CN114436199A - 智能一体式机器人加油机及加油方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能一体式机器人加油机及加油方法，主要包括加油机本体；设置在所述加油机本体一侧的加油执行系统，所述加油执行系统包括导向机构和设置在所述导向机构上的机械臂，所述机械臂末端设置有加油装置；设置在所述加油机本体另一侧的控制系统，用于控制所述机械臂带动所述加油装置完成自动加油；设置在所述控制系统下方的计量系统，用于对加油量及对应金额的统计。将待加油设备停靠在加油机可加油范围内；通过手机APP进行下单，加油站后台管理系统收到手机APP订单后，发送信号给控制系统；所述控制系统控制所述加油执行系统进行自动加油。本发明操作方便，解决了现有加油机占用空间大和加油效率低的技术问题，并满足了多数用户的需求。

Description

智能一体式机器人加油机及加油方法

技术领域

本发明涉及自动化加油设备技术领域，具体涉及一种智能一体式机器人加油机及加油方法。

背景技术

加油站是利用加油机给车辆补给油料的场所，是国民经济中交通运输产业发展的重要产物。目前，车辆在加油站主要有专职加油员加油、自助加油两种加油模式：最早出现的是专职加油员加油模式：加油站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。我国加油站大量采用该加油模式，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。随后产生了自助加油模式：驾驶员支付现金或刷卡后自己操作加油枪给汽车加油。这种自助加油模式将专职加油员的工作转移给了驾驶员，要求驾驶员会操作使用加油机。

另一方面，现有的加油机器人结构往往比较复杂，装置占用空间较大，使用起来较为不便，且对加油车辆停驻的范围精度控制要求较高；且多仅能进行单侧加油，对加油站的利用空间造成一定程度上的浪费，而且会对加油效率造成一定影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能一体式机器人加油机及其使用方法，以解决现有机器人加油机占用空间大、加油效率低、不能满足用户需求的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种智能一体式机器人加油机，主要包括：

加油机本体；

加油执行系统，设置在所述加油机本体的一侧，包括导向机构和设置在所述导向机构上的机械臂，所述机械臂末端设置有加油装置；

控制系统，设置在所述加油机本体的另一侧，用于控制所述机械臂带动所述加油装置完成加油；

计量系统，设置在所述控制系统的下方，用于实现燃油的计量和付油控制，具备燃油的流量计量、信号转换、油路/油气的控制、油品清洁过滤的功能。

优选的，所述导向机构包括竖向滑轨和设置在所述竖向滑轨上且与其相对应的滑移底座以及用于驱动所述滑移底座的动力源。

优选的，所述机械臂为固定安装在所述滑移底座上的正压防爆协作多轴机械臂，且所述机械臂端部设置有旋转轴，以带动所述加油装置进行周向旋转。

优选的，所述加油装置包括固定在所述机械臂末端的加油支架，所述加油支架上安装有用于启闭汽车油箱外盖的外盖启闭机构、用于启闭汽车油箱内盖的内盖启闭机构和加油机构以及用于捕捉汽车加注口不同位置位姿坐标信息的3D视觉识别器。

优选的，所述内盖启闭机构包括旋转电机、与所述旋转电机连接的第一气缸和设置在所述第一气缸上的内盖夹爪，所述旋转电机和所述第一气缸之间设置有缓冲件；所述外盖启闭机构包括推杆和设置在所述推杆上的吸盘。

优选的，所述缓冲件包括设置在所述旋转电机输出端的连接板、设置在所述连接板上的连接柱和套设在所述连接柱上的缓冲弹簧。

优选的，所述加油机构包括安装在所述加油支架上的导杆、滑动于所述导杆的滑块、用于驱动所述滑块的动力源、设置在所述滑块上的油枪架以及设置在所述油枪架上的加油枪；所述加油枪的一侧设置有第二气缸，所述第二气缸的活塞杆与所述加油枪的开关相连接，以使所述第二气缸控制所述加油枪的启闭。

