CN116238556A - 一种基于人工智能的车钩自动摘复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于人工智能的车钩自动摘复方法，包括机器人在充电平台上完成自动充电并每隔一段时间进行自检，当来车且机器人状态参数正常时，机器人采用轨道导航方式移动，并通过机械臂实现自动摘钩和复钩。本发明的有益效果是：本发明在摘复钩过程中无需人工作业操作，可以自动完成翻车机工作现场车厢摘复钩作业；可通过后台设置或发布控制命令，控制机器人启动、运行、停止，遥控控制机械臂远程执行摘复钩操作等，实现了半自动远程控制；并可以通过WIFI上传机器人状态信息、报警信息、位置信息等，便于平台进行监控和数据统计。

Description

一种基于人工智能的车钩自动摘复方法

技术领域

本发明涉及车钩摘复领域，更确切地说，它涉及一种基于人工智能的车钩自动摘复方法。

背景技术

在煤炭等工业部门，翻车机被用来将车厢翻转或倾斜，从而完成卸料作业。在此过程中的关键步骤就是将整列火车车厢分组进行来车摘钩作业和去车复钩作业。在现有的翻车机工作系统中，摘钩和复钩作业仍然由人工来操作完成。当车厢被牵引至翻车机环节，待到车列即将停止而没有完全停止时，操作工快速抓取钩柄，实现摘钩。当翻车机倾倒完煤料后，操作工继续对车厢连接处执行复钩作业，使当前车厢与前一车厢重新连接。

在实际的工作现场，这种人工摘复钩工作的强度较高，而且操作工位在车厢及危险的重型机械旁边，这对工人人身安全有一定威胁。并且工作强度较大，往往完成整列火车摘复钩工作需要几小时不间断的工作。而且由于火车的到达时间不定，摘钩工作需要三班循环工作，夜晚工作中因个人疲劳和夜间环境所引起的事故概率会大大增加。另外，翻车机现场的工作生态对员工不友好，翻车机工作在工作过程中给会产生大量的煤粉等对呼吸系统有较大的危害，夏天高温冬天低温，在较大的风沙环境下会严重威胁着员工的身体健康。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种基于人工智能的车钩自动摘复方法。

第一方面，提供了一种基于人工智能的车钩自动摘复方法，包括：

S1、机器人在充电平台上完成自动充电并进入待机状态；

S2、机器人每隔一段时间进行自检，当来车且机器人状态参数正常时执行S3，当机器人自检状态参数异常时，机器人进行告警；

S3、机器人采用轨道导航方式移动至第一作业位置；

S4、机器人将可升降机械臂平台升降到预设位置，通过搭载的单光摄像头拍照，再根据后台视觉识别算法识别图片内容及车钩模型，从而实现车钩识别及定位，并指引机械臂调整空间位置进行精准作业，实现自动摘钩；

S5、机器人采用轨道导航方式移动至第二作业位置；

S6、机器人将可升降机械臂平台升降到预设位置，通过搭载的单光摄像头拍照，再根据后台视觉识别算法识别图片内容及车钩模型，从而实现车钩识别及定位，并指引机械臂调整空间位置进行精准作业，实现自动复钩；

S7、机器人自主回归充电平台。

作为优选，S2中，所述机器人状态参数包括：电压、剩余电量、电机状态和环境温度；所述机器人状态参数将实时监测并展示在集控平台上。

作为优选，S3中，机器人在移动过程中进行障碍物检测，在移动过程中如果超声波雷达检测到前方1米范围内有障碍物时，将及时停止并告警，并且当在指定时间内障碍物移除后才能恢复行走，若在指定时间内障碍物未移除，机器人将自动返回充电平台充电待命，并发送错误报告至集控后台。

