一种螺旋提升式自动清扫上料机器人及其工作方法

1.本发明创造属于工业机械领域，尤其是涉及一种能够自动清扫港口码头散落物料、收集并运输到指定传送带的螺旋提升式自动清扫上料机器人及其工作方法。


背景技术：

2.深圳银星智能科技股份有限公司研制出的kv8保洁机器人是国内首个产品化清扫机器人。它具有智能计算机系统、自动螺旋导航系统和21个感知头，扫地、擦地、洗尘和净化空气可同步进行，适用于宾馆、家庭和公司等场所的清扫。该设备并不能应用于工业现场。目前，在工业机械领域，尤其是在钢铁厂原料码头上，港机在卸船的时候，会将物料放到皮带机上方装料口，物料通过装料口落到皮带机上进行运输，皮带机在输送物料时由于粘料、抖动、跑偏等原因会有物料散落在皮带机两侧及皮带机下方，需要定期清理，此外，皮带在运输物料过程中，由于如皮带卡口不牢固等异常，会造成有物料散落的情况发生，以往的情况清理此类散落料都采用人工清扫的方式，因此存在作业环境恶劣，劳动强度和安全风险大，清扫效率低等问题。
3.因此有必要设计一款自动清扫设备，使该清扫机器人能够实现对输送机散落物料的自动收集和清扫。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明创造旨在提出一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，以解决在钢铁厂原料码头上清扫机器人不能输送机散落物料的自动收集和清扫及清扫效率低的问题。
5.为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
6.一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，包括安装在车体底盘上的前收集机构、后收集机构、螺旋提升机构、皮带抛送机构、发电机组与控制箱、支撑机构和皮带下物料清理机构；所述的前收集机构和后收集机构分别设置在车体底盘的前端和后端，所述的螺旋提升机构放置在车体底盘的中部，所述的皮带抛送机构设置在螺旋提升机构的后部，所述的发电机组与控制箱设置在螺旋提升机构的前部，所述的皮带下物料清理机构设置在车体底盘底部，且靠近车体底盘上的前行走轮的后侧，在机器人前、后均安装有深度摄像头和激光雷达，所述车体底盘用于带动机器人行走，机器人进程时，前收集机构和皮带下物料清理机构配合用于收集堆积物料，机器人返程时，后收集机构用于收集堆积物料，物料经螺旋提升机构的出口处落至皮带抛送机构，发电机组为各设备供电，控制箱用于控制各设备的动作。
7.更进一步的，所述车体底盘采用四轮机构，包括底盘本体，在底盘本体的四周底部设有四个行走轮，每个行走轮由一个行走电机驱动。
8.更进一步的，前、后收集机构的结构相同，均包括螺旋搅龙、搅龙电机、外壳、支架、第一电动推杆，螺旋搅龙设置在外壳内，在外壳上安装搅龙电机，搅龙电机通过链传动机构驱动螺旋搅龙运动，支架安装在底盘本体上，第一电动推杆铰接在支架上，第一电动推杆的
推杆与外壳的上端铰接，前、后收集机构的外壳的侧面分别转动连接在设置在底盘本体前后端的安装轴上，所述第一电动推杆由电动推杆电机驱动，通过第一电动推杆伸缩调整螺旋搅龙的位置；螺旋搅龙分为中间刮板和左、右螺旋三部分，左、右的螺旋方向相反，负责破碎块状的物料并把散落的物料由左、右向中间的刮板处聚集。
9.更进一步的，所述螺旋提升机构包括螺旋提升机、刮板电机和螺旋千斤顶，螺旋千斤顶设置四个，呈矩形均布安装在底盘本体上，四个螺旋千斤顶的螺杆均与上支撑板连接，所述螺旋提升机的上、下端分别穿过上、下支撑板的中心设置，并与上、下支撑板连接，上支撑板设置在底盘本体的上方，下支撑板设置在底盘本体的下方，在下支撑板的上表面还安装两个刮板电机，每个刮板电机的输出轴穿过下支撑板后连接一个刮板；
10.工作状态下，螺旋提升机下降至刮板与地面接触，物料由收集机构聚集，通过螺旋提升机底部刮板输送至提升机的螺旋中，然后通过螺旋提升机提升抛送至皮带抛送机构非工作状态下，螺旋提升机抬起。
