一种智能制样系统论文和设计-张仲焘

全文摘要

本实用新型公开了一种智能制样系统，包括中央控制模块、智能转运小车和设于制样端的多个智能制样模块，智能转运小车、多个智能制样模块均与中央控制模块交互通信、用于在中央控制模块的调度下通过智能转运小车将多个样桶运输至制样端制样，智能转运小车上设有用于夹取移动样桶的机械臂模块，在中央控制模块的调度下机械臂模块与多个智能制样模块相配合、用于将样桶从智能转运小车内夹取移至智能制样模块处卸料并通过机械臂模块使样品在多个智能制样模块之间转移以实现自动制样作业。本实用新型具有自动化程度高、可大大降低劳动强度、有效保证样品安全、大大缩小制样系统占地面积、大大提高制样工作效率的优点。

主设计要求

1.一种智能制样系统，其特征在于，包括中央控制模块（8）、智能转运小车和设于制样端的多个智能制样模块（9），所述智能转运小车、多个智能制样模块（9）均与中央控制模块（8）交互通信、用于在中央控制模块（8）的调度下通过智能转运小车将多个样桶运输至制样端制样，所述智能转运小车上设有用于夹取移动样桶的机械臂模块（4），在中央控制模块（8）的调度下所述机械臂模块（4）与多个智能制样模块（9）相配合、用于将样桶从智能转运小车内夹取移至智能制样模块（9）处卸料并通过机械臂模块（4）使样品在多个智能制样模块（9）之间转移以实现自动制样作业。

设计方案

2.根据权利要求1所述的智能制样系统，其特征在于，所述制样端还设有样瓶存储模块（10），所述样瓶存储模块（10）存储有多个样瓶、用于制样时使机械臂模块（4）夹取样瓶于多个智能制样模块（9）之间接料并转移以实现自动制样作业。

3.根据权利要求2所述的智能制样系统，其特征在于，所述多个智能制样模块（9）包括全水样智能制样模块（91）、分析样智能制样模块（92）、存查样智能制样模块（93）的任意组合。

4.根据权利要求3所述的智能制样系统，其特征在于，所述多个智能制样模块（9）包括样品封装模块（94）以用于对机械臂模块（4）夹取来的已制样样瓶进行封装。

5.根据权利要求3所述的智能制样系统，其特征在于，所述多个智能制样模块（9）包括清洗模块（95）以用于对机械臂模块（4）夹取来的样桶或者样瓶进行自动清洗。

6.根据权利要求1所述的智能制样系统，其特征在于，所述制样端还设有样品管理区（96）以用于对机械臂模块（4）夹取来的已制样样品进行暂存管理。

7.根据权利要求1所述的智能制样系统，其特征在于，所述多个智能制样模块（9）包括在线称重模块（97）、以用于对机械臂模块（4）夹取来的样桶或者样瓶进行称重，所述中央控制模块（8）与在线称重模块（97）交互通讯、用于对称重数据进行存储和管理。

8.根据权利要求1所述的智能制样系统，其特征在于，所述智能转运小车上设有交互控制模块（2），所述交互控制模块（2）与中央控制模块（8）交互通信、以用于根据中央控制模块（8）的指示信息对智能转运小车、机械臂模块（4）进行控制。

9.根据权利要求8所述的智能制样系统，其特征在于，所述智能转运小车上设有用于存储多个样桶的样桶管理模块（3），样桶被夹取存储时所述交互控制模块（2）存储样桶编号信息、并且根据机械臂模块（4）的夹取移动路线存储样桶于样桶管理模块（3）处的存储坐标信息以用于取样时对多个样桶实现分拣。

10.根据权利要求8所述的智能制样系统，其特征在于，所述智能转运小车上设有解锁开盖模块（5），所述交互控制模块（2）与解锁开盖模块（5）通信连接、用于控制解锁开盖模块（5）将机械臂模块（4）夹取来的样桶进行解锁开盖或合盖上锁。

11.根据权利要求8所述的智能制样系统，其特征在于，所述机械臂模块（4）包含固定于智能转运小车上的旋转底座（41），所述旋转底座（41）上设有多轴机械臂（42），所述多轴机械臂（42）的最末端上设有末端夹取机构（43）以用于抓取并翻转样桶。

12.根据权利要求9所述的智能制样系统，其特征在于，所述样桶管理模块（3）包括固定于智能转运小车上的存储架，所述存储架上设有多个用于存储样桶的固定仓位。

13.根据权利要求9所述的智能制样系统，其特征在于，所述智能转运小车设有封闭车厢（11），所述样桶管理模块（3）、机械臂模块（4）设于封闭车厢（11）内，所述封闭车厢（11）上设有自动门（12）。

14.根据权利要求13所述的智能制样系统，其特征在于，所述智能转运小车上设有感应开启组件，所述制样端处设有感应开关，当感应开启组件感应到感应开关的感应信号、并且智能转运小车同时也接收到中央控制模块（8）下发的制样指令时，所述自动门（12）开启、且机械臂模块（4）开展后续的制样作业。

