CN112777555A - 一种智能加油装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能加油装置及方法，装置主要包括：加油机箱、加油枪、摄像头模块、机械臂模块以及设置在所述加油机箱中的控制模块；所述摄像头模块固定设置于所述机械臂模块上，所述摄像头模块用于采集车辆实时图像信息；所述控制模块用于根据所述车辆实时图像信息确定车辆油箱盖的位姿参数，并根据所述位姿参数控制所述机械臂模块开启车辆的油箱盖和油箱塞，抓取所述加油枪移动至油箱口的位置进行加油，并在加油结束后将所述加油枪放回所述油枪限位槽中，本发明将摄像头模块固定于机械臂模块上，实时检测机械臂模块的位置，从而保证了机械臂模块定位的准确度，从而提高自动化加油时的精准程度。

Description

一种智能加油装置及方法
技术领域
本发明涉及加油机技术领域，特别是涉及一种智能加油装置及方法。
背景技术
加油机是一种给汽车补给油料的装置，是国民经济中交通运输产业发展的重要产物。目前，市场上的加油机主要有2种加油模式。最早出现且最为适用的是配有专职加油员的加油机。加油机的专职加油员询问驾驶员需要加注的油品型号和数量，并操作加油机完成加油。中国加油站大量采用该种模式的加油机完成售油和加油的工作。但这种模式导致加油站人力成本高，专职加油员劳动强度大，易受挥发性有机油料的侵害，严冬酷暑时工作环境恶劣。且加油员人工操作的主观性较大，受到天气、心情或者环境因素的影响很大，造成了加油机产生故障、失火和漏油等问题时有发生。随后产生了第二种加油模式的自助加油机：驾驶员支付现金或刷卡后自己操作加油枪给汽车加油。该加油模式在发达国家已广泛使用，中国也开始逐步采用。这种模式将专职加油员的工作转嫁给驾驶员，要求驾驶员会操作加油机，非常不便于残疾人、孕妇等特殊驾驶员加油。
目前，现有技术中提供了另一种加油模式的加油机：基于机器人技术的自动加油机，利用传感器定位汽车及其油箱门和油箱口，控制系统指挥机器人自动完成加油。加油机器人可以让驾驶员在车内完成加油和付款，但是现有技术中存在的问题是车辆在停放时的位置具有极大的随机性，导致停放时加油位置存在偏差，且由于车子型号不同会导致加油口位置不尽相同，会导致出油口与油箱口错位，机器人对于偏差和错位较大的车辆无法稳定的加油。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能加油装置及方法，能够提高自动化加油时的精准程度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种智能加油装置，包括：
加油机箱、加油枪、摄像头模块、机械臂模块以及设置在所述加油机箱中的控制模块；
所述加油枪通过油管与所述加油机箱的出油管连接；所述加油枪设置在所述加油机箱的油枪限位槽中；
所述摄像头模块固定设置于所述机械臂模块上，所述摄像头模块与所述控制模块连接，所述摄像头模块用于采集车辆实时图像信息；
所述控制模块用于根据所述车辆实时图像信息确定车辆油箱盖的位姿参数，并根据所述位姿参数控制所述机械臂模块开启车辆的油箱盖和油箱塞，抓取所述加油枪移动至油箱口的位置进行加油，根据驾驶员发送的加油信息控制所述加油枪的出油量，并在加油结束后将所述加油枪放回所述油枪限位槽中；所述加油信息包括油量信息和支付信息。
优选地，还包括显示模块，所述显示模块设置在所述加油机箱的外壳上，所述显示模块显示有实时加油二维码；驾驶员通过移动终端扫描所述实时加油二维码，登录远程加油平台；所述远程加油平台用于将驾驶员在所述移动终端中输入的加油信息发送至所述控制模块；所述显示模块还用于在加油时显示加油量和加油金额。
优选地，还包括信号接收模块，所述信号接收模分别与所述控制模块和所述移动终端连接，所述信号接收模块用于接收所述加油信息，并发送至所述控制模块。
优选地，还包括电机驱动模块，所述电机驱动模块分别与所述控制模块和所述机械臂模块连接；所述电机驱动模块用于接收所述控制模块发送的控制指令，并根据所述控制指令驱动所述机械臂模块动作。
优选地，所述机械臂模块包括依次活动连接的肩关节机构、第一臂、肘关节机构、第二臂、手关节机构和末端执行器；所述肩关节机构与所述加油机箱连接，所述肩关节机构、所述肘关节机构、所述手关节机构和所述末端执行器均与所述电机驱动模块连接；所述摄像头模块设置于所述末端执行器上；
