪，底盤的后端部左右兩側分別設有一個安裝座，每個安裝座上均設有一個驅動電機，每一個驅動電機的主軸均通過平鍵形式與一個驅動輪的軸孔傳動連接，底盤的中部設有電源盒和控制盒。

控制系統(tǒng)包括蓄電池、PLC總控板和無線信號接收器，蓄電池安裝在電源盒內(nèi)，PLC總控板和無線信號接收器均安裝在控制盒內(nèi)，底盤的前側和后側的邊沿處分別設有一個角度傳感器。

投藥傳輸機構包括第五電機、H型槽架和輸送帶，H型槽架穿設安裝在投藥皿的通孔內(nèi)，H型槽架的后端伸出通孔，第五電機固定連接在H型槽架的后端部，第五電機的主軸上固定連接齒輪，H型槽架的前端伸出通孔并轉動連接有輸送膠輥，輸送帶套設安裝在齒輪、H型槽架和輸送膠輥上。

蓄電池通過供電電纜分別連接PLC總控板，無線信號接收器、兩個動力驅動電機、兩個角度傳感器、電動升降柱、距離傳感器、機械手、第一電機、第二電機、第三電機、第四電機和第五電機；PLC總控板通過控制電纜分別連接無線信號接收器、兩個動力驅動電機、兩個角度傳感器、電動升降柱、距離傳感器、機械手、第一電機、第二電機、第三電機、第四電機和第五電機。

開蓋器由插桿和模塊組成，模塊的側面開設有仿形卡槽，模塊的另一側中心處設有法蘭盤，法蘭盤中心沿徑向方向開設有插槽；插桿上設有限位板，限位板與插桿垂直設置，限位板與模塊之間通過若干限位彈簧連接，限位板前側面中心設有卡塊和插頭，插頭穿過法蘭盤中心孔并伸入到模塊內(nèi)，卡塊的結構形狀與插槽適配；第三電機的主軸通過聯(lián)軸器連接插桿。

支撐架的上端部固定連接有向上設置的影像支架，影像支架的上端部安裝有若干攝像頭。

機械手的抓取面上均設有橡膠保護層。

本實用新型具有以下有益效果：

1、采用了自動行走系統(tǒng)，通過工作人員操作外置遙控器控制信號接收器和PLC總控板，無線信號接收器和PLC總控板根據(jù)外置遙控器發(fā)出的指令控制自動行走系統(tǒng)行走，通過控制兩個驅動電機同時正轉或者反轉，使驅動輪驅動履帶帶動底盤前進或后退，當設定兩個驅動電機轉速不同時，可實現(xiàn)自動轉彎，采用履帶式行走系統(tǒng)便于行走穩(wěn)定，采用兩個獨立驅動電機，便于行走轉彎控制，整個履帶行走系統(tǒng)的高度較低，以利于降低重心和節(jié)省高度方向上的空間；

2、底盤的側面安裝有一前一后兩個角度感應器，可實時感應底盤的行走方向，正常情況下兩個角度傳感器的角度差值在設定范圍之內(nèi)，保證底盤行走方向與走道板鋪設方向一致，當兩個傳感器的角度差值超出設定范圍時， PLC總控板發(fā)出修正信息，校正兩個驅動電機的轉速，控制底盤始終保持與走道板鋪設方向一致；

3、采用了升降抓取系統(tǒng)，通過外置遙控器控制電動升降柱的伸縮桿上升和下降，伸縮桿的狀態(tài)及位置由位置傳感器實時反饋，伸縮桿的上端部安裝有第一電機，通過第一電機控制機械手臂在徑向方向上旋轉動作，機械手臂上設有第二電機和傳動桿，通過第二電機帶動傳動桿做徑向旋轉動作，傳動桿的另一端設有機械手，機械手用于抓取和釋放藥瓶；