11.更进一步的，所述皮带下物料清理机构包括机械臂、搅龙和第一直线运动模组，所述机械臂安装在第一直线运动模组的滑台上，所述搅龙安装在机械臂上，第一直线运动模组的基座固定在底盘本体的底部，工作状态下，电机驱动机械臂控制搅龙与地面接触并在第一直线运动模组的控制下搅龙伸出底盘本体外部对物料进行清扫；非工作状态下，机械臂控制搅龙抬起并在第一直线运动模组的控制下收缩搅龙至底盘本体下。
12.更进一步的，皮带抛送机构包括上皮带输送机、下皮带输送机、第二直线运动模组和支撑框架，第二直线运动模组安装在支撑框架上，下皮带输送机安装在第二直线运动模组的滑台上，可左右运动，上皮带输送机安装在第二直线运动模组的底座上，上皮带输送机位于下皮带输送机的上方，工作时上皮带输送机与下皮带输送机错开布置，且上皮带输送机与螺旋提升机构的出口处相对应，通过深度相机识别输送上的物料来对物料进行向左或向右的输送。
13.更进一步的，所述自动清扫上料机器人还设有两个支撑机构，两个支撑机构对称设置在车体底盘的前后两端，且分别靠近相应侧的行走轮布置，支撑机构在工作状态下支撑在通道的侧壁上，非工作状态下支撑在地面上。
14.更进一步的，支撑机构包括机架、支撑轮、第二电动推杆和连接杆，在机架的顶端左右两侧各连接一个第二电动推杆，每个第二电动推杆的推杆端与相应侧的连接杆的中部铰接，每个连接杆的外端连接一个支撑轮，连接杆的内端与设置在底盘本体上的连接座铰接，工作状态下第二电动推杆回缩带动支撑轮抬起至支撑轮与地面平行，非工作状态下第二电动推杆伸出带动支撑轮下落，支撑轮在第二电动推杆的推动下支撑在地面上。
15.更进一步的，所述发电机组与控制箱的发电机组为柴油发电机组。
16.本发明创造的另一目的在于提出一种螺旋提升式自动清扫上料机器人的工作方法，包括
17.不工作时，前收集机构、后收集机构、皮带下物料清理机构和螺旋提升机构均抬起距离地面一定距离，且皮带下物料清理机构收缩至车体底盘的下方；
18.工作时，机器人通过深度相机和激光雷达，获取环境的彩色图像和深度图像来实现自动驾驶路径规划，通过车体底盘带动机器人行走，机器人进程时，调节前收集机构、皮带下物料清理机构和螺旋提升机构都接触地面，前收集机构和皮带下物料清理机构通过搅
龙清扫地面将物料收集至中间，螺旋提升机构将物料提升至皮带抛送机构，根据物料种类不同，通过下皮带输送机把物料输送至左方或者右方的输送带上，完成进程的物料的清扫和收集；
19.机器人返程时，调节前收集机构和皮带下物料清理机构抬升，调节皮带下物料清理机构收缩至车体底盘的下方，调节后收集机构接触地面，后收集机构通过搅龙清扫地面将物料收集至中间，螺旋提升机构将物料提升至皮带抛送机构，根据物料种类不同，通过下皮带输送机把物料输送至左方或者右方的输送带上，完成返程的物料的清扫和收集。
20.与现有技术相比，本发明创造所述的一种螺旋提升式自动清扫上料机器人的有益效果是：
21.(1)本发明创造所述的一种螺旋提升式自动清扫上料机器人能实现对散落物料的自动清理、收集并运输到指定的物料传送带上的功能；从而提高生产效率，减少物料损失。
22.(2)工业现场环境恶劣，本发明创造所述的一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，通过改变自身工作状态与非工作状态的姿态来完成对堆积物料的清理。
23.(3)考虑到工业现场作业环境窄小，清扫机器人不容易掉头等问题，设计的机器人正反行程均可对物料进行收集，正行程过程中，前收集机构和皮带下物料清理机构工作，后收集机构不工作；反行程时后收集机构工作，对正行程没有收集到的剩余物料进行收集。
24.(4)皮带下物料清理机构：清理皮带机底部物料，工作时向左右伸出至皮带机下面清理物料，增加实际清理工作宽度。