所述末端执行器包括机械手和包裹所述机械手的柔性触觉传感器；所述机械手用于完成抓取加油枪、开启车辆的油箱盖和油箱塞的操作；所述柔性触觉传感器用于产生接触信号，并将所述接触信号发送至所述控制模块；所述控制模块用于根据所述接触信号判断所述机械手分别与所述加油枪、所述油箱盖和所述油箱塞的接触力度是否存在大于安全阈值的情况，若存在，则停止所述机械臂模块的动作，若不存在，则继续进行机械臂模块的动作；
所述控制模块控制所述肩关节机构和所述肘关节机构带动所述末端执行器在三维空间上移动。
优选地，还包括消防箱和消防喷嘴；
所述消防箱设置在所述加油箱体的一侧；所述消防喷嘴设置在所述机械臂模块上，所述消防喷嘴与所述消防箱通过消防管连接；所述消防喷嘴与所述控制模块相连，所述控制模块根据所述车辆实时图像信息判断是否存在失火区域，若存在，则将所述机械臂模块移动至所述失火区域，打开所述消防喷嘴进行灭火。
优选地，还包括手动加油模块，所述手动加油模块包括信息采集单元和控制器单元；
所述信息采集单元设置在所述加油机箱的外壳上；所述信息采集单元与所述控制器单元连接；所述信息采集单元包括键盘和刷卡槽；所述键盘用于采集驾驶员键入的所述油量信息；所述刷卡槽用于采集驾驶员键入的所述支付信息；所述控制器单元根据所述油量信息和所述支付信息控制所述加油枪的出油量。
优选地，所述手动加油模块还包括打印单元，所述打印单元与所述控制器单元连接，所述打印单元用于根据所述出油量和所述支付信息输出纸质支付凭条。
一种智能加油方法，包括：
获取待加油车辆的车辆实时图像信息和加油信息；所述加油信息包括油量信息和支付信息；
根据所述车辆实时图像信息确定待加油车辆的油箱盖的位姿参数，并根据所述位姿参数控制机械臂模块开启油箱盖和油箱塞，抓取加油枪移动至油箱口的位置进行加油，根据所述加油信息控制所述加油枪的出油量，并在加油结束后将所述加油枪放回油枪限位槽中。
优选地，根据所述车辆实时图像信息确定待加油车辆的油箱盖的位姿参数，包括：
对所述车辆实时图像信息进行滤波，得到初始车辆类别信息和初始车辆距离信息；
基于深度学习网络对所述第一车辆类别信息进行语义分割，得到车辆分割信息；所述深度学习网络是由多种型号的车辆图片集作为训练集训练得到的；
将所述车辆分割信息与所述车辆图片集进行比对，得到最终车辆类别信息；
基于单目视觉识别方法对所述初始车辆距离信息进行计算，得到最终车辆距离信息；
所述位姿参数包括所述最终车辆类别信息和所述最终车辆距离信息。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种智能加油装置及方法，装置主要包括：加油机箱、加油枪、摄像头模块、机械臂模块以及设置在所述加油机箱中的控制模块；所述摄像头模块固定设置于所述机械臂模块上，所述摄像头模块用于采集车辆实时图像信息；所述控制模块用于根据所述车辆实时图像信息确定车辆油箱盖的位姿参数，并根据所述位姿参数控制所述机械臂模块开启车辆的油箱盖和油箱塞，抓取所述加油枪移动至油箱口的位置进行加油，并在加油结束后将所述加油枪放回所述油枪限位槽中，本发明将摄像头模块固定于机械臂模块上，实时检测机械臂模块的位置，从而保证了机械臂模块定位的准确度，从而提高自动化加油时的精准程度。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明智能加油装置的结构示意图；
图2为本发明智能加油方法的流程图。
符号说明：
1-加油机箱，2加油枪，3-摄像头模块，4-肩关节机构，5-第一臂，6-肘关节机构，7-第二臂，8-手关节机构，9-末端执行器，10-消防喷嘴，11-消防箱，12-显示单元，13-打印单元，14-显示模块。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种智能加油装置及方法，能够提高自动化加油时的精准程度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明智能加油装置的结构示意图，如图1所示，本发明一种智能加油装置包括：
