用于改造油罐的防爆机器人及油罐改造工作站

摘要

本申请公开了一种用于改造油罐的防爆机器人及油罐改造工作站，其中防爆机器人包括用于预设定对当前油罐进行内部改造并对应有防爆机器人工作路径的工作程式的控制器；与所述控制器相连的执行件；以及，与所述控制器相连的、用于在所述控制器控制下带动所述执行件通过所述工作路径时对所述油罐实施内部改造的传动件。这样，使用防爆机器人工作站替代人类专业人员作业的方法不但可以大量的节约人工，更可以大幅度提高工作效率，大幅度缩短工期，大幅度减少加油站的停业损失；同时使用防爆机器人工作站替代人类进罐作业的方法也可以有效避免职业病对人类的伤害，从根本上避免了个人病痛、家庭负担以及医疗包袱。

说明书

技术领域

本申请涉及油罐处理技术领域，尤其涉及一种用于改造油罐的防爆机器人及油罐 改造工作站。

背景技术

中国有10万多座加油站，共约50万个埋地油罐，油罐部分集中埋设于90年代初，距 今已有约10-30年。钢制单层油罐使用寿命大约为25-35年，这意味着中国将会出现大面积 的油罐腐蚀滲漏，污染地下水与土壤，因此国务院要求在2017年前完成加油站油罐的防渗 改造，但依照现有人工开挖的方法改造油罐，估计需要10数年时间来完成这个庞大的工程， 这期间不但需要消耗大量的人力、物力、时间，并且会形成相关法律与现实情况难以调和的 实际矛盾，诸如城市内绝大部分加油站一旦开挖，相关的环保与安全法律法规将不再允许 油罐再次埋下去，如此便意味着城市内以后基本不存在加油站，这显然是一个很尴尬荒谬 的结果，若采用非开挖改造埋地油罐的技术，则可以较为完美的解决这个问题。

然而，使用过的油罐在处理过程中作业条件极为恶劣危险，有足够知识胜任的不 愿意干这份工作，而缺乏知识的又难以胜任，导致合格的专业人员极度缺乏，而这必将导致 一系列的问题，例如工期的延长、本来可避免事故的发生、质量隐患、从业者职业病的潜在 伤害等。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种用于改造油罐的防爆机器人，包括：

用于预设定对当前油罐进行内部改造并对应有防爆机器人工作路径的工作程式 的控制器；

与所述控制器相连的执行件；以及，

与所述控制器相连的、用于在所述控制器控制下带动所述执行件通过所述工作路 径时对所述油罐实施内部改造的传动件。

进一步的，所述传动件通过快换夹头与所述执行件快换式装配，和/或，不同类型 的所述传动件直接集成式设计安装在传动件末端。

进一步的，所述防爆机器人包括有如下部分或全部的执行件：

罐外清理残油组件、开人孔盖板组件、开人孔盖板后通风除易爆挥发物组件、除锈 并清洗罐内组件、切割罐内支撑件组件、打磨切割面组件、干燥罐体组件、预涨紧支撑罐体 组件、焊接支撑件组件、罐内表面喷涂组件、结构件贴合组件、成型养护组件、伴随质检组件 及罐体3D测绘定位组件。

进一步的，所述防爆机器人还包括：

与所述控制器相连的、用于与其他防爆机器人和/或人员进行交互以搭配作业的 交互模组。

进一步的，所述防爆机器人为蛇形防爆机器人或爬行防爆机器人。

根据本申请的第二方面，本申请提供一种油罐改造工作站，包括上述的用于改造 油罐的防爆机器人，以及一塔式结构，所述防爆机器人为蛇形防爆机器人，所述蛇形防爆机 器人装配于所述塔式结构内，所述塔式结构具有供所述蛇形防爆机器人活动的活动腔。