25.(5)本发明创造所述的一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，通过计算机控制的特点其提供了更高的精度与效率，使其在面对复杂清扫环境下保证清扫物料的数量和清扫的速度，又能缩短作业时间，还减轻了操作人员的工作量，使步骤简单，生产效率得到提高。
26.(6)同时机器人可以通过深度相机对输送上来的物料进行识别，根据现场要求对不同的物料进行分拣，设备具有一定等级的防尘防水，可以通过控制盒控制或者远程遥控，对工业现场进行快速清理。
27.(7)本技术考虑到沿海地区的大风，机器人在执行清扫作业时有多个支撑轮支撑，支撑机构，非工作状态下，支撑机构四个支撑轮落地，可以增加机器人的稳定性，提高机器人行进的速度。
28.(8)在实施后不增加污染源，不会对区域环境产生不利影响。本技术中的所有设备均采用不产生环境污染、符合环境保护要求的设备，采用的材料均符合国家的法规卫生、环保要求。
29.(9)本技术主要用于工业环境下对物料进行自动清扫上料，适用于：(1)工作时间长，范围大，但工作环境粗糙的场合；(2)所需清扫的物料体积大，数量不确定的场合。(3)需要对清扫的物料进行分类上料的场合。
附图说明
30.构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
31.图1为本发明创造实施例所述的一种自动清扫上料机器人的非工作状态下的结构
示意图；
32.图2为本发明创造实施例所述的一种自动清扫上料机器人的工作状态下的结构示意图；
33.图3为本发明创造实施例所述的一种自动清扫上料机器人的收集机构的结构示意图；
34.图4为本发明创造实施例所述的一种自动清扫上料机器人的螺旋提升机构的结构示意图；
35.图5为本发明创造实施例所述的一种自动清扫上料机器人的车体底盘的结构示意图；
36.图6为本发明创造实施例所述的一种自动清扫上料机器人的皮带抛送和升降机构的结构示意图；
37.图7为本发明创造实施例所述的一种自动清扫上料机器人的支撑机构的结构示意图；
38.图8为本发明创造实施例所述的一种自动清扫上料机器人的皮带下物料清理机构的结构示意图。
39.附图标记说明：
40.1、后收集机构；2、支撑机构；3、车体底盘；4、皮带抛送机构；5、螺旋提升机构；6、发电机组与控制箱；7、皮带下物料清理机构；8、螺旋搅龙；9、第一电动推杆；10、电动推杆电机；11、支架；12、搅龙电机；13、外壳；14、安装轴；15、链传动机构；16、右刮板；17、螺旋千斤顶；18、刮板电机；19、螺杆；20、螺旋提升机；21、左刮板；22、行走轮；23、链轮；24、行走电机；25、底盘本体；26、第二直线运动模组；27、下皮带输送机；28、上皮带输送机；29、支撑轮；30、第二电动推杆；31、机架；32、搅龙；33、机械臂；34、第一直线运动模组；35、连接杆；36、前收集机构。
具体实施方式
41.下面将结合附图对本发明创造的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明创造一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明创造中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明创造保护的范围。
42.在本发明创造的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
44.此外，下面所描述的本发明创造不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
