焦炉测温机器人关键技术研究

随着人力成本的逐年上升以及智能化和自动化成为现代工业的发展主流,各行各业利用技术创新和装备升级提高生产效率,通过研发专用设备改变现有生产过程中的低效问题。长期以来炼焦炉立火道温度依靠人工通过炉面看火孔测量,由于看火孔排布较为规律,适合设计一款可搭载测温装置且具备炉盖提升功能的移动机器人,以此代替工人的繁重劳动,提高工作效率。本文以工业需求为问题导向,立足工作环境对炼焦炉测温机器人的限高要求,并以测温机器人各功能模块和整体系统为研究对象,主要完成下面几项工作。根据现场要求测温机器人最大安全工作空间高度为200mm,以此作为测温机器人各个模块设计安装的最大高度要求。根据实际的工作需求设计一种滚筒式提升机构,对提升机滚筒和柔性提升带的连接处进行疲劳寿命有限元仿真和实验验证,分析提升带的工作过程和受力特点,选用经过处理的碳纤维带作为柔性提升带,配合电磁铁和提升机动力电机实现焦炉炉盖的提升功能。使用三维软件设计用来搭载红外测温仪的测温云台,并利用运动学仿真软件对测温仪角度调节过程中空间高度的变化情况进行仿真计算,根据仿真结果修正云台结构尺寸。对测温扫掠路径进行优化,提高测温效率。由于炼焦炉炉面温度较高,为了保证各设备的正常运行,测温机器人的各舱室热平衡计算尤为重要。通过有限元分析,对机器人机体的设计进行隔热物件加挂和散热元件的选装,同时针对测温机器人所用的动力电池的发热问题,在理论层面对强对流散热电池包的结构对散热的影响做了原理分析和有限元仿真,得出了电池包边界的形状为与单个电池外形相契合时和普通平边界相比散热效果更好。该结论对其它动力电池的强对流散热具有一定的参考价值。综合仿真结果和实验结果表明,在限高要求下,测温机器人搭载滚筒式提升机利用表面处理之后的碳纤维连接电磁铁充当提升带,配合可自动补偿角度偏差的测温云台,在温度控制挂件和设备的保证下测温机器人具备炼焦炉看火孔温度的自动测量功能。