【技术实现步骤摘要】
适用于船岸LNG装卸臂的自动对接系统
本专利技术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。
技术介绍
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...
【技术保护点】
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：/n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；/n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；/n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；/n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。/n
【技术特征摘要】
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。
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。
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。
4.根据权利要求1或3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。
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...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志成，李世华，史超，杨俊，陈睿，梁升一，周鑫华，马文强，孟凡皓，胡旭杰，顾曙光，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一六研究所，东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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