CN111915718B - 适用于船岸lng装卸臂的自动对接系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于船岸LNG装卸臂的自动对接系统，系统包括：目标定位模块，用于采集目标法兰和装卸臂末端法兰的位姿；规划模块，用于规划装卸臂末端运动至目标法兰的运动轨迹，以及装卸臂末端法兰的姿态；驱动模块，用于驱动装卸臂运动以及装卸臂末端法兰调整姿态；交互模块，用于实时显示采集的信息及规划的结果。本发明采用两重定位的模式，每一重定位的装卸臂驱动原理不相同，不仅能实现远距离、大范围的浮动目标法兰动态识别与定位，且保证精度的同时避免了资源浪费。此外，对装卸臂的运动特性进行参数化建模，将运动控制进行数据量化，不再依赖人员的经验和熟练程度，克服了液压驱动的时延性和惯性超调，提高了对接的成功率和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及码头油气装卸控制领域，具体涉及码头船用装卸臂的自动化对接领域，特别涉及一种适用于船岸LNG装卸臂的自动对接系统。
背景技术
随着全球油气产业的快速发展，尤其是像LNG这类清洁能源的普及，船岸装卸臂的应用越发广泛。当前的LNG装卸臂主要依靠液压驱动进行转动、伸缩等运动，生产作业时依赖人工经验，通过人员观察的方式，缓慢操作装卸臂进行对接，对接后操作员利用工具加紧末端接头。这种作业方式主要存在以下几个缺点：
(1)常规的对接采用手动遥控的方式，液压开度提前给定，做不到无级调速且只能够单个关节分别控制，工作量大、效率低、安全性低；
(2)生产作业时依靠人工观察的方式，缓慢操作装卸臂进行对接，最终的对接完全依赖现场人员的经验和熟练程度，无法通过数据量化解决液压驱动的时延性和惯性超调，因此会引入很多人为的不确定因素，降低对接的成功率；
(3)当末端机构不能实现无缝对接时，油液输送会产生渗漏，不仅造成环境污染，更存在安全隐患。
纯人工对接缺少一套装卸臂与目标法兰的自动对接控制的智能化系统，无法进行对当前液压机构的不确定性进行量化控制，无法进行自动化装卸对接，另外缺少一种快速抓紧的末端对接设备，因此，发明一种高效率的适用于自动对接的系统，实现装卸臂的安全、高效对接是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有LNG装卸臂自动化低、安全性差、依赖人工经验、效率低等不足，针对现有装卸臂生产作业的自动化需求，以及输油口对接的安全性和精确性需求，提供一种适用于船岸LNG装卸臂的自动对接系统。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种适用于船岸LNG装卸臂的自动对接系统，所述系统包括：
目标定位模块，用于采集目标法兰和装卸臂末端法兰的位姿；
规划模块，用于规划装卸臂末端运动至目标法兰的运动轨迹，以及实现法兰对接时装卸臂末端法兰的姿态；
驱动模块，用于驱动装卸臂运动，还用于驱动所述装卸臂末端法兰调整姿态；
交互模块，用于实时显示目标定位模块采集的信息，以及规划模块规划的结果。
进一步地，所述目标定位模块包括：
测距单元，用于实时测量目标法兰所在目标区域与装卸臂末端之间的距离l；
第一目标定位单元，用于在l＞h时，实时采集目标法兰的位姿信息；h为预设阈值；
第二目标定位单元，用于在l≤h时，实时采集目标法兰的位姿信息；
切换单元，用于切换第一目标定位单元、第二目标定位单元工作；
第三目标定位单元，用于实时获取装卸臂末端法兰的位姿信息。
进一步地，所述目标定位模块还包括：第四目标定位单元，用于实时检测装卸臂作业环境中的障碍物，并采集各障碍物的位置信息。
