高爐爐前結(jié)合工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的控制設(shè)計(jì)研究

尉潔++康文豪

摘 要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的高爐爐前生產(chǎn)方式存在著一些弊端，主要表現(xiàn)為工作效率不高、人工操作強(qiáng)度大、危險(xiǎn)性高等等。針對(duì)以上情況，相應(yīng)的工業(yè)部門要對(duì)技術(shù)進(jìn)行革新，利用自動(dòng)智能化機(jī)器人來(lái)完成人工操作，實(shí)現(xiàn)信號(hào)感應(yīng)與視覺(jué)定位。因此，本文從工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用背景出發(fā)，對(duì)技術(shù)控制方法進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：高爐爐前；工業(yè)機(jī)器人；控制技術(shù)；研究

近幾年來(lái)，工業(yè)機(jī)器人在越來(lái)越多的企業(yè)得到了應(yīng)用。與傳統(tǒng)的技術(shù)控制方式不同，它的操作性較強(qiáng)、控制方式也相對(duì)全面，能夠體現(xiàn)一定的自動(dòng)化與智能性，節(jié)省人力，提升生產(chǎn)速率，增加經(jīng)濟(jì)創(chuàng)收數(shù)額，為高爐爐前工作的規(guī)范化奠定了良好基礎(chǔ)。

1 高爐爐前工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用背景

想要了解高爐爐前工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)生背景，就要對(duì)原有的工作方式進(jìn)行探究。首先，液壓炮泥機(jī)、液壓移動(dòng)開(kāi)口機(jī)等都是爐前出鐵口的主要設(shè)備，影響著機(jī)器的工作效率。由于液化移動(dòng)開(kāi)口機(jī)要經(jīng)常進(jìn)行位置的更換，工作人員要每隔一段時(shí)間對(duì)內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行檢查。如果此段時(shí)間內(nèi)設(shè)備的工作量較多，還要適當(dāng)?shù)奶砑尤耸?。這種情況下，人員的工作量是非常大的。在液壓口更換時(shí)，還可能壓力集中的現(xiàn)象，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)爆炸，產(chǎn)生人員傷亡。而人機(jī)結(jié)合的方法不僅能夠規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)的操作秩序，也使得安全事故減少，體現(xiàn)了一定的適用性與合理性。

另外，爐前炮泥的填補(bǔ)一般也采用人工的方法。由于每次的裝載量都非常大，工作者需要在相互配合進(jìn)行操作。一般情況下，工業(yè)機(jī)器每次的用量為500kg左右，對(duì)于許多人來(lái)說(shuō)都是一項(xiàng)巨大的工程。但如果利用機(jī)器人來(lái)執(zhí)行，則會(huì)在一定程度上減少了工作負(fù)擔(dān)，并避免了出錯(cuò)率。

2 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的設(shè)計(jì)方案

2.1 機(jī)器人的硬件構(gòu)架

機(jī)器人的硬件構(gòu)架主要分為以下幾個(gè)部分：第一，技術(shù)人員要根據(jù)工業(yè)的生產(chǎn)總量與實(shí)際規(guī)模也制定機(jī)器人的爐內(nèi)控制系統(tǒng)。一般來(lái)講，我們會(huì)采取高爐聯(lián)機(jī)的方式對(duì)泥炮裝置進(jìn)行設(shè)定，體現(xiàn)高度的聯(lián)動(dòng)性。另外，為了能夠?qū)t前的操作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督，設(shè)計(jì)人員也可以在4個(gè)開(kāi)口機(jī)的位置分別安裝太網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)，使機(jī)器人能夠在一定的空間內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的開(kāi)采和收集，實(shí)現(xiàn)信息交換工作。在自動(dòng)換釬裝置的優(yōu)化上，設(shè)計(jì)人員采用的是PLC集中控制裝備，它的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)ο到y(tǒng)傳遞出的有用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將其中冗余的部分剔除。第二，在工業(yè)機(jī)器人的硬件構(gòu)成中，設(shè)計(jì)人員在主體機(jī)箱中加入了監(jiān)控平臺(tái)。服務(wù)終端會(huì)在不同信道對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并在各節(jié)點(diǎn)處設(shè)置交換系統(tǒng)，將其以畫面的形式呈現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)狀態(tài)的整合。另外，如果工作人員對(duì)機(jī)器人操作中的某一部分有疑問(wèn)，也可以通過(guò)控制箱進(jìn)行自動(dòng)分析。

2.2 流程控制

流程控制是工業(yè)機(jī)器人利用的中心環(huán)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)主要設(shè)備的管理與集散數(shù)據(jù)的整合。首先PLC集控中心會(huì)將收集好的數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)終端，并根據(jù)當(dāng)前的工作狀態(tài)做出相應(yīng)的反響。以系統(tǒng)中的“自動(dòng)換釬”過(guò)程為例，機(jī)器人會(huì)將處理結(jié)果以指令發(fā)送的形式進(jìn)行傳遞，并對(duì)決策命令的正確性進(jìn)行分析，根據(jù)相關(guān)流程來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的對(duì)應(yīng)。如果確定指令是正確的，機(jī)器人可以在無(wú)人操控的狀態(tài)下完成相應(yīng)的任務(wù)量。

