【摘要】：傳統(tǒng)液化天然氣的加注操作都由人手完成,具有一定的危險(xiǎn)性。在人力成本越來越高和工業(yè)自動(dòng)化高速發(fā)展的背景下,產(chǎn)業(yè)中機(jī)器換人的趨勢愈發(fā)地明顯,這也是本課題啟動(dòng)的重要原因。根據(jù)車輛液化天然氣加注的特點(diǎn),基于六自由度工業(yè)機(jī)器人,開發(fā)了一套包含柔性自動(dòng)夾具、傳感引導(dǎo)系統(tǒng)、人機(jī)交互界面等的液化天然氣自動(dòng)加注系統(tǒng)。具體工作可概括為以下部分:1.針對(duì)車輛液化天然氣加注的特點(diǎn),基于六自由度工業(yè)機(jī)器人,設(shè)計(jì)了一套適合車輛液化天然氣加注的自動(dòng)加注流程,提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,為后續(xù)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供原始依據(jù)。2.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)手動(dòng)式加液槍和回氣槍,分析其對(duì)接動(dòng)作、鎖緊方式以及鎖緊驅(qū)動(dòng)力,設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的自動(dòng)夾具。加液槍本體重量達(dá)6KG,測試得出需要鎖緊驅(qū)動(dòng)力在1000N以上。通過合理使用材料、輕量化設(shè)計(jì)、有限元分析等手段,設(shè)計(jì)出一套氣壓驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)夾具。在包含被動(dòng)柔性設(shè)計(jì)和自動(dòng)工具交換裝置的前提下,加液槍及其夾具整體重量控制在15KG以下,滿足機(jī)器人運(yùn)行要求。針對(duì)回氣槍對(duì)接動(dòng)作設(shè)計(jì)出一個(gè)整體旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),以適應(yīng)回氣槍與回氣口的對(duì)接。經(jīng)驗(yàn)證該結(jié)構(gòu)能完成回氣槍自動(dòng)對(duì)接。3.為適應(yīng)車輛停泊位置不確定,需要大范圍檢測定位的要求,設(shè)計(jì)一套基于Eye-in-Hand機(jī)器視覺的復(fù)合視覺引導(dǎo)系統(tǒng),通過視覺相機(jī)、超聲波傳感器、直線位移傳感器相互結(jié)合,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)加液口、回氣口探測和定位。通過超聲波傳感器、位移傳感器、視覺相機(jī)的組合使用,設(shè)計(jì)一套粗精兩級(jí)定位測量邏輯,在大范圍預(yù)定位、精確定位、時(shí)間控制三方面取得良好平衡,達(dá)到應(yīng)用級(jí)別。復(fù)合視覺引導(dǎo)系統(tǒng)與柔性夾具組成一個(gè)基于視覺引導(dǎo)的主動(dòng)柔性裝配系統(tǒng)。4.基于C#語言,開發(fā)了一套能提供機(jī)器人控制、監(jiān)控和人機(jī)交互功能的軟件,實(shí)現(xiàn)了加注流程的控制與監(jiān)控。5.根據(jù)上述設(shè)計(jì),搭建自動(dòng)加注系統(tǒng)樣機(jī),進(jìn)行傳感系統(tǒng)性能測試和樣機(jī)實(shí)際對(duì)接測試。實(shí)測可得,超聲波傳感器測量誤差低于5.5mm,直線位移傳感器測量誤差低于0.02mm,視覺相機(jī)二維定位誤差低于0.4mm,整個(gè)自動(dòng)加注系統(tǒng)整體對(duì)接誤差低于0.6mm,對(duì)接試驗(yàn)成功進(jìn)行。試驗(yàn)驗(yàn)證了自動(dòng)夾具的可靠性、引導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)用性以及系統(tǒng)加注邏輯的合理性。
【圖文】：

圖 1-1 Unimate 機(jī)器人[7]Fig.1.1 Unimate robot[7]公司授權(quán)日本川崎重工和英國 GNK 公生產(chǎn)中。而在歐洲市場，，ABB 機(jī)器人人 IRB6，采用仿人化設(shè)計(jì)，模擬人類承載能力[8]。從 70 年代開始，工業(yè)機(jī)

圖 1-2 手眼系統(tǒng)示意Fig.1-2 Hand-eye system統(tǒng)是相機(jī)固定在外部空間，機(jī)器人獨(dú)立運(yùn)動(dòng)固定安裝在特定位置，當(dāng)檢測物體距相機(jī)距離會(huì)降低，直接影響到機(jī)器人的最終定位精度。圍和絕對(duì)精度要求較高的位置檢測任務(wù)。統(tǒng)則為相機(jī)安裝在機(jī)器人執(zhí)行末端上的系統(tǒng)端同步運(yùn)動(dòng)，隨著機(jī)器人執(zhí)行末端接近目標(biāo)物的絕對(duì)精度會(huì)隨之提高。在基于圖像的視覺控地抵消相機(jī)標(biāo)定帶來的誤差，系統(tǒng)可適當(dāng)降低視覺控制，相機(jī)絕對(duì)精度的提高也有利于最終統(tǒng)以 Eye-in-Hand 系統(tǒng)作為視覺引導(dǎo)方式手眼標(biāo)定。由于相機(jī)跟隨機(jī)器人執(zhí)行末端運(yùn)
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP242.2;U473.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2606917