进一步地，所述规划模块包括：
第一规划单元，用于实时接收第一目标定位单元、第三目标定位单元采集的位姿信息，以及第四目标定位单元采集的位置信息，以第一目标定位单元采集的位姿信息为目标，结合逆运动学算法和避障算法求解装卸臂各关节的运动角度，生成装卸臂的运动轨迹；
第二规划单元，用于实时接收第一或第二目标定位单元采集的位姿信息，并将装卸臂末端运动至目标法兰处时接收到的姿态作为实现法兰对接时装卸臂末端法兰的姿态。
进一步地，所述驱动模块包括：
第一驱动数据及信号生成单元，用于根据所述运动轨迹生成第一装卸臂驱动数据，并生成第一驱动信号；
第二驱动数据及信号生成单元，用于实时接收第二目标定位单元、第三目标定位单元采集的位姿信息，根据两者的相对位姿求取第二装卸臂驱动数据，并生成第二驱动信号；所述根据两者的相对位姿求取第二装卸臂驱动数据的具体过程包括：
将两者的相对位姿转换为目标法兰坐标系{T}和装卸臂末端法兰坐标系{E}的位姿转换关系：其中Δx,Δy,Δz表示笛卡尔空间下的位置偏差，Δroll,Δpitch,Δyaw表示坐标系的姿态偏差；
设置实际装卸臂末端法兰坐标系{E*}和目标法兰坐标系{T}之间的位姿转换关系为
计算装卸臂末端控制的误差
按位姿变化量λξΔ(k)控制装卸臂末端法兰向目标法兰运动，所述λ∈(0,1)；
根据装卸臂末端法兰位姿变化量λξΔ(k)，计算装卸臂各关节的角度变化值Δθi，作为第二装卸臂驱动数据；Δθi表示第i个关节的角度变化值；
第一驱动单元，用于驱动装卸臂运动，具体包括：
控制器设置子单元，用于构建控制液压驱动单元液压阀门开度的控制器；
PLC电控子单元，用于接收所述第一/第二驱动信号，并将其转换为电控信号；
液压驱动子单元，用于经所述电控信号触发，在所述控制器的控制下驱动装卸臂按照第一装卸臂驱动数据或第二装卸臂驱动数据运动；
第二驱动单元，用于驱动装卸臂末端法兰姿态的调整，使其与目标法兰的姿态一致。
进一步地，所述构建控制液压驱动单元液压阀门开度的控制器，具体包括：
针对液压阀的死区：
(1)针对死区估计值大于实际死区值的情况：
构建控制器为：
其中0＜α＜1；
式中，u为控制器输出信号其物理含义表示液压阀的开度，e为角度误差，Kp、α为待设计的控制器参数，表示死区估计值；
(2)针对死区估计值小于实际死区值的情况：
引入积分，构建控制器为：
式中，Ki为积分器参数；
针对液压阀的时滞：
构建滑模控制器，其传递函数GK(s)为：
式中，s为滑模面，c1为滑模控制参数，Kp、Ki分别为比例、积分控制常数，x为角度，为角速度。
进一步地，所述自动对接系统还包括锁紧模块，用于在所述目标法兰和装卸臂末端法兰完成对接后，锁紧两者。
进一步地，所述驱动模块还包括第三驱动单元，用于驱动所述锁紧模块锁紧所述目标法兰和装卸臂末端法兰。
进一步地，所述交互模块还用于虚拟仿真，该模块包括：
模型构建单元，用于构建装卸臂作业环境3D模型，包括装卸臂和目标法兰；
三维模型仿真单元，用于基于所述3D模型，结合所述规划模块、驱动模块以及实际装卸臂和目标法兰的参数，仿真装卸臂运动。
进一步地，所述交互模块还包括分析优化单元，用于采集分析装卸臂的实际运动及控制参数，根据该参数优化目标定位模块、规划模块和驱动模块，所述运动及控制参数包括角度、角速度、运动时延，以及针对液压控制的超调、液压饱和死区。