一种基于可变倾斜度辊道和外部装烟机器人的智

本发明涉及一种基于可变倾斜度辊道和外部装烟机器人的智能装烟系统及使用方法，属于烤烟装置。背景技术：1、烤房是烤烟生产中一项不可缺少的基本建设。烤烟经过烤房内烘烤调制后，便显现出烤烟特有的色、香、味、型，成为符合卷烟工业需要的优质原料，因此烤房的先进与否，直接影响烤烟成品的优劣。2、相较于传统烤房，密集型烤房装烟密度大，意味着单个烤房的装烟容量大，装烟劳动量大。贵州现有的烤房装烟室较为原始，机械自动化程度为0，装烟挂杆过程完全由人工操作。长期以来，贵州烤房作业一直存在费工耗时、劳动力短缺和安全隐患较高等突出问题。传统装烟室内中上层挂烟架较高（2m以上），装烟过程通常需要多人配合操作，工人需借助工具爬至一定高度，再由下面配合人员传递烟夹，且工人操作位置需要不断随着烟夹挂置所在的空间位置变动而变动，造成装烟过程操作难度大，耗费工时长，人工成本较高，产能低下。下层烟架高度（1.3m）虽适合人工装烟操作，底部尚留有较多空间，但在此空间下人工操作困难，故通常空置不用，造成空间浪费。另外由于人工操作的不稳定性，无法使烟夹之间精准的保持在同一距离，因此会造成装烟室内烟叶分布不均的情况，以至于热量分布不均，对烤烟的烘烤质量产生一定的影响。3、另外，由于烤烟的采摘周期短，通常需要对当天采收的烟叶当天全部完成装烤，这需要在周期内达到较大的产能，而人工操作效率低下，是阻碍产能提升的重要原因之一。由于装烟工时较长，通常导致采摘的烟叶无法当天全部完成装烤，造成隔夜烟叶品质低下，对烤烟成品品质产生一定影响，加之烟叶烘烤能耗较高，导致烟叶烘烤成本居高不下。4、现有技术中，为了解决上述问题，主要包括以下技术路线：5、1）使用自动输送线配合烤房，但此项技术存在以下问题：6、ø 结构复杂，驱动电机多，成本高；7、ø 外部需配备专用传送链，成本高；8、ø 外部系统与烤房大门发生干涉，装完后需及时移走；9、ø 外部系统体积庞大，移动不便，使用效果差。10、2）使用外推式基于可变倾斜度辊道和外部装烟机器人的智能装烟系统配合烤房，但此项技术存在以下问题：11、ø 需外置专用的大型推烟设备，成本高；12、ø 推烟设备尺寸大，结构笨重，移动难；13、ø 推烟设备每次移动后，需重新与烟层高度手动校准，浪费时间；14、ø 推烟会导致烟叶堆积现象；15、ø 无法保证烟叶杆与杆之间分布均匀。16、鉴于此，装烟自动化设备的研发与应用，是智能生产的基础，是打造未来无人化烤房之路上的必不可少的一环。技术实现思路1、本发明要解决的技术问题是：提供一种基于可变倾斜度辊道和外部装烟机器人的智能装烟系统，以克服现有技术的不足。2、本发明的技术方案为：一种基于可变倾斜度辊道和外部装烟机器人的智能装烟系统，包括烟架和机械臂；3、所述烟架包括左支撑部、中支撑部和右支撑部，所述左支撑部、中支撑部和右支撑部结构相同，所述左支撑部和右支撑部左右对称设置在中支撑部左右两侧，左支撑部、中支撑部和右支撑部的前后梁端均处在同一个矩形的边线上；4、所述左支撑部、中支撑部和右支撑部各包括3根立柱和3根辊道，3根立柱相互平行并且在同一平面上，3根立柱与竖直方向平行，3根辊道长度与前后两根立柱间距相匹配，3根辊道相互平行并沿立柱长度方向分别，3根辊道的中部转动连接在中间一根立柱上，3根辊道的两端与前后两根立柱在辊道长度方向导向配合；5、所述机械臂包括万向移动底盘、可伸缩机械臂和机械爪，所述可所述机械臂一端与万向移动底盘通过第一伺服关节活动连接，所述第一伺服关节的转轴与万向移动底盘的支撑面相互平行，机械臂另一端与机械抓通过第五伺服关节活动连接，所述第五伺服关节的转轴与第一伺服关节的转轴平行。6、进一步地，所述万向移动底盘包括底盘主箱体、舵轮和电动伸缩支腿；7、所述舵轮包括4个，4个舵轮设置再底盘主箱体底部，4个舵轮以底盘主箱体中心点为中心旋转对称均匀分布，4个舵轮的中轴线相互垂直；8、所述电动伸缩支腿包括4条，4条电动伸缩支腿设置在底盘主箱体侧部，4条电动伸缩支腿以底盘主箱体中心点为中心旋转对称均匀分布，4条电动伸缩支腿的伸缩方向朝下。9、进一步地，所述万向移动底盘还包括伸缩支腿箱，所述电动伸缩支腿通过伸缩支腿箱连接在底盘主箱体侧部，所述伸缩支腿箱包括4个，4个伸缩支腿箱以底盘主箱体中心点为中心旋转对称均匀分布，相互间隔的2个伸缩支腿箱伸缩方向相互平行，相邻的2个伸缩支腿箱伸缩方向相互垂直。