15.根据权利要求13所述的智能制样系统，其特征在于，所述封闭车厢（11）上设有一个以上带密码锁的维护门。

16.根据权利要求8所述的智能制样系统，其特征在于，所述智能转运小车上设有监控系统（6），所述监控系统（6）包括设于智能转运小车上的多个监控摄像头以用于对智能转运小车自身环境和车外环境进行实时监控，所述交互控制模块（2）可存储监控数据并可以根据监控系统（6）的监控信息发出报警信号和\/或调整智能转运小车驾驶转态。

17.根据权利要求8所述的智能制样系统，其特征在于，所述智能转运小车上设有感应系统（7），所述感应系统（7）包括设于智能转运小车上的多个红外传感器和\/或超声波传感器，所述交互控制模块（2）根据感应系统（7）的感应信号发出报警信号和\/或调整智能转运小车驾驶转态。

18.根据权利要求16所述的智能制样系统，其特征在于，所述交互控制模块（2）可根据智能转运小车的移动路线存储智能转运小车的移动坐标信息用于使智能转运小车实现路线自动导航或优化路线选择。

19.根据权利要求1所述的智能制样系统，其特征在于，所述智能转运小车包括AGV车体（1）。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及到煤样制样设备领域，具体涉及一种智能制样系统。

背景技术

对于煤质分析，实际上是一种抽样分析的过程。煤炭是一种不均匀的物质（粒度、质量特性分布等），被抽样的母本一般比较大（几十吨到几万吨不等），最大限度地抽到能代表整个母本质量及特性的代表性样品的过程叫“采样”，目前有机械采样、人工采样、半机械采样等多种方式方法。各个国家均有强制标准，必须遵照标准进行采样工作。

按标准采到样品后，下一过程是制样，制样过程的准则是在不破坏样品代表性的前提下，把样品粒度逐渐减小，质量也逐步减少，直到符合实验室化验对样品的粒度和质量（重量）要求。制样过程一般有空气干燥、破碎、缩分、磨粉等过程。空气干燥（也可加热干燥，但温度应小于50℃）过程是减少样品外部水分，以利于后面的破碎和缩分过程正常进行。制样过程中破碎是把样品粒度减小的过程。缩分过程是对样品进行有代表性地减质的过程，减少的那部分样品必须能代表减少前样本的煤质特征，缩分过程也是制样过程中完成样品量减少的过程，其他过程中标准规定应不允许有煤样损失。因为非缩分过程的样品损失（如煤粉流失，矸石被选出等），会改变该样品的煤质特征，选择性（不一定是人为的）地流失样品是制样过程绝对不允许的。

目前煤样按照国家标准主要被制作成三类：全水样、存查样和分析样，三类样品的粒度、含水量等都不相同，且需提供的量也各不相同，如粒度为13mm的全水分样需提供不少于1.25千克，粒度为3mm的查存样需提供不少于0.7千克，而粒度为0.2mm的分析样需提供不少于60克。当不同的煤样被制成后，为保证样品的可靠性，需使用样品包装装置将不同煤样分别包装好以待后续样品分析时使用。

为了实现制样自动化，需要将用于制样的各个独立的模块（设备）组合搭建在一起，并使之互相配合，能够实现物料或样品在各模块（设备）件的灵活输送，以同时制备三个不同的样品（全水样、存查样和分析样）。现有技术主要存在以下几个问题：

（1）转运自动化程度不高。样品（样桶）从采样端输送至制样端的煤料转运，通常需要人工参与搬运（手工搬运至制样端、或者手工将样品搬运至输送设备上再输送至制样端、或者手工从输送设备上卸料）,这导致劳动强度大，工作效率低。尤其是当转运的路程很长、又不能用输送带等传统输送设备进行传输时，无法满足快速的、大批量的集中输送。使得无法满足采制样系统中无人值守、和自动化对接的作业要求。

（2）转运安全性差。由于需要人为搬运，使得在转运过程中存在人为换样、样桶摔落使样品洒落的风险。

（3）制样自动化程度不高、制样效率低。采用人工方式逐级制样，将物料从上一级制样模块（设备）人力转移至下一级制样单元（设备），完全不能体现自动化，劳动强度大，效率低，且各环节人工干预容易存在造假的现象。

（4）采用传统的皮带输送逐级制样，这种方式为将物料从上一级制样模块（设备）的下方输出口转移至下一级制样单元（设备）的上方输入口，需要拉长输送皮带的长度以减少提升坡度，而这样势必使得整个制样系统的占地面积很大，空间利用率不高。

（5）采用多斗输送方式逐级制样，一是用这种方式输送时煤样分布在许多小斗内，使得煤样散开、平铺输送，煤样暴露在空气中的表面积较大，水分损失较多，影响后续的分析化验精度；二是这种输送方式煤样与斗壁接触面积也较大，使得煤样在斗内的残留也多，会对下次制样造成污染，影响后续的分析化验精度；三是多斗输送在实际运用时，每次输送只有其中一小部分斗内装有煤样，所有设备的实际使用效率较低。四是不论采用皮带输送还是多斗输送方式，多个制样模块（设备）之间为了安装输送设备，都存在占地面积大的问题。

