曹榮告?李連鵬

摘要：在煤炭制樣中，自動化制樣系統(tǒng)利用皮帶機、斗提機等輸送設(shè)備在各個制樣設(shè)備間傳遞煤樣。這種自動化制樣系統(tǒng)模擬了人工制樣的工藝流程，可以實現(xiàn)完全的自動化、無人化制樣。本文對工業(yè)機器人在煤炭制樣中的應(yīng)用進行了探討。

關(guān)鍵詞：火電煤炭；制樣；工業(yè)機器人

隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，電力行業(yè)也隨之快速發(fā)展，裝機容量年年攀升。雖然電力行業(yè)已經(jīng)開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步。

一、自動化制樣與人工制樣特點比較

傳統(tǒng)的人工制樣由于勞動強度大、效率低、容易受到人為影響而被火電廠逐步拋棄，取而代之的是自動化制樣系統(tǒng)。自動化制樣系統(tǒng)實際上是對傳統(tǒng)的人工制樣設(shè)備進行自動化改造，并利用皮帶機、斗提機等輸送設(shè)備在各個制樣設(shè)備間傳遞煤樣。這種自動化制樣系統(tǒng)模擬了人工制樣的工藝流程，可以實現(xiàn)完全的自動化、無人化制樣?，F(xiàn)有的自動化制樣系統(tǒng)中普遍存在問題的環(huán)節(jié)就是煤樣的傳遞。斗提機、皮帶機等輸送設(shè)備占用空間大、不易清掃，且制樣機一旦定型后幾乎無法進行大幅的改造升級，當用戶的場地存在限制時也很難根據(jù)實際情況對設(shè)備的布置形式進行大幅的改變。為了盡量減小制樣機的體積，單體設(shè)備與輸送設(shè)備相互交錯，制樣機內(nèi)部檢修空間局促，維護困難。除此以外，單體制樣設(shè)備是由各種運輸設(shè)備串聯(lián)起來的串行系統(tǒng)，考慮到清掃、煤樣暫存等方面的問題，想要實現(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。在客戶對工藝流程有特別需求時，現(xiàn)有的自動制樣系統(tǒng)也很難直接應(yīng)對，一般都需要整體重新設(shè)計。

二、機器人智能制樣系統(tǒng)的優(yōu)勢特點

雖然自動化制樣系統(tǒng)在國內(nèi)尚未完全普及，但其剛性的設(shè)計確實難以滿足用戶日益嚴苛的要求和不斷進步的制樣工藝。為了克服上述的困難，另一種應(yīng)用了工業(yè)機器人的全新制樣系統(tǒng)已經(jīng)漸漸進入人們的視野——機器人智能制樣系統(tǒng)。機器人智能制樣系統(tǒng)舍棄了現(xiàn)有自動制樣系統(tǒng)中大量使用的皮帶機、斗提機等輸送設(shè)備，而是利用一臺或多臺工業(yè)機器人以及各類專用容器實現(xiàn)煤樣在各個制樣設(shè)備間的傳遞。專門設(shè)計的煤樣容器容易清掃，最大程度的降低了煤樣在傳送過程中的殘留。各個制樣設(shè)備及輔助設(shè)備以工作站的形式圍繞在工業(yè)機器人周圍，各自獨立工作，不僅可以輕易的實現(xiàn)并行工作，在需要對制樣系統(tǒng)的功能進行增減或升級時，只需對部分工作站進行改造或增減工作站數(shù)量即可實現(xiàn)。得益于這種柔性極大的結(jié)構(gòu)，機器人智能制樣系統(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高于現(xiàn)有的自動制樣系統(tǒng)。除此以外，模塊化的設(shè)計使得機器人智能制樣系統(tǒng)在布置的時候更為靈活，受場地限制較小，且各個模塊體積均較小，設(shè)備的維修空間更大，設(shè)備的維護、維修、升級改造作業(yè)均較為簡便。在制樣工藝方面，由于機器人制樣系統(tǒng)模塊化的設(shè)計，煤樣可以在任何階段進入或離開制樣系統(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”等這樣過去難以實現(xiàn)的特殊制樣工藝也可以輕松的實現(xiàn)。鑒于上述的優(yōu)勢，各大火電廠已經(jīng)也已經(jīng)對機器人智能制樣系統(tǒng)有著極大的興趣。

三、阻礙國內(nèi)機器人智能制樣系統(tǒng)應(yīng)用的原因分析

雖然國外在煤樣、礦樣制備等領(lǐng)域早有使用工業(yè)機器人的實例，但至今為止，國內(nèi)尚無機器人智能制樣系統(tǒng)產(chǎn)品出現(xiàn)。總體來看，阻礙國內(nèi)機器人智能制樣系統(tǒng)出現(xiàn)的原因有如下幾點。

首先，為了充分發(fā)揮機器人制樣系統(tǒng)的優(yōu)勢，各個工作站需要并行工作，相對于原本單體設(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)計難度極大。第二，機器人智能制樣系統(tǒng)的核心——工業(yè)機器人需要承擔起所有工作站中各類容器的夾取、搬運、放置等工作，其動作軌跡極其復(fù)雜，電氣控制程序較現(xiàn)有的自動制樣系統(tǒng)復(fù)雜程度也大幅增加，對相應(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、更為強勁的除塵系統(tǒng)與之配合。第四，各個工作站雖然在工作時相互獨立，但作為連接各工作站的紐帶，工業(yè)機器人的機械手、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，對于整個設(shè)計團隊的協(xié)作能力也有著較高的要求。綜上所述，機器人智能制樣系統(tǒng)的硬件成本偏高，設(shè)計難度大、周期長，需要投入龐大的設(shè)計團隊和大量的資金，開發(fā)風險較高，最終的售價與現(xiàn)有的自動制樣系統(tǒng)相比也難有競爭力。

四、結(jié)語

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

參考文獻：

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

[2]白云飛.機器人發(fā)展關(guān)鍵問題研究[J].機械工程與自動化，2011（5）：155-156.

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

[4]彭圣明.機器人控制系統(tǒng)建模及運動規(guī)劃研究[D].華南理工大學，2011.