本發(fā)明涉及石油化工裝備制造領域，具體涉及一種用于石油化工行業(yè)中對油罐車進行充裝的高危流體充裝機器人。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)，市場上機器人的產(chǎn)品較多，應用范圍大致在汽車制造裝配、焊接、噴涂、餐飲、醫(yī)療等領域，但應用于石油化工企業(yè)的流體充裝還處于空白。

目前，石油化工企業(yè)的流體充裝一般采用人工充裝方式，其不僅作業(yè)強度大，危險性高，而且造成企業(yè)生產(chǎn)成本高、效益低下、安全性差，因此，其已不能滿足當今社會的高速發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，提供了一種可代替人工對油罐車進行液體充裝的高危流體充裝機器人。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高危流體充裝機器人，包括立柱，以及設置在立柱側(cè)面且可進行水平旋轉(zhuǎn)的機械臂組件，所述立柱與機械臂組件之間設有驅(qū)動機械臂組件沿水平方向旋轉(zhuǎn)的水平關節(jié)，所述機械臂組件包含多節(jié)依次相連的機械臂，以及設置在相鄰機械臂之間以驅(qū)動每節(jié)機械臂沿垂直方向旋轉(zhuǎn)的垂直關節(jié)，所述機械臂為用于連接各關節(jié)節(jié)點和輸送液體介質(zhì)的鶴管，位于機械臂組件末端的機械臂為用于打開和關閉油罐車口蓋的機械手臂，所述機械手臂上固定設有用于壓緊和擰松油罐車口蓋的機械手，且所述機械手與所述機械手臂的夾角呈預設角度，所述機械手上設有用于對油罐車口蓋進行尋找和定位的攝像頭。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述機械臂用于連接水平關節(jié)或垂直關節(jié)的端部固定設置有彎頭，相鄰的兩根機械臂之間，以及機械臂與立柱之間通過其固定設置有彎頭轉(zhuǎn)動相連。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述機械臂的節(jié)數(shù)為三節(jié)。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述垂直關節(jié)包括固定于機械臂上的第一馬達、連接在第一馬達上的減速機、設置在所述減速機的轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動輪，以及固定在與所述機械臂相鄰的另一機械臂上的從動輪，相鄰兩機械臂之間設有旋轉(zhuǎn)接頭，所述第一馬達的軸心線為水平設置，所述主動輪與從動輪相嚙合，通過第一馬達的旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)兩相鄰機械臂之間的垂直旋轉(zhuǎn)。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述機械手包括連接臂、光源、第二馬達和機器爪，所述連接臂固定連接于機械手臂的側(cè)面，所述通過第二馬達固定在連接臂的端部，所述機器手為7字結(jié)構(gòu)，且機器爪呈u型，第二馬達用于驅(qū)動機器手旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)鎖緊油罐車口蓋，所述光源設置于連接臂上且位于攝像頭的前側(cè)，用于攝像頭補光和夜間照明。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一馬達和第二馬達均為伺服馬達。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述高危流體充裝機器人還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)分別與第一馬達、第二馬達、攝像頭和光源電性相連。

本發(fā)明的高危流體充裝機器人可以達到如下有益效果：

1）采用全自動控制代替人工對油罐車進行液體充裝，不僅提高了生產(chǎn)效益，減輕了勞動強度，而且防止人為安全事故的發(fā)生；

2）采用非接觸式視覺定位技術(shù)，從而保證了定位的精度，且對于觀測者與被觀測者都不會產(chǎn)生任何損傷，從而提高系統(tǒng)的可靠；

3）攝像頭具有較寬的光譜響應范圍，例如使用人眼看不見的紅外測量，擴展了人眼的視覺范圍；

4）長時間穩(wěn)定工作，人類難以長時間對同一對象進行觀察，而機器視覺則可以長時間地作測量、分析和識別任務等優(yōu)點；

5）多關節(jié)的機械臂組件和機器手相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，運動靈活，使用方便。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1為本發(fā)明高危流體充裝機器人提供的一實例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明高危流體充裝機器人的垂直關節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明高危流體充裝機器人的機械手的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、立桿，2、水平關節(jié)，3、機械臂，4、垂直關節(jié)，41、從動輪，42、旋轉(zhuǎn)接頭，43、主動輪，44、減速機，45、第一馬達，5、機械手臂，6、機械臂，61、攝像頭，62、光源，63、連接臂，64、第二馬達，65、機器爪。

本發(fā)明目的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進一步描述。較佳實施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等用語，僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。

圖1為本發(fā)明高危流體充裝機器人提供的一實例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明高危流體充裝機器人的垂直關節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明高危流體充裝機器人的機械手的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1至圖3所示，高危流體充裝機器人包括立柱，以及設置在立柱側(cè)面且可進行水平旋轉(zhuǎn)的機械臂3組件，所述立柱與機械臂3組件之間設有驅(qū)動機械臂3組件沿水平方向旋轉(zhuǎn)的水平關節(jié)2，所述機械臂3組件包含多節(jié)依次相連的機械臂3，以及設置在相鄰機械臂3之間以驅(qū)動每節(jié)機械臂3沿垂直方向旋轉(zhuǎn)的垂直關節(jié)4，所述機械臂3為用于連接各關節(jié)節(jié)點和輸送液體介質(zhì)的鶴管，位于機械臂3組件末端的機械臂3為用于打開和關閉油罐車口蓋的機械手臂5，所述機械手臂5上固定設有用于壓緊和擰松油罐車口蓋的機械手6，且所述機械手6與所述機械手臂5的夾角呈預設角度，所述機械手6上設有用于對油罐車口蓋進行尋找和定位的攝像頭61。所述預設角度可由設計人員根據(jù)具體需求設定，如其可為60度、90度等。

