第31卷第1期 2015年1月 后勤工程学院学报 VoI.31 NO.1 JOURNAL OF LOGISTICAL ENGINEERING UNIVERSITY Jan.2015 文章编号:1672—7843(2015)01—0056—06 汽车加油机器人关键技术分析 陈 雁 ,陈文卓 ,黎 波 ,陈森林 (1.后勤工程学院军事供油工程系,重庆401311;2.重庆耐得工业股份有限公司,重庆401120) 摘要传统加油模式使操作人员易受有毒易燃油气的侵害,而且严冬酷暑时加油站作业环境恶 劣,因此在加油站配置机器人实现智能化加油变得十分迫切。介绍了国内外汽车加油机器人的研究进 展,指出其作业对象的差异性、环境的多变性以及作业过程的危险性。分析了当前汽车加油机器人所采 用的加油机构、加注接口以及识男I】与定位技术的特点,指出加油机构优化、安全控制、智能识别与定位研 究是汽车加油机器人发展的方向。 关键词 汽车;加油机器人;关键技术;智能 中图分类号:TP24 文献标志码:A Analysis of Key Technology of Refueling Robot for Automobile Chen Yah ,Chen Wen—zhuo ,Li Bo ,Chen Sen.1in (1.Dept.ofPetroleum Supply Engineering,LEU,Chongqing 401311,China; 2.Chongqing Endurance Industry Stock Co.。Ltd,Chongqing 401 120,China) Abstract Due to the fact that conventional refueling methods may endanger operators when they refuel cars and that operat— ing conditions in gas station are extremely severe in winters and summers,it is urgent to intelligentize gas stations with the refueling robot.The research progress of the refueling robot for automobile at home and abroad is introduced in detail irst.The charactferistics of its operating target and environment are pointed out,especially,the differences among targets,dangers during operation and varia— tion in operation environment.The present technologies of refueling robot for automobile are discussed respectively:refueling mech— anism,refueling interface and identiifcation and localization technology.Optimization of refueling mechanism,security control and intelligent identiifcation and localization are proposed as the developing trend f othis research. Keywords automobile;refueling robot;key technology;inteHigenee 汽车加油站是利用加油机给汽车补给油料的场所,是国民经济中交通运输产业发展的重要产物。目 前,汽车在加油站主要有2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给汽车加油。该加油模式在发 达国家已广泛使用,我国也开始逐步采用。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 ~1。 随着科学技术的进步,尤其是自动化、信息化技术的迅猛发展,以人为主导的传统生产模式正向着以机 器人为主导的智能化生产模式转换。机器人技术的发展为加油站提供了新的服务方式——加油机器人: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,减少了环境负担,提高了安全性,并通过完全自动化使加油更加快捷和舒适。这弥补 了现有加油模式的不足,既能降低人力成本,又能方便驾驶员,将成为未来汽车加油站的发展趋势。 1 国内外研究概况 机器人技术应用于汽车加油可追溯到20世纪60年代,美国、加拿大、法国、德国、荷兰等发达国家先 收稿日期:2014—06—12 作者简介:陈雁,男,副教授,博士,硕士生导师,主要从事机器人及油料装备理论与技术研究。 第1期 陈雁等汽车加油机器人关键技术分析 61 机构末端执行器,提高其通用性,而且能够使加油机器人总体结构精巧。直角坐标型机构占地面积大,操 作灵活性差;而关节型机构的机械结构更紧凑,运动更灵活,将是加油机器人机构研究的重点。在短期 内,关节型机构结合专用加注接口技术和传统加注接口技术是加油机器人结构研究的2个发展方向;从长 远看,关节型机构结合专用加注接口技术将是加油机器人的发展方向。加插入油箱口可能存在相互 接触,意外情况可能导致油箱口带动加及加油机构被动运动,因此,加油机构应考虑采用柔顺机构 (尤其是末端执行器部分),以保证加油过程的安全。确定加油机构构型之后,应该基于机器人工作任务 和目标,进行运动学和动力学建模与仿真,以获得结构的优化参数。 2)安全控制研究。机器人在加油过程中存在2种安全隐患。第1种是机器人运行过程中可能与汽车 发生触碰和拖拉,包括加油(管)与油箱口、机器人与汽车车身的碰撞。这种触碰可能损坏机器人和 (或)汽车,还可能产生撞击火花,后果不堪设想。第2种是机器人运行过程中可能与附近人员发生相互碰 撞,轻则损坏机器人,重则导致人员伤亡。所以设计加油机器人,应针对材料选用、柔顺机构设计、无碰撞 轨迹规划、柔顺控制、触觉传感器和智能视觉监控等理论和技术进行,其中触觉传感器(如皮肤传感器)研 究和应用、智能视觉监控和柔顺控制是加油机器人安全控制的主要发展方向。 3)智能化识别与定位研究。汽车加油机器人的识别与定位技术是确保精确控制和安全作业的关 键。目前已投入使用或已获专利的加油机器人,为降低机器人的控制难度,都要求加油时汽车停靠在预 定位置和在汽车上安装特征物或识别标签,这种方法的智能化程度不高,不利于推广应用。视觉智能识 别与定位的理论和技术发展迅猛,具有成本低、信息丰富、可靠性强等优点,是智能机器人领域一个方兴 未艾的关键技术。其中双目和多目视觉技术比单目更具精确定位和多信息获取优势,将是加油机器人未 来的重点发展方向。 4 结 语 在加油站为汽车加油是一项劳动强度大且危害人体健康的工作,由于劳动力的高龄化和人力资源的 缺乏,在加油站配置加油机器人,实现全自动加油显得越来越迫切。但加油机器人工作环境和作业对象 的特殊性给机器人的实际应用带来了困难,为实现和推广机器人智能化加油,必须在加油机构优化、安全 控制和智能化识别与定位等方面进行深入研究。 参考文献 [1】王宁.加油站自助加油的思考[J].中国石油企业,2011(7):86—87. 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