基于人机协作的煤矸石分拣机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于人机协作的煤矸石分拣机器人，包括：机械臂，机械臂设置在煤矸石输送带一侧，机械臂的各个关节处均设置有伺服电机和减速器；夹持器设在机械臂的自由端，夹持器上设置有伺服电机；骨骼架控制器安装在工人工位上，骨骼架控制器的各个关节处均设置有旋转编码器，旋转编码器与机械臂上的伺服电机通过脉冲信号连接；握把中设置有位移传感器，位移传感器与夹持器上的伺服电机通过脉冲信号连接；摄像头拍摄煤矸石输送带上的图像信息，并传送到工人工位处。通过让工人操控骨骼架控制器，便能够让机械臂挑拣并搬运煤与煤矸石，既可以解决机器视觉分拣准确率不如人工经验判断问题，又可以提升分拣效率，减轻矿工劳动强度。动强度。动强度。

【技术实现步骤摘要】
基于人机协作的煤矸石分拣机器人


[0001]本专利技术属于煤炭洗选
，具体涉及一种基于人机协作的煤矸石分拣机器人。

技术介绍

[0002]煤炭开采属于高危行业，煤炭行业一直在探寻减少井下作业人数、降低安全风险、提高生产效率、减轻矿工劳动强度的方法。希望通过“机器换人”来实现煤矿作业伴随着人工智能技术的应用成为现实，矸石分拣就是其中一个典型应用。目前市面上存在部分自动化分拣的煤矸石分拣机器人，但是普遍有使用局限性，灵活性不足。煤矸石的粒度范围不一致，自动化分拣的机器人只能完成一定粒度范围内的煤矸石分拣，无法做到像人工一样完成全范围的分拣作业，而使用多台设备同时分拣同一批煤矸石的粒度范围则会大幅度提高分拣成本，降低机器人的使用效率，使得机器人分拣的成本远高于人工，即机械视觉的分拣准确率比不上人工经验判断。煤矸分拣不准确会导致煤与煤矸石一块燃烧，对环境污染极大。而人工选矸对于工人的劳动强度极大，长久会导致工人身体的损伤。如何既能通过人工经验判断，又能用机械替代人工搬运，这是一个值得研究的问题。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术的实施例提出一种基于人机协作的煤矸石分拣机器人。
[0004]本专利技术的基于人机协作的煤矸石分拣机器人，包括：机械臂，所述机械臂设置在煤矸石输送带一侧，机械臂的各个关节处均设置有伺服电机和减速器；夹持器，所述夹持器设在机械臂的自由端，夹持器上设置有伺服电机，且夹持器沿竖直方向设置在煤矸石输送带上方；骨骼架控制器，所述骨骼架控制器安装在工人工位上，骨骼架控制器的各个关节处均设置有旋转编码器，旋转编码器与机械臂上的伺服电机通过脉冲信号连接；握把，所述握把设置在骨骼架控制器的自由端，握把中设置有位移传感器，位移传感器与夹持器上的伺服电机通过脉冲信号连接；摄像头，所述摄像头位于煤矸石输送带上方，摄像头拍摄煤矸石输送带上的图像信息，并传送到工人工位处。
[0005]可选地，所述机械臂包括第一底座一大臂和第一腰关节，第一底座上设置有凸台，凸台与第一腰关节之间设置第一伺服电机，第一腰关节与第一大臂之间均设置第二伺服电机。
[0006]可选地，所述机械臂进一步包括第一大臂连杆和第一三角形连杆，第一大臂连杆与第一腰关节、第一大臂、第一三角形连杆一起构成四连杆机构。
[0007]可选地，所述机械臂进一步包括第一小臂连杆、第一小臂和第一腕关节，第一小臂、第一小臂连杆、第一三角形连杆和第一腕关节构成四连杆机构，第一大臂与第一小臂之间设置第三伺服电机，第一腕关节的自由端设置夹持器。
[0008]可选地，所述第一腕关节通过设置第四伺服电机带动夹持器上下移动。
[0009]可选地，所述夹持器的一侧设置第五伺服电机，并通过锥齿轮传动机构与驱动螺杆连接，驱动螺杆与驱动螺母连接，驱动螺母通过驱动连杆带动支撑连杆以及夹爪运动。
[0010]可选地，所述骨骼架控制器包括第二底座、第二腰关节、第二大臂、第二大臂连杆和第二三角形连杆，第二底座上设置第二腰关节，第二腰关节前端设置固定件，固定件与第二大臂、第二大臂连杆和第二三角形连杆构成四连杆机构。
[0011]可选地，所述骨骼架控制器进一步包括第二小臂、第二小臂连杆和第二腕关节，第二小臂的后端设在第二三角形连杆内部，第二腕关节的自由端与握把连接，第二小臂、第二小臂连杆、第二腕关节和第二三角形连杆构成四连杆机构。
[0012]可选地，所述第二腰关节的后端与第二底座之间转动连接，第二腰关节与第二底座连接处设有第一旋转编码器，第二腰关节与第二大臂连接处设有第二旋转编码器，第二小臂与第二大臂连接处设有第三旋转编码器，第二腕关节内部设有第四旋转编码器。
[0013]可选地，所述握把包括外壳，外壳通过连接轴与第二腕关节连接，外壳内设有扳机，扳机通过弹簧与外壳的内壁连接，扳机的下方为斜面，斜面与滑块相配合，滑块与位移传感器连接。
[0014]本专利技术的有益效果是，通过让工人操控骨骼架控制器，便能够让工人在工位处指挥机械臂在现场挑拣并搬运煤与煤矸石；既可以解决机器视觉分拣准确率不如人工经验判断的问题，又可以提升分拣效率，减轻矿工劳动强度。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的机械臂的结构示意图。
