一種用于廢舊鉛電池拆解的視覺識別機器人系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明專利公開了一種用于廢舊鉛電池拆解的視覺識別機器人系統(tǒng)，其主要技術(shù)方案為采用成熟商用機器人平臺，機械手臂末端加裝專用卡具，模仿人的搬運、拆解、傾倒等動作，完成鉛電池的拆解工作。系統(tǒng)采用機器視覺識別技術(shù)識別工件位置并提高機器人執(zhí)行精度，并由集中控制系統(tǒng)控制機器人執(zhí)行動作。鉛電池的拆解，工作環(huán)境惡劣，并且重金屬嚴(yán)重超標(biāo)。系統(tǒng)可用于代替人工操作，可有效保護工人健康，同時降低用工成本。
【專利說明】—種用于廢舊鉛電池拆解的視覺識別機器人系統(tǒng)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種用于廢舊鉛電池拆解的視覺識別機器人系統(tǒng)，屬工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域。
[0002]【背景技術(shù)】:
機器人()是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。機器人一般由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機械等組成。。
[0003]從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，機器人分為兩大類，即工業(yè)機器人和特種機器人。工業(yè)機器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。工業(yè)機器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機座和執(zhí)行機構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機器人有3?6個運動自由度，其中腕部通常有1?3個運動自由度；驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機構(gòu)，用以使執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令信號，并進行控制。工業(yè)機器人按臂部的運動形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個直角坐標(biāo)移動；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。工業(yè)機器人按執(zhí)行機構(gòu)運動的控制機能，又可分點位型和連續(xù)軌跡型。點位型只控制執(zhí)行機構(gòu)由一點到另一點的準(zhǔn)確定位，適用于機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機構(gòu)按給定軌跡運動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。工業(yè)機器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識別功能或更進一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動完成更為復(fù)雜的工作。工業(yè)機器人能替代越來越昂貴的勞動力，同時能提升工作效率和產(chǎn)品品質(zhì)。富士康機器人可以承接生產(chǎn)線精密零件的組裝任務(wù)，更可替代人工在噴涂、焊接、裝配等不良工作環(huán)境中工作，并可與數(shù)控超精密鐵床等工作母機結(jié)合模具加工生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，替代部分非技術(shù)工人。使用工業(yè)機器人可以降低廢品率和產(chǎn)品成本，提高了設(shè)備的利用率，降低了工人誤操作帶來的風(fēng)險等，其帶來的一系列效益也十分明顯，例如減少人工用量、減少設(shè)備損耗、加快技術(shù)創(chuàng)新速度、提高企業(yè)競爭力等。機器人具有執(zhí)行各種任務(wù)特別是高危任務(wù)的能力，平均故障間隔期達(dá)60000小時以上，比傳統(tǒng)的自動化工藝更加先進。在發(fā)達(dá)國家中工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線以保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)高效率。目前典型的成套裝備有大型轎車殼體沖壓自動化系統(tǒng)技術(shù)和成套裝備、大型機器人車體焊裝自動化系統(tǒng)技術(shù)和成套裝備、電子電器等機器人鉛是一種金屬元素，可用作耐硫酸腐蝕、防丙種射線、蓄電池等的材料。鉛及其化合物對人體有毒，攝取后主要貯存在骨骼內(nèi)，部分取代磷酸鈣中的鈣，不易排出。