（6）现有制样系统为了实现不同批次（煤样可能分为不同的几批，每批需要装载几个甚至十几个样桶）、不同类型（全水样、存查样和分析样）的快速制样，通常需要在制样端设置复杂的合样归批装置，合样归批装置用于将不同批次的十几个甚至数十个样桶先集合在一起，然后将同批次的所有样桶归拢在一起，再分别进行同批次的合样倒料制样。这种装置一是设备复杂、占地大、制作维护成本高；二是合样归批需要一定的时间，导致工作效率低，不能很好的满足采制样自动化的需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的问题，提供一种自动化程度高、可大大降低劳动强度、有效保证样品安全、大大缩小制样系统占地面积、大大提高制样工作效率的智能制样系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种智能制样系统，包括中央控制模块、智能转运小车和设于制样端的多个智能制样模块，所述智能转运小车、多个智能制样模块均与中央控制模块交互通信、用于在中央控制模块的调度下通过智能转运小车将多个样桶运输至制样端制样，所述智能转运小车上设有用于夹取移动样桶的机械臂模块，在中央控制模块的调度下所述机械臂模块与多个智能制样模块相配合、用于将样桶从智能转运小车内夹取移至智能制样模块处卸料并通过机械臂模块使样品在多个智能制样模块之间转移以实现自动制样作业。

作为本实用新型的进一步改进，所述制样端还设有样瓶存储模块，所述样瓶存储模块存储有多个样瓶、用于制样时使机械臂模块夹取样瓶于多个智能制样模块之间接料并转移以实现自动制样作业。

作为本实用新型的进一步改进，所述多个智能制样模块包括全水样智能制样模块、分析样智能制样模块、存查样智能制样模块的任意组合。

作为本实用新型的进一步改进，所述多个智能制样模块包括样品封装模块以用于对机械臂模块夹取来的已制样样瓶进行封装。

作为本实用新型的进一步改进，所述多个智能制样模块包括清洗模块以用于对机械臂模块夹取来的样桶或者样瓶进行自动清洗。

作为本实用新型的进一步改进，所述制样端还设有样品管理区以用于对机械臂模块夹取来的已制样样品进行暂存管理。

作为本实用新型的进一步改进，所述多个智能制样模块包括在线称重模块、以用于对机械臂模块夹取来的样桶或者样瓶进行称重，所述中央控制模块与在线称重模块交互通讯、用于对称重数据进行存储和管理。

作为本实用新型的进一步改进，所述智能转运小车上设有交互控制模块，所述交互控制模块与中央控制模块交互通信、以用于根据中央控制模块的指示信息对智能转运小车、机械臂模块进行控制。

作为本实用新型的进一步改进，所述智能转运小车上设有用于存储多个样桶的样桶管理模块，样桶被夹取存储时所述交互控制模块存储样桶编号信息、并且根据机械臂模块的夹取移动路线存储样桶于样桶管理模块处的存储坐标信息以用于取样时对多个样桶实现分拣。

作为本实用新型的进一步改进，所述智能转运小车上设有解锁开盖模块，所述交互控制模块与解锁开盖模块通信连接、用于控制解锁开盖模块将机械臂模块夹取来的样桶进行解锁开盖或合盖上锁。

作为本实用新型的进一步改进，所述机械臂模块包含固定于智能转运小车上的旋转底座，所述旋转底座上设有多轴机械臂，所述多轴机械臂的最末端上设有末端夹取机构以用于抓取并翻转样桶。

作为本实用新型的进一步改进，所述样桶管理模块包括固定于智能转运小车上的存储架，所述存储架上设有多个用于存储样桶的固定仓位。

作为本实用新型的进一步改进，所述智能转运小车设有封闭车厢，所述样桶管理模块、机械臂模块设于封闭车厢内，所述封闭车厢上设有自动门。

作为本实用新型的进一步改进，所述智能转运小车上设有感应开启组件，所述制样端处设有感应开关，当感应开启组件感应到感应开关的感应信号、并且智能转运小车同时也接收到中央控制模块下发的制样指令时，所述自动门开启、且机械臂模块开展后续的制样作业。

作为本实用新型的进一步改进，所述封闭车厢上设有一个以上带密码锁的维护门。

作为本实用新型的进一步改进，所述智能转运小车上设有监控系统，所述监控系统包括设于智能转运小车上的多个监控摄像头以用于对智能转运小车自身环境和车外环境进行实时监控，所述交互控制模块可存储监控数据并可以根据监控系统的监控信息发出报警信号和\/或调整智能转运小车驾驶转态。

作为本实用新型的进一步改进，所述智能转运小车上设有感应系统，所述感应系统包括设于智能转运小车上的多个红外传感器和\/或超声波传感器，所述交互控制模块根据感应系统的感应信号发出报警信号和\/或调整智能转运小车驾驶转态。

