[发明专利]矿用智能机器人识矸、抓矸方法

说明书

本发明公开矿用智能机器人识矸、抓矸方法,该方法包括：智能机器人的选择与安装、智能机器人的零点校正、启动准备、安全检测、图像采集、矸石识别、机器人拾取计算、轨迹位姿计算、机器人拾矸和机器人复位。本发明结合煤矿实际情况研发符合煤矿使用的智能机器人替代人工进行选矸、抓取物料、安装物料等强体力劳动，填补国内外空白，通过技术原创，达到国际领先水平；同时保护员工生命和身心健康，远离高危险、高浓度粉尘、噪音大的生产工作环境，用机器将人工解放出来，让智能机器人在危及生命安全和健康的环境中承担更多繁杂重复的工作，提高作业效率、准确率。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及矿用智能机器人识矸、抓矸方法。

背景技术

矸石是煤炭开采的伴生废品，占开采量10％--15％。煤矸分离是煤矿生产过程中的必须工序。首先，分拣矸石后可减少入洗成本，提升成品煤品级，提高煤企经济效益。其次，分拣矸石是煤炭清洁生产的重要环节，减少矸石颗粒排放可以降低pm2.5单位排放。如果直接破碎作业，功耗过大，配件损耗大，极大地增加入洗成本。目前的捡矸石几乎是靠人工来完成，劳动强度大，用工难，效率低下，管理难，同时这也是职业病的高发工种。虽然已经有了类似的机器人设计，但采用的放射线技术手段，存在污染环境、伤害人员身体、需要高电压、适用范围小等弊端。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开矿用智能机器人识矸、抓矸方法，旨在解决目前煤矿中捡矸石劳动强度大，效率低下，以及现有机器人存在污染环境、伤害人员身体等问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案：

矿用智能机器人识矸、抓矸方法,依次按以下步骤进行:

步骤一、智能机器人的选择与安装:每条皮带安装四台智能机器人,其中两台智能机器人的选择矸石范围为300-500mm,抓手行程0-300mm,另外两台智能机器人选择矸石范围为500-800mm,抓手行程200-450mm；

步骤二、智能机器人的零点校正：

①零点校对：首先将示教器切换到手动界面，并将智能机器人六个轴关节相接触的轴位置慢慢进行旋转，当智能机器人相接触的两个轴U型槽即将对正时，低速微调智能机器人转动的角度，使智能机器人运行速度的倍率调到1％；

②增大其极限位坐标：首先需将示教器切换到系统设置界面，选择极限位坐标，对智能机器人极限位的X、Y、Z轴坐标根据观察的智能机器人运行轨迹进行调整，然后退出极限位坐标界面，试运行智能机器人，观察其运行轨迹，直到智能机器人的运行轨迹能够满足生产需求；

步骤三、启动准备：操作人员将双手分别放在两个掌压式按钮上，解锁智能机器人启动系统，发出声光警报，且双手分别与其对应的掌压式按钮接触的时间先后时差小于0.5s；

步骤四、安全检测：上述步骤(三)中智能机器人启动的同时启动光栅传感器，所述光栅传感器安装在智能机器人周围，用于所述检测靠近智能机器人的人或物并通过电信号传输到智能机器人，进而使智能机器人停止工作或显著减慢动作速度；

步骤五、图像采集：采用三台高速照相机分别从垂直方向、右水平方向、左水平方向全方位准确采集煤和煤矸石图像信息；

步骤六、矸石识别：通过智能图像处理系统对步骤(五)中采集的煤和煤矸石图像信息进行处理，得到煤矸石图像信息；

步骤七、机器人拾取计算：对煤矸石图像信息依次进行图像预处理、目标分割、边缘追踪、特征提取得到最终的识别结果；

步骤八、轨迹位姿计算:步骤(七)中的识别结果传输到智能机器人，智能机器人根据识别结果的实轴坐标和虚轴坐标，进而计算出智能机器人的手臂运行轨迹；

步骤九、机器人拾矸：按照步骤(八)的手臂运行轨迹，通过安装在智能机器人手臂前端拾取工装将煤矸石抓取；