同時(shí)，依照設(shè)計(jì)順序?qū)χ黧w流程進(jìn)行分析。第一，集控中心會(huì)收集泥炮機(jī)的泥量，并對(duì)系統(tǒng)中所輸送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。按照控制節(jié)點(diǎn)中的指令規(guī)劃來(lái)完成炮泥的自動(dòng)裝載工作。另外，系統(tǒng)會(huì)對(duì)每次的用量進(jìn)行測(cè)定，機(jī)器人則以“裝滿”為標(biāo)準(zhǔn)，在任務(wù)完成后第一時(shí)間反饋到服務(wù)終端中。第二，集控中心進(jìn)行開(kāi)口鉆釬工作分析。當(dāng)自動(dòng)化裝置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集后，機(jī)器人會(huì)進(jìn)行現(xiàn)有狀態(tài)的判定，在關(guān)鍵的輸送平臺(tái)決定是否要進(jìn)行鉆釬檢測(cè)工作。一般情況下，系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)為確定，按照以此換釬的程序來(lái)執(zhí)行，并確保材料運(yùn)送的整體性。

2.3 自動(dòng)加炮泥裝置

自動(dòng)加炮泥裝置的系統(tǒng)構(gòu)成主要是由機(jī)械手、機(jī)器裝載小車、視覺(jué)定位等幾部分組成的。首先，系統(tǒng)能夠根據(jù)工業(yè)實(shí)施場(chǎng)地設(shè)定工作計(jì)劃，并利用可視化技術(shù)將泥炮存放區(qū)、炮泥運(yùn)載區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一整理。一般情況下，泥炮機(jī)前端都會(huì)設(shè)置自動(dòng)化加炮泥裝置，終端子站對(duì)機(jī)器人的運(yùn)行步驟進(jìn)行監(jiān)督，并提出合理化的建議，在指令發(fā)出的前提下完善控制過(guò)程。同時(shí)，主站和子站之間可以進(jìn)行信息的交流，利用太網(wǎng)通信方式來(lái)促進(jìn)工作效率的提升。系統(tǒng)則會(huì)在主機(jī)的上方裝置監(jiān)測(cè)儀器，導(dǎo)航軟件會(huì)根據(jù)光源來(lái)尋找操作中的實(shí)際路徑。

在控制流程中來(lái)看，系統(tǒng)可以依照高爐爐機(jī)的泥炮數(shù)量進(jìn)行位置設(shè)定，利用回轉(zhuǎn)設(shè)備來(lái)收集傳感信號(hào)，并在設(shè)備內(nèi)部設(shè)置控制節(jié)點(diǎn)，將加泥炮的指令傳輸?shù)郊刂行摹＝又?，運(yùn)載小車會(huì)在虛擬模式下構(gòu)建一個(gè)泥炮的填充框架，并尋找相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)，利用導(dǎo)航軟件在規(guī)定好的路徑中行走。當(dāng)機(jī)器人遇到障礙物時(shí)，則會(huì)變?yōu)樽詣?dòng)默認(rèn)形式，利用機(jī)械手將泥炮的填充口打開(kāi)，并不斷重復(fù)填補(bǔ)的動(dòng)作，直到泥炮控制中心呈現(xiàn)出滿載的狀態(tài)為止。小車則會(huì)沿著原有路徑返回。

2.4 自動(dòng)換釬裝置

自動(dòng)換釬裝置的構(gòu)成相對(duì)簡(jiǎn)單，它主要是利用太網(wǎng)的通信集合功能進(jìn)行釬架方位的固定，并實(shí)現(xiàn)配套設(shè)置的移動(dòng)和裝換。首先，系統(tǒng)主要針對(duì)換釬裝置進(jìn)行機(jī)架的移動(dòng)控制。在通信系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)出指令時(shí)，小車處于待機(jī)的狀態(tài)，并保證能夠隨時(shí)做出相應(yīng)的反饋。其次，機(jī)械手會(huì)將新釬放在小車的裝載中心處，系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)航，并促使小車的前進(jìn)。當(dāng)達(dá)到相應(yīng)的位置后，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，并將裝載區(qū)的舊釬替換成新釬，如此反復(fù)，直到完成全部的工作量。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文從兩個(gè)方面入手。第一，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)生背景進(jìn)行研究。第二，以技術(shù)控制方式作為切入點(diǎn)，闡述其操作過(guò)程。從而得出：工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)在于它能夠?qū)?shí)施過(guò)程進(jìn)行感應(yīng)，并依照相關(guān)程序來(lái)確定執(zhí)行方案，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。同時(shí)，這種方式也在一定程度上節(jié)省了人力，保證了工作者的人身安全，為工業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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