作为本实用新型的进一步改进，所述交互控制模块可根据智能转运小车的移动路线存储智能转运小车的移动坐标信息用于使智能转运小车实现路线自动导航或优化路线选择。

作为本实用新型的进一步改进，所述智能转运小车包括AGV车体。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

一是本实用新型的智能制样系统，着力于样品的输送和制样过程，通过设有特殊的中央控制模块、智能转运小车和设于制样端的多个智能制样模块，智能转运小车、多个智能制样模块均与中央控制模块交互通信，使得不论是在将样品输送至制样端的输送过程、还是将样品卸在多个智能制样模块处的卸料过程，全程都无需人工人为搬运，极佳的实现了制样自动化，不但大大降低了劳动强度，极大提高了工作效率。而且能够很好地的满足快速、大批量的集中输送，使得很好的满足了采制样系统中无人值守、和自动化对接的作业要求。

二是本实用新型的智能制样系统，由于全程都无需人工人为搬运，使得转运安全性极佳。在转运过程中和制样过程均不会存在人为换样、样桶摔落使样品洒落的风险。

三是本实用新型的智能制样系统，不仅仅实现了搬运、卸料的自动化，更为重要的是，同时设置智能转运小车、多个智能制样模块均与中央控制模块交互通信其相互配合，使得在制样的过程中，能够通过机械臂模块去接样转移以实现在多个智能制样模块处的自动制样作业，进而快速、同步的完成不同类型（全水样、存查样和分析样）的制样。这完全颠覆了现有技术的采用人工方式逐级制样、皮带输送逐级制样、多斗输送方式逐级制样的方式，能够大大解决这些传统方式的制样弊端，不但大大提高了整个采制样系统的自动化和智能化，而且大大降低了劳动强度，大大提高了生产效率，大大缩小了整个制样系统的占地面积，空间利用率极高。而且机械手接样转移的方式，快速、直接，煤样水分损失少，不会影响后续的分析化验精度；不会对下次制样造成污染，不会影响后续的分析化验精度。

四是本实用新型的智能制样系统，由于制样样品在系统内的转移都可通过智能转运小车的机械臂模块进行抓取、转移，不受系统内部单元模块间固定连接的限制，因此，可根据不同的制样需求，灵活配置各单元模块，进行符合客户需求的个性化配置。比如，制样系统中需要配置在线测全水功能，即可在制样系统中增配在线测全水单元；又比如，根据存查样制备和分析样制备数量的个性化要求，可以增加或减少存查样制备单元和分析样制备单元，使系统利用最大化；又比如，为了达到最佳的制样效率，可增配其中某个单元模块，比如存查样制备单元效率是整个系统效率的制约点，而样品的制样量又比较大，那么，可以通过增配存查样制备单元的数量来提高系统整体的制样效率；又比如，样品制备中有其中部分样品不需要存查样留样，则可通过智能转运小车的机械臂智能优化选择制样路线，样品流转可跳过存查样制备单元。因此，通过本智能制样系统，可灵活满足各种个性化需求，也可智能选择最佳制样路线，以此来提高系统的制样效率。

五是本实用新型的智能制样系统，制样端还设有样瓶存储模块，样瓶存储模块存储有多个样瓶、用于制样时使机械臂模块夹取样瓶于多个智能制样模块之间接料并转移以实现自动制样作业。由于是逐级、且不同类型（全水样、存查样和分析样）的同步制样，这使得机械臂模块能够针对不同的排样去夹取不同的样瓶进行后续的接料并转移，尤其是通过样瓶可以将最终制得的不同类型（全水样、存查样和分析样）样品全部装载好。极便于后续的样品转移和分析化验作业。

六是本实用新型的智能制样系统，多个智能制样模块包括在线称重模块、以用于对机械臂模块夹取来的样桶或者样瓶进行称重，中央控制模块与在线称重模块交互通讯、用于对称重数据进行存储和管理。在本实施例中，本系统具有样品称重管理功能，可对样品制备前、后重量进行称重，并将样品来料重量、干燥去水率、制样收集率、弃样等信息管理起来，关联样品“从来到去”的全过程，同时在样品制备过程中样品收集有偏差的情况下进行报警，并且判断问题出现环节及反馈问题情况，指导操作人员及时处理。

七是本实用新型的智能制样系统，一是由于能够对多个样桶实现位置管理和分拣，使得能够一次性输送多批次、多数量的样桶，很好的满足不了不同采样进行快速制样的需求，极佳的实现了制样自动化，不但大大降低了劳动强度，极大提高了工作效率。二是由于能够一次性输送多批次、多数量的样桶、并且能够对多个样桶实现位置管理和分拣，使得能够在制样端取消复杂的合样归批装置，不但解决了合样归批装置设备复杂、占地大、制作维护成本高的问题；而且缩短了传统技术的合样归批时间，大大提高了工作效率，很好的满足了采制样自动化的需求。