进一步的，所述油罐改造工作站包括：至少两个所述用于改造油罐的防爆机器人 或至少一个防爆机器人和一个人类。

进一步的，所述塔式结构包括：

塔架；以及，

装配于所述塔架上、用于带动所述蛇形防爆机器人沿所述活动腔移动的绞盘。

进一步的，所述塔式结构还包括：

装配于所述塔架的近所述油罐两侧的液压支撑座。

进一步的，所述油罐改造工作站还包括：

用于盛装所述执行件的工具座。

本申请的有益效果是：

通过提供一种用于改造油罐的防爆机器人及油罐改造工作站，其中防爆机器人包 括用于预设定对当前油罐进行内部改造并对应有防爆机器人工作路径的工作程式的控制 器；与所述控制器相连的执行件；以及，与所述控制器相连的、用于在所述控制器控制下带 动所述执行件通过所述工作路径时对所述油罐实施内部改造的传动件。这样，使用防爆机 器人工作站替代人类专业人员作业的方法不但可以大量的节约人工，更可以大幅度提高工 作效率，大幅度缩短工期，大幅度减少加油站的停业损失；同时使用防爆机器人工作站替代 人类进罐作业的方法也可以有效避免职业病对人类的伤害，从根本上避免了个人病痛、家 庭负担以及医疗包袱；再次，使用防爆机器人工作站替代人类专业人员作业的方法还可以 节约大量的人类劳保费用，使国家可以更加合理的分配相关资源：最后，通过罐体3D数据及 位置采集，不但可以系统性的获知罐体数据建立完整技术档案，还可以直接获得精确罐体 容积表以及相关加油站大数据提供给国家做相关调研资料。

附图说明

图1为本申请实施例的油罐的改造方法的流程示意图。

图2为本申请实施例的蛇形防爆机器人未入罐或从油罐中出来后的情形示意图之 一。

图3为本申请实施例的蛇形防爆机器人未入罐或从油罐中出来后的情形示意图之 二。

图4为本申请实施例的蛇形防爆机器人基本是1/4入罐时的情形示意图之一。

图5为本申请实施例的蛇形防爆机器人基本是1/4入罐时的情形示意图之二。

图6为本申请实施例的蛇形防爆机器人基本是3/4入罐时的情形示意图之一。

图7为本申请实施例的蛇形防爆机器人基本是3/4入罐时的情形示意图之二。

图8为本申请实施例的蛇形防爆机器人基本是全入罐且完全伸展时的情形示意图 之一。

图9为本申请实施例的蛇形防爆机器人基本是全入罐且完全伸展时的情形示意图 之二。

图10为本申请实施例的蛇形防爆机器人基本是全入罐且折叠时的情形示意图之 一。

图11为本申请实施例的蛇形防爆机器人基本是全入罐且折叠时的情形示意图之 二。

图12为本申请实施例的防爆机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、 “厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时 针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于 描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特 定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者 隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等 术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机 械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元 件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申 请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下” 可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它 们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特 征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在 第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示 第一特征水平高度小于第二特征。

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一：

本实施例提供了一种油罐的改造方法，主要针对埋地油罐实现不开挖式改造，且 该油罐的改造方法中包含了油罐的清洗方法。

上述油罐的改造方法包括如图1所示的流程：

101，预设定对当前油罐进行内部改造的当前防爆机器人的工作程式，工作程式对 应于当前防爆机器人的工作路径，具体的，防爆机器人基于其控制器内的工作程式执行对 应的动作，例如，完全主动式完成对当前油罐进行内部改造的全部工序，或者，与人员交互 半主动式完成对当前油罐进行内部改造的全部工序，或者与其他防爆机器人交互全主动式 完成对当前油罐进行内部改造的全部工序等。为了完成对油罐的内部改造，防爆机器人的 执行件需要移动到油罐的待处理位置，因此，工作程式对应有防爆机器人的工作路径，当防 爆机器人的执行件依照工作路径移动到油罐的待处理位置时，即可在该待处理位置进行处 理；

工作程式对应有如下改造处理工序中的部分或全部：

罐外清理残油工序、开人孔盖板工序、开人孔盖板后通风除易爆挥发物工序、除锈 并清洗罐内工序、切割罐内支撑件工序、打磨切割面工序、干燥罐体工序、预涨紧支撑罐体 工序、焊接支撑件工序、罐内表面喷涂工序、结构件贴合工序、成型养护工序、伴随质检工 序、罐体3D测绘定位工序。

当工作程式中对应有上述各改造处理工序中的罐外清理残油工序、开人孔盖板工 序、开人孔盖板后通风除易爆挥发物工序、除锈并清洗罐内工序、干燥罐体工序时，即可完 成对油罐的清洗。而当工作程式中对应有上述各改造处理工序中的切割罐内支撑件工序、 打磨切割面工序、预涨紧支撑罐体工序及焊接支撑件工序时，可能需要对油罐进行预处理 才能执行上述作业，或后续罐内表面喷涂工序、结构件贴合工序、成型养护工序、伴随质检 工序、罐体3D测绘定位工序等改造处理。

102，当前防爆机器人在工作程式引导下，通过工作路径对油罐实施内部改造。具 体的，防爆机器人在对油罐实施内部改造时，需要通过若干改造处理工序，这些改造处理工 序可通过工作程式进行定义，而通常，对于不同的改造处理工序，防爆机器人的执行件不相 同，由某一类型执行件执行对应的改造处理工序。当需要替换执行件时，涉及至少两种情 况，其一，防爆机器人自带集成式或半集成式执行组件时，防爆机器人直接在当前停留位置 完成执行件转换；其二，工具座分体设计并外置，防爆机器人则需要通过转换路径替换执行 件。防爆机器人执行件根据实际需求可设计成分体式结构，通过快换装置完成执行件更换， 也可以设计成集成式结构，通过可控伸缩或变换角度更换执行件，也可以采用两种方式混 合的设计结构。

