曹榮告?李連鵬

摘要：在煤炭制樣中，自動(dòng)化制樣系統(tǒng)利用皮帶機(jī)、斗提機(jī)等輸送設(shè)備在各個(gè)制樣設(shè)備間傳遞煤樣。這種自動(dòng)化制樣系統(tǒng)模擬了人工制樣的工藝流程，可以實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化、無(wú)人化制樣。本文對(duì)工業(yè)機(jī)器人在煤炭制樣中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：火電煤炭；制樣；工業(yè)機(jī)器人

隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，電力行業(yè)也隨之快速發(fā)展，裝機(jī)容量年年攀升。雖然電力行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始向使用清潔的新能源轉(zhuǎn)型，但現(xiàn)今行業(yè)中使用的主要能源仍為煤炭?？焖?、準(zhǔn)確的判定煤炭的品質(zhì)，仍然是電力企業(yè)的重要工作之一。因此，用于制備煤炭質(zhì)檢用樣品的制樣設(shè)備也隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，以驚人的速度不斷進(jìn)步。

一、自動(dòng)化制樣與人工制樣特點(diǎn)比較

傳統(tǒng)的人工制樣由于勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、容易受到人為影響而被火電廠逐步拋棄，取而代之的是自動(dòng)化制樣系統(tǒng)。自動(dòng)化制樣系統(tǒng)實(shí)際上是對(duì)傳統(tǒng)的人工制樣設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化改造，并利用皮帶機(jī)、斗提機(jī)等輸送設(shè)備在各個(gè)制樣設(shè)備間傳遞煤樣。這種自動(dòng)化制樣系統(tǒng)模擬了人工制樣的工藝流程，可以實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化、無(wú)人化制樣?，F(xiàn)有的自動(dòng)化制樣系統(tǒng)中普遍存在問(wèn)題的環(huán)節(jié)就是煤樣的傳遞。斗提機(jī)、皮帶機(jī)等輸送設(shè)備占用空間大、不易清掃，且制樣機(jī)一旦定型后幾乎無(wú)法進(jìn)行大幅的改造升級(jí)，當(dāng)用戶的場(chǎng)地存在限制時(shí)也很難根據(jù)實(shí)際情況對(duì)設(shè)備的布置形式進(jìn)行大幅的改變。為了盡量減小制樣機(jī)的體積，單體設(shè)備與輸送設(shè)備相互交錯(cuò)，制樣機(jī)內(nèi)部檢修空間局促，維護(hù)困難。除此以外，單體制樣設(shè)備是由各種運(yùn)輸設(shè)備串聯(lián)起來(lái)的串行系統(tǒng)，考慮到清掃、煤樣暫存等方面的問(wèn)題，想要實(shí)現(xiàn)單體制樣設(shè)備并行工作以提升制樣效率也是較為困難的。在客戶對(duì)工藝流程有特別需求時(shí)，現(xiàn)有的自動(dòng)制樣系統(tǒng)也很難直接應(yīng)對(duì)，一般都需要整體重新設(shè)計(jì)。

二、機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

雖然自動(dòng)化制樣系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)尚未完全普及，但其剛性的設(shè)計(jì)確實(shí)難以滿足用戶日益嚴(yán)苛的要求和不斷進(jìn)步的制樣工藝。為了克服上述的困難，另一種應(yīng)用了工業(yè)機(jī)器人的全新制樣系統(tǒng)已經(jīng)漸漸進(jìn)入人們的視野——機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)。機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)舍棄了現(xiàn)有自動(dòng)制樣系統(tǒng)中大量使用的皮帶機(jī)、斗提機(jī)等輸送設(shè)備，而是利用一臺(tái)或多臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以及各類專用容器實(shí)現(xiàn)煤樣在各個(gè)制樣設(shè)備間的傳遞。專門設(shè)計(jì)的煤樣容器容易清掃，最大程度的降低了煤樣在傳送過(guò)程中的殘留。各個(gè)制樣設(shè)備及輔助設(shè)備以工作站的形式圍繞在工業(yè)機(jī)器人周圍，各自獨(dú)立工作，不僅可以輕易的實(shí)現(xiàn)并行工作，在需要對(duì)制樣系統(tǒng)的功能進(jìn)行增減或升級(jí)時(shí)，只需對(duì)部分工作站進(jìn)行改造或增減工作站數(shù)量即可實(shí)現(xiàn)。得益于這種柔性極大的結(jié)構(gòu)，機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)的工作節(jié)拍規(guī)劃也更為靈活，若妥善規(guī)劃，其工作效率也可以遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的自動(dòng)制樣系統(tǒng)。除此以外，模塊化的設(shè)計(jì)使得機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)在布置的時(shí)候更為靈活，受場(chǎng)地限制較小，且各個(gè)模塊體積均較小，設(shè)備的維修空間更大，設(shè)備的維護(hù)、維修、升級(jí)改造作業(yè)均較為簡(jiǎn)便。在制樣工藝方面，由于機(jī)器人制樣系統(tǒng)模塊化的設(shè)計(jì)，煤樣可以在任何階段進(jìn)入或離開(kāi)制樣系統(tǒng)，比如“利用3mm煤直接制樣”或“任意取出某一煤樣的棄料用于比對(duì)”等這樣過(guò)去難以實(shí)現(xiàn)的特殊制樣工藝也可以輕松的實(shí)現(xiàn)。鑒于上述的優(yōu)勢(shì)，各大火電廠已經(jīng)也已經(jīng)對(duì)機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)有著極大的興趣。