45.如图1-图8所示，一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，包括安装在车体底盘3上的前收集机构36、后收集机构1、螺旋提升机构5、皮带抛送机构4、发电机组与控制箱6、支撑机构2和皮带下物料清理机构7；所述的前收集机构36和后收集机构1分别设置在车体底盘3的前端和后端，所述的螺旋提升机构5放置在车体底盘3的中部，所述的皮带抛送机构4设置在螺旋提升机构5的后部，所述的发电机组与控制箱6设置在螺旋提升机构5的前部，所述的皮带下物料清理机构7设置在车体底盘3底部，且靠近车体底盘3上的前行走轮的后侧，在机器人前、后均安装有深度摄像头和激光雷达，所述车体底盘3用于带动机器人行走，机器人进程时，前收集机构36和皮带下物料清理机构7配合用于收集堆积物料，机器人返程时，后收集机构1用于收集堆积物料，物料经螺旋提升机构5的出口处落至皮带抛送机构4，发电机组与控制箱6的发电机组为各设备供电，发电机组与控制箱6的控制箱用于控制各设备的动作。机器人前、后距地面1米高的中心位置安装有深度摄像头和激光雷达，可以同时获取环境的彩色图像和深度图像(距离)，用于障碍物和目标检测、避障、路径规划、导航、自动驾驶等。
46.所述车体底盘3采用四轮机构，包括底盘本体25，在底盘本体25的四周底部设有四个行走轮22，每个行走轮22由一个行走电机24通过链轮23及传动链的传动驱动。
47.前、后收集机构的结构相同，均包括螺旋搅龙8、搅龙电机12、外壳13、支架11、第一电动推杆9，螺旋搅龙8设置在外壳13内，在外壳13上安装搅龙电机12，搅龙电机12通过链传动机构15驱动螺旋搅龙8运动，支架11安装在底盘本体25上，第一电动推杆9铰接在支架11上，第一电动推杆9的推杆与外壳13的上端铰接，前、后收集机构的外壳13的侧面分别转动连接在设置在底盘本体25前后端的安装轴14上，所述第一电动推杆9由电动推杆电机10驱动，通过第一电动推杆9伸缩调整螺旋搅龙8的位置；螺旋搅龙8分为中间刮板和左、右螺旋三部分，左、右的螺旋方向相反，负责破碎块状的物料并把散落的物料由左、右向中间的刮板处聚集。
48.所述螺旋提升机构5包括螺旋提升机20、刮板电机18和螺旋千斤顶17，螺旋千斤顶17设置四个，呈矩形均布安装在底盘本体25上，四个螺旋千斤顶17的螺杆19均与上支撑板连接，所述螺旋提升机20的上、下端分别穿过上、下支撑板的中心设置，并与上、下支撑板连接，上支撑板设置在底盘本体25的上方，下支撑板设置在底盘本体25的下方，在下支撑板的上表面还安装两个刮板电机18，每个刮板电机18的输出轴穿过下支撑板后连接一个刮板，分别为左刮板21和右刮板16；
49.工作状态下，螺旋千斤顶17回缩，带动上支撑板、下支撑板、螺旋提升机、刮板电机和刮板同时相对于底盘本体25下降，使得螺旋提升机20下降至刮板与地面接触，物料由收集机构聚集，通过螺旋提升机20底部刮板输送至螺旋提升机的螺旋中，然后通过螺旋提升机20提升抛送至皮带抛送机构；非工作状态下，螺旋千斤顶17伸长，带动上支撑板、下支撑板、螺旋提升机、刮板电机和刮板同时相对于底盘本体25上升，使得螺旋提升机20抬起。
50.所述皮带下物料清理机构7包括机械臂33、搅龙32和第一直线运动模组34，所述机械臂33安装在第一直线运动模组34的滑台上，所述搅龙32安装在机械臂33上，第一直线运动模组34的基座固定在底盘本体25的底部，工作状态下，电机驱动机械臂33控制搅龙32与
地面接触并在第一直线运动模组34的控制下搅龙伸出底盘本体25外部对物料进行清扫；非工作状态下，机械臂33控制搅龙32抬起并在第一直线运动模组34的控制下收缩搅龙32至底盘本体25下。
51.皮带抛送机构4包括上皮带输送机28、下皮带输送机27、第二直线运动模组26和支撑框架，第二直线运动模组26安装在支撑框架上，下皮带输送机27安装在第二直线运动模组26的滑台上，可左右运动，上皮带输送机28安装在第二直线运动模组26的底座上，上皮带输送机28位于下皮带输送机27的上方，工作时上皮带输送机28与下皮带输送机27错开布置，且上皮带输送机28与螺旋提升机构5的出口处相对应，通过深度相机识别输送上的物料来对物料进行向左或向右的输送；深度相机识别及上位机的识别后控制第二直线运动模组26的运动，属于现有控制方式，在此不在赘述。