[0016]图2是本专利技术的骨骼架控制器的结构示意图。
[0017]图3是本专利技术的夹持器的结构示意图。
[0018]图4是本专利技术的握把的结构示意图。
[0019]附图标记：
[0020]机械臂1；第一底座101；第一腰关节102；第一大臂103；第一大臂连杆104；第一三角形连杆105；第一小臂连杆106；第一小臂107；第一腕关节108；
[0021]骨骼架控制器2；第二底座201；第二大臂202；、第二大臂连杆203；第二小臂连杆204；第二腕关节205；第二腰关节206；第二小臂207；固定件208；第二三角形连杆209；
[0022]夹持器3；夹爪301；支撑连杆302；驱动连杆303；基座304；驱动螺母305；驱动螺杆306；
[0023]握把4；外壳401；线性位移传感器402；滑块403；弹簧404；扳机405；连接轴406。
具体实施方式
[0024]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0025]如图1
‑
图4所示，本专利技术的基于人机协作的煤矸石分拣机器人，包括：机械臂1、夹持器3、骨骼架控制器2、握把4和摄像头，机械臂1设置在煤矸石输送带一侧，机械臂1的各个关节处均设置有伺服电机和减速器；夹持器3设在机械臂1的自由端，夹持器3上设置有伺服电机，且夹持器3沿竖直方向设置在煤矸石输送带上方。夹持器3用于分拣和夹持煤矸石输
送带上的煤矸石，夹持器3上的伺服电机用于控制夹持器3的开合。
[0026]骨骼架控制器2安装在工人工位上，骨骼架控制器2的各个关节处均设置有旋转编码器，旋转编码器与机械臂1上的伺服电机通过脉冲信号连接；即骨骼架控制器2上各个关节的动作可以通过旋转编码器将脉冲信号传递给机械臂1上的伺服电机，伺服电机将接受到的信号转换成输出轴上的角位移输出，从而控制相应的关节处旋转相应的角度。也就是说，旋转编码器输出可用于直接控制伺服电机旋转角度的脉冲信号，使得机械臂1关节旋转角度与骨骼架控制器2一致。
[0027]握把4设置在骨骼架控制器2的自由端，握把4中设置有位移传感器，位移传感器与夹持器3上的伺服电机通过脉冲信号连接；即握把4的动作位移通过位移传感器将信号传递给夹持器3上的伺服电机，伺服电机将接收到的信号转换成输出轴上的角位移输出，从而控制夹爪的开度进行抓取煤矸石。
[0028]摄像头位于煤矸石输送带上方，摄像头拍摄煤矸石输送带上的图像信息，并传送到工人工位处，从而使工人通过拍摄的图像信息，根据经验判断识别煤与煤矸石，并通过手持握把4，进行操控骨骼架控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人机协作的煤矸石分拣机器人，其特征在于，包括：机械臂(1)，所述机械臂(1)设置在煤矸石输送带一侧，机械臂(1)的各个关节处均设置有伺服电机和减速器；夹持器(3)，所述夹持器(3)设在机械臂(1)的自由端，夹持器(3)上设置有伺服电机，且夹持器(3)沿竖直方向设置在煤矸石输送带上方；骨骼架控制器(2)，所述骨骼架控制器(2)安装在工人工位上，骨骼架控制器(2)的各个关节处均设置有旋转编码器，旋转编码器与机械臂(1)上的伺服电机通过脉冲信号连接；握把(4)，所述握把(4)设置在骨骼架控制器(2)的自由端，握把(4)中设置有位移传感器，位移传感器与夹持器(3)上的伺服电机通过脉冲信号连接；摄像头，所述摄像头位于煤矸石输送带上方，摄像头拍摄煤矸石输送带上的图像信息，并传送到工人工位处。2.根据权利要求1所述的基于人机协作的煤矸石分拣机器人，其特征在于，所述机械臂(1)包括第一底座(101)、第一大臂(103)和第一腰关节(102)，第一底座(101)上设置有凸台，凸台与第一腰关节(102)之间设置第一伺服电机，第一腰关节(102)与第一大臂(103)之间均设置第二伺服电机。3.根据权利要求2所述的基于人机协作的煤矸石分拣机器人，其特征在于，所述机械臂(1)进一步包括第一大臂连杆(104)和第一三角形连杆(105)，第一大臂连杆(104)与第一腰关节(102)、第一大臂(103)、第一三角形连杆(105)一起构成四连杆机构。4.根据权利要求3所述的基于人机协作的煤矸石分拣机器人，其特征在于，所述机械臂(1)进一步包括第一小臂连杆(106)、第一小臂(107)和第一腕关节(108)，第一小臂(107)、第一小臂连杆(106)、第一三角形连杆(105)和第一腕关节(108)构成四连杆机构，第一大臂(103)与第一小臂(107)之间通过第三伺服电机转动连接，第一腕关节(108)的自由端设置夹持器(3)。5.根据权利要求4所述的基于人机协作的煤矸石分拣机器人，其特征在于，所述第一腕关节(108)通过第四伺服电机带动夹持器的基座(304)上下移动。6.根据权利要求5所述的基于人机...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建华，章嘉诚，黄升平，王重秋，杨岩，沈萌恩，刘添，曲昊阳，袁帅東，宋振豪，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：