附图说明

图1是本实用新型的智能制样系统的原理示意图。

图2是本实用新型的智能制样系统的控制原理示意图。

图3是本实用新型的智能转运小车的局部剖视结构原理示意图。

图4是本实用新型的智能转运小车的立体结构原理示意图。

图5是本实用新型的机械臂模块的立体结构原理示意图。

图例说明：

1、AGV车体； 11、封闭车厢；12、自动门；2、交互控制模块；3、样桶管理模块；4、机械臂模块；41、旋转底座；42、多轴机械臂；43、末端夹取机构；5、解锁开盖模块；6、监控系统；7、感应系统；8、中央控制模块；9、智能制样模块；91、全水样智能制样模块；92、分析样智能制样模块；93、存查样智能制样模块；94、样品封装模块；95、清洗模块；96、样品管理区；97、在线称重模块；10、样瓶存储模块。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1至图5所示，本实用新型提供一种智能制样系统，包括中央控制模块8、智能转运小车和设于制样端的多个智能制样模块9，智能转运小车、多个智能制样模块9均与中央控制模块8交互通信、用于在中央控制模块8的调度下通过智能转运小车将多个样桶运输至制样端制样，智能转运小车的车身长度不小于0.5米。智能转运小车上设有用于夹取移动样桶的机械臂模块4，在中央控制模块8的调度下机械臂模块4与多个智能制样模块9相配合、用于将样桶从智能转运小车内夹取移至智能制样模块9处卸料并通过机械臂模块4使样品在多个智能制样模块9之间转移以实现自动制样作业。在本实施例中，中央控制模块8控制智能转运小车将多个样桶运输至制样端进行制样，能够同时输送不同批次（煤样可能分为不同的几批，每批需要装载几个甚至十几个样桶）的多个煤样（煤样用样桶装载）。具体实施原理如下：

当智能转运小车上已经承载了多个不同批次的煤样时（煤样用样桶装载），在中央控制模块8的调度下通过智能转运小车将多个样桶运输至制样端制样。达到后，中央控制模块8通过智能转运小车控制机械臂模块4，使得机械臂模块4将智能转运小车上的多个样桶一一夹取并转移至智能制样模块9处卸料。当卸料完成后中央控制模块8控制智能转运小车、多个智能制样模块9进行制样，由于是逐级、且不同类型（全水样、存查样和分析样）的同步制样，使得当首个智能制样模块9排出样品时，其会将信号传输给中央控制模块8，然后中央控制模块8会控制机械臂模块4去接取，然后将接取的样品转移至下一个智能制样模块9进行下一步制样。也即，在多个智能制样模块9之间，通过机械臂模块4去接样转移以实现自动制样作业，而非采用现有的人工方式逐级制样、皮带输送逐级制样、多斗输送方式逐级制样的方式，能够大大解决这些传统方式的制样弊端，大大提高了整个采制样系统的自动化和智能化。关于机械臂模块4接样转移，可以如下方所述的通过机械臂模块4夹取专门的样瓶进行接样转移，或者也可以采用其他的容器，只要是通过机械臂模块4夹取后进行接样转移即可。

通过以上特殊的科学设计，具有如下技术优点：

一是本实用新型的智能制样系统，着力于样品的输送和制样过程，通过设有特殊的中央控制模块8、智能转运小车和设于制样端的多个智能制样模块9，智能转运小车、多个智能制样模块9均与中央控制模块8交互通信，使得不论是在将样品输送至制样端的输送过程、还是将样品卸在多个智能制样模块9处的卸料过程，全程都无需人工人为搬运，极佳的实现了制样自动化，不但大大降低了劳动强度，极大提高了工作效率。而且能够很好地的满足快速、大批量的集中输送，使得很好的满足了采制样系统中无人值守、和自动化对接的作业要求。

三是本实用新型的智能制样系统，不仅仅实现了搬运、卸料的自动化，更为重要的是，同时设置智能转运小车、多个智能制样模块9均与中央控制模块8交互通信其相互配合，使得在制样的过程中，能够通过机械臂模块4去接样转移以实现在多个智能制样模块9处的自动制样作业，进而快速、同步的完成不同类型（全水样、存查样和分析样）的制样。这完全颠覆了现有技术的采用人工方式逐级制样、皮带输送逐级制样、多斗输送方式逐级制样的方式，能够大大解决这些传统方式的制样弊端，不但大大提高了整个采制样系统的自动化和智能化，而且大大降低了劳动强度，大大提高了生产效率，大大缩小了整个制样系统的占地面积，空间利用率极高。而且机械手接样转移的方式，快速、直接，煤样水分损失少，不会影响后续的分析化验精度；不会对下次制样造成污染，不会影响后续的分析化验精度。