相应的，如图2-11所示，本实施例还提供了一种油罐清洗/改造工作站，包括一个 用于清洗或改造油罐3的防爆机器人1，以及一塔式结构2，防爆机器人1为蛇形防爆机器人， 蛇形防爆机器人1装配于塔式结构2内，塔式结构2具有供蛇形防爆机器人1活动的活动腔。

其中，所述塔式结构2包括：塔架21；装配于塔架21上、用于带动蛇形防爆机器人1 沿活动腔移动的绞盘22，以及，装配于塔架21的近油罐3两侧的液压支撑座23。

如图12所示，防爆机器人1包括：用于预设定对当前油罐3进行内部清洗或改造并 对应有防爆机器人1工作路径的工作程式的控制器11；与控制器11相连的执行件12；以及， 与控制器11相连的、用于在控制器11控制下带动执行件12通过工作路径时对油罐3实施内 部清洗或改造的传动件13。具体的，控制器11可采用工控电脑、PLC、单片机或MCU等，传动件 13可采用多轴机械臂，例如5轴、6轴、8轴、9轴机械臂，机械臂长度和数量等可依据需要清洗 或改造油罐3的尺寸来设计，执行件12可根据清洗或改造油罐的要求，采用如下组件中的部 分或全部：罐外清理残油组件、开人孔盖组件、开盖后通风除易爆挥发物组件、除锈并清洗 罐内组件、干燥罐体组件、罐内表面喷涂组件、覆盖件贴合组件、成型养护组件、质检组件、 切割罐内支撑件组件、打磨切割面组件、预涨紧支撑罐体组件、焊接支撑件组件、罐体3D测 绘定位组件，具体的，罐外清理残油组件及除锈并清洗罐内组件可为防爆型高压水枪及防 爆型吸水泵，开人孔盖组件可为带有自适应防爆气动或电动扳手的机械爪，开人孔盖板后 通风除易爆挥发物组件可为吹风装置或抽风装置，干燥罐体组件可为加热风泵或高能射 灯，罐内表面喷涂组件可为涂料喷枪或滚筒，结构件贴合组件可为自适应压贴装置，切割罐 内支撑件组件为水刀，打磨切割面组件可为湿式角磨机、罐体3D测绘定位组件为带有GPS模 组的3D扫描仪等。当然，需要额外说明的是，防爆机器人1在实现时可同时集成工业视觉系 统及植入人工逻辑、多路避碰系统及伴随检测仪器等实现防爆机器人1的人工智能控制。控 制器11可对传动件13及执行件12进行集中式控制或分布式控制以及交互式配合控制。

当执行件12采用如下组件中的部分或全部时，即可形成用于清洗油罐的防爆机器 人：罐外清理残油组件、开人孔盖组件、开盖后通风除易爆挥发物组件、除锈并清洗罐内组 件及干燥罐体组件。而当执行件12采用有如下组件中的部分或全部时，即可对油罐进行预 处理才能实现油罐的清洗或改造：切割罐内支撑件组件、打磨切割面组件、预涨紧支撑罐体 组件及焊接支撑件组件、罐体3D测绘定位组件。

不同类型的执行件12可直接集成式设计安装在传动件末端，从而形成集成式设 计。

相应的，当采用上述油罐清洗/改造工作站时，油罐3的清洗或改造方法具体包括：

对控制器11预设定对当前油罐3进行内部清洗或改造的工作程式，工作程式对应 于防爆机器人1的工作路径并引导控制器11进行对应控制；

传动件13在控制器11控制下带动执行件12通过工作路径，执行件12通过工作路径 时对油罐3实施内部清洗或改造。

这样，使用防爆机器人工作站替代人类专业人员作业的方法不但可以大量的节约 人工，更可以大幅度提高工作效率，大幅度缩短工期，大幅度减少加油站的停业损失；同时 使用防爆机器人工作站替代人类进罐作业的方法也可以有效避免职业病对人类的伤害，从 根本上避免了个人病痛、家庭负担以及医疗包袱；再次，使用防爆机器人工作站替代人类专 业人员作业的方法还可以节约大量的人类劳保费用，使国家可以更加合理的分配相关资 源。

实施例二：

本实施例与上述实施例区别主要在于：

本实施例的油罐3的清洗或改造方法中，在工具座外置的情况下：

当工作程式对应有至少两个清洗或改造处理工序，且工作路径包括：与改造处理 工序对应的至少两个主路径及转换路径时，当前防爆机器人1在工作程式引导下，通过工作 路径对油罐3实施内部清洗或改造具体包括：

