【摘要】：傳統(tǒng)液化天然氣的加注操作都由人手完成,具有一定的危險性。在人力成本越來越高和工業(yè)自動化高速發(fā)展的背景下,產(chǎn)業(yè)中機器換人的趨勢愈發(fā)地明顯,這也是本課題啟動的重要原因。根據(jù)車輛液化天然氣加注的特點,基于六自由度工業(yè)機器人,開發(fā)了一套包含柔性自動夾具、傳感引導(dǎo)系統(tǒng)、人機交互界面等的液化天然氣自動加注系統(tǒng)。具體工作可概括為以下部分:1.針對車輛液化天然氣加注的特點,基于六自由度工業(yè)機器人,設(shè)計了一套適合車輛液化天然氣加注的自動加注流程,提出系統(tǒng)設(shè)計要求,為后續(xù)子系統(tǒng)設(shè)計提供原始依據(jù)。2.根據(jù)標準手動式加液槍和回氣槍,分析其對接動作、鎖緊方式以及鎖緊驅(qū)動力,設(shè)計對應(yīng)的自動夾具。加液槍本體重量達6KG,測試得出需要鎖緊驅(qū)動力在1000N以上。通過合理使用材料、輕量化設(shè)計、有限元分析等手段,設(shè)計出一套氣壓驅(qū)動的自動夾具。在包含被動柔性設(shè)計和自動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,滿足機器人運行要求。針對回氣槍對接動作設(shè)計出一個整體旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),以適應(yīng)回氣槍與回氣口的對接。經(jīng)驗證該結(jié)構(gòu)能完成回氣槍自動對接。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)計一套基于Eye-in-Hand機器視覺的復(fù)合視覺引導(dǎo)系統(tǒng),通過視覺相機、超聲波傳感器、直線位移傳感器相互結(jié)合,實現(xiàn)全自動加液口、回氣口探測和定位。通過超聲波傳感器、位移傳感器、視覺相機的組合使用,設(shè)計一套粗精兩級定位測量邏輯,在大范圍預(yù)定位、精確定位、時間控制三方面取得良好平衡,達到應(yīng)用級別。復(fù)合視覺引導(dǎo)系統(tǒng)與柔性夾具組成一個基于視覺引導(dǎo)的主動柔性裝配系統(tǒng)。4.基于C#語言,開發(fā)了一套能提供機器人控制、監(jiān)控和人機交互功能的軟件,實現(xiàn)了加注流程的控制與監(jiān)控。5.根據(jù)上述設(shè)計,搭建自動加注系統(tǒng)樣機,進行傳感系統(tǒng)性能測試和樣機實際對接測試。實測可得,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,視覺相機二維定位誤差低于0.4mm,整個自動加注系統(tǒng)整體對接誤差低于0.6mm,對接試驗成功進行。試驗驗證了自動夾具的可靠性、引導(dǎo)系統(tǒng)的實用性以及系統(tǒng)加注邏輯的合理性。
【圖文】：

圖 1-1 Unimate 機器人[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 機器人人 IRB6，采用仿人化設(shè)計，模擬人類承載能力[8]。從 70 年代開始，工業(yè)機

圖 1-2 手眼系統(tǒng)示意Fig.1-2 Hand-eye system統(tǒng)是相機固定在外部空間，機器人獨立運動固定安裝在特定位置，當檢測物體距相機距離會降低，直接影響到機器人的最終定位精度。圍和絕對精度要求較高的位置檢測任務(wù)。統(tǒng)則為相機安裝在機器人執(zhí)行末端上的系統(tǒng)端同步運動，隨著機器人執(zhí)行末端接近目標物的絕對精度會隨之提高。在基于圖像的視覺控地抵消相機標定帶來的誤差，系統(tǒng)可適當降低視覺控制，相機絕對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)方式手眼標定。由于相機跟隨機器人執(zhí)行末端運
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP242.2;U473.8

【參考文獻】

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本文編號：2606917