加油机箱1、加油枪2、摄像头模块3、机械臂模块以及设置在所述加油机箱1中的控制模块。
所述加油枪2通过油管与所述加油机箱1的出油管连接；所述加油枪2设置在所述加油机箱1的油枪限位槽中。
所述摄像头模块3固定设置于所述机械臂模块上，所述摄像头模块3与所述控制模块连接，所述摄像头模块3用于采集车辆实时图像信息。
所述控制模块用于根据所述车辆实时图像信息确定车辆油箱盖的位姿参数，并根据所述位姿参数控制所述机械臂模块开启车辆的油箱盖和油箱塞，抓取所述加油枪2移动至油箱口的位置进行加油，根据驾驶员发送的加油信息控制所述加油枪2的出油量，并在加油结束后将所述加油枪2放回所述油枪限位槽中；所述加油信息包括油量信息和支付信息。
优选地，还包括显示模块14，所述显示模块14设置在所述加油机箱1的外壳上，所述显示模块14显示有实时加油二维码；驾驶员通过移动终端扫描所述实时加油二维码，登录远程加油平台；所述远程加油平台用于将驾驶员在所述移动终端中输入的加油信息发送至所述控制模块；所述显示模块14还用于在加油时显示加油量和加油金额。
作为一种可选的实施方式，所述移动终端包括手机、平板电脑、便携式个人计算机。
在本实施例中，驾驶员通过手机中的APP(例如微信)扫描屏幕上方的实时加油二维码进入远程加油平台，远程加油平台中可以提供驾驶员选择加油的方式，例如指定油量或者指定金额。在加油过程中，机械臂自动开启油箱盖并通过加油枪2进行加油，当加油完毕时，控制模块根据实际加油量和实际加油金额与驾驶员选择的指定油量或者指定金额进行比较，若未到达指定油量或指定金额时，控制模块发送退费信号给远程加油平台，远程加油平台计算退款费用，并发送至驾驶员的微信账户中。
可选地，驾驶员还可以通过手机中该石油公司的APP中定额加油选项进行加油和付款。
具体的，驾驶员如需开票，只要在微信界面里填写完整的公司信息，远程平台根据驾驶员和控制模块的信息进行核对，若二者匹配，则发送给驾驶员电子发票。
优选地，还包括信号接收模块，所述信号接收模分别与所述控制模块和所述移动终端连接，所述信号接收模块用于接收所述加油信息，并发送至所述控制模块。
具体的，所述信号接收模块为WiFi无线接收器。
优选地，还包括电机驱动模块，所述电机驱动模块分别与所述控制模块和所述机械臂模块连接；所述电机驱动模块用于接收所述控制模块发送的控制指令，并根据所述控制指令驱动所述机械臂模块动作。
优选地，所述机械臂模块包括依次活动连接的肩关节机构4、第一臂5、肘关节机构6、第二臂7、手关节机构8和末端执行器9；所述肩关节机构4与所述加油机箱1连接，所述肩关节机构4、所述肘关节机构6、所述手关节机构8和所述末端执行器9均与所述电机驱动模块连接；所述摄像头模块3设置于所述末端执行器9上。
所述末端执行器9包括机械手和包裹所述机械手的柔性触觉传感器；所述机械手用于完成抓取加油枪2、开启车辆的油箱盖和油箱塞的操作；所述柔性触觉传感器用于产生接触信号，并将所述接触信号发送至所述控制模块；所述控制模块用于根据所述接触信号判断所述机械手分别与所述加油枪2、所述油箱盖和所述油箱塞的接触力度是否存在大于安全阈值的情况，若存在，则停止所述机械臂模块的动作，若不存在，则继续进行机械臂模块的动作。
所述控制模块控制所述肩关节机构4和所述肘关节机构6带动所述末端执行器9在三维空间上移动。
作为一种可选的实施方式，本发明中肩关节机构4、肘关节机构6和手关节机构8共同组成了关节型加油机构，其中，本发明采用多自由度机械臂模块，各个关节机构的轴线相互正交。
可选地，所述肩关节机构4、肘关节机构6和手关节机构8的关节轴线还可以依次呈45°设置。
为了避免机器臂运行过程中可能与汽车发生触碰和拖拉，包括加油枪2(或加油管)与油箱口、机器臂模块与汽车车身的碰撞的情况发生，本发明还设置有柔性触觉传感器，所述柔性触觉传感器包裹机械手，从而作为机械手的皮肤。通过柔性触觉传感器的信号，可以判断机械手与汽车的位置关系。从而防止出现损坏机器臂和(或)汽车，以及可能因撞击产生火花的事故。
优选地，还包括消防箱11和消防喷嘴10。所述消防箱11设置在所述加油箱体的一侧；所述消防喷嘴10设置在所述机械臂模块上，所述消防喷嘴10与所述消防箱11通过消防管连接；所述消防喷嘴10与所述控制模块相连，所述控制模块根据所述车辆实时图像信息判断是否存在失火区域，若存在，则将所述机械臂模块移动至所述失火区域，打开所述消防喷嘴10进行灭火。