优选的，所述控制系统包括计量控制模块、支付模块、机器人控制模块、3D视觉控制模块、正压防爆控制模块、主控模块。

优选的，所述机器人控制模块用于实现自动加油动作的控制与执行；所述3D视觉控制模块用于控制所述3D视觉识别器实现加注口不同位置的位姿坐标信息的提取，并将解析后的位姿坐标信息传输到所述主控模块；所述主控模块将要执行的指令传到所述机器人控制模块，所述机器人控制模块控制所述加油执行系统按程序执行相关动作；所述正压防爆控制模块用于实现防爆协作臂的正压系统控制，使机械臂具备防爆性能；主控模块用于实现整机控制，包含工艺流程控制、紧急启停、故障报警、后台管理系统的参数解析、各系统状态上传与显示、整机各模块的通信管理、设备内部火灾监控与控制功能。

设计一种智能一体式机器人加油方法，主要包括如下步骤：

（1）待加油设备停靠在加油机可加油范围内；

（2）通过手机APP或IC卡/非接触卡进行下单，加油站后台管理系统收到订单后，发送信号给控制系统，所述控制系统控制机械臂和加油装置移动到位后，并打开计量系统相关阀门和仪器开关，开始自动加油；

（3）加油结束后，所述加油站后台管理系统发送信号给所述控制系统使所述机械臂归位，完成自动加油工作。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1.本发明通过将加油执行系统、控制系统和计量系统的结合，研发出智能一体式机器人加油机，其模块化设计、集成度更高，结构更加紧凑，占地面积更小，多个控制系统集成设计，提高控制的安全性时效性更高，也提高加油站空间利用率，维修也更加方便。

2. 本发明通过将加油执行系统、控制系统和计量系统的结合，使得用户可以自行加油，节省劳动力，实现自动化加油，且加油效率高。

3.本发明操作方便，用户只需通过手机APP下单即可完成加油，无需司机下车进行操作，即可方便快捷的实现的加油操作，整个过程自动化处理，无需任何其余操作，提高作业效率和安全性，降低人工成本，提高用户体验。

4. 本发明通过与控制系统与加油计量/支付控制模块集成设计，还具备IC卡、非接触卡方式下单，下单操作完成后，亦可实现自动加油，适用性更广。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图。

图2为本发明一种实施例加油模块的结构示意图。

图3为本发明一种实施例加油装置的结构示意图。

图4为本发明一种实施例导向机构的结构示意图。

图5为本发明一种实施例内盖启闭机构的结构示意图。

图6为本发明一种实施例外盖启闭机构的结构示意图。

图7为本发明一种实施例加油机构的结构示意图之一。

图8为本发明一种实施例加油机构的结构示意图之二。

图9为本发明另一种实施例的结构示意图。

图10为本发明一种实施例的加油方法流程图。

以上各图中，1为加油机本体，2为控制系统，3为计量系统，32为中间隔离层，4为加油执行系统，41为机械臂，5为管线包，A为加油装置，6为折叠推拉门，7为3D视觉识别器，8为外盖启闭机构，81为电动推杆，82为吸盘，9为内盖启闭机构，91为旋转电机，92为缓冲件，921为连接柱，922为缓冲弹簧，923为连接板，93为第一气缸，94为内盖夹爪，10为加油机构，101为导杆，102为滑块，103为油枪架，104为第三气缸，105为加油枪，106为第二气缸，107为油枪开关，11为加油支架， 22为竖向滑轨，23为滑移底座，24为滑移电机，12为自动灭火模块，13为安全防护模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

在本发明技术方案的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本申请如涉及“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而非是限定特定的顺序或先后次序。

以下实施例中所涉及或依赖的程序均为本技术领域的常规程序或简单程序，本领域技术人员均能根据具体应用场景做出常规选择或者适应性调整。

以下实施例中所涉及的系统模块（零部件、结构、机构）或传感器等器件，如无特别说明，则均为常规市售产品。

实施例1：一种智能一体式机器人加油机，参见图1至图4，主要包括加油机本体1、设置在所述加油机本体1左侧的加油执行系统4、设置在所述加油机本体1右侧的控制系统2以及设置在所述控制系统2下方的计量系统3。