中毒較深時引起神經(jīng)系統(tǒng)損害，嚴(yán)重時會引起鉛毒性腦病，多見于四乙鉛的中毒。許多化學(xué)品在環(huán)境中滯留一段時間后可能降解為無害的最終化合物，但是鉛無法再降解，一旦排入環(huán)境很長時間仍然保持其可用性。由于鉛在環(huán)境中的長期持久性，又對許多生命組織有較強的潛在性毒性，所以鉛一直被列為強污染物范圍。鉛中毒會引發(fā)胃疼、頭痛、顫抖、神經(jīng)性煩躁突觸數(shù)量降低，在最嚴(yán)重的情況下，可能人事不省，直至死亡。在很低的濃度下，鉛的慢性長期健康效應(yīng)表現(xiàn)為:影響大腦和神經(jīng)系統(tǒng)。長期接觸鉛及其化合物會導(dǎo)致心悸，易激動，血象紅細(xì)胞增多。鉛侵犯神經(jīng)系統(tǒng)后，出現(xiàn)失眠、多夢、記憶減退、疲乏，進而發(fā)展為狂躁、失明、神志模糊、昏迷，最后因腦血管缺氧而死亡。血鉛水平往往要高于2.16微摩爾/升時，才會出現(xiàn)臨床癥狀，因此許多兒童體內(nèi)血鉛水平雖然偏高，但卻沒有特別的不適，輕度智力或行為上的改變也難以被家長或醫(yī)生發(fā)現(xiàn)。這也是為什么兒童鉛中毒在國外被稱為“隱匿殺手”的原因。鉛的無機化合物的動物試驗表明可能引發(fā)癌癥。另據(jù)文獻記載，鉛是一種慢性和積累性毒物，不同的個體敏感性很不相同，對人來說鉛是一種潛在性泌尿系統(tǒng)致癌物質(zhì)。
[0004]由于鉛電池結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于拆解，所以目前國內(nèi)中小廠商拆解方式均采用人工拆解，將外殼破碎、硫酸倒掉之后將鉛電極板取出。人工拆解對材料利用率高，且鉛極板不會被破壞，故而污染排放較低。但是由于鉛的毒性，長期接觸人員血鉛含量全部超標(biāo)，會嚴(yán)重?fù)p害從業(yè)人員的健康，不應(yīng)推廣。
[0005]自動化程度較高的廢舊鉛酸蓄電池回收設(shè)備，應(yīng)用類似選礦設(shè)備的破碎分選系統(tǒng)，將蓄電池的殼體-塑料或硬橡膠，鉛-極棚、極柱、匯流排的鉛合金，隔板-或、微孔硬橡膠、玻璃纖維等，稀硫酸、鉛膏(硫酸鉛、氧化鉛)分選，合金鉛經(jīng)熔煉、精練為精鉛，鉛膏經(jīng)脫硫處理后再熔煉、精煉為精鉛。這種方法涉及到水力分選、堿洗等工序，造成大量的污染排放。同時，鉛極板被破碎、沉淀，回收產(chǎn)物為鉛泥，處理困難，甚至?xí)斐啥挝廴?，因此目前推廣也受到阻礙。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明為一種用于鋁熔煉上料的視覺識別機器人系統(tǒng)，其技術(shù)方案為系統(tǒng)采用成熟商用機器人平臺，如1^1(1那智或其他機器人平臺。機械手臂末端安裝專用卡具，卡具采取抓取式設(shè)計。
[0007]系統(tǒng)采用視覺識別技術(shù)，利用(^⑶、0103或其他攝像頭采集工件的圖像，并對機器人執(zhí)行過程中的執(zhí)行精度進行修正。視覺識別系統(tǒng)攝像頭為雙攝像頭或更多，采集多方位視頻信號。為降低視覺識別系統(tǒng)工作難度，提高成功率，鉛電池按統(tǒng)一方向擺放。擺放方式可由人工擺放或機械擺放，并由傳送帶傳送至機器人拆解工作臺。
[0008]系統(tǒng)采用集中控制系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件為采購成熟商用機器人控制模塊。模塊采集攝像頭輸入信息并進行處理，獲得工件的外形信息。然后控制機器人執(zhí)行夾取、搬運和拆解等工序，并實時采集攝像頭傳遞過來的視頻信息，對工序執(zhí)行過程進行修正。
[0009]系統(tǒng)內(nèi)置鉛電池外形信息的數(shù)據(jù)庫，在視覺識別過程中，會根據(jù)鉛電池的外形和其他信息判斷其型號，從而獲得更為準(zhǔn)確的鉛電池尺寸以及鉛電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)獲得鉛電池型號后，會根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所存儲電池結(jié)構(gòu)信息，操縱機械手臂，執(zhí)行切割拆解動作，切割深度依據(jù)數(shù)據(jù)庫所存儲的該型號電池外殼厚度，可以有效切割鉛電池塑料外殼，同時不損傷內(nèi)部的鉛電極板等結(jié)構(gòu)。
[0010]有益效果:
由于鉛電池結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于拆解，所以目前國內(nèi)中小廠商拆解方式均采用人工拆解，將外殼破碎、硫酸倒掉之后將鉛電極板取出。人工拆解對材料利用率高，且鉛極板不會被破壞，故而污染排放較低。但是由于鉛的毒性，長期接觸人員血鉛含量全部超標(biāo)，會嚴(yán)重?fù)p害從業(yè)人員的健康，不應(yīng)推廣。自動化程度較高的廢舊鉛酸蓄電池回收設(shè)備，應(yīng)用類似選礦設(shè)備的破碎分選系統(tǒng)，將蓄電池的殼體-塑料或硬橡膠，鉛-極棚、極柱、匯流排的鉛合金，隔板-或、微孔硬橡膠、玻璃纖維等，稀硫酸、鉛膏(硫酸鉛、氧化鉛)分選，合金鉛經(jīng)熔煉、精練為精鉛，鉛膏經(jīng)脫硫處理后再熔煉、精煉為精鉛。這種方法涉及到水力分選、堿洗等工序，造成大量的污染排放。同時，鉛極板被破碎、沉淀，回收產(chǎn)物為鉛泥，處理困難，甚至?xí)斐啥挝廴荆虼四壳巴茝V也受到阻礙。