52.考虑到沿海地区沿台风天气频发，在发生台风天气时，应该将其停放到库房内专门位置存放。对于瞬间的大风，机器人在清扫作业时有四个支撑轮支撑；所述自动清扫上料机器人还设有两个支撑机构2，两个支撑机构2对称设置在车体底盘3的前后两端，且分别靠近相应侧的行走轮布置，支撑机构2在工作状态下支撑在通道的侧壁上，非工作状态下支撑在地面上。
53.支撑机构2包括机架31、支撑轮29、第二电动推杆30和连接杆35，在机架31的顶端左右两侧各连接一个第二电动推杆30，每个第二电动推杆30的推杆端与相应侧的连接杆35的中部铰接，每个连接杆35的外端连接一个支撑轮29，连接杆的内端与设置在底盘本体25上的连接座铰接，工作状态下第二电动推杆30回缩带动支撑轮29抬起至支撑轮29与地面平行，非工作状态下第二电动推杆30伸出带动支撑轮29下落，支撑轮29在第二电动推杆的推动下支撑在地面上。
54.发电机组与控制箱6中的发电机组为柴油发电机组，负责给机器人提供动力；控制柜安装在车体底盘3末端，控制系统负责感知机器人自身状态和环境信息、图像处理、障碍物和目标检测、避障、路径规划、作业规划、机器人及其各运动机构的控制、与远程控制计算机通信等。机器人既可以自主运动、作业，也可以由人工远程控制或在现场操控。控制系统由工业控制计算机、控制板卡(或plc)、工业级无线网卡、深度相机(2台)、激光雷达、电机控制器、直流电源(ac-dc)、传感器(接近开关、行程开关、二维倾角传感器、超声波测距仪、毫米波雷达等)、各种电气元件等组成。
55.机器人远程控制系统结构如下，工控机为机器人车载工业控制计算机，通过无线上网卡，采用vpdn(vpdn，virtual private dial network，虚拟专有拨号网络)以拨号方式接入宽带互联网，采用专用的网络加密和通信协议，安全接入企业内部网。vpdn通过使用专用的通信协议来实现可靠的网络安全，从而在传输网络上建立起安全的虚拟专用网。vpdn用户在传输网络上通过虚拟的“隧道”与用户内部网络进行连接，而传输网络上其他用户则无法进入“隧道”访问用户网络的内部资源。
56.机器人上的工控机启动处理程序，通过无线上网卡的拨号功能接入互联网，随后连接到专用服务器。本地专用服务器就可与机器人通信，获取机器人自身状态信息和环境与工况信息，向机器人发送控制指令，实现机器人的远程控制。本技术涉及的控制箱及控制方法均为现有结构及方法，在此不再赘述。
57.一种螺旋提升式自动清扫上料机器人的工作方法，包括
58.不工作时，前收集机构、后收集机构1、皮带下物料清理机构7和螺旋提升机构5均抬起距离地面一定距离，且皮带下物料清理机构7收缩至车体底盘3的下方；
59.工作时，机器人通过深度相机和激光雷达，获取环境的彩色图像和深度图像来实现自动驾驶路径规划，通过车体底盘3带动机器人行走，机器人进程时，调节前收集机构36、皮带下物料清理机构7和螺旋提升机构5都接触地面，前收集机构36和皮带下物料清理机构7通过搅龙清扫地面将物料收集至中间，螺旋提升机构5将物料提升至皮带抛送机构4，通过深度相机对物料成分进行分析，根据不同需求通过下皮带输送机27把物料输送至左方或者右方的输送带上，具体为：物料向左输送时，直线运动模组的滑台带动下皮带输送机27向左运动至直线运动模组左端，上、下两组皮带输送机都向左输送物料抛送回至左方皮带机(地面上运输线的皮带机)上；物料向右输送时，直线运动模组的滑台带动下皮带输送机向右运动至直线运动模组右端，上、下两组皮带输送机都向右输送物料抛送回至右方皮带机上；完成进程的物料的清扫和收集；
60.机器人返程时，调节前收集机构36和皮带下物料清理机构7抬升，调节皮带下物料清理机构7收缩至车体底盘3的下方，调节后收集机构1接触地面，后收集机构1通过搅龙清扫地面将物料收集至中间，螺旋提升机构5将物料提升至皮带抛送机构4，通过深度相机对物料成分进行分析，根据不同需求通过下皮带输送机27把物料输送至左方或者右方的输送带上，完成返程的物料的清扫和收集。
