基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法，所采用的控制系统包括：设置于加油站罩棚上的外部摄像头、设置于加油站的工控机、控制柜、设置于加油机器人末端执行气爪上的末端移动式感知系统及具备通讯协议的加油机；末端移动式感知系统包括设置于末端执行气爪上的摄像头、激光位移传感器A、激光位移传感器B、超声波传感器及内窥镜摄像头。本发明专利技术的方法结合结构布局、动作方案以及算法校正具有较高的感知稳定性，且整套感知方案的成本较低，具有大范围推广应用的潜力。具有大范围推广应用的潜力。具有大范围推广应用的潜力。

【技术实现步骤摘要】
基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法


[0001]本专利技术属于加油站管理
，涉及一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法。

技术介绍

[0002]随着智能技术的推广应用，恶劣、危险、劳累场所繁琐作业自动化及智能化改造成为了一种新的发展趋势。燃油加油站的加油作业由于其环境危险、工作内容繁琐等特点，利用加油机器人替代传统人工加油方式的研究方向得到了广泛研究者的关注。在机器人自动加油过程中，智能、稳定且低成本的感知系统及方案直接决定了加油机器人自动加油作业的动作质量，感知系统的稳定保证机器人加油作业的成功率，而感知系统的低成本则保证了机器人大范围推广应用的可能性。
[0003]目前推出的几款加油机器人主要采用以3D视觉相机为核心的感知系统，以TOF相机或结构光相机为核心，通过主动投射的形式实现三维场景的重构，以此完成加油过程中对目标感知对象空间位姿的获得。该种形式仅通过一个三维相机即可实现既定的感知功能，通过硬件设计达到三维感知的效果不需要复杂的软件算法编写，但是三维相机的感知稳定性会受到光照环境的影响且由于其硬件测距的原理导致算法补偿的难度较高，且三维相机的成本通常较高，针对加油机器人大范围推广应用可能不是一种较为合适的感知方法。
[0004]综上所述，针对大范围推广的应用要求，现有的加油机器人感知方法在感知系统稳定性及成本方面还存在一点的不足。因此，设计一种低成本且具有较高稳定性的机器人感知方法对加油机器人的应用具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法，解决了现有技术中存在的自动加油机器人感知方法稳定性不好，成本高的问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法，本方法所采用的控制系统包括：设置于加油站罩棚上的外部摄像头、设置于加油站的工控机、控制柜、设置于加油机器人末端执行气爪上的末端移动式感知系统及具备通讯协议的加油机；所述末端移动式感知系统包括设置于末端执行气爪上的摄像头、激光位移传感器A、激光位移传感器B、超声波传感器及内窥镜摄像头；
[0007]其中，工控机作为微型控制器接收感知系统获得的信息并处理，包括摄像头、激光位移传感器A、激光位移传感器B、超声波传感器及内窥镜摄像头采集的信息；
[0008]控制柜用于控制加油机器人的运动；
[0009]末端移动式感知系统用于采集机器人加油过程的外界信息；
[0010]具备通讯协议的加油机用于与工控机、末端移动式感知系统相互通信；
[0011]具体感知方法包括以下步骤：
[0012]步骤1、工控机接收到外部摄像头采集的车辆停靠基本参数，并根据接收到的参数判断待加油车辆是否具备机器人加油的初始位姿要求，若待加油车辆具备机器人加油的初始位姿要求，通过加油机向工控机发送启动加油信号；
[0013]步骤2、工控机接收到启动加油信号并将该信号连同车辆停靠基本参数传送给控制柜，控制柜控制机器人根据车辆停靠基本参数运动至车辆停靠侧，利用超声波传感器感知待加油车辆的最大靠近位置，并且同时利用激光位移传感器A实时感知距离信息；
[0014]步骤3、当激光位移传感器A实时感知距离车辆250mm处时机器人停止向车辆靠近，工控机接收到摄像头、激光位移传感器A实时采集的油箱外盖位置信息，并将油箱外盖位置信息发送给控制柜，控制柜控制机器人末端执行气爪打开油箱外盖；
[0015]步骤4、工控机接收内窥镜摄像头的平面位置信息并将上述信息发送给控制柜，控制柜控制机器人末端执行气爪抓取油箱内盖，同时利用激光位移传感器B感知油箱内盖的距离信息，打开油箱内盖；
[0016]步骤5、控制柜根据步骤4中获得的油箱内盖位置信息，控制机器人将加油油枪放入加油口中为待加油车辆加油；
[0017]步骤6、完成加油后重复步骤4的动作盖上油箱内盖，重复步骤3的动作盖上油箱外盖。
[0018]本专利技术的特点还在于，
[0019]具备机器人加油的初始位姿要求为车辆是否停在车位中。
[0020]步骤1中通过加油机连接的外部键盘向工控机发送启动加油信号。
[0021]步骤2中的车辆的最大靠近位置为工控机接收到超声波传感器采集到的初始距离数据并通过数据滤波及平均化后计算得到的数据。
[0022]步骤3中实时识别油箱外盖位置的具体过程如下：
[0023]步骤3.1、通过摄像头对油箱外盖左右进行扫描；
[0024]步骤3.2、通过激光位移传感器A感知油箱外盖中心位置左右固定端点的距离；
[0025]步骤3.3、通过摄像头对油箱外盖上下进行扫描；