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)采用两重定位的目标识别模式，根据距离信息切换不同的目标定位单元直至完成对接过程，能实现远距离、大范围、广视角的浮动目标法兰动态识别与定位；2)每一重定位对应的装卸臂驱动原理并不相同，根据距离设置不同的装卸臂驱动方式，保证精度的同时避免了资源浪费；3)对装卸臂的运动特性进行参数化建模和验算，将运动控制进行数据量化(针对液压死区和时滞，构建不同的控制器)，不再依赖现场人员的经验和熟练程度，克服了液压驱动的时延性和惯性超调，提高了对接的成功率和安全性；4)能够在实际作业前，通过3D仿真对算法进行验证，及时纠正错误，避免实际出现故障造成资源浪费，提高对接作业的安全性；5)设有分析优化模块，实时采集装卸臂数据，便于后续对自动对接算法进行优化改进。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为一个实施例中适用于船岸LNG装卸臂的自动对接系统的结构图。
图2为一个实施例中第一目标定位单元的结构图。
图3为一个实施例中第一控制处理模块的原理图。
图4为一个实施例中第二目标定位单元的结构图。
图5为一个实施例中第二控制处理模块的原理图。
图6为一个实施例中第二装卸臂驱动数据计算流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，结合图1，提供了一种适用于船岸LNG装卸臂的自动对接系统，所述系统包括：
目标定位模块，用于采集目标法兰和装卸臂末端法兰的位姿；
规划模块，用于规划装卸臂末端运动至目标法兰的运动轨迹，以及实现法兰对接时装卸臂末端法兰的姿态；
驱动模块，用于驱动装卸臂运动，还用于驱动所述装卸臂末端法兰调整姿态；
交互模块，用于实时显示目标定位模块采集的信息，以及规划模块规划的结果。
进一步地，在其中一个实施例中，所述目标定位模块包括：
测距单元，用于实时测量目标法兰所在目标区域与装卸臂末端之间的距离l；
第一目标定位单元，用于在l＞h时，实时采集目标法兰的位姿信息；h为预设阈值；
这里示例性地，在其中一个实施例中，结合图2，第一目标定位单元包括防爆壳1-1，以及设置在防爆壳1-1内的激光接收器1-2、第一驱动装置1-3、反射器1-4、第二驱动装置1-5、激光发射器1-6以及第一控制处理模块；所述防爆壳1-1上设有出光窗口，所述激光接收器1-2、反射器1-4的角度均可调，分别通过第一驱动装置1-3、第二驱动装置1-5控制；所述激光发射器1-6的出射激光经反射器1-4反射后通过所述出光窗口入射至目标区域，经目标区域内的物体反射后入射至所述激光接收器1-2；所述第一控制处理模块控制所述第二驱动装置1-5驱动反射器1-4按照预设轨迹运动，同时控制所述第一驱动装置1-3驱动激光接收器1-2运动以接收经物体反射的激光，对目标区域进行扫描及成像；所述第一控制处理模块采集通过激光扫描形成的目标区域3D点云图像，从中提取目标法兰并确定其位姿。
这里优选地，激光发射器1-6采用点激光器。
这里优选地，第一目标定位单元设置在装卸臂的立柱上。
这里进一步地，在其中一个实施例中，结合图3，所述第一控制处理模块包括依次执行的：
第一数据采集单元，用于采集从激光发射器发射光到激光接收器接收光的各个周期，根据每个周期计算当前周期所扫描的目标区域某一位置点与第一视觉识别模块的距离，对目标区域进行三维成像，形成3D点云图像；
第一处理单元，用于利用Kd-Tree算法对所述3D点云图像的点云数据进行分割；
第二处理单元，用于利用法向滤波算法过滤3D点云数据；
第三处理单元，用于利用圆心拟合滤波算法过滤非圆状的3D点云数据；
第四处理单元，用于将过滤后的3D点云数据投影至空间任意平面，并利用Hough变换检测所有圆状物体；
第五处理单元，用于建立目标评分体系，识别目标法兰的所有离散点；所述目标评分体系模型为：