10、进一步地，所述伸缩支腿箱还包括双齿轮结构、齿条、双轴步进电机、底盘旋转台、第一电磁离合器和第二电磁离合器；11、所述双轴步进电机固定连接在底盘主箱体上，双轴步进电机的转轴与伸缩支腿箱伸缩方向垂直，双轴步进电机的下部转轴与第二电磁离合器连接，第二电磁离合器与双齿轮结构电连接，双轴步进电机的上部转轴与第一电磁离合器连接，第一电磁离合器与底盘旋转台连接，所述第一伺服关节与底盘旋转台固定连接；12、所述双齿轮结构由上下两个齿轮固连而成，齿条包括4根，每根齿条分别对应于一个伸缩支腿箱，每根齿条的长度方向于伸缩支腿箱的伸缩方向平行，4根齿条分别与对应的伸缩支腿箱固定连接，其中2根相互间隔的齿条与双齿轮结构的上部齿轮相互齿合，另外2根相互间隔的齿条与双齿轮结构的下部齿轮相互齿合。13、进一步地，所述机械臂包括第一臂、第二臂、第三臂和第四臂；14、所述第一臂、第二臂、第三臂和第四臂依次通过第二伺服关节、第三伺服关节和第四伺服关节活动连接组成机械臂，每个伺服关节的转轴与第一伺服关节转轴都平行，所述第一臂远离第二臂的一端与第一伺服关节固定连接，所述第四臂远离第三臂的一端通过第五伺服关节与机械爪活动连接。15、进一步地，所述第二臂和第三臂为可伸缩式机械臂。16、进一步地，所述立柱包括千斤顶和支撑立柱，所述千斤顶设置在支撑立柱下部，支撑立柱升降带动支撑立柱升降。17、进一步地，还包括导向柱，所述立柱内部设有沿立柱长度方向的导向孔，所述导向柱与立柱相匹配，导向柱上下活动安装在立柱的导向孔内，所述导向柱上端与烤房顶部固定连接。18、一种基于可变倾斜度辊道和外部装烟机器人的智能装烟系统的使用方法，所述使用方法包括：19、初始状态：20、千斤顶均处于初始状态，立柱的3段均处于压缩状态，三根辊道之间的距离为最小距离，辊道与地面平行，辊道倾斜角为0；21、将编烟台置于联排密集型烤房一端，编烟台与烤房群之间为缓存区，编烟人员利用编烟台进行编烟，然后将编好的烟叶置于编烟缓存架上；22、装烟时：23、使靠近烤房出风口一端的左支撑部、中支撑部和右支撑部端部的千斤顶保持不动，靠近烤房门的一端的左支撑部、中支撑部和右支撑部端部的千斤顶升高a*tanθ，烤房出风口和烤房门之间的两个立杆之间的立杆下部的千斤顶升高a/2*tanθ；24、首先将装满的编烟缓存架移动至待装烟的烤房门前，使编烟缓存架低的一侧正对烤房，远离机械臂的一侧较高，靠近机械臂的一侧较低，使编烟能够自动滑落至机械臂能够抓取的一端；然后将另一个空的编烟缓存架补上用于编烟工作人员放置编好的烟叶；与此同时，机械臂移动至待装烟的烤房位置，待机械臂确定位置后，利用机械臂抓取已编好的夹烟杆，调整机械臂将烟叶送至相应的辊道上，烟叶放置辊道的顺序由下而上，然后利用重力将烟叶滑动至烤房最里端，重复这个步骤依次将烤房装满；25、烤烟时：26、靠近烤房门的一端的左支撑部、中支撑部和右支撑部端部的千斤顶工作，带动靠近烤房门的立柱沿着导向柱方向向下滑移至初始状态，并且带动烤房出风口和烤房门之间的立柱沿着导向柱方向向下滑移至初始状态；27、卸烟时：28、使靠近烤房门一端的左支撑部、中支撑部和右支撑部端部的千斤顶保持不动，靠近烤房出风口的一端的左支撑部、中支撑部和右支撑部端部的千斤顶升高a*tanθ，烤房出风口和烤房门之间的两个立杆之间的立杆下部的千斤顶升高a/2*tanθ；当辊道达到目标倾斜角后，将空的编烟缓存架移动至待卸烟的烤房前，使编烟缓存架高的一侧正对烤房，远离机械臂运动的一侧较低，靠近机械臂运动的一侧较高；然后将装满的编烟缓存架推至指定位置，重复直到烟叶卸完。29、本发明的有益效果是：与现有技术相比，30、1）本发明使用的上烟时通过改变立柱下的千斤顶高度，实现辊道倾斜向烤房出风口，利用重力和辊道低摩擦力的特点，利用机械臂将烟从编烟缓存架移动到辊道上，在烤房门口即可将挂有烟叶的挂烟杆输送到托辊各处，再通过改变立柱下的千斤顶高度，实现辊道的水平，使得每一层挂有烟叶的挂烟杆处于同一水平面，最后通过改变立柱下的千斤顶高度，实现辊道倾斜向烤房房门，利用重力和辊道低摩擦力的特点，利用机械臂将烟从辊道上移动到编烟缓存架上，在烤房门口即可将挂有烟叶的挂烟杆输送到烤房门口实现轻松卸烟，从而实现了上烟、烤烟和卸烟效率的提升。本发无需配备传送链，在成本较低的情况下实现了高效上烟、烤烟和卸烟；31、2）本发明上烟、烤烟和卸烟过程中，设备自身完全被容纳进烤房内，尺寸相对外推式基于可变倾斜度辊道和外部装烟机器人的智能装烟系统更小；32、3）本发明无外推设备，因此不存在每次推烟设备每次移动后，需重新与烟层高度手动校准的问题，较外推式基于可变倾斜度辊道和外部装烟机器人的智能装烟系统效率更高；33、4）本发明烟杆通过重力作用下落，因此杆与杆之间分布更加均匀，并且是逐杆上烟，不存在外推式基于可变倾斜度辊道和外部装烟机器人的智能装烟系统烟叶堆积的问题。