具体的，本发明可以根据摄像头模块3采集到的实时图像信息判断车辆周边是否出现火苗或者火星，当监测到情况发生后会终止加油，启动消防喷嘴10灭火，提高了装置的安全程度。
优选地，还包括手动加油模块，所述手动加油模块包括信息采集单元和控制器单元；所述信息采集单元设置在所述加油机箱1的外壳上；所述信息采集单元与所述控制器单元连接；所述信息采集单元包括键盘和刷卡槽；所述键盘用于采集驾驶员键入的所述油量信息；所述刷卡槽用于采集驾驶员键入的所述支付信息；所述控制器单元根据所述油量信息和所述支付信息控制所述加油枪2的出油量。
在本实施例中，驾驶员可以通过控制模块和手动加油模块来选择是下车手动加油还是在车上选择机械模块加油,通过设置摄像头模块3和机械臂模块，可以让机械臂模块精确的将加油枪2放置到车子的加油口内。
优选地，所述手动加油模块还包括打印单元13，所述打印单元13与所述控制器单元连接，所述打印单元13用于根据所述出油量和所述支付信息输出纸质支付凭条。
可选地，所述手动加油模块还包括显示单元12，所述显示单元12与所述信息采集单元和所述控制器单元连接，所述显示单元12用于对所述油量信息和所述支付信息进行显示。
图2为本发明智能加油方法的流程图，如图2所示，本发明智能加油方法包括：
步骤100：获取待加油车辆的车辆实时图像信息和加油信息；所述加油信息包括油量信息和支付信息。
步骤200：根据所述车辆实时图像信息确定待加油车辆的油箱盖的位姿参数，并根据所述位姿参数控制机械臂模块开启油箱盖和油箱塞，抓取加油枪移动至油箱口的位置进行加油，根据所述加油信息控制所述加油枪的出油量，并在加油结束后将所述加油枪放回油枪限位槽中。
优选地，所述步骤200包括：
对所述车辆实时图像信息进行滤波，得到初始车辆类别信息和初始车辆距离信息。
基于深度学习网络对所述第一车辆类别信息进行语义分割，得到车辆分割信息；所述深度学习网络是由多种型号的车辆图片集作为训练集训练得到的。
将所述车辆分割信息与所述车辆图片集进行比对，得到最终车辆类别信息。
基于单目视觉识别方法对所述初始车辆距离信息进行计算，得到最终车辆距离信息。
所述位姿参数包括所述最终车辆类别信息和所述最终车辆距离信息。
具体的，本发明通过单目视觉识别方法中的定位识别系统，用1台CCD摄像机(摄像头模块)识别和定位油箱盖和油箱塞及其位置。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明将摄像头模块固定于机械臂模块上，实时检测机械臂模块的位置，从而保证了机械臂模块定位的准确度，从而提高自动化加油时的精准程度。
(2)本发明通过控制模块接收驾驶员的加油信息，可以实现自动化的智能加油模式，且利用手动加油模块也能完成传统手动加油模式。根据两种模式的配合工作，提高了加油装置的加油灵活程度，增加了本发明加油装置的适用范围。
(3)本发明中消防喷嘴设置在机械臂模块上，在加油过程中的起火事故可以立刻进行扑灭，提高了防火的效率；且消防喷嘴能够随着机械臂模块一起运动，也大幅提高了加油装置的灭火的灵活性。
(4)本发明中肩关节机构、肘关节机构和手关节机构8共同组成了关节型加油机构，提高了机械臂模块运动的灵活性，使得末端执行器在抓取和安放加油枪的运动路径中，不会出现奇异点和运动盲区。
(5)本发明中还通过设置柔性触觉传感器，进一步保障了加油枪寻找加油口时的精度，以及保证了加油装置的安全性和稳定性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种智能加油装置，其特征在于，包括：
加油机箱、加油枪、摄像头模块、机械臂模块以及设置在所述加油机箱中的控制模块；
所述加油枪通过油管与所述加油机箱的出油管连接；所述加油枪设置在所述加油机箱的油枪限位槽中；
所述摄像头模块固定设置于所述机械臂模块上，所述摄像头模块与所述控制模块连接，所述摄像头模块用于采集车辆实时图像信息；
所述控制模块用于根据所述车辆实时图像信息确定车辆油箱盖的位姿参数，并根据所述位姿参数控制所述机械臂模块开启车辆的油箱盖和油箱塞，抓取所述加油枪移动至油箱口的位置进行加油，根据驾驶员发送的加油信息控制所述加油枪的出油量，并在加油结束后将所述加油枪放回所述油枪限位槽中；所述加油信息包括油量信息和支付信息。
