废水处理 -293- 一种大型堆取料机器人的设计与应用 浙江浙能乐清发电有限责任公司，周洪元、阮光、杨凯、管海民、张松涛 摘 要：本文介绍了一种大型堆取料机器人的设计与应用，该机器人利用人工智能技术、自动控制技术、精确定位 技术、激光三维扫描技术、安全防护技术等手段，实现了斗轮堆取料机的无人值守功能，提高了输煤作业效率和煤场利 用率，经济效益显著，具有很高的应用推广价值。 关键词：堆取料机；机器人；无人值守；人工智能；激光扫描；卫星定位 斗轮堆取料机是火力发电厂煤场中堆煤、取煤 作业必不可少的设备，主要依靠司机就地操作完成 作业。这种传统的作业模式需要司机紧盯现场，不 停的操作手柄，不仅工作环境恶劣，劳动强度大， 而且容易出现堆煤时煤垛不规则，取煤时流量波动 大等情况，从而影响作业效率。 [1]针对这种情况，浙 江浙能乐清发电有限公司对煤场上的三台斗轮堆取 料机实施智能化改造，将传动的斗轮堆取料机成功 改造成为大型堆取料机器人。 斗轮堆取料机是一种大型的挖取和堆存煤炭、 矿石、砂石等松散物料的高效机械，它广泛用于港 口、矿山、煤炭、冶金等工业企业的堆料场，在当 今大、中型火力发电厂输煤系统中，也广泛采用斗 轮堆取料机作为其条形煤场的运煤机械。斗轮堆取 料机具有连续堆料和取料双重功能，对应于卸煤和 上煤双重功效，它的工况好坏直接影响整个输煤系 统的正常运行。 斗轮堆取料机的操作模式一般设计为 3 种： “手 动模式”、“联动模式”和“自动模式”。“手动 模式”是指斗轮堆取料机在取消联锁保护的情况下 通过司机手动操作来实现斗轮堆取料机各个机构的 运作，这种方式一般用来现场检修或试验。“联动 模式” 是指斗轮堆取料机在投入联锁保护的情况下 通过司机手动操作来实现斗轮堆取料机各个机构的 运作，这是斗轮堆取料机最常用的一种操作方式， 而“自动模式”方式是指斗轮堆取料机在人为设定 的工作范围内自动工作。据了解，目前国内大部分 的斗轮堆取料机（国产的和进口的）都没有实现全 自动运行。 [2] 传统的斗轮堆取料机运行依靠司机就地操作， 存在如下问题： 1、劳动强度大：在作业过程中操作人员要时刻 关注皮带流量、煤堆高度、斗轮切入深度等状况， 需及时调整手柄，控制悬臂机构回转、大车行走， 操作频繁，劳动强度大。在恶劣天气作业，还存在 一定的安全风险。 2、设备寿命短：人工操作很难保证系统始终工 作在稳定流量状态，容易发生设备过载，同时在操 作过程中容易产生机械冲击，影响设备寿命。 3、作业效率低：手动取煤时，斗轮机司机取煤 量约为 1100t/h，运行效率仅为设计出力的 70％左右。 机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。 它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程 序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行 动。 [3]一个智能机器人应当具备三项基本要素： 感知、 决策、行动。智能机器人通过感知获得各种所需信 息，经过思维、计算、分析，产生决策，并将决策