CN111618835A - 一种港口岸电智能充电机器人系统及作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种港口岸电智能充电机器人系统及作业方法，涉及岸电领域。能够在人机交互装置的遥控或自主导航控制下在港口进行岸电取电作业，包括供电机器人单元和作业机器人单元，能够替代人工，在码头进行岸电接电作业，安全便捷的实现将停靠在港口的船舶的电缆与港岸上的充电桩相连，为船舶高效供电的功能。以及该系统的作业方法。通过该作业方法能够实现方便控制控制所述港口岸电智能充电机器人取电设备，替代人工操作，在码头进行岸电接电作业的效果。
Description
技术领域
本发明涉及岸电领域，尤其涉及一种港口岸电智能充电机器人系统及作业方法。
背景技术
船舶停靠港口作业期间，为了维持生产生活需要，就需要开动船上的辅助发电机发电以提供必要的动力，由此会产生大量的有害物质排放。根据统计，船舶靠港停泊期间由其辅助发电机所产生的碳排量占港口总排碳量的40%至70%，是影响港口及所在城市空气质量的重要因素。船舶岸电系统简单的说就是船舶停靠在码头的时候，停止使用船舶上的自备辅助发电机，转而使用陆地电源向主要船载系统供电。
为减少污染，岸电已经开始逐步在港口推广使用，但在进行岸电取电的过程，需要将船上电缆与陆上岸电箱连接，现阶段往往使用人拉手拖的简单方式，不仅存在一定取电风险，同时也不利于港口管理。
发明内容
本发明的目的是提供一种港口岸电智能充电机器人系统，能够控制所述智能岸电机器人取电设备，能够替代人工操作，在码头进行岸电接电作业，安全便捷的实现将停靠在港口的船舶的电缆与港岸上的充电桩相连，为船舶高效供电的功能。同时提供一种港口岸电智能充电机器人取电作业方法，方便控制控制所述智能岸电机器人取电设备，替代人工操作，在码头进行岸电接电作业。
为实现上述目的，本申请公开了一种港口岸电智能充电机器人系统，能够在人机交互装置的遥控或自主导航控制下在港口进行岸电取电作业，包括供电机器人单元和作业机器人单元，其中：
所述供电机器人单元包括底盘模块、自动对接平台模块、通信控制系统及雷达防碰撞系统，所述行走底盘模块、自动对接平台模块、通信控制系统及雷达防碰撞系统与所述人机交互装置通信连接，所述自动对接平台模块设置于所述行走底盘模块上，所述作业机器人单元包括底盘模块、多轴机械臂模块、末端夹取模块、视觉相机模块及通信控制系统，所述底盘模块、多轴机械臂模块、末端夹取模块、视觉相机模块及通信控制系统与所述人机交互装置通信连接，所述视觉相机模块设置于多轴机械臂模块上，多轴机械臂模块固定于底盘模块上，
所述底盘模块用于驱动供电机器人和作业机器人到达或离开作业现场，通过通信控制系统接收运动指令并返回位置信息，
所述视觉相机模块用于图像监测以及视觉定位，并将相应的视觉信息发送给所述人机交互装置，从而识别周围环境以及操作物的相对位置，
所述多轴机械臂模块能够在所述人机交互装置的控制下，控制自身的运动以及末端夹取模块的姿态，并将操作物送至所述自动对接平台，完成操作物与自动对接平台模块的对接。
进一步的，所述的作业机器人的底盘模块为设有地撑的底盘。
进一步的，所述多轴机械臂能够支撑并带动末端夹取模块实现前后上下左右各方向的相对运动。
进一步的，所述供电机器人单元通过线缆与岸电箱电连接，电缆与供电机器人单元的自动对接平台模块相连。
进一步的，所述供电机器人单元与岸电箱之间设有卷扬机构，收放线缆。
进一步的，系统中每一个供电机器人单元能够配合多个作业机器人单元运行。
进一步的，系统中每一个作业机器人单元能够配合多个供电机器人单元运行。
进一步的，系统中还包括用于控制所述供电机器人单元和作业机器人单元的人机交互装置。
同时本发明还公开了一种港口岸电智能充电机器人系统的作业方法，包括如下步骤：
（s1）人机交互装置接收到船舶到港信息后，将作业位置发送给供电机器人单元和作业机器人单元, 供电机器人单元和作业机器人单元接收信息后通过底盘模块驱动到达指定地点；
（s2）就位确认，作业机器人单元通过视觉相机模块对供电机器人单元位置进行确定，确保供电机器人单元和作业机器人单元就位；