首先，当前防爆机器人1在工作程式引导下，通过当前主路径时对油罐执行当前清 洗或改造处理工序；

接着，在完成当前清洗或改造处理工序后，当前防爆机器人1在工作程式引导下， 通过当前转换路径从当前清洗或改造处理工序对应的当前清洗或改造处理状态转换为下 一清洗或改造处理状态，具体的，防爆机器人需要通过转换路径替换执行件，持有当前执行 件进行当前清洗或改造处理工序为当前清洗或改造处理状态，持有下一执行件进行下一清 洗或改造处理工序为下一清洗或改造处理状态；

然后，当前防爆机器人1在工作程式引导下，通过下一主路径时对油罐执行下一清 洗或改造处理工序。

相应的，油罐清洗/改造工作站进一步包括：用于盛装执行件12的工具座24，工具 座24相对于防爆机器人1外置。而防爆机器人1中，传动件13通过快换装置14与执行件12快 换式装配。

相应的，当采用上述油罐清洗/改造工作站时，油罐3的清洗或改造方法具体包括：

当工作程式对应有至少两个清洗或改造处理工序，且工作路径包括：与清洗或改 造处理工序对应的至少两个主路径及转换路径时，传动件13在控制器11控制下带动执行件 12通过工作路径，执行件12通过工作路径时对油罐3实施内部清洗或改造具体包括：

控制器11在工作程式引导下，控制传动件13动作，使当前执行件12通过当前主路 径时对油罐3执行当前清洗或改造处理工序；

在完成当前清洗或改造处理工序后，控制器11在工作程式引导下，控制传动件13 动作，通过当前转换路径将快换装置14上的当前执行件12替换为下一执行件12，以完成从 当前清洗或改造处理工序对应的当前清洗或改造处理状态转换为下一清洗或改造处理状 态；

控制器11在工作程式引导下，控制传动件13动作，使下一执行件12通过下一主路 径时对油罐3执行下一清洗或改造处理工序。

当执行件12为集成式或混合式设计时，控制器11在工作程式引导下，直接驱动执 行件12原位完成执行件转换工序，其他方面同采用工具座外置结构的防爆机器人。

实施例三：

本实施例与上述实施例区别主要在于：

本实施例的油罐3的清洗或改造方法还包括：

当前防爆机器人3通过交互模块与其它防爆机器人和/或人员进行交互以搭配作 业。具体的，防爆机器人3可根据实际情况与人类或另外一个工作站的防爆机器人灵活搭配 完成作业。

相应的，本实施例中的油罐清洗/改造工作站包括至少两个防爆机器人1或至少1 个防爆机器人和1个人类。本实施例的防爆机器人1还包括：与控制器11相连的交互模组，用 于与其他防爆机器人和/或人员进行交互以搭配作业。

实施例四：

本实施例与上述实施例区别主要在于：

本实施例中，防爆机器人1采用爬行防爆机器人。

需要说明的是，由于油罐1内在清洗前存在残油，为避免对防爆机器人1的油污性 质的损害，采用蛇形防爆机器人较其他形式防爆机器人更为可靠，原因是，蛇形防爆机器人 通过塔式结构以悬吊的方式进行作业，不会触碰到油罐内壁，使得防爆机器人保证了清洁。

下面参照图2-11举例说明本申请各实施例中的油罐清洗/改造工作站、防爆机器 人及相应的油罐清洗或改造方法。

如图2-3所示，为蛇形防爆机器人未入罐或从油罐中出来后的情形。

如图4-5所示，为蛇形防爆机器人基本是1/4入罐时的情形。

如图6-7所示，为蛇形防爆机器人基本是3/4入罐时的情形。

如图8-9所示，为蛇形防爆机器人基本是全入罐且完全伸展时的情形。

如图10-11所示，为蛇形防爆机器人基本是全入罐且折叠时的情形。

上述油罐清洗/改造工作站、防爆机器人及相应的油罐清洗或改造方法的应用举 例如下:

第一步，在罐区放下工作站，给其通电自检准备接受开工信号；

第二步，工作站根据人工指令或预设人工智能定位并接近对准目标油罐；

第三步，工作站根据人工指令或预设人工智能选择对应工种执行件准备作业；

第四步，工作站根据人工指令或预设人工智能将带有对应作业执行件的传动件伸 入油罐罐体内部进行作业；

第五步，工作站根据人工指令或预设人工智能顺序完成预设作业；

第六步，工作站根据人工指令或预设人工智能完成作业后自动收回并退回原始出 发位置等待回收转场。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施 例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例 描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明 书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特 征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申 请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱 离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。