具體實施中，所述機械臂3用于連接水平關節(jié)2或垂直關節(jié)4的端部固定設置有彎頭，相鄰的兩根機械臂3之間，以及機械臂3與立柱之間通過其固定設置有彎頭轉(zhuǎn)動相連。

具體實施中，所述機械臂3的節(jié)數(shù)為三節(jié)，當然根據(jù)實際生產(chǎn)需求，機械臂3的節(jié)數(shù)還可以是其他數(shù)量，如兩節(jié)或四節(jié)。所述垂直關節(jié)4包括固定于機械臂3上的第一馬達45、連接在第一馬達45上的減速機44、設置在所述減速機44的轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動輪，以及固定在與所述機械臂3相鄰的另一機械臂3上的從動輪41，相鄰兩機械臂3之間設有旋轉(zhuǎn)接頭42，所述第一馬達45的軸心線為水平設置，所述主動輪43與從動輪41相嚙合，通過第一馬達45的旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)兩相鄰機械臂3之間的垂直旋轉(zhuǎn)。

具體實施中，所述機械手6包括連接臂63、光源62、第二馬達64和機器爪65，所述連接臂63固定連接于機械手臂5的側(cè)面，所述機器爪65通過第二馬達64固定在連接臂63的端部，所述機器手為7字結(jié)構(gòu)，且機器爪65呈u型，第二馬達64用于驅(qū)動機器手旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)鎖緊油罐車口蓋，所述光源62設置于連接臂63上且位于攝像頭61的前側(cè)，用于攝像頭61補光和夜間照明。

具體實施中，所述第一馬達45和第二馬達64均為伺服馬達，采用先進的伺服馬達及相關驅(qū)動技術(shù)，保證了機械臂3組件運動的穩(wěn)定性和可靠性，相比液壓驅(qū)動，還節(jié)省了設計和生產(chǎn)成本。

具體實施中，所述高危流體充裝機器人還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)分別與第一馬達45、第二馬達64、攝像頭61和光源62電性相連。

為了讓本領域的技術(shù)人員更好地理解并實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，下面詳述本實施例的工作原理，下面所有實例均以三節(jié)機械臂3為例。

打開充裝口蓋的操作：

1）控制系統(tǒng)接到開蓋指令，先控制水平關節(jié)2朝預定方向旋轉(zhuǎn)，帶動整個機械臂3組件水平旋轉(zhuǎn)移動，使機械手臂5朝油罐車充裝口位置移動；

2）當機械手臂5到達預定位置將自動停止，以為后續(xù)工作做準備；

3）接下來控制系統(tǒng)起動垂直關節(jié)4上的第一馬達45，使機械手臂5反時針旋轉(zhuǎn)90度，同時垂直關節(jié)4配合調(diào)整高度，使機械手6垂直朝下，并通過攝像頭61對油罐車充裝口蓋進行攝像，定位，以尋找油罐車充裝口蓋上的鎖桿；

4）找到油罐車充裝口蓋上的鎖桿后，控制系統(tǒng)控第二馬達64反時針旋轉(zhuǎn)90度，其旋轉(zhuǎn)帶動機器爪65旋轉(zhuǎn)，以松開鎖桿，此時油罐車充裝口蓋松動；

5）然后控制系統(tǒng)控制垂直關節(jié)4的第一馬達45旋轉(zhuǎn)，使機器手順時針方向旋轉(zhuǎn)90度，讓機器手臂垂直朝下，在攝像頭61視覺定位的控制下尋找到油罐車充裝口的蓋臂。

6）控制系統(tǒng)將控制水平關節(jié)2向收臂方向旋轉(zhuǎn)90度，機器手臂推動油罐車充裝口的蓋臂，此時油罐車充裝口蓋被打開。

充裝作業(yè)：

油罐車充裝口蓋被打開后，控制系統(tǒng)將通過水平關節(jié)2使機械臂3組件向充裝口方向移動90度，然后在各關節(jié)的垂直關節(jié)4配合下，將開關充裝口蓋臂插入充裝口內(nèi)，以對石油化工行業(yè)中的液體化工進行充裝。

關蓋動作：

1）當充裝完成后，即本發(fā)明的機器人得到關蓋指令后，控制系統(tǒng)控制連接機械手臂5的垂直關節(jié)4旋轉(zhuǎn)，使機械手臂5提起，再通過攝像定位后，推動油罐車充裝口的蓋臂將充裝口關閉；

2）然后機器人的控制系統(tǒng)控制其它垂直關節(jié)4，將機器手臂反時針旋轉(zhuǎn)90度，使機器爪65朝下，再通過攝像頭61的定位，找到鎖桿

3）第二馬達64旋轉(zhuǎn)，使機器手爪將油罐車充裝口蓋的鎖桿順時針旋轉(zhuǎn)90度，此時充裝口與蓋壓緊，完成關閉過程。

復位收回動作：

1）關閉油罐車充裝口蓋后，控制系統(tǒng)控制垂直關節(jié)4，使機器手臂順時針旋轉(zhuǎn)90度，回到原始位置，即使機器手臂朝下，機器手爪朝前。

2）然后水平關節(jié)2旋轉(zhuǎn)，收回機器臂至原始位置，等待下一次的動作。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是本領域熟練技術(shù)人員應當理解，這些僅是舉例說明，可以對本實施方式做出多種變更或修改，而不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)，本發(fā)明的保護范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。