式中，f1(x)为ε的第一个启发函数，其输入为法兰内外径预测值及实测值，输出为内外径预测值及实测值间的拟合程度，a、k1为其对应的权值，通过经验公式或样本训练求得；f2(y)为ε的第二个启发函数，其输入为法兰法向姿态预测值及实测值，输出为法向姿态预测值及实测值间的拟合程度，b、k2为其对应的权值，通过经验公式或样本训练求得；f3(z)为ε的第三个启发函数，其输入为法兰内外径及其外离散点，输出为内外径外干扰物离散程度，c、k3为其对应的权值，通过经验公式或样本训练求得；
第六处理单元，用于求取离散点最优解；
这里优选地，可以采用Nelder-Mead迭代算法求取离散点最优解。
第七处理单元，用于根据所述离散点最优解解算目标法兰的位姿。
这里进一步地，在其中一个实施例中，所述第一控制处理模块还包括设置于第二处理单元与第三处理单元之间的：
第八处理单元，用于判断法向滤波次数是否大于预设次数，若是，执行第三处理单元，否则返回执行第一处理单元。
第二目标定位单元，用于在l≤h时，实时采集目标法兰的位姿信息；
这里示例性地，在其中一个实施例中，结合图4，第二目标定位单元包括激光发射器组2-3、红外相机2-1、防爆壳支架2-2以及第二控制处理模块；所述激光发射器组2-3包括若干个线激光器，所述防爆壳支架2-2设置在装卸臂末端，所述激光发射器组2-3和红外相机2-1设置在所述防爆壳支架2-2上；所述第二控制处理模块控制激光发射器组2-3发射多束线激光至目标法兰，同时控制红外相机2-1采集线激光反射形成的3D点云图像，提取目标法兰并确定其位姿。
这里进一步地，在其中一个实施例中，结合图5，所述第二控制处理模块包括依次执行的：
第二数据采集单元，用于控制激光发射器组发射多束线激光至目标法兰，同时控制红外相机采集线激光经目标法兰反射形成的目标法兰3D点云图像；
第九处理单元，用于从所述3D点云图像中提取激光线，并滤除激光线以外的像素信息；
第十处理单元，用于将激光线分割为多条线段；
这里优选地，将激光线分割为多条线段可以采用Douglas-Peucker算法，也可以采用最小二乘法。
第十一处理单元，用于根据红外相机的内参以及激光平面的外参，计算每个激光点的空间坐标；
第十二处理单元，用于对每条线段进行空间直线拟合，并计算每条直线和水平面之间的夹角，之后将夹角小于预设阈值的线段剔除；
这里优选地，可以利用最小二乘法对每条线段进行空间直线拟合。
第十三处理单元，用于利用剩余的线段拟合目标法兰平面，解算法兰法向量；
第十四处理单元，用于提取每一条剩余线段的任意一个顶点作为目标法兰边界点，并将边界点投影至目标法兰平面，之后根据已知的目标法兰直径拟合目标法兰轮廓，根据轮廓求解目标法兰的位姿。
这里进一步地，在其中一个实施例中，所述第九处理单元从所述3D点云图像中提取激光线，并滤除激光线以外的像素信息，具体采用激光降维加权循迹算法，该算法的具体过程包括：
步骤1，设定激光亮度阈值为LThres，背景光阈值为BThres；
步骤2，对于所述3D点云图像中的每一行或列，获取该行或列中最亮的像素点，并判断该像素点的亮度值Lmax是否大于所述激光亮度阈值LThres，若大于则表示该行或列为一条激光线，保留该行或列，并执行下一步；否则表示该行或列不为激光线；
步骤3，以所述最亮的像素点为起点，搜索其所在行或列中所有亮度值大于所述背景光阈值BThres的像素点；
步骤4，基于所述最亮的像素点以及步骤3搜索到的所有像素点的亮度值，利用加权算法求取对应行或列的亮度值LP；
步骤5，根据所有亮度值LP确定激光分布，并滤除其余行或列。
切换单元，用于切换第一目标定位单元、第二目标定位单元工作；
第三目标定位单元，用于实时获取装卸臂末端法兰的位姿信息。