61.本技术的螺旋提升式自动清扫上料机器人，针对的是每台堆积的量一般不确定(一天散落物料高度：正常情况：20mm；极端情况：500mm)，但物料的比重一般较大，雨天物料比较粘稠，落到地上可能会发生结块，不容易清理的情况，收料内容：掉落的矿石(可能是离散的，也可能是成堆的)，皮带机运输物料过程中散落较少，物料散落集中在港机作业处，天气不好可以进行自动清理作业；通道前面的料存在比较厚情况设备需清理干净后再往前推进；收料最少达到地面总废料的80％，将落收集后需要将收集的落料送到运输皮带，机器人作业时间：按一天清理2次矿石落料，落料多了就清理一次，下雨不要求清理。
62.一种螺旋提升式自动清扫上料机器人的工作方法，具体包括：
63.一、库存状态：
64.四个支撑轮落地，此时共有八个轮(四个驱动轮、四个支撑轮)支撑；螺旋提升机下面的刮板、前(后)收集机构的螺旋搅龙、清扫皮带机底部物料的搅龙都抬起，距地面100mm；机器人长
×
宽
×
高＝3.5m
×
3m
×
2.2m。
65.二、机器人在仓库至两条皮带之间的通道入口处的行驶状态：
66.四个支撑轮落地，此时共有八个轮(四个驱动轮、四个支撑轮)支撑；螺旋提升机下面的刮板、前(后)收集机构的螺旋搅龙、清扫皮带机底部物料的搅龙都抬起，距地面100mm。
67.三、清扫作业
68.四个支撑轮抬起并支撑在通道的侧壁处，前收集机构36的螺旋搅龙与地面接触，螺旋提升机20下降至刮板与地面接触，机械臂16控制搅龙15与地面接触并在第二直线模组34的控制下进入皮带机底部清理物料至小车底盘下面，皮带抛送机构4的下皮带输送机27伸出，作业时机器人运动速度(250米/小时)。工作状态：机器人长
×
宽
×
高＝3.5m
×
0.8m
×
2.2m。
69.四、快速退回(从工作位置退回至通道入口处)
70.四个支撑轮抬起并支撑在通道的侧壁处，螺旋提升机20下面的刮板、前(后)收集机构的螺旋搅龙、清扫皮带机底部物料的搅龙都抬起，距地面100mm。皮带抛送机构4的下皮带输送机27收缩至原位。作业时机器人运动速度(250米/小时)。机器人快速运动(471米/小时)。
71.若在退回过程中，地面有散落的物料影响机器人的行驶，则进入清扫业状态，后收集机构1接触地面，螺旋提升机20下降至刮板与地面接触，后收集机构1通过搅龙清扫地面将物料收集至中间，螺旋提升机构5将物料提升至皮带抛送机构4，通过深度相机对物料成分进行分析，根据不同需求通过下皮带输送机27把物料输送至左方或者右方的输送带上，完成返程的物料的清扫和收集；清障后，机器人恢复快速退回状态。
72.本技术的工业清扫机器人可以很好的对工业现场进行清扫工作，并在使用的过程中，可以通过自动对工业清扫机器人进行控制，且操作过程简单。
73.以上公开的本发明创造实施例只是用于帮助阐述本发明创造。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明创造仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明创造的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明创造。

技术特征：
1.一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，其特征在于：包括安装在车体底盘(3)上的前收集机构(36)、后收集机构(1)、螺旋提升机构(5)、皮带抛送机构(4)、发电机组与控制箱(6)、支撑机构(2)和皮带下物料清理机构(7)；所述的前收集机构(36)和后收集机构(1)分别设置在车体底盘(3)的前端和后端，所述的螺旋提升机构(5)放置在车体底盘(3)的中部，所述的皮带抛送机构(4)设置在螺旋提升机构的后部，所述的发电机组与控制箱(6)设置在螺旋提升机构(5)的前部，所述的皮带下物料清理机构(7)设置在车体底盘(3)底部，且靠近车体底盘(3)上的前行走轮的后侧，在机器人前、后均安装有深度摄像头和激光雷达，所述车体底盘(3)用于带动机器人行走，机器人进程时，前收集机构(36)和皮带下物料清理机构(7)配合用于收集堆积物料，机器人返程时，后收集机构(1)用于收集堆积物料，物料经螺旋提升机构(5)的出口处落至皮带抛送机构(4)，发电机组为各设备供电，控制箱用于控制各设备的动作。