4、采用了自動開蓋系統(tǒng)，通過支撐架固定開蓋裝置，模塊的側面開設有與藥瓶蓋外形相同的仿形卡槽，使用時將藥瓶的瓶蓋插接到仿形卡槽內(nèi)同時向上按壓模塊，模塊與限位板之間的限位彈簧受力收縮，插桿下部的插頭插接到法蘭盤內(nèi)，卡塊卡接到法蘭盤的插槽內(nèi)，第三電機旋轉將瓶蓋從藥瓶上擰下，第三電機反方向旋轉可以上緊瓶蓋，由于仿形卡槽的結構可以在上緊瓶蓋時自由脫離模塊；

5、采用了回轉式雙向投料系統(tǒng)，投藥皿可以一次儲存幾瓶藥料，投藥皿的底部與第四電機的主軸固定連接，通過控制第四電機動作可實現(xiàn)投藥皿徑向180度的左右回轉；第五電機通過齒輪咬合帶動膠輥轉動，膠輥帶動輸送帶在“H”型槽架內(nèi)運行，通過PLC總控板控制輸送帶的傳輸速度和時間可實現(xiàn)投藥量的準確投放；

6、采用了外置遙控器、無線信號接收器和PLC總控板配合的操控方式，無線信號接收器用于接收反饋外置遙控器和PLC總控板所發(fā)出的指令，外置遙控器通過無線信號接收器操控PLC總控板進而控制各部件運作；

7、采用了大功率、大容量的可充電蓄電池給各電控部件供電，蓄電池續(xù)航時間長，使整個糧倉投藥作業(yè)機器人系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；

8、機械手的抓取面上均設有橡膠保護層，既可以保護藥瓶不被抓取損壞，又可以增加摩擦力，使抓取藥瓶更加牢固穩(wěn)定，機械手末端安裝有距離傳感器，自動感應藥瓶的位置；

9、影像支架的上端部安裝有朝向四個方向的高清攝像頭，通過PLC總控板和信號接收器向視頻顯示終端反饋影像信息，實現(xiàn)了操作人員與機器人在不同空間的實時交互對話。

綜上所述，本實用新型設計合理，采用了自動行走系統(tǒng)，通過工作人員借助視頻顯示終端反饋的影像信息操作外置遙控器可實現(xiàn)自由行走；各系統(tǒng)之間相互配合，可實現(xiàn)自動抓取藥瓶、自動開啟瓶蓋、自動回轉雙向投藥；高清攝像頭向視頻顯示終端反饋影像信息，實現(xiàn)了操作人員與機器人在不同空間的實時交互對話。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型的左視圖；

圖3是本實用新型的俯視圖；

圖4是本實用新型中投藥皿和投藥傳輸機構的裝配結構示意圖；

圖5是本實用新型中開蓋裝置的結構示意圖；

圖6是本實用新型中法蘭盤的結構示意圖；

圖1-6中的附圖標記：1底盤，2履帶，3驅動輪，4從動輪，5支撐輪，6驅動電機，7電源盒，8控制盒，9蓄電池，10PLC總控板，11無線信號接收器，12角度傳感器， 14電動升降柱，15機械手臂，16伸縮桿，17第一電機，18第二電機，19穩(wěn)定板，20傳動桿，21機械手，22支撐架，23第三電機，24開蓋器，25插桿，26模塊，27法蘭盤，28插槽，29限位板，30彈簧，31插頭，32卡塊，33影像支架，34攝像頭， 36投藥皿，37第四電機， 39第五電機，40H型槽架，41輸送帶，42齒輪，43膠輥，45連接孔，46安裝板，47距離傳感器。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細的說明：

本實施例中以圖1中的右向為前向，左向為后向。

如圖1—圖6所示，糧倉投藥作業(yè)機器人，包括行走系統(tǒng), 行走系統(tǒng)上安裝有控制系統(tǒng)、升降抓取系統(tǒng)、自動開蓋系統(tǒng)和回轉式雙向投料系統(tǒng)；升降抓取系統(tǒng)操作端的初始位置和自動開蓋系統(tǒng)的操作端均位于回轉式雙向投料系統(tǒng)的上方，控制系統(tǒng)設在行走系統(tǒng)內(nèi)。