[0026]步骤3.4、通过激光位移传感器A感知油箱外盖中心位置上下固定端点的距离。
[0027]步骤3中油箱外盖位置信息包括车体倾斜角度、俯仰角度以及外盖位置坐标。
[0028]步骤4中油箱内盖的位置信息包括内窥镜摄像头采集的油箱内盖的平面二维坐标及俯仰角度，激光位移传感器B负责感知油箱内盖的距离信息。
[0029]本专利技术的有益效果是：
[0030](1)本专利技术的基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法，针对现有自动加油机器人感知方案所存在的不足，提供一种基于多传感器融合的低成本高稳定性的加油机器人感知方案；
[0031](2)本专利技术的基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法，基于多传感器融合校正的思想，以单目RGB视觉摄像机为核心，配合点激光位移传感器以及超声波传感器，通过二维图像信息与距离信息结合重构三维感知信息。在机器人执行末端上布置两个单目摄像头、两个点激光位移传感器以及两个超声波传感器，利用信息反馈控制的思想实现机器人动作过程中的实时感知，并利用不同源的传感器数据相互校正以完成完整加油动作；
[0032](3)本专利技术的基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法，结合结构布局、动作方案以及算法校正具有较高的感知稳定性，且整套感知方案的成本较低，具有大范围推广应用的潜力。
附图说明
[0033]图1本专利技术所述一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法的感知流程图；
[0034]图2为本专利技术所述一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方方法的感知场景示意图；
[0035]图3为本专利技术所述一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法末端感知系统末端执行气爪结构示意图1；
[0036]图4为本专利技术所述一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法末端感知系统末端执行气爪结构示意图2；
[0037]图5为本专利技术所述一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法末端感知系统末端执行气爪结构示意图3；
[0038]图6为本专利技术所述一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法车体靠近阶段的示意图；
[0039]图7为本专利技术所述一种基于多传感器融合校正的智能加油本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法，其特征在于，具体感知方法包括以下步骤：步骤1、工控机接收到外部摄像头(1)采集的车辆停靠基本参数，并根据接收到的参数判断待加油车辆是否具备机器人加油的初始位姿要求，若待加油车辆具备机器人加油的初始位姿要求，通过加油机向工控机发送启动加油信号；步骤2、工控机接收到启动加油信号并将该信号连同车辆停靠基本参数传送给控制柜，控制柜控制机器人根据车辆停靠基本参数运动至车辆停靠侧，利用超声波传感器(203)感知待加油车辆的最大靠近位置，并且同时利用激光位移传感器A(202)实时感知距离待加油车辆的距离信息；步骤3、当激光位移传感器A(202)实时感知距离车辆250mm处时机器人停止向车辆靠近，工控机接收到摄像头(201)、激光位移传感器A(202)实时采集的油箱外盖位置信息，并将油箱外盖位置信息发送给控制柜，控制柜控制机器人末端执行气爪(2)打开油箱外盖；步骤4、工控机接收内窥镜摄像头(204)的平面位置信息并将上述信息发送给控制柜，控制柜控制机器人末端执行气爪(2)抓取油箱内盖，同时利用激光位移传感器B(205)感知油箱内盖的距离信息，打开油箱内盖；步骤5、控制柜根据步骤4中获得的油箱内盖位置信息，控制机器人将加油油枪放入加油口中为待加油车辆加油；步骤6、完成加油后重复步骤4的动作盖上油箱内盖，重复步骤3的动作盖上油箱外盖，完成加油过程。2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法，其特征在于，具备机器人加油的初始位姿要求为车辆是否停在车位中。3.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法，其特征在于，所述步骤1中通过加油机连接的外部键盘向工控机发送启动加油信号。4.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合校正的智能加油机器人感知方法，其特征在于，所述步骤2中的车辆的最大靠近位置为工控机接收到超声波传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李榕，刘刚，徐海波，沈翁炀，汪泽玮，杨子清，何瑛，宁轲，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：