作为优选，S3中，机器人上设置有防撞条，当异物触碰防撞条时，将触发停机指令，机器人根据所述停机指令抱闸刹车。

作为优选，S5中，机器人在完成摘钩作业后，从所述第一作业位置移动至第二作业位置。

作为优选，S5中，机器人从充电平台移动至第二作业位置。

作为优选，S3和S5中，通过集控平台远程操控机器人移动，且机器人的实时位置显示在集控平台的电子地图上。

第二方面，提供了一种基于人工智能的车钩自动摘复系统，用于执行第一方面所述的基于人工智能的车钩自动摘复方法，包括：机器人、充电平台和集控平台；

其中，所述机器人包括可升降机械臂平台、自主移动底盘和机械臂及末端执行器；所述机器人与所述集控平台通信连接。

本发明的有益效果是：

1.本发明在摘复钩过程中无需人工作业操作，可以自动完成翻车机工作现场车厢摘复钩作业。

2.本发明可通过后台设置或发布控制命令，控制机器人启动、运行、停止，遥控控制机械臂远程执行摘复钩操作等，实现了半自动远程控制。

3.本发明通过WIFI上传机器人状态信息、报警信息、位置信息等，便于平台进行监控和数据统计。

附图说明

图1为基于人工智能的车钩自动摘复系统的结构示意图；

图2为基于人工智能的车钩自动摘复方法的流程图；

图3为翻车机现场摘复钩作业示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

实施例1：

本申请提供了基于人工智能的车钩自动摘复系统，能够更好自动地完成重复性高强度的摘钩复钩工作，并适应恶劣环境。从而解放摘复钩工作人员的生产力，降低工作人员的工作强度并减少环境和职业病风险。如图1所示，车钩自动摘复系统包括：机器人、充电平台和集控平台。

机器人包括可升降机械臂平台、自主移动底盘和机械臂及末端执行器，并搭载摄像头以识别车钩高度，从而将可升降机械臂平台升降到预设位置。具体地，在夹爪上方配置有高清可见光摄像头。通过视觉算法实现车钩识别及定位，并指引机械臂调整空间位置进行精准摘复钩作业。识别内容包括：车钩类型、车钩所在位置、夹爪夹取位置。自动移动底盘可通过轨道导航控制设备自主运行，并且可以后台远程遥控或手持遥控进行移动控制。

此外，机器人与集控平台通信连接。集控平台具备电子地图、车体控制及一些机器人本体快捷功能等，可以远程对操作流程及设备状态实行数据展示、监控、远程操作等。

实施例2：

一种基于人工智能的车钩自动摘复方法，如图2所示，包括：

S1、机器人在充电平台上完成自动充电并进入待机状态。

充电平台上具有充电装置，机器人通过与充电装置配合完成自动充电，并进行待机。若无后台特殊设置，系统默认工作模式为自动工作流程。机器人充电默认无线充电，故障时也可以备选有线充电。机器人电池的充电方式是限压恒流。机器人无线充电功率等级为600W，输出电压在48V，充电电流从5A～50A之间。充电显示框显示充电进度百分比。最低维持电量为10％，低于此电量无法执行任何任务，并显示红色。50％-100％为优选电量区域。电量越高绿色越深。

S2、机器人每隔一段时间进行自检，当来车且机器人状态参数正常时执行S3，当机器人自检状态参数异常时，机器人进行告警。

自检内容包括遥控遥测模块、电池模块、驱动模块和通信设备等部件的工作状态，以及机器人任务状态等。机器人任务状态是指当下机器人的状态表示，分为执行状态、挂起状态、就绪状态和静止状态。执行状态表示机器人当下正在执行中的任务；挂起状态表示机器人暂时停止，等待输入输出或事件；就绪状态表示机器人准备完毕，可以继续执行或由优先数高的任务先执行，而优先数低的处于执行等待状态；静止状态表示机器人任务已经消除，不能执行的状态。举例来说，当机器人在充电平台上时，正常情况为就绪状态；当机器人执行摘钩或者复钩任务时为执行状态；当机器人遇到突发事件或者障碍物情况为挂起状态；当机器人执行完毕任务回归充电平台则为静止状态。机器人状态参数将实时监测并展示，包括电压、剩余电量、电机状态、环境温度、湿度等，若发生异常，则都不会执行指令，并机器人亮告警灯，直至解决。机器人标准电压48V，额定电容32Ah，工作环境温度