四是本实用新型的智能制样系统，由于制样样品在系统内的转移都可通过智能转运小车的机械臂模块4进行抓取、转移，不受系统内部单元模块间固定连接的限制，因此，可根据不同的制样需求，灵活配置各单元模块，进行符合客户需求的个性化配置。比如，制样系统中需要配置在线测全水功能，即可在制样系统中增配在线测全水单元；又比如，根据存查样制备和分析样制备数量的个性化要求，可以增加或减少存查样制备单元和分析样制备单元，使系统利用最大化；又比如，为了达到最佳的制样效率，可增配其中某个单元模块，比如存查样制备单元效率是整个系统效率的制约点，而样品的制样量又比较大，那么，可以通过增配存查样制备单元的数量来提高系统整体的制样效率；又比如，样品制备中有其中部分样品不需要存查样留样，则可通过智能转运小车的机械臂智能优化选择制样路线，样品流转可跳过存查样制备单元。因此，通过本智能制样系统，可灵活满足各种个性化需求，也可智能选择最佳制样路线，以此来提高系统的制样效率。

进一步，在较佳实施例中，制样端还设有样瓶存储模块10，样瓶存储模块10存储有多个样瓶、用于制样时使机械臂模块4夹取样瓶于多个智能制样模块9之间接料并转移以实现自动制样作业。由于是逐级、且不同类型（全水样、存查样和分析样）的同步制样，这使得机械臂模块4能够针对不同的排样去夹取不同的样瓶进行后续的接料并转移，尤其是通过样瓶可以将最终制得的不同类型（全水样、存查样和分析样）样品全部装载好。极便于后续的样品转移和分析化验作业。当然，样瓶存储模块10还可以用来存储倒料后的空的样桶，使得样桶也能够进行有效存放和管理。

进一步，在较佳实施例中，多个智能制样模块9包括全水样智能制样模块91、分析样智能制样模块92、存查样智能制样模块93的任意组合。这使得本实用新型的智能制样系统能够满足客户的不同制样需求，进而灵活的组合和摆放制样设备。多个智能制样模块9具有样品干燥、破碎、缩分、集样等制样功能。

进一步，在较佳实施例中，多个智能制样模块9包括样品封装模块94以用于对机械臂模块4夹取来的已制样样瓶进行封装。这使得机械臂模块4能够将最终制得的不同类型（全水样、存查样和分析样）样品送至样品封装模块94全部封装好，极便于后续的样品转移和分析化验作业。

进一步，在较佳实施例中，多个智能制样模块9包括清洗模块95以用于对机械臂模块4夹取来的样桶或者样瓶进行自动清洗。这使得本系统具有自清洗功能，机械臂模块4能够对夹取卸料后的样桶进行清洗、或者对接料转移过程中用完后的样瓶进行清洗，节约了样桶样瓶的利用率。在本实施例中，清洗模块95具有一清洗腔，腔内设有可旋转的刷体，刷体上设有清吹孔，刷体与外部高压气源连通。清洗时，机械臂模块4夹取样桶或者样瓶伸入清洗腔内，并使得可旋转的刷体伸入样桶或者样瓶内，然后刷体同时旋转和清吹，能够对样桶或者样瓶内进行高效的清扫作业。

进一步，在较佳实施例中，制样端还设有样品管理区96以用于对机械臂模块4夹取来的已制样样品进行暂存管理。当样品封装模块94把样品封装好，机械臂模块4夹取已制样样品统一放置在样品管理区96，便于制样结束后对样品进行集体转运。

进一步，在较佳实施例中，多个智能制样模块9包括在线称重模块97、以用于对机械臂模块4夹取来的样桶或者样瓶进行称重，中央控制模块8与在线称重模块97交互通讯、用于对称重数据进行存储和管理。在本实施例中，本系统具有样品称重管理功能，可对样品制备前、后重量进行称重，并将样品来料重量、干燥去水率、制样收集率、弃样等信息管理起来，关联样品“从来到去”的全过程，同时在样品制备过程中样品收集有偏差的情况下进行报警，并且判断问题出现环节及反馈问题情况，指导操作人员及时处理。

进一步，在较佳实施例中，智能转运小车上设有交互控制模块2，交互控制模块2与中央控制模块8交互通信、以用于根据中央控制模块8的指示信息对智能转运小车、机械臂模块4进行控制。交互控制模块2能够及时的接收中央控制模块8的指示信息或将自身信息反馈给中央控制模块8，使得中央控制模块8能够对智能转运小车、机械臂模块4进行有效控制。

例如：当样品采制化系统的采样端已经采集了多个不同批次的煤样时（煤样用样桶装载），交互控制模块2接收到中央控制模块8的移动指令，故交互控制模块2控制智能转运小车移动至采样端。当互控制模块2反馈到达信息给样品采制化系统的中央控制模块8后，交互控制模块2再次接收到中央控制模块8的取样指令，故交互控制模块2控制机械臂模块4，使得机械臂模块4将采样端处的多个样桶一一夹取并转移至车体上。当交互控制模块2反馈收集完毕信息给中央控制模块8后，交互控制模块2又接收到中央控制模块8的移动指令，交互控制模块2控制车体移动至制样端，也即同时将装载的多个样桶输送至制样端；达到后，交互控制模块2再次接收到中央控制模块8的送样指令，故交互控制模块2控制机械臂模块4，使得机械臂模块4将智能车体上的多个样桶一一夹取并转移至制样端进行后续的制样作业。在制样中，机械臂模块4还可以在交互控制模块2的控制下，夹取样桶进行制样卸料，并在后续的具体制样过程中，通过机械臂模块4夹取容器物（例如样瓶）来承接样品，使得样品能够快速的在几个制样设备之间转移，进而快速、同步的完成不同类型（全水样、存查样和分析样）的制样。当制样结束后，交互控制模块2又接收到中央控制模块8的指令，使得机械臂模块4将制好样的多个样品一一夹取并转移至智能转运小车上，然后控制智能转运小车移动至样品采制化系统的化验工位，并将制得的样品转移至化验工位。