三、阻礙國(guó)內(nèi)機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)應(yīng)用的原因分析

雖然國(guó)外在煤樣、礦樣制備等領(lǐng)域早有使用工業(yè)機(jī)器人的實(shí)例，但至今為止，國(guó)內(nèi)尚無(wú)機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)產(chǎn)品出現(xiàn)。總體來(lái)看，阻礙國(guó)內(nèi)機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)出現(xiàn)的原因有如下幾點(diǎn)。

首先，為了充分發(fā)揮機(jī)器人制樣系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，各個(gè)工作站需要并行工作，相對(duì)于原本單體設(shè)備串行的工藝流程，工作站并行工作的工藝流程復(fù)雜程度大幅增加，設(shè)計(jì)難度極大。第二，機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)的核心——工業(yè)機(jī)器人需要承擔(dān)起所有工作站中各類容器的夾取、搬運(yùn)、放置等工作，其動(dòng)作軌跡極其復(fù)雜，電氣控制程序較現(xiàn)有的自動(dòng)制樣系統(tǒng)復(fù)雜程度也大幅增加，對(duì)相應(yīng)電氣控制設(shè)備的性能要求也更為苛刻。第三，由于各個(gè)工作站并行工作，除塵系統(tǒng)的壓力也更大，需要更為復(fù)雜、更為強(qiáng)勁的除塵系統(tǒng)與之配合。第四，各個(gè)工作站雖然在工作時(shí)相互獨(dú)立，但作為連接各工作站的紐帶，工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械手、各種容器均需要考慮通用性，各站的出入接口也均需要協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力也有著較高的要求。綜上所述，機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)的硬件成本偏高，設(shè)計(jì)難度大、周期長(zhǎng)，需要投入龐大的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和大量的資金，開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)較高，最終的售價(jià)與現(xiàn)有的自動(dòng)制樣系統(tǒng)相比也難有競(jìng)爭(zhēng)力。

四、結(jié)語(yǔ)

從現(xiàn)階段各大火電企業(yè)的反饋來(lái)看，煤炭行業(yè)內(nèi)對(duì)制樣工藝、制樣效率的要求日益嚴(yán)苛，不同客戶對(duì)于制樣系統(tǒng)功能的個(gè)性化需求也日益增多，現(xiàn)有的自動(dòng)化制樣系統(tǒng)殘留大、功能單一、擴(kuò)展性差等問(wèn)題十分突出。反觀機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)，雖然研發(fā)過(guò)程困難重重、成本偏高，但其殘留少、布置靈活、改造簡(jiǎn)單、更適合個(gè)性化定制的優(yōu)勢(shì)是不容忽視的。因此，我們有理由相信，在不久的將來(lái)，這種應(yīng)用了工業(yè)機(jī)器人的機(jī)器人智能制樣系統(tǒng)必然會(huì)在煤炭制樣領(lǐng)域牢牢地占有一席之地。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹文祥，馮雪梅.工業(yè)機(jī)器人研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械制造，2011（2）：41-43.

[2]白云飛.機(jī)器人發(fā)展關(guān)鍵問(wèn)題研究[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2011（5）：155-156.

[3]田洪娜，王佰才，鄭雪林.智能機(jī)器人在科普中的應(yīng)用[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2012（6）：22-24.

[4]彭圣明.機(jī)器人控制系統(tǒng)建模及運(yùn)動(dòng)規(guī)劃研究[D].華南理工大學(xué)，2011.