可在不大于90％湿度条件下正常运行。

S3、机器人采用轨道导航方式移动至第一作业位置。

轨道导航是指机器人采用固定轨道进行前进后退等移动。机器人运行轨道与火车轨道平行。此外，如图3所示，第一作业位置为重列车厢的车厢间隙处。机器人采用编码器、RFID射频感应及磁感应定位技术，重复导航定位误差不大于±50mm，无需布置二维码、反光板等辅助定位信标。机器人可以实现直行、后退、＞90°转弯的运动性能，具备自主运行、后台遥控、手持遥控的移动控制功能。机器人具有障碍物检测功能，机器人本体所搭载的超声波雷达，前后各两个高性能宽角度且角度可调的超声波雷达，针对安全范围之内的障碍物做出判别的功能，确保机器人安全运行不发生碰撞；在行走过程中如果超声波雷达检测到前方1米范围内有障碍物时，可以及时停止并报警，并且当在指定时间内障碍物移除后才能恢复行走，指定时间内障碍物未移除，机器人将自动返回充电平台充电待命，并发送错误报告至管理后台。机器人结构上增加防撞条，当异物触碰防撞条时，可强制触发停机指令，并抱闸刹车，防止碰撞造成人员或者设备损伤。针对研究多避障行进中，机器人的高可靠性智能避障策略，拟基于对多信息融合理论的深入研究和探讨，采用扩展式卡尔曼多信息融合算法，结合非线性动力学模型的轨迹跟踪算法，实现服务机器人行进过程中的精确定位和安全避障。

S4、机器人将可升降机械臂平台升降到预设位置，通过搭载的单光摄像头拍照，再根据后台视觉识别算法识别图片内容及车钩模型，从而实现车钩识别及定位，并指引机械臂调整空间位置进行精准作业，实现自动摘钩。

S4中，基于现有视觉识别及机器学习技术，系统自动识别火车车厢信息，如车厢类型、列车编号等。识别信息成功后翻车机全自动摘钩核心控制系统检测翻车机实时状态，当获取到可以摘钩信号后翻车机全自动摘钩核心控制系统发送摘钩命令给机器人。机器人夹手采用电动夹爪的形式，可以执行张合动作、左右旋转动作。在夹爪上方配置有高清可见光摄像头，后台对拍摄图像进行模型视觉识别，识别内容包括：车钩类型、车钩所在位置、夹爪夹取位置。摘复钩机器人将可升降机械臂平台升降到预设位置，并指引机械臂调整空间位置进行精准作业，实现自动摘钩。机器人摘钩平台判断摘钩成功后发送摘钩成功命令给翻车机全自动摘钩核心控制系统，拨车机继续作业，若检测到摘钩不成功则调用摘钩失败逻辑。

S5、机器人采用轨道导航方式移动至第二作业位置。

S5中，第二作业位置为空列车厢的车厢间隙处。机器人在完成摘钩作业后，可以从第一作业位置移动至第二作业位置进行复钩，也可以由另一台机器人从充电平台移动至第二作业位置。也就是说，本申请可以采用两台机器人分别进行摘钩和复钩作业。即一台机器人只负责摘钩作业流程，另一台机器人只负责复钩流程。从而避免单台机器人作业时，需要从摘钩作业位置移动到复钩作业位置。

此外，本申请是通过集控平台远程操控机器人移动，且机器人的实时位置显示在集控平台的电子地图上。

S6、机器人将可升降机械臂平台升降到预设位置，通过搭载的单光摄像头拍照，再根据后台视觉识别算法识别图片内容及车钩模型，从而实现车钩识别及定位，并指引机械臂调整空间位置进行精准作业，实现自动复钩。