采用本实施例的方案，采用两重定位的目标识别模式，根据距离信息切换不同的目标定位单元直至完成对接过程，能实现远距离、大范围、广视角的浮动目标法兰动态识别与定位。此外，每一重定位的原理并不相同，根据距离设置不同定位精度的模块，保证精度的同时避免了资源浪费；例如远距离情况下，第一视觉识别模块通过点激光扫射生成3D点云图像，通过法向滤波算法过滤错误姿态干扰物，通过圆心拟合滤波算法过滤非圆状干扰物，最终通过目标法兰特征点建立评分机制，完成目标法兰的粗定位；近距离情况下，第二视觉识别模块通过线激光发送激光生成3D点云图像，通过激光降维加权循迹算法提取激光线过滤其余像素点，通过对激光线处理拟合目标法兰轮廓，完成目标法兰的精定位，相对于粗定位精度更高。
进一步地，在其中一个实施例中，所述目标定位模块还包括：第四目标定位单元，用于实时检测装卸臂作业环境中的障碍物，并采集各障碍物的位置信息。
进一步地，在其中一个实施例中，所述规划模块包括：
第一规划单元，用于实时接收第一目标定位单元、第三目标定位单元采集的位姿信息，以及第四目标定位单元采集的位置信息，以第一目标定位单元采集的位姿信息为目标，结合逆运动学算法和避障算法求解装卸臂各关节的运动角度，生成装卸臂的运动轨迹；
第二规划单元，用于实时接收第一或第二目标定位单元采集的位姿信息，并将装卸臂末端运动至目标法兰处时接收到的姿态作为实现法兰对接时装卸臂末端法兰的姿态。
进一步地，在其中一个实施例中，所述驱动模块包括：
第一驱动数据及信号生成单元，用于根据所述运动轨迹生成第一装卸臂驱动数据，并生成第一驱动信号；
第二驱动数据及信号生成单元，用于实时接收第二目标定位单元、第三目标定位单元采集的位姿信息，根据两者的相对位姿求取第二装卸臂驱动数据，并生成第二驱动信号；所述根据两者的相对位姿求取第二装卸臂驱动数据的具体过程包括：
将两者的相对位姿转换为目标法兰坐标系{T}和装卸臂末端法兰坐标系{E}的位姿转换关系：其中Δx,Δy,Δz表示笛卡尔空间下的位置偏差，Δroll,Δpitch,Δyaw表示坐标系的姿态偏差；
设置实际装卸臂末端法兰坐标系{E*}和目标法兰坐标系{T}之间的位姿转换关系为
计算装卸臂末端控制的误差
按位姿变化量λξΔ(k)控制装卸臂末端法兰向目标法兰运动，所述λ∈(0,1)；
根据装卸臂末端法兰位姿变化量λξΔ(k)，计算装卸臂各关节的角度变化值Δθi，作为第二装卸臂驱动数据；Δθi表示第i个关节的角度变化值；
第一驱动单元，用于驱动装卸臂运动，具体包括：
控制器设置子单元，用于构建控制液压驱动单元液压阀门开度的控制器；
PLC电控子单元，用于接收所述第一/第二驱动信号，并将其转换为电控信号；
液压驱动子单元，用于经所述电控信号触发，在所述控制器的控制下驱动装卸臂按照第一装卸臂驱动数据或第二装卸臂驱动数据运动(驱动装卸臂按所述运动轨迹运动，或者驱动装卸臂关节按照变化值Δθi运动)；
第二驱动单元，用于驱动装卸臂末端法兰姿态的调整，使其与目标法兰的姿态一致。
采用上述实施例的方案，每一重定位对应的装卸臂驱动原理并不相同，根据距离设置不同的装卸臂驱动方式，保证精度的同时避免了资源浪费。
进一步地，在其中一个实施例中，所述构建控制液压驱动单元液压阀门开度的控制器，具体包括：
针对液压阀的死区：
考虑死区估计值大于实际死区值以及死区估计值小于实际死区值两种情况，对于前一个情况死区估计值大于实际死区值即虽然会使得稳态误差为0，但是由于控制器的输出永远大于死区临界开度，将使得控制器在/>处来回切换，对执行器造成不好的影响。对于后一种情况/>此时无法完全抵消死区非线性的影响，因此死区的非线性仍然存在/>会造成稳态误差/>由此：