升降抓取系統(tǒng)包括電動升降柱14和機械手臂15，電動升降柱14固定在行走系統(tǒng)的后部右側上表面，電動升降柱14的伸縮桿16上端部設有主軸垂直向上設置的第一電機17，機械手臂15的一端固定在第一電機17的主軸上，機械手臂15與第一電機17的主軸垂直設置，機械手臂15的另一端部設有第二電機18和穩(wěn)定板19，第二電機18的主軸中心線與機械手臂15長度方向一致，穩(wěn)定板19所在平面與機械手臂15長度方向垂直，穩(wěn)定板19上沿機械手臂15的長度方向開設有安裝孔，安裝孔內(nèi)轉動連接有傳動桿20，傳動桿20的一端通過聯(lián)軸器與第二電機18的主軸傳動連接，傳動桿20的另一端設有機械手21，機械手的下部設有距離傳感器47。

自動開蓋系統(tǒng)包括支撐架22和開蓋裝置，支撐架22垂直安裝在行走系統(tǒng)的后部左側上表面，支撐架22的上端部沿水平方向開設有安裝板46，安裝板46的另一端沿垂直方向開設有孔；開蓋裝置包括第三電機23和開蓋器24，第三電機23的主軸自上向下穿過孔與開蓋器24的動力輸入端傳動連接。

回轉式雙向投料系統(tǒng)包括投藥皿36、第四電機37和投藥傳輸機構；第四電機37固定在行走系統(tǒng)中部上表面，第四電機37的主軸垂直向上設置；投藥皿36內(nèi)部中空，投藥皿36的上部呈上粗下細的漏斗結構，投藥皿36的下部呈圓柱形結構，投藥皿36的下部沿前后方向開設有通孔，通孔的截面形狀呈方形，通孔與投藥皿36內(nèi)部相連通，投藥傳輸機構安裝在通孔內(nèi)，投藥皿36的底部設有與第四電機37的主軸固定連接的連接孔45；投藥皿35、投藥皿36和第四電機37的中心線重合。

行走系統(tǒng)包括底盤1和位于底盤1左右兩側的兩條履帶2，兩條履帶2內(nèi)均設有位于履帶2后端的兩個驅動輪3和位于履帶2前端的兩個從動輪4，兩條履帶2內(nèi)的中部偏下位置分別設有兩個支撐輪5，底盤1的后端部左右兩側分別設有一個安裝座，每個安裝座上均設有一個驅動電機6，每一個驅動電機6的主軸均通過平鍵形式與一個驅動輪3的軸孔傳動連接，底盤1的中部設有電源盒7和控制盒8。

控制系統(tǒng)包括蓄電池9、PLC總控板10和無線信號接收器11，蓄電池9安裝在電源盒7內(nèi)，PLC總控板10和無線信號接收器11均安裝在控制盒8內(nèi)，底盤1的前側和后側的邊沿處分別設有一個角度傳感器12。

投藥傳輸機構包括第五電機39、H型槽架40和輸送帶41，H型槽架40穿設安裝在投藥皿36的通孔內(nèi)，H型槽架40的后端伸出通孔，第五電機39固定連接在H型槽架的后端部，第五電機39的主軸上固定有齒輪42，H型槽架40的前端伸出通孔，H型槽架的前端轉動連接有輸送膠輥43，輸送帶41套設安裝在齒輪42、H型槽架40和輸送膠輥43上。

蓄電池9通過供電電纜連接PLC總控板10；PLC總控板10通過控制電纜和供電電纜分別連接無線信號接收器11、兩個驅動電機6、兩個角度傳感器12、電動升降柱14、距離傳感器47、機械手21、第一電機17、第二電機18、第三電機23、第四電機37和第五電機39。

開蓋器24由插桿25和模塊26組成，模塊26的側面開設有仿形卡槽，模塊26的上面中心處設有法蘭盤27，法蘭盤27中心沿徑向方向開設有插槽28；插桿25上設有限位板29，限位板29與插桿25垂直設置，限位板29與模塊26之間通過若干限位彈簧30連接，限位板29的中心設有卡塊32和插頭31，插頭21穿過法蘭盤27中心孔并伸入到模塊26內(nèi)，卡塊32的結構形狀與插槽28適配；第三電機23的主軸穿過安裝孔并通過聯(lián)軸器連接插桿25的上端部；