所述加油执行系统4包括导向机构和设置在所述导向机构上的机械臂41，且所述机械臂41的末端设置有加油装置A；所述导向机构包竖向滑轨22，所述竖向滑轨22上滑动连接有滑移底座23，且所述竖向滑轨22的侧面设置有驱动所述滑移底座23的滑移电机24；所述滑移底座23上安装有机械臂41，所述机械臂41为正压防爆协作六轴机械臂，且所述机械臂41端部设置有旋转轴，以带动所述加油装置A进行周向旋转。

所述加油装置A包括固定在所述机械臂41末端的加油支架11，所述加油支架11上安装有用于启闭汽车油箱外盖的外盖启闭机构8、用于启闭汽车油箱内盖的内盖启闭机构9和加油机构10用于捕捉汽车加注口不同位置位姿坐标信息的3D视觉识别器7。

所述内盖启闭机构9包括旋转电机91、与所述旋转电机91连接的第一气缸93和设置在所述第一气缸93上的内盖夹爪94，所述内盖夹爪94内侧设有橡胶垫，所述橡胶垫上设有凹槽和凸起，用以增大所述内盖夹爪与油箱内盖间的摩擦力；所述旋转电机91和所述第一气缸93之间设置有缓冲件92,所述缓冲件92包括设置在所述旋转电机91输出端的连接板923、设置在所述连接板923上的连接柱921和套设在所述连接柱921上的缓冲弹簧922；所述外盖启闭机构8包括电动推杆81和设置在所述电动推杆81上的吸盘82；进行加油工作时，所述电动推杆81带动所述吸盘82靠近油箱内外盖，所述吸盘82在与其连接的外部空气压缩机的作用下，吸住油箱外盖，所述电动推杆81带动所述吸盘82打开油箱外盖；所述第一气缸93带动所述内盖夹爪94夹紧油箱内盖，并在所述旋转电机91的带动下拧开油箱内盖，在所述内盖夹爪94旋拧油箱内盖时，所述第一气缸93会向后产生位移，且油箱内盖各部件之间都为硬性连接，如果不能消除向后位移所产生的相对作用力，很可能会对部件之间的连接造成一定损伤，因此通过套设于所述连接柱921上的缓冲弹簧922，使所述第一气缸93在向后位移时，可在一定弹性范围内反复运动，从而消除相对作用力对所述内盖启闭机构9的损坏。

所述加油机构10包括安装在所述加油支架11上的导杆101、滑动于所述导杆101的滑块102、用于驱动所述滑块102的第三气缸104、设置在所述滑块102上的油枪架103以及设置在所述油枪架103上的加油枪105；所述加油枪105的一侧设置有第二气缸106，所述第二气缸106的活塞杆与所述加油枪105的油枪开关107相连接，以使所述第二气缸106控制所述加油枪105的启闭；所述外盖启闭机构8和内盖启闭机构9打开油箱的内外盖后，所述第三气缸104带动安装有所述加油枪105的所述滑块102靠近油箱，使所述加油枪105进入油箱，所述第二气缸106带动活塞杆推开所述加油枪的油枪开关进行加油。

所述加油机本体1还设置有用于保护所述加油执行系统4的折叠推拉门6，非工作状态下，闭合所述折叠推拉门6以保护所述加油执行系统4。

所述控制系统2包括计量控制模块、支付模块、机器人控制模块、3D视觉控制模块、正压防爆控制模块、安全防护控制模块、主控模块；所述计量控制模块包括设置在所述加油机本体右侧的计控主板、通信主板、电源板、键盘和指示装置；所述支付模块包括支付主板、读卡器、键盘、键盘显示器、小票打印机。