（s3）机械臂抓取船舶电缆，多轴机械臂模块通过视觉相机模块对船舶电缆进行视觉识别，末端夹取模块接收信号后，对船舶电缆进行夹取；
（s4）对接取电，多轴机械臂模块运动将船舶线缆送至供电机器人单元的自动对接平台模块，完成对接取电，通过供电机器人单元为船舶供岸电；
（s5）供电完成后，由作业机器人单元辅助将船舶线缆从供电机器人单元收回，供电机器人单元和作业机器人单元驶离完成岸电供电作业。
进一步的，在就位确认步骤进行时，还包括通过视觉相机模块进行扫码进行定位匹配的步骤。
进一步的，在完成对接取电步骤后，所述作业机器人单元驶离，同系统中的其他供电机器人单元进行协同作业。
与现有技术相比本发明的优点在于，通过机器人取代人工，实现了安全作业的效果，并且机器人系统受天气影响小，应用范围更广。本发明可以通过视觉系统进行图像监测及视觉定位，能够对周围环境和被操作物的位置进行确认，实现对船舶线缆的插头进行抓取，并拉入供电机器人的自动对接平台模块实现自动最接，自动机器人通过卷扬机放线，实现通过供电机器人拖拽线缆完成对接。具备了安全可靠，雨天作业能力以及在岸边狭窄区域工作避开障碍的能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的智能岸电机器人系统示意图；
图2为本发明的智能岸电机器人末端夹取模块示意图；
图3为本发明的智能岸电机器人自动对接平台模块示意图；
图4为本发明的作业方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参考图1本发明公开了一种港口岸电智能充电机器人系统，包括智能岸电机器人取电设备，具体的包括供电机器人单元100和作业机器人单元200，以及用于控制的人机交互装置300。
供电机器人单元包括底盘模块1、自动对接平台模块2及通信控制系统，通信控制系统按照常规设置方式设置于供电机器人单元内部未在图1中展示，行走底盘模块、自动对接平台模块及通信控制系统与人机交互装置通信连接，自动对接平台模块设置于行走底盘模块上，
作业机器人单元包括底盘模块1、多轴机械臂模块3、末端夹取模块4、视觉相机模块5及通信控制系统，通信控制系统按照常规设置方式设置于作业机器人单元内部，底盘模块、多轴机械臂模块、末端夹取模块、视觉相机模块及通信控制系统与人机交互装置通信连接，视觉相机模块设置于多轴机械臂模块上与末端夹取模块相邻，多轴机械臂模块固定于底盘模块上，
底盘模块用于驱动供电机器人和作业机器人到达或离开作业现场，通过通信控制系统接收运动指令并返回位置信息，
如图2所示视觉相机模块用于图像监测以及视觉定位，并将相应的视觉信息发送给人机交互装置，从而识别周围环境以及操作物的相对位置，
多轴机械臂模块能够在人机交互装置的控制下，控制自身的运动以及末端夹取模块的姿态，并将操作物送至自动对接平台，完成操作物与自动对接平台模块的对接。
较佳的作业机器人的底盘模块为设有地撑6的底盘。多轴机械臂能够支撑并带动末端夹取模块实现前后上下左右各方向的相对运动。
供电机器人单元通过线缆与岸电箱电连接，电缆与供电机器人单元的自动对接平台模块电连接，参考图3，当多轴机械臂的末端夹取模块将电缆接头送至供电机器人时，供电机器人的自动对接平台模块的夹块21夹住电缆前端，向下运动与插头22配合通过固定爪23实现进一步的固定。
参考图1具体的的供电机器人单元与岸电箱600之间设有卷扬机构500，收放线缆。
在上述技术方案的基础上取电设备每一个作业机器人单元能够配合多个供电机器人单元运行。
参考图4本发明公开的港口岸电智能充电机器人系统的作业方法，包括如下步骤：
（s1）作业位置发送，人机交互装置接收到船舶到港信息后，将作业位置发送给供电机器人单元100和作业机器人单元200, 供电机器人单元和作业机器人单元接收信息后通过底盘模块1驱动到达指定地点；
（s2）就位确认，作业机器人单元200通过视觉相机模块5对供电机器人单元100位置进行确定，确保供电机器人单元和作业机器人单元就位；
（s3）机械臂抓取船舶电缆400，多轴机械臂模块通过视觉相机模块5对船舶电缆400进行视觉识别，末端夹取模块4接收信号后，对船舶电缆进行夹取；
（s4）对接取电，多轴机械臂模块3运动将船舶线缆送至供电机器人单元的自动对接平台模块2，完成对接取电，通过供电机器人单元为船舶供岸电；
