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鱼雷罐机器人自动插拔系统

摘要：本文介绍一种利用机器人配合激光视觉的鱼雷罐自动插拔系统，通过

激光视觉来检测鱼雷罐插头，可精准确定插头的位置坐标，再配合专用的插拔机

构和机器人的高柔性，可实现鱼雷罐插头的自动插拔。应用效果表明，该系统可

满足当前钢厂鱼雷罐插拔取电的需要，系统稳定可靠。

关键词：鱼雷罐、机器人、插拔机构、自动插拔系统、激光视觉

0引言

目前钢厂鱼雷罐插拔取电，基本上是靠人工来实现的，劳动强度大，现场有

很多铁鳞，环境恶劣。而且鱼雷罐内装的是钢水，温度高，存在烫伤的风险。工

人需要带石棉手套来防护高温，但这样操作限制了手灵活性，很不方便。夏天尤

其难受，相当于在30多度高温环境中有个大火炉，工作期间，汗流浃背。所以

将鱼雷罐插拔改为机器人来操作，实现自动化，迫在眉睫。

1目前钢厂鱼雷罐插拔现状

鱼雷罐是装铁水的容器，通过专用运输火车实现铁水的较远程转运，将铁水

从炼铁厂高炉运到炼钢厂倒灌间。到了倒灌间，通过旋转机构将鱼雷罐旋转，从

而将铁水倒出。一个鱼雷罐本体加上里面的钢水重量约300-400吨，旋转需要的

电机功率较大，而专用运输火车上没有大功率电力供应，需要通过外部取电，采

用插头的方式连接。

目前基本上采用的是人工的方式来实现（如图1所示）。该工作环境，温度

高且有大量铁鳞，工作劳动强度大，当前做该工作岗位的人员，绝大部分是60

后，部分70后，年轻人不愿意干，企业面临用工风险。另外从人文方面考虑，

也迫切需要改造。

图1人工插拔

2鱼雷罐自动插拔解决方案

鱼雷罐自动插拔，需要解决几个难点：

1.

鱼雷罐专用运输货车本身车体差异、停车位置的差异、插头母头的尺寸差异

等，使得鱼雷罐车上的插头母头的位置不确定；

2.

鱼雷罐车的插头公头和母头的连接和锁紧方式，是按人工操作的便捷性来设

计的，不便于采用自动化的方式，增加插拔机构的设计难度。

为解决前述所提到的难点，采用激光视觉来检测鱼雷罐车上插头公头的位置，

配合机器人及特殊设计的插拔机构，可实现鱼雷罐自动插拔取电。本自动插拔系

统充分发挥激光视觉和机器人两者优势，激光视觉不需要外部光源，可适用各类

天气状况，不受光线强弱变化的影响；机器人柔性好，可执行复杂动作；稳定性

高，能适用恶劣的工作工作，维护成本及工作量少；工作半径大，可满足各类鱼

雷罐车的自动插拔工作。

图2机器人自动插拔

系统工作流程如下：

1）、当鱼雷罐车到达倒灌间，系统车身位置检测部分提示、引导司机将车

停靠在指定位置，保证鱼雷罐车在轨道方向的偏差保证在±300毫米；

2）、激光视觉系统对鱼雷罐车进行扫描，找出插头母头位置，并计算出坐

标值；

3）、机器人根据激光视觉给定的坐标运动至指定位置，将插头公头和母头

对齐；

4）、锁扣气缸向上动作，压缩弹簧；

5）、伺服电机启动，带动螺杆旋转，到达指定的力矩后，电机停止，锁紧

机构处于锁紧状态；

6）、鱼雷罐车旋转系统检测到通电信号后，系统启动，倾倒罐内铁水，完

成后发信号给机器人自动插拔系统；

7）、伺服电机启动，带动螺杆旋转，旋转锁紧时对应的圈数，将螺杆退出，

锁紧机构处于放松状态；

8）、锁扣气缸向下动作，弹簧复位；

9）、机器人退回原位，完成一次插拔作业。

2.1系统构成

鱼雷罐机器人自动插拔系统主要由：插拔机构、机器人系统、激光视觉系统

和控制系统等组成。插拔机构执行端与插头公头连接，固定端通过连接法兰与机

器人法兰连接，激光视觉安装在插拔机构连接法兰上。

激光系统

插头公头

插拔机构

机器人系统

图3机器人自动插拔系统

输送系统

2.2插拔机构

插拔机构由连接法兰、伺服电机、减速机、螺杆拧紧套、安装板、导向柱、

弹簧1、压杆、弹簧2、固定夹板、气缸、限位杆等组成。采用伺服电机力矩模

式拧紧，可控制拧紧力矩，保证可靠拧紧；导向柱及弹簧1，保证机器人可将插

头的公头和母头完全贴合而不会让机器人因硬接触而报警；压杆及弹簧2保证插

头拉杆与锁紧螺杆稳定连接。