所述机器人控制模块用于实现自动加油动作的控制与执行，包括机器人控制主板、机器人蓄能板、机器人I/O板、机器人电源；所述3D视觉控制模块控制所述3D视觉识别器7实现加注口不同位置的位姿坐标信息的提取，并将解析后的位姿坐标信息传输到所述主控模块，所述主控模块将要执行的指令传到所述机器人控制模块，所述机器人控制模块控制所述加油执行系统按程序执行相关动作；所述正压防爆控制模块用于实现防爆协作臂的正压系统控制，使机械臂具备防爆性能，包括正压控制板、流量传感器、压力传感器、电磁阀、温度传感器；主控模块用于实现整机控制，包含工艺流程控制、紧急启停、故障报警、后台管理系统的参数解析，各系统状态上传与显示、整机各模块的通信管理等功能。

所述加油机本体上还设置有由所述安全防护控制模块所控制的安全防护模块13和自动灭火模块12；所述安全防护模块13和自动灭火模块12用于加油机的保护。所述自动灭火模块12包括安装在所述加油机本体右侧内部的感温探测器、感烟探测器探测和灭火器，当加油机附近发生火灾时，所述感温探测器和感烟探测器探测到温度和烟雾后，发出报警信号给所述控制系统，所述控制系统同时收到两种火灾监控信号（感温+感烟）后，发出控制指令，打开所述灭火器释放灭火剂扑灭火灾。

所述安全防护模块13主要用于检测加油作业过程中的安全状况，在加注过程中，通过视觉动态跟踪算法，实时监控加注作业面的人、车、物的状态，当加注作业面出现可移动的人、车、物时，所述安全防护模块将动态信号传给所述主控模块，所述主控根据预设的判断条件，进行分类处理，保证了整个作业过程的绝对安全；

所述计量系统3用于实现燃油的计量和付油控制，具备燃油的流量计量、信号转换、油路/油气的控制、油品清洁过滤等功能；且所述控制系统2与所述计量系统3之间设置有中间隔离层，因为所述控制系统2属于安全区，所述计量系统3属于防爆区，以免发生不必要的影响。

实施例2：与实施例1不同的是，实施例1中只有一个机械臂及加油装置，通过一个所述机械臂及加油装置便可以完成加油机的前后两侧加油，但是加油机的前后两侧不能同时进行加油，因为只设置一个机械臂及加油装置，因此降低了成本，但同时效率也比较低；本实施例可同时在加油机本体左侧的前后两侧各设置一个机械臂及加油装置（如图9），从而达到在加油机前后两侧同时加油的目的，进一步地提高了加油效率。

实施例3：设计一种智能一体式机器人加油方法，基于上述实施例1中的所述智能一体式机器人加油机，主要包括如下步骤：

（1）用户根据引导路线将需要加油的车辆开至上述加油机可进行加油的范围内，主要是将油箱口停放在机械臂可以带动加油装置进行加油的范围内；

（2）用户通过手机APP进行下单，加油站后台管理系统收到手机APP订单后，根据加油机的工作状态将加油指令发送给控制系统，所述控制系统的机器人控制模块控制机械臂移动到合适的位置；

（3）3D视觉控制模块控制3D视觉识别器进行油箱的识别，并精确定位油箱的内盖和外盖位置，并将位置信息发送给所述机器人控制模块；

（4）所述机器人控制模块控制所述加油装置上的外盖启闭机构和内盖启闭机构将油箱的外盖和内盖打开，并控制加油枪通过油箱口进入油箱，进入油箱后，所述控制系统打开计量系统相关阀门和仪器开关，开始自动加油；

（5）加油开始后，所述计量系统在所述计量控制模块的控制下开始进行油量和对应金额的记录；

（6）加油完成后，由所述加油站后台管理系统向所述机器人控制模块发送结束信号，所述控制系统关闭计量系统相关阀门和仪器开关，所述机器人控制模块控制机械臂回至原位，整个加油过程结束；

（7）用户根据语音指导驾驶完成加油后的车辆驶离加油机。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关部件、结构及材料进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种智能一体式机器人加油机，包括加油机本体，其特征在于，包括：