2.根据权利要求1所述的一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，其特征在于：所述车体底盘(3)采用四轮机构，包括底盘本体(25)，在底盘本体(25)的四周底部设有四个行走轮(22)，每个行走轮(22)由一个行走电机(24)驱动。3.根据权利要求2所述的一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，其特征在于：前、后收集机构的结构相同，均包括螺旋搅龙(8)、搅龙电机(12)、外壳(13)、支架(11)和第一电动推杆(9)，螺旋搅龙(8)设置在外壳(13)内，在外壳(13)上安装搅龙电机(12)，搅龙电机(12)通过链传动机构(15)驱动螺旋搅龙(8)运动，支架(11)安装在底盘本体(25)上，第一电动推杆(9)铰接在支架(11)上，第一电动推杆(9)的推杆与外壳(13)的上端铰接，前、后收集机构的外壳(13)的侧面分别转动连接在设置在底盘本体(25)前后端的安装轴(14)上，所述第一电动推杆(9)由电动推杆电机(10)驱动，通过第一电动推杆(9)伸缩调整螺旋搅龙(8)的位置；螺旋搅龙(8)分为中间刮板和左、右螺旋三部分，左、右的螺旋方向相反，负责破碎块状的物料并把散落的物料由左、右向中间的刮板处聚集。4.根据权利要求1所述的一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，其特征在于：所述螺旋提升机构(5)包括螺旋提升机(20)、刮板电机(18)和螺旋千斤顶(17)，螺旋千斤顶(17)设置四个，呈矩形均布安装在底盘本体(25)上，四个螺旋千斤顶(17)的螺杆(19)均与上支撑板连接，所述螺旋提升机(20)的上、下端分别穿过上、下支撑板的中心设置，并与上、下支撑板连接，上支撑板设置在底盘本体(25)的上方，下支撑板设置在底盘本体(25)的下方，在下支撑板的上表面还安装两个刮板电机(18)，每个刮板电机(18)的输出轴穿过下支撑板后连接一个刮板；工作状态下，螺旋提升机(20)下降至刮板与地面接触，物料由收集机构聚集，通过螺旋提升机(20)底部刮板输送至螺旋提升机的螺旋中，然后通过螺旋提升机(20)提升抛送至皮带抛送机构；非工作状态下，螺旋提升机(20)抬起。5.根据权利要求1所述的一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，其特征在于：所述皮带下物料清理机构(7)包括机械臂(33)、搅龙(32)和第一直线运动模组(34)，所述机械臂(33)安装在第一直线运动模组(34)的滑台上，所述搅龙(32)安装在机械臂(33)上，第一直线运动模组(34)的基座固定在底盘本体(25)的底部，工作状态下，电机驱动机械臂(33)控制搅龙(32)与地面接触并在第一直线运动模组(34)的控制下搅龙伸出底盘本体(25)外部对物料进行清扫；非工作状态下，机械臂(33)控制搅龙(32)抬起并在第一直线运动模组(34)的