（s5）供电完成后，由作业机器人单元辅助将船舶线缆从供电机器人单元收回，供电机器人单元和作业机器人单元驶离完成岸电供电作业。
较佳的在就位确认步骤进行时，还包括通过视觉相机模块进行扫码进行定位匹配的步骤。
较佳的在完成对接取电步骤后，所述作业机器人单元驶离，同系统中的其他供电机器人单元进行协同作业。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种港口岸电智能充电机器人系统，能够在人机交互装置的遥控或自主导航控制下在港口进行岸电取电作业，其特征在于，所述取电设备包括供电机器人单元和作业机器人单元，其中：
所述供电机器人单元包括底盘模块、自动对接平台模块、通信控制系统、雷达防碰撞系统，所述行走底盘模块、自动对接平台模块、通信控制系统及雷达防碰撞系统与所述人机交互装置通信连接，所述自动对接平台模块设置于所述行走底盘模块上，
所述作业机器人单元包括底盘模块、多轴机械臂模块、末端夹取模块、视觉相机模块及通信系统，所述底盘模块、多轴机械臂模块、末端夹取模块、视觉相机模块及通信系统与所述人机交互装置通信连接，所述视觉相机模块设置于多轴机械臂模块上，多轴机械臂模块固定于底盘模块上，
所述底盘模块用于驱动供电机器人和作业机器人到达或离开作业现场，通过通信控制系统接收运动指令并返回位置信息，
所述视觉相机模块用于图像监测以及视觉定位，并将相应的视觉信息发送给所述人机交互装置，从而识别周围环境以及操作物的相对位置，
所述多轴机械臂模块能够在所述人机交互装置的控制下，控制自身的运动以及末端夹取模块的姿态，并将操作物送至所述自动对接平台，完成操作物与自动对接平台模块的对接。
2.根据权利要求1所述的一种港口岸电智能充电机器人系统，其特征在于：所述的作业机器人的底盘模块为设有地撑的底盘。
3.根据权利要求1所述的一种港口岸电智能充电机器人系统，其特征在于：所述多轴机械臂能够支撑并带动末端夹取模块实现前后上下左右各方向的相对运动。
4.根据权利要求1所述的一种港口岸电智能充电机器人系统，其特征在于：所述供电机器人单元通过线缆与岸电箱电连接，电缆与供电机器人单元的自动对接平台模块相连。
5.根据权利要求4所述的一种港口岸电智能充电机器人系统，其特征在于：所述供电机器人单元与岸电箱之间设有卷扬机构，收放线缆。
6.根据权利要求1所述的一种港口岸电智能充电机器人系统，其特征在于：取电设备每一个供电机器人单元能够配合多个作业机器人单元运行或每一个作业机器人单元能够配合多个作业机器人单元运行。
7.根据权利要求1所述的一种港口岸电智能充电机器人系统，其特征在于：还包括用于控制的人机交互装置。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的港口岸电智能充电机器人系统的作业方法，其特征在于包括如下步骤：
（s1）人机交互装置接收到船舶到港信息后，将作业位置发送给供电机器人单元和作业机器人单元, 供电机器人单元和作业机器人单元接收信息后通过底盘模块驱动到达指定地点；
（s2）就位确认，作业机器人单元通过视觉相机模块对供电机器人单元位置进行确定，确保供电机器人单元和作业机器人单元就位；
（s3）机械臂抓取船舶电缆，多轴机械臂模块通过视觉相机模块对船舶电缆进行视觉识别，末端夹取模块接收信号后，对船舶电缆进行夹取；
（s4）对接取电，多轴机械臂模块运动将船舶线缆送至供电机器人单元的自动对接平台模块，完成对接取电，通过供电机器人单元为船舶供岸电；
（s5）供电完成后，由作业机器人单元辅助将船舶线缆从供电机器人单元收回，供电机器人单元和作业机器人单元驶离完成岸电供电作业。
9.根据权利要求8所述的港口岸电智能充电机器人系统的作业方法，其特征在于：在就位确认步骤进行时，还包括通过视觉相机模块进行扫码进行定位匹配的步骤。
10.根据权利要求8所述的港口岸电智能充电机器人系统的作业方法，其特征在于：在完成对接取电步骤后，所述作业机器人单元驶离，同系统中的其他供电机器人单元进行协同作业。
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