加油执行系统，设置在所述加油机本体的一侧，包括导向机构和设置在所述导向机构上的机械臂，所述机械臂末端设置有加油装置；

控制系统，设置在所述加油机本体的另一侧，用于控制所述机械臂带动所述加油装置完成加油；

计量系统，设置在所述控制系统的下方，用于实现燃油的计量和付油控制，具备燃油的流量计量、信号转换、油路/油气的控制、油品清洁过滤的功能。

2.根据权利要求1所述的智能一体式机器人加油机，其特征在于，所述导向机构包括竖向滑轨和设置在所述竖向滑轨上且与其相对应的滑移底座以及用于驱动所述滑移底座的动力源。

3.根据权利要求2所述的智能一体式机器人加油机，其特征在于，所述机械臂为固定安装在所述滑移底座上的正压防爆协作多轴机械臂，且所述机械臂端部设置有旋转轴，以带动所述加油装置进行周向旋转。

4.根据权利要求1所述的智能一体式机器人加油机，其特征在于，所述加油装置包括固定在所述机械臂末端的加油支架，所述加油支架上安装有用于启闭汽车油箱外盖的外盖启闭机构、用于启闭汽车油箱内盖的内盖启闭机构和加油机构以及用于捕捉汽车加注口不同位置位姿坐标信息的3D视觉识别器。

5.根据权利要求4所述的智能一体式机器人加油机，其特征在于，所述内盖启闭机构包括旋转电机、与所述旋转电机连接的第一气缸和设置在所述第一气缸上的内盖夹爪，所述旋转电机和所述第一气缸之间设置有缓冲件；所述外盖启闭机构包括推杆和设置在所述推杆上的吸盘。

6.根据权利要求5所述的智能一体式机器人加油机，其特征在于，所述缓冲件包括设置在所述旋转电机输出端的连接板、设置在所述连接板上的连接柱和套设在所述连接柱上的缓冲弹簧。

7.根据权利要求4所述的智能一体式机器人加油机，其特征在于， 所述加油机构包括安装在所述加油支架上的导杆、滑动于所述导杆的滑块、用于驱动所述滑块的动力源、设置在所述滑块上的油枪架以及设置在所述油枪架上的加油枪；所述加油枪的一侧设置有第二气缸，所述第二气缸的活塞杆与所述加油枪的开关相连接，以使所述第二气缸控制所述加油枪的启闭。

8.根据权利要求1所述的智能一体式机器人加油机，其特征在于，所述控制系统包括计量控制模块、支付模块、机器人控制模块、3D视觉控制模块、正压防爆控制模块、安全防护控制模块、主控模块。

9.根据权利要求8所述的智能一体式机器人加油机，其特征在于，所述机器人控制模块用于实现自动加油动作的控制与执行；所述3D视觉控制模块用于用于控制所述3D视觉识别器实现加注口不同位置的位姿坐标信息的提取，并将解析后的位姿坐标信息传输到所述主控模块；所述主控模块将要执行的指令传到所述机器人控制模块，所述机器人控制模块控制所述加油执行系统按程序执行相关动作；所述正压防爆控制模块用于实现防爆协作臂的正压系统控制，使机械臂具备防爆性能；主控模块用于实现整机控制，包含工艺流程控制、紧急启停、故障报警、后台管理系统的参数解析、各系统状态上传与显示、整机各模块的通信管理、设备内部火灾监控与控制功能。

10.一种智能一体式机器人加油方法，基于上述权利要求1所述智能一体式机器人加油机实施的加油方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）待加油设备停靠在加油机可加油范围内；

（2）通过手机APP或IC卡/非接触卡进行下单，加油站后台管理系统收到订单后，发送信号给控制系统，所述控制系统控制机械臂和加油装置移动到位后，打开计量系统相关阀门和仪器开关，开始自动加油；

（3）加油结束后，所述加油站后台管理系统发送信号给所述控制系统使所述机械臂归位，完成自动加油工作。

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