车用液化天然气自动加注系统研制

发布时间：2020-03-30 02:52

【摘要】：传统液化天然气的加注操作都由人手完成,具有一定的危险性。在人力成本越来越高和工业自动化高速发展的背景下,产业中机器换人的趋势愈发地明显,这也是本课题启动的重要原因。根据车辆液化天然气加注的特点,基于六自由度工业机器人,开发了一套包含柔性自动夹具、传感引导系统、人机交互界面等的液化天然气自动加注系统。具体工作可概括为以下部分:1.针对车辆液化天然气加注的特点,基于六自由度工业机器人,设计了一套适合车辆液化天然气加注的自动加注流程,提出系统设计要求,为后续子系统设计提供原始依据。2.根据标准手动式加液枪和回气枪,分析其对接动作、锁紧方式以及锁紧驱动力,设计对应的自动夹具。加液枪本体重量达6KG,测试得出需要锁紧驱动力在1000N以上。通过合理使用材料、轻量化设计、有限元分析等手段,设计出一套气压驱动的自动夹具。在包含被动柔性设计和自动工具交换装置的前提下,加液枪及其夹具整体重量控制在15KG以下,满足机器人运行要求。针对回气枪对接动作设计出一个整体旋转结构,以适应回气枪与回气口的对接。经验证该结构能完成回气枪自动对接。3.为适应车辆停泊位置不确定,需要大范围检测定位的要求,设计一套基于Eye-in-Hand机器视觉的复合视觉引导系统,通过视觉相机、超声波传感器、直线位移传感器相互结合,实现全自动加液口、回气口探测和定位。通过超声波传感器、位移传感器、视觉相机的组合使用,设计一套粗精两级定位测量逻辑,在大范围预定位、精确定位、时间控制三方面取得良好平衡,达到应用级别。复合视觉引导系统与柔性夹具组成一个基于视觉引导的主动柔性装配系统。4.基于C#语言,开发了一套能提供机器人控制、监控和人机交互功能的软件,实现了加注流程的控制与监控。5.根据上述设计,搭建自动加注系统样机,进行传感系统性能测试和样机实际对接测试。实测可得,超声波传感器测量误差低于5.5mm,直线位移传感器测量误差低于0.02mm,视觉相机二维定位误差低于0.4mm,整个自动加注系统整体对接误差低于0.6mm,对接试验成功进行。试验验证了自动夹具的可靠性、引导系统的实用性以及系统加注逻辑的合理性。
【图文】：

机器人,欧洲市场,仿人,模拟人

图 1-1 Unimate 机器人[7]Fig.1.1 Unimate robot[7]公司授权日本川崎重工和英国 GNK 公生产中。而在欧洲市场，，ABB 机器人人 IRB6，采用仿人化设计，模拟人类承载能力[8]。从 70 年代开始，工业机

手眼系统

图 1-2 手眼系统示意Fig.1-2 Hand-eye system统是相机固定在外部空间，机器人独立运动固定安装在特定位置，当检测物体距相机距离会降低，直接影响到机器人的最终定位精度。围和绝对精度要求较高的位置检测任务。统则为相机安装在机器人执行末端上的系统端同步运动，随着机器人执行末端接近目标物的绝对精度会随之提高。在基于图像的视觉控地抵消相机标定带来的误差，系统可适当降低视觉控制，相机绝对精度的提高也有利于最终统以 Eye-in-Hand 系统作为视觉引导方式手眼标定。由于相机跟随机器人执行末端运
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP242.2;U473.8

【参考文献】