[0011]本發(fā)明所提出的用于鋁熔煉上料的視覺識別機器人系統(tǒng)，采用商用機器人平臺安裝專用卡具、工具，同時匹配視覺識別系統(tǒng)，可以模擬人的動作，完成鉛蓄電池的拆解?？朔巳斯げ鸾鈱θ梭w健康的傷害，同時也克服了破碎分選拆解法廢水排放多、回收產(chǎn)物難以處理的缺點，是廢舊電池拆解領(lǐng)域值得推廣的新方法。
[0012]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為一種用于鋁熔煉上料的視覺識別機器人系統(tǒng)的工作示意圖。
[0013]【具體實施方式】:
結(jié)合圖1來說明基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所提及的一種用于鋁熔煉上料的視覺識別機器人系統(tǒng)的優(yōu)選方案。
[0014]系統(tǒng)采用1(皿八公司狀210工業(yè)機器人平臺，最大工作半徑2900臟，機械手臂最大承重210X8。
[0015]系統(tǒng)采用1(皿八公司狀04控制系統(tǒng)，集安全控制、機器人控制、邏輯控制、運動控制和工藝流程控制集成于一體，專用控制模塊之間能進行實時通信，冷卻裝置無需保養(yǎng)且不帶濾氈。
[0016]采用為廢鋁團塊專門定制的抓手，能夠高效可靠的抓取廢鋁壓塊，并準(zhǔn)確放置到熔煉坩堝中。
[0017]系統(tǒng)經(jīng)視覺識別修正后，執(zhí)行精度可達(dá)到1皿，能準(zhǔn)確抓取廢鋁團塊，并將其投放在熔煉爐內(nèi)。在30工作半徑內(nèi)可以58投送一個團塊，速度相比叉車投放提高100?200%，并且無需人工操作。
[0018]機器人本體防護等級1？65，機器手臂和抓手耐熱涂層處理，可以應(yīng)對熔煉的高溫聞粉塵惡劣環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.一種用于廢舊鉛電池拆解的視覺識別機器人系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)采用成熟商用機器人平臺，如KUKA、那智或其他機器人平臺，機械手臂末端安裝專用卡具，卡具采取抓取式設(shè)計。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于:為降低視覺識別系統(tǒng)工作難度，提高成功率，鉛電池按統(tǒng)一方向擺放，擺放方式可由人工擺放或機械擺放，并由傳送帶傳送至機器人拆解工作臺。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)采用視覺識別技術(shù)，利用CCD、CMOS或其他攝像頭采集工件的圖像，并對機器人執(zhí)行過程中的執(zhí)行精度進行修正，視覺識別系統(tǒng)攝像頭為雙攝像頭或更多，采集多方位視頻信號。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)采用集中控制系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件為采購成熟商用機器人控制模塊，模塊采集攝像頭輸入信息并進行處理，獲得工件的外形信息，然后控制機器人執(zhí)行夾取、搬運和拆解等工序，并實時采集攝像頭傳遞過來的視頻信息，對工序執(zhí)行過程進行修正。
5.根據(jù)權(quán)利4所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)內(nèi)置鉛電池外形信息的數(shù)據(jù)庫，在視覺識別過程中，會根據(jù)鉛電池的外形和其他信息判斷其型號，從而獲得更為準(zhǔn)確的鉛電池尺寸以及鉛電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利4所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)獲得鉛電池型號后，會根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所存儲電池結(jié)構(gòu)信息，操縱機械手臂，執(zhí)行切割拆解動作，切割深度依據(jù)數(shù)據(jù)庫所存儲的該型號電池外殼厚度，可以有效切割鉛電池塑料外殼，同時不損傷內(nèi)部的鉛電極板等結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01M10/54GK104400788SQ201410727468
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】趙婉藝, 陳志華 申請人:安徽省庫侖動力自動化科技有限公司