(1)针对死区估计值大于实际死区值的情况：
构建控制器为：
其中0＜α＜1；
式中，u为控制器输出信号其物理含义表示液压阀的开度，e为角度误差，Kp、α为待设计的控制器参数，表示死区估计值；
(2)针对死区估计值小于实际死区值的情况：
引入积分，构建控制器为：
式中，Ki为积分器参数；
针对液压阀的时滞：
液压阀通过改变阀门开度来调节油缸内液压油的流速，液压油的物料反应和能量交换需要一定时间，且装卸臂关节的旋转是通过钢丝绳带动而产生的，执行机构的动作时间也需要一定的时间缓存，以上几种原因共同导致了液压阀的时滞特性。这一时滞特性具体表现在当PLC写入开度时，编码器要等待几秒钟才能发现数值的改变。对液压阀的时滞时间越大，控制品质会越差，系统的稳定性也会降低。由于延迟环节的存在，系统达到稳态需要更长的调节时间且控制过程的超调会更为严重。
由此针对在控制过程中存在的调节作用不及时，动态偏差量大等问题，构建滑模控制器，其传递函数GK(s)为：
式中，s为滑模面，c1为滑模控制参数，Kp、Ki分别为比例、积分控制常数，x为角度，为角速度。
进一步地，在其中一个实施例中，所述自动对接系统还包括锁紧模块，用于在所述目标法兰和装卸臂末端法兰完成对接后，锁紧两者。
进一步地，在其中一个实施例中，所述驱动模块还包括第三驱动单元，用于驱动所述锁紧模块锁紧所述目标法兰和装卸臂末端法兰。
进一步地，在其中一个实施例中，所述交互模块还用于虚拟仿真，该模块包括：
模型构建单元，用于构建装卸臂作业环境3D模型，包括装卸臂和目标法兰；
三维模型仿真单元，用于基于所述3D模型，结合所述规划模块、驱动模块以及实际装卸臂和目标法兰的参数，仿真装卸臂运动。
进一步地，在其中一个实施例中，所述交互模块还包括分析优化单元，用于采集分析装卸臂的实际运动及控制参数，根据该参数优化目标定位模块、规划模块和驱动模块，所述运动及控制参数包括角度、角速度、运动时延，以及针对液压控制的超调、液压饱和死区。
本发明适用于船岸LNG装卸臂的自动对接系统采用两重定位的目标识别模式，根据距离信息切换不同的目标定位单元直至完成对接过程，能实现远距离、大范围、广视角的浮动目标法兰动态识别与定位。每一重定位对应的装卸臂驱动原理并不相同，根据距离设置不同的装卸臂驱动方式，保证精度的同时避免了资源浪费。此外，对装卸臂的运动特性进行参数化建模和验算，将运动控制进行数据量化(针对液压死区和时滞，构建不同的控制器)，不再依赖现场人员的经验和熟练程度，克服了液压驱动的时延性和惯性超调，提高了对接的成功率和安全性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.适用于船岸LNG装卸臂的自动对接系统，其特征在于，所述系统包括：
目标定位模块，用于采集目标法兰和装卸臂末端法兰的位姿；
规划模块，用于规划装卸臂末端运动至目标法兰的运动轨迹，以及实现法兰对接时装卸臂末端法兰的姿态；
驱动模块，用于驱动装卸臂运动，还用于驱动所述装卸臂末端法兰调整姿态；
交互模块，用于实时显示目标定位模块采集的信息，以及规划模块规划的结果；
所述目标定位模块包括：
测距单元，用于实时测量目标法兰所在目标区域与装卸臂末端之间的距离l；
第一目标定位单元，用于在l＞h时，实时采集目标法兰的位姿信息；h为预设阈值；
第二目标定位单元，用于在l≤h时，实时采集目标法兰的位姿信息；
切换单元，用于切换第一目标定位单元、第二目标定位单元工作；
第三目标定位单元，用于实时获取装卸臂末端法兰的位姿信息；
所述目标定位模块还包括：第四目标定位单元，用于实时检测装卸臂作业环境中的障碍物，并采集各障碍物的位置信息；
所述规划模块包括：