支撐架22的上端部固定連接有向上設置的影像支架33，影像支架33的上端部安裝有若干攝像頭34。

機械手21的抓取面上均設有橡膠保護層。

本實用新型的工作過程如下：人員進倉后，先做好前期其他準備工作，如密封窗戶等。接著擺放盛藥盤或鋪設其他盛藥物品，同時擺放好磷化鋁藥瓶，把磷化鋁藥瓶間隔擺放在盛藥盤或其他盛藥物品上，把糧倉投藥作業(yè)機器人放入倉內(nèi)的走道板上，打開該設備，進入自檢模式，根據(jù)提示確定該設備自檢正常后待命。人員出倉，密封倉門。

操作人員通過外置遙控器操控糧倉投藥作業(yè)機器人行走，兩個角度傳感器12可實時向PLC總控板10傳輸角度信息，保證兩個角度傳感器12的角度差在設定范圍內(nèi)，使底盤1的行走方向與走道板鋪設方向一致。當遇到走道板不平整等原因造成底盤1的行走方向與走道板的鋪設方向不一致時，兩個角度傳感器12的角度差必定增大， PLC總控板10發(fā)出修正信息，自動校正左右履帶的快慢，使底盤1的行走方向與走道板鋪設方向始終一致。當需要轉彎時，按下操控鍵，底盤1根據(jù)設定好的參數(shù)自動轉彎90度，此時兩個角度傳感器12的參數(shù)不被讀取，轉彎結束后，兩個角度傳感器12的參數(shù)立刻被讀取，重新使底盤1的行走方向與走道板鋪設方向一致。

機器人到達取藥點后，操作外置遙控器，通過高清攝像頭34反饋的影像信息，第一電機17帶動機械手臂15由初始位置旋轉到取藥點的上方位置后，電動升降柱14的伸縮桿16帶動機械手臂15下降，機械手臂15前端部的機械手21動作，抓緊藥瓶，電動升降柱14的伸縮桿16上升，第一電機17帶動機械手臂15旋轉，機械手臂15旋轉到開蓋器24下方位置后，電動升降柱14上升，瓶蓋進入開蓋器24的仿形卡槽內(nèi)并向上按壓模塊26，模塊26與限位板29之間的限位彈簧30受力收縮，插桿25前部的插頭31插接到法蘭盤27內(nèi)，卡塊32卡接到法蘭盤27的插槽28內(nèi)，第三電機23旋轉將瓶蓋從藥瓶上擰下，電動升降柱14下降，第一電機17帶動機械手臂15旋轉到投藥皿36的上方后，第二電機18旋轉180度，把藥片倒入投藥皿36內(nèi)，第二電機18旋轉180度，第一電機17帶動機械手臂15旋轉到開蓋器24下方位置，電動升降柱14上升把藥瓶的瓶口送入位于開蓋器24的瓶蓋內(nèi)，第三電機23反向旋轉，蓋上瓶蓋，電動升降柱14下降，第一電機17帶動機械手臂15旋轉，機械手21釋放藥瓶于回收點，機械手臂15恢復初始狀態(tài)，完成一次抓取，開蓋，倒藥，棄瓶過程。

通過外置遙控器控制糧倉投藥作業(yè)機器人向前運行，根據(jù)視頻影像信號或總控板發(fā)出的投藥信號，當糧倉投藥作業(yè)機器人行走到投藥點后，糧倉投藥作業(yè)機器人停止前進，第四電機37旋轉，帶動投藥皿36向左或向右旋轉90度，傳輸電機39旋轉，投藥傳輸機構運行，通過外置遙控器和PLC總控板10調節(jié)輸送帶41的速度、時間，把藥片按量準確投放于預設的盛藥盤內(nèi)。第四電機37的小角度旋轉及39電機的不勻速運行可以控制投出的藥片不會疊加及均勻放置。重復上述動作將藥片按量投放于各點位。

本實施例并非對本實用新型的形狀、材料、結構等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術方案的保護范圍。