2.根据权利要求1所述的智能加油装置，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块设置在所述加油机箱的外壳上，所述显示模块显示有实时加油二维码；驾驶员通过移动终端扫描所述实时加油二维码，登录远程加油平台；所述远程加油平台用于将驾驶员在所述移动终端中输入的加油信息发送至所述控制模块；所述显示模块还用于在加油时显示加油量和加油金额。
3.根据权利要求2所述的智能加油装置，其特征在于，还包括信号接收模块，所述信号接收模分别与所述控制模块和所述移动终端连接，所述信号接收模块用于接收所述加油信息，并发送至所述控制模块。
4.根据权利要求1所述的智能加油装置，其特征在于，还包括电机驱动模块，所述电机驱动模块分别与所述控制模块和所述机械臂模块连接；所述电机驱动模块用于接收所述控制模块发送的控制指令，并根据所述控制指令驱动所述机械臂模块动作。
5.根据权利要求4所述的智能加油装置，其特征在于，所述机械臂模块包括依次活动连接的肩关节机构、第一臂、肘关节机构、第二臂、手关节机构和末端执行器；所述肩关节机构与所述加油机箱连接，所述肩关节机构、所述肘关节机构、所述手关节机构和所述末端执行器均与所述电机驱动模块连接；所述摄像头模块设置于所述末端执行器上；
所述末端执行器包括机械手和包裹所述机械手的柔性触觉传感器；所述机械手用于完成抓取加油枪、开启车辆的油箱盖和油箱塞的操作；所述柔性触觉传感器用于产生接触信号，并将所述接触信号发送至所述控制模块；所述控制模块用于根据所述接触信号判断所述机械手分别与所述加油枪、所述油箱盖和所述油箱塞的接触力度是否存在大于安全阈值的情况，若存在，则停止所述机械臂模块的动作，若不存在，则继续进行机械臂模块的动作；
所述控制模块控制所述肩关节机构和所述肘关节机构带动所述末端执行器在三维空间上移动。
6.根据权利要求1所述的智能加油装置，其特征在于，还包括消防箱和消防喷嘴；
所述消防箱设置在所述加油箱体的一侧；所述消防喷嘴设置在所述机械臂模块上，所述消防喷嘴与所述消防箱通过消防管连接；所述消防喷嘴与所述控制模块相连，所述控制模块根据所述车辆实时图像信息判断是否存在失火区域，若存在，则将所述机械臂模块移动至所述失火区域，打开所述消防喷嘴进行灭火。
7.根据权利要求1所述的智能加油装置，其特征在于，还包括手动加油模块，所述手动加油模块包括信息采集单元和控制器单元；
所述信息采集单元设置在所述加油机箱的外壳上；所述信息采集单元与所述控制器单元连接；所述信息采集单元包括键盘和刷卡槽；所述键盘用于采集驾驶员键入的所述油量信息；所述刷卡槽用于采集驾驶员键入的所述支付信息；所述控制器单元根据所述油量信息和所述支付信息控制所述加油枪的出油量。
8.根据权利要求7所述的智能加油装置，其特征在于，所述手动加油模块还包括打印单元，所述打印单元与所述控制器单元连接，所述打印单元用于根据所述出油量和所述支付信息输出纸质支付凭条。
9.一种智能加油方法，其特征在于，包括：
获取待加油车辆的车辆实时图像信息和加油信息；所述加油信息包括油量信息和支付信息；
根据所述车辆实时图像信息确定待加油车辆的油箱盖的位姿参数，并根据所述位姿参数控制机械臂模块开启油箱盖和油箱塞，抓取加油枪移动至油箱口的位置进行加油，根据所述加油信息控制所述加油枪的出油量，并在加油结束后将所述加油枪放回油枪限位槽中。
10.根据权利要求9所述的智能加油方法，其特征在于，根据所述车辆实时图像信息确定待加油车辆的油箱盖的位姿参数，包括：
对所述车辆实时图像信息进行滤波，得到初始车辆类别信息和初始车辆距离信息；
基于深度学习网络对所述第一车辆类别信息进行语义分割，得到车辆分割信息；所述深度学习网络是由多种型号的车辆图片集作为训练集训练得到的；
将所述车辆分割信息与所述车辆图片集进行比对，得到最终车辆类别信息；
基于单目视觉识别方法对所述初始车辆距离信息进行计算，得到最终车辆距离信息；
所述位姿参数包括所述最终车辆类别信息和所述最终车辆距离信息。
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