第一规划单元，用于实时接收第一目标定位单元、第三目标定位单元采集的位姿信息，以及第四目标定位单元采集的位置信息，以第一目标定位单元采集的位姿信息为目标，结合逆运动学算法和避障算法求解装卸臂各关节的运动角度，生成装卸臂的运动轨迹；
第二规划单元，用于实时接收第一或第二目标定位单元采集的位姿信息，并将装卸臂末端运动至目标法兰处时接收到的姿态作为实现法兰对接时装卸臂末端法兰的姿态；
所述驱动模块包括：
第一驱动数据及信号生成单元，用于根据所述运动轨迹生成第一装卸臂驱动数据，并生成第一驱动信号；
第二驱动数据及信号生成单元，用于实时接收第二目标定位单元、第三目标定位单元采集的位姿信息，根据两者的相对位姿求取第二装卸臂驱动数据，并生成第二驱动信号；所述根据两者的相对位姿求取第二装卸臂驱动数据的具体过程包括：
将两者的相对位姿转换为目标法兰坐标系{T}和装卸臂末端法兰坐标系{E}的位姿转换关系：其中Δx,Δy,Δz表示笛卡尔空间下的位置偏差，Δroll,Δpitch,Δyaw表示坐标系的姿态偏差；
设置实际装卸臂末端法兰坐标系{E*}和目标法兰坐标系{T}之间的位姿转换关系为
计算装卸臂末端控制的误差
按位姿变化量λξΔ控制装卸臂末端法兰向目标法兰运动，λ∈(0,1)；
根据装卸臂末端法兰位姿变化量λξΔ，计算装卸臂各关节的角度变化值Δθi，作为第二装卸臂驱动数据；Δθi表示第i个关节的角度变化值；
第一驱动单元，用于驱动装卸臂运动，具体包括：
控制器设置子单元，用于构建控制液压驱动单元液压阀门开度的控制器；
PLC电控子单元，用于接收所述第一/第二驱动信号，并将其转换为电控信号；
液压驱动子单元，用于经所述电控信号触发，在所述控制器的控制下驱动装卸臂按照第一装卸臂驱动数据或第二装卸臂驱动数据运动；
第二驱动单元，用于驱动装卸臂末端法兰姿态的调整，使其与目标法兰的姿态一致；
所述构建控制液压驱动单元液压阀门开度的控制器，具体包括：
针对液压阀的死区：
(1)针对死区估计值大于实际死区值的情况：
构建控制器为：
其中0<α<1；
式中，u为控制器输出信号其物理含义表示液压阀的开度，e为角度误差，α为待设计的控制器参数，表示死区估计值；
(2)针对死区估计值小于实际死区值的情况：
引入积分，构建控制器为：
针对液压阀的时滞：
构建Smith预估控制器，其传递函数GK(s)为：
GK(s)＝sKp+Ki∫sdt，
式中，s为滑模面，c1为滑模控制参数，Kp、Ki分别为比例、积分控制常数，x为角度，为角速度。
2.根据权利要求1所述的适用于船岸LNG装卸臂的自动对接系统，其特征在于，所述自动对接系统还包括锁紧模块，用于在所述目标法兰和装卸臂末端法兰完成对接后，锁紧两者。
3.根据权利要求2所述的适用于船岸LNG装卸臂的自动对接系统，其特征在于，所述驱动模块还包括第三驱动单元，用于驱动所述锁紧模块锁紧所述目标法兰和装卸臂末端法兰。
4.根据权利要求1所述的适用于船岸LNG装卸臂的自动对接系统，其特征在于，所述交互模块还用于虚拟仿真，该模块包括：
模型构建单元，用于构建装卸臂作业环境3D模型，包括装卸臂和目标法兰；
三维模型仿真单元，用于基于所述3D模型，结合所述规划模块、驱动模块以及实际装卸臂和目标法兰的参数，仿真装卸臂运动。
5.根据权利要求4所述的适用于船岸LNG装卸臂的自动对接系统，其特征在于，所述交互模块还包括分析优化单元，用于采集分析装卸臂的实际运动及控制参数，根据该控制参数优化目标定位模块、规划模块和驱动模块，所述运动及控制参数包括角度、角速度、运动时延，以及针对液压控制的超调、液压饱和死区。
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