S7、机器人自主回归充电平台。

作业完成后，若无继续作业的需求，机器人自主回归充电平台，等待下一次作业任务。

实施例3：

本实施例对车钩自动摘复的半自动工作流程进行说明，开始后，机器人位于充电平台上，通过与充电装置配合完成自动充电并待机。通过后台集控平台设置工作模式为半自动工作流程。客户在后台设置触发逻辑、触发时间或者手动执行。当遇到障碍物、抱死、摘复购不成功等情况，可以人工介入执行半自动工作流程，可以远程遥控机器人完成作业。远程遥控实现了远程操控机器人的功能，其集控平台界面包括电子地图、车体控制及一些机器人本体快捷功能，车体控制可远程遥控机器人前进、后退及停止运动，机器人本体控制包括遥控控制机械臂远程执行摘复钩操作。当触发车厢摘复钩任务时，摘复钩机器人通过轨道移动到识别的车厢间隙的位置，通过本体摄像头的视觉识别定位车钩，执行车厢摘复钩作业流程。也可人工完成机械臂操作进行抓取。

实施例4：

本申请提供的集控平台包含服务器、路由器、显示器三类硬件设备以及软件系统，系统采用B/S架构。

机器人任务管理系统与客户集控室系统对接，机器人提供接口给用户，用户根据接口调用机器人执行摘复钩任务。用户也可以自定义设定一次摘复钩任务需执行的高位摘钩、低位摘钩等工作内容，机器人会根据摘复钩作业流程的要求自动规划行进的路径及作业方案。

集控平台根据实际管理需求具备后台管理人员的登录、权限管理，双向语音与远程视频专家服务，远程操控机器人，人员管理操作任务制定等远程智能控制。

Claims (8)

1.一种基于人工智能的车钩自动摘复方法，其特征在于，包括：

S1、机器人在充电平台上完成自动充电并进入待机状态；

S2、机器人每隔一段时间进行自检，当来车且机器人状态参数正常时执行S3，当机器人自检状态参数异常时，机器人进行告警；

S3、机器人采用轨道导航方式移动至第一作业位置；

S4、机器人将可升降机械臂平台升降到预设位置，通过搭载的单光摄像头拍照，再根据后台视觉识别算法识别图片内容及车钩模型，从而实现车钩识别及定位，并指引机械臂调整空间位置进行精准作业，实现自动摘钩；

S5、机器人采用轨道导航方式移动至第二作业位置；

S6、机器人将可升降机械臂平台升降到预设位置，通过搭载的单光摄像头拍照，再根据后台视觉识别算法识别图片内容及车钩模型，从而实现车钩识别及定位，并指引机械臂调整空间位置进行精准作业，实现自动复钩；

S7、机器人自主回归充电平台。

2.根据权利要求1所述的基于人工智能的车钩自动摘复方法，其特征在于，S2中，所述机器人状态参数包括：电压、剩余电量、电机状态和环境温度；所述机器人状态参数将实时监测并展示在集控平台上。

3.根据权利要求1所述的基于人工智能的车钩自动摘复方法，其特征在于，S3中，机器人在移动过程中进行障碍物检测，在移动过程中如果超声波雷达检测到前方1米范围内有障碍物时，将及时停止并告警，并且当在指定时间内障碍物移除后才能恢复行走，若在指定时间内障碍物未移除，机器人将自动返回充电平台充电待命，并发送错误报告至集控后台。

4.根据权利要求3所述的基于人工智能的车钩自动摘复方法，其特征在于，S3中，机器人上设置有防撞条，当异物触碰防撞条时，将触发停机指令，机器人根据所述停机指令抱闸刹车。

5.根据权利要求1所述的基于人工智能的车钩自动摘复方法，其特征在于，S5中，机器人在完成摘钩作业后，从所述第一作业位置移动至第二作业位置。

6.根据权利要求1所述的基于人工智能的车钩自动摘复方法，其特征在于，S5中，机器人从充电平台移动至第二作业位置。

7.根据权利要求1所述的基于人工智能的车钩自动摘复方法，其特征在于，S3和S5中，通过集控平台远程操控机器人移动，且机器人的实时位置显示在集控平台的电子地图上。

8.一种基于人工智能的车钩自动摘复系统，其特征在于，用于执行权利要求1所述的基于人工智能的车钩自动摘复方法，包括：机器人、充电平台和集控平台；

其中，所述机器人包括可升降机械臂平台、自主移动底盘、机械臂及末端执行器；所述机器人与所述集控平台通信连接。

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