进一步，在较佳实施例中，智能转运小车上设有用于存储多个样桶的样桶管理模块3，样桶被夹取存储时交互控制模块2存储样桶编号信息、并且根据机械臂模块4的夹取移动路线存储样桶于样桶管理模块3处的存储坐标信息以用于取样时对多个样桶实现分拣。

在采样端，当交互控制模块2接收到中央控制模块8的指令，控制机械臂模块4进行取样时，由于各个样桶已经被编好号（具体编号形式可采用现有技术的在每个样桶上设置二维码、或者设置芯片的形式，在此不作赘述），使得该样桶的编号会被存储在交互控制模块2。同时，根据机械臂模块4的夹取移动路线，交互控制模块2会存储该样桶于样桶管理模块3处的存储坐标信息。例如采样端共有两种样E和F，每种样均有两桶，也即样桶分别设有编号E1和E2以及F1和F2。当交互控制模块2接收到中央控制模块8的指令控制机械臂模块4夹取E1时，E1会存储在在交互控制模块2，并且交互控制模块2根据机械臂模块4夹取E1的移动路线来存储好E1在样桶管理模块3处的存储坐标信息，例如记为位置T1，也即T1等于E1，然后按照上述逻辑依次把其他的三个样桶也存储好。当样桶被运输至制样端时，如果需要调取E样进行倒料，交互控制模块2会直接控制机械臂模块4在样桶管理模块3的T1处来取得E1样桶进行倒料，再控制机械臂模块4在样桶管理模块3的T2处来取得E2样桶进行倒料，很好的完成了E样集中倒料，使得能够快速进行E样的制样作业。即使当智能转运小车上装载有多个批次、每批次多个样桶，甚至在取样时样桶不是分批次取样而是顺序杂乱的取样，但是由于交互控制模块2能够存储样桶编号信息、并且存储根据机械臂模块4的夹取移动路线存储样桶于样桶管理模块3处的存储坐标信息，使得不论存储多少个样桶、不论存储顺序如何杂乱，交互控制模块2都能够快速的找到需要的样桶，实现对多个样桶实现位置管理和分拣，也即将多个在存储时混乱的同批次样品，在制样时进行有序的同批次倒料，实现合样归批的功能。通过以上特殊的科学设计，具有如下技术优点：

一是由于能够对多个样桶实现位置管理和分拣，使得能够一次性输送多批次、多数量的样桶，很好的满足不了不同采样进行快速制样的需求，极佳的实现了制样自动化，不但大大降低了劳动强度，极大提高了工作效率。

二是由于能够一次性输送多批次、多数量的样桶、并且能够对多个样桶实现位置管理和分拣，使得能够在制样端取消复杂的合样归批装置，不但解决了合样归批装置设备复杂、占地大、制作维护成本高的问题；而且缩短了传统技术的合样归批时间，大大提高了工作效率，很好的满足了采制样自动化的需求。

进一步，在较佳实施例中，智能转运小车上设有解锁开盖模块5，交互控制模块2与解锁开盖模块5通信连接、用于控制解锁开盖模块5将机械臂模块4夹取来的样桶进行解锁开盖或合盖上锁。当需要进行倒料时，交互控制模块2会控制机械臂模块4在样桶管理模块3处来取得样桶，然后移动至车上的解锁开盖模块5处，解锁开盖模块5对样桶进行解锁开盖，然后再进行后续的倒料作业。关于样桶的盖体设置锁扣装置，可以采用在样桶的盖体设置锁扣和二维码或者芯片，解锁开盖模块5读取二维码或者芯片后使得锁扣打开，在此不作赘述。这使得本实用新型的系统能够能够输送并使用带有锁盖的样桶、并且又能够灵活的进行解锁开盖或合盖上锁，不需要人为来开锁，很好了兼顾了加锁保密和全程无人操作的问题，使得在转运过程中不会存在人为换样的风险，样品安全性高。

进一步，在较佳实施例中，机械臂模块4包含固定于智能转运小车上的旋转底座41，旋转底座41上设有多轴机械臂42，多轴机械臂42的最末端上设有末端夹取机构43以用于抓取并翻转样桶。由于本申请的智能转运小车上同时集成了交互控制模块2、机械臂模块4、样桶管理模块3、解锁开盖模块5，并且机械臂模块4还要和外界进行对接取样、倒料，同时为了尽可能的增大存储的数量，这使得需要尽可能的提高机械臂模块4的灵活度，故本申请的机械臂模块4通过固定于智能车体1的旋转底座41能够实现灵活的360度旋转，再配合旋转底座41上设有的多轴机械臂42，使得机械臂模块4能够灵活的折叠和伸缩，再配合末端夹取机构43，不但实现了抓取，还能够使得样桶翻转，很好的满足了取样、存储、解锁、倒料、后续和多个多个智能制样模块9配合转移制样等一系列动作的需求。

