[发明专利]一种智能上料控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种智能上料控制系统及其控制方法，其中，该智能上料控制系统，包括：工程机械、全景相机和智能控制中心；该工程机械可基于常用的液压驱动的工程机械基础上快速实现智能化，该技术移植成本低、应用推广快。该全景相机安装在作业环境中，抗外界干扰能力强；该智能控制中心与工程机械和全景相机通讯连接；通过数字相机、视觉控制、传感技术和无线通讯技术实现智能、无人上料。该智能上料控制系统可用于大型施工工程的上料工序，如土壤修复、建筑垃圾、矿山等行业，实现将特定物料运送进特定专用设备的进料口，完成喂料或上料工序。特别适用于有毒有害、有危险的施工环境，有效保护施工人员的人身安全，并提高生产效率和降低施工成本。

技术领域

本发明涉及机器人应用领域，特别适用于有毒有害、有危险的场合；具体涉及一种智能上料控制系统及其控制方法。

背景技术

目前，人类居住的环境面临着极大的环保压力，需治理修复的“毒土地——污染土壤”存量很大，随着人们对生活质量的要求提高和环保意识的日益增强，一方面迫切需求去除身边的这些“隐形弹药库——毒土地”，而另一方面大家也对这些污染土壤谈虎色变，更别说近乎肉搏上阵去治理。而对于土壤修复工程来说，绝大部分异位处置的土壤修复技术及装备已机械化和自动化，但这些装备在真正开始治理污染土壤之前均需有人将污染土壤搬运进它们的进料口，即喂料或上料这一工序。目前，上料一般由司机操控挖机或装载机完成，而在上料过程中很难避免司机与污染物的接触，如粉尘、污染气体等，特别当污染浓度高、异味重的情况下，司机有极大的健康风险。同时，司机也难以满足修复装备24小时连续生产的要求，特别是夜间操作存在安全隐患。且人工成本随着经济发展在不断上涨，人工成本在工程施工成本的占比加大，已成为工程是否盈利的不可忽略因素。综上，开发可人工智能实现上料的机器人具有迫切的现实需求。

(1)现有机器人技术在上料工序上的应用

现有机器人技术在上料上的应用，一般是指机加工或生产线分拣过程中，针对特有形状的待机加工零件，进行人工智能识别，再通过机器人手臂完成取件、上料、下料的过程。但该技术无法应用于有毒有害、有危险的场合，如污染土壤修复行业；主要问题有：

其一，现有机器人的上料技术，针对的对象是可数的、有一定外状(形状或颜色)特征的零部件。当针对的对象为污染土壤或建筑垃圾或矿山矿物等没有固定形状、不可数的堆积物时，从人工智能识别技术方面来讲，难以识别；

其二，现有机器人的上料应用范围，空间有限，上料能力有限，对外部环境要求较高。空间有限表现为其人工智能视觉识别高度依赖于高精度的工业相机，而目前这类高精度工业相机的一个共同缺点为“近视”，有效视觉范围一般不超过5米。上料能力有限表现为其执行者“机器人手臂”力量有限，一般在100kg以内，若硬要提升负载能力，机器人手臂的开发成本会急剧上升，而现有的机器人手臂本身造价已是很昂贵，因此现有机器人上料技术无法复制到土壤修复工程的上料场景中(土壤修复工程的上料一次动辄3～5吨的重量)。对外部环境要求较高表现在现有机器人的上料过程一般需要在室内封闭空间中进行且对室内的光线有特殊要求，这也是由高精度相机的抗外界干扰能力所决定的，即其抗干扰能力差。

(2)现有施工工程(土壤修复、矿山、建筑垃圾等行业)的上料工序

在土壤修复、矿山、建筑垃圾等行业中，其实现的上料工序一般采用由司机操控挖机或装载机等工程机械的方式来完成的。而这种方式的弊病在于：当面临有毒有害、危险环境时，司机具有极大的健康和人身安全风险，且效率低、人工成本高，无法24小时连续生产。

目前，国内外有些企业或研究所研制了可远程遥控工程机械的上料方式，它的弊病在于：仍需一名或多名操作人员时时刻刻在劳作，效率低、人工成本高，且24小时连续生产时存在操作人员夜间疲劳而造成操作失误的生产事故风险。

此外，国外有采用导航或雷达等技术，在矿山行业中实现无人运送物料的无人矿车，但该技术仅实现了运料和卸料的简单工序，且装料或上料过程仍需由司机操控工程机械来完成。