控制下收缩搅龙(32)至底盘本体(25)下。6.根据权利要求1所述的一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，其特征在于：皮带抛送机构(4)包括上皮带输送机(28)、下皮带输送机(27)、第二直线运动模组(26)和支撑框架，第二直线运动模组(26)安装在支撑框架上，下皮带输送机(27)安装在第二直线运动模组(26)的滑台上，可左右运动，上皮带输送机(28)安装在第二直线运动模组(26)的底座上，上皮带输送机(28)位于下皮带输送机(27)的上方，工作时上皮带输送机(28)与下皮带输送机(27)错开布置，且上皮带输送机(28)与螺旋提升机构(5)的出口处相对应，通过深度相机识别输送上的物料来对物料进行向左或向右的输送。7.根据权利要求2所述的一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，其特征在于：所述自动清扫上料机器人还设有两个支撑机构(2)，两个支撑机构(2)对称设置在车体底盘(3)的前后两端，且分别靠近相应侧的行走轮布置，支撑机构(2)在工作状态下支撑在通道的侧壁上，非工作状态下支撑在地面上。8.根据权利要求7所述的一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，其特征在于：支撑机构(2)包括机架(31)、支撑轮(29)、第二电动推杆(30)和连接杆(35)，在机架(31)的顶端左右两侧各连接一个第二电动推杆(30)，每个第二电动推杆(30)的推杆端与相应侧的连接杆(35)的中部铰接，每个连接杆(35)的外端连接一个支撑轮(29)，连接杆的内端与设置在底盘本体(25)上的连接座铰接，工作状态下第二电动推杆(30)回缩带动支撑轮(29)抬起至支撑轮(29)与地面平行，非工作状态下第二电动推杆(30)伸出带动支撑轮(29)下落，支撑轮(29)在第二电动推杆的推动下支撑在地面上。9.根据权利要求1所述的一种螺旋提升式自动清扫上料机器人，其特征在于：发电机组与控制箱(6)中的发电机组为柴油发电机组。10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种螺旋提升式自动清扫上料机器人的工作方法，其特征在于：包括不工作时，前收集机构、后收集机构(1)、皮带下物料清理机构(7)和螺旋提升机构(5)均抬起距离地面一定距离，且皮带下物料清理机构(7)收缩至车体底盘(3)的下方；工作时，机器人通过深度相机和激光雷达，获取环境的彩色图像和深度图像来实现自动驾驶路径规划，通过车体底盘(3)带动机器人行走，机器人进程时，调节前收集机构(36)、皮带下物料清理机构(7)和螺旋提升机构(5)都接触地面，前收集机构(36)和皮带下物料清理机构(7)通过搅龙清扫地面将物料收集至中间，螺旋提升机构(5)将物料提升至皮带抛送机构(4)，根据物料种类不同，通过下皮带输送机(27)把物料输送至左方或者右方的输送带上，完成进程的物料的清扫和收集；机器人返程时，调节前收集机构(36)和皮带下物料清理机构(7)抬升，调节皮带下物料清理机构(7)收缩至车体底盘(3)的下方，调节后收集机构(1)接触地面，后收集机构(1)通过搅龙清扫地面将物料收集至中间，螺旋提升机构(5)将物料提升至皮带抛送机构(4)，根据物料种类不同，通过下皮带输送机(27)把物料输送至左方或者右方的输送带上，完成返程的物料的清扫和收集。

技术总结
本发明创造提供了一种螺旋提升式自动清扫上料机器人及其工作方法，属于机器人领域。解决在钢铁厂原料码头上清扫机器人不能输送机散落物料的自动收集和清扫及清扫效率低问题。它包括安装在车体底盘上的前、后收集机构、螺旋提升机构、皮带抛送机构、发电机组与控制箱、支撑机构和皮带下物料清理机构；前收集机构和后收集机构分别设置在车体底盘的前端和后端，螺旋提升机构放置在车体底盘的中部，皮带抛送机构设置在螺旋提升机构的后部，发电机组与控制箱设置在螺旋提升机构的前部，皮带下物料清理机构设置在车体底盘底部，在机器人前、后均安装有深度摄像头和激光雷达。本发明创造适用于钢铁厂原料码头上对输送机散落物料的自动收集和清扫。料的自动收集和清扫。料的自动收集和清扫。


技术研发人员：谭定忠 隋立明 张兴洁 于跃 蒋腾飞 濮江堃
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1