进一步，在较佳实施例中，样桶管理模块3包括固定于智能转运小车上的存储架，存储架上设有多个用于存储样桶的固定仓位。存储架可以有多种布置方式，例如L形、或U形等，存储架可以设置一排多个多排，使得能够灵活的根据车体内的空间和机械臂模块4的动作幅度，最大限度的设置固定仓位，尽可能多的运输样桶。

进一步，在较佳实施例中，智能转运小车设有封闭车厢11，样桶管理模块3、机械臂模块4设于封闭车厢11内，封闭车厢11上设有自动门12。在本实施例中，智能转运小车上设有感应开启组件，制样端处设有感应开关，当感应开启组件感应到感应开关的感应信号、并且智能转运小车同时也接收到中央控制模块8下发的制样指令时，自动门12开启、且机械臂模块4开展后续的制样作业。封闭车厢11上设有一个以上带密码锁的维护门。这一是使得样桶管理模块3、机械臂模块4、样桶等都能够保管于封闭车厢11内，不但提高了安全性能，杜绝输送中途换样，而且能够适应室外输送，能够不惧风吹雨淋，很好的保证了样品的特质。二是制样端处设有感应开关，使得智能转运小车只能在达到制样端时，感应开启组件才能够根据感应开关的感应信号使自动门12开闭，智能化程度高。三是通过设置带密码锁的维护门，又能够在一定权限下进行维护。同时，通过设置感应开启组件，还可以在采样端和制样端均设置门禁系统，门禁系统设有对应的感应开关。门禁系统能够防止外人进入作业区域内，当时又能够和小车的感应开启组件进行配合，只有当小车开来并且感应开启组件感应到门禁系统的感应开关的感应信号，才能打开门禁系统，使下车驶入进行作业，进一步提高了系统的安全性。

进一步，在较佳实施例中，智能转运小车上设有监控系统6，监控系统6包括设于智能转运小车上的多个监控摄像头以用于对智能转运小车自身环境和车外环境进行实时监控，交互控制模块2可存储监控数据并可以根据监控系统6的监控信息发出报警信号和\/或调整智能转运小车驾驶转态。监控系统6以图像和音频形式实时监控并记录小车行驶情况，在本实施例中前置摄像头位于车体车头前部，用于监测小车行驶方向上的周围环境，后置摄像头位于车厢内，用于监测小车车厢内部情况，交互控制模块2可存储监控数据备查。

进一步，在较佳实施例中，智能转运小车上设有感应系统7，感应系统7包括设于智能转运小车上的多个红外传感器和\/或超声波传感器，交互控制模块2根据感应系统7的感应信号发出报警信号和\/或调整智能转运小车驾驶转态。交互控制模块2可根据智能车体1的移动路线存储智能车体1的移动坐标信息用于使智能转运小车实现路线自动导航或优化路线选择。感应系统7用于监控小车行驶过程中周围环境路况、障碍物、小车的行驶速度、行驶路线监测等，并实时作出反馈，以及时纠正小车行驶情况。在本实施例中，感应系统7包括设于车体左右两侧、车体前侧、车体后侧各一组、每组包含两个及以上的红外传感器和超声波传感器，用于探测周围障碍物的距离及形状；智能转运小车具有路线规划、自动导航功能，即只需要在欲行驶的路径上操控行走一圈，建立行驶路径周围环境信息，即可记忆该行驶路线，后续便可自动导航该路径。并且可对已规划的多路径进行管理，根据历史行驶路线数据，进行路线优化等。

进一步，在较佳实施例中，智能转运小车包括AGV车体1。AGV （Automated GuidedVehicle，简称AGV)车体具有万向行驶功能，能够适应小空间内行驶自如，使得AGV车体1能够灵活的驶入制样端或者采样端的设备之中，进而配合使得机械臂模块4能够灵活的伸缩和夹取，满足各个设备的需求（因为设备是固定不动的）。灵活的AGV车体1设计、加上相配合的灵活的机械臂模块4、加上能和样品采制化系统的中央控制模块8交互通信的交互控制模块2设计，使得本实用新型不仅仅能够运输样桶和取送样，甚至在后期可以和智能化的制样模块相配合，使得制样作业过程中的样品流转也由交互控制模块2控制机械臂模块4完成，也即机械臂模块4夹取样瓶或者样桶来接样、并使得样品继续在多个智能化制样模块之间转移，以实现自动制样作业。这能够取消了现有的人工方式逐级制样、皮带输送逐级制样、多斗输送方式逐级制样的方式，能够大大解决这些传统模式的制样弊端，大大提高了整个采制样系统的自动化和智能化。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

设计图

一种智能制样系统论文和设计

一种智能制样系统论文和设计-张仲焘

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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