[发明专利]一种自动对位换油机器人的建模与控制方法

说明书

本发明涉及了一种自动对位换油机器人的建模与控制方法，该控制方法能够获取机器人在各个姿态下的注油口坐标值，实现了整个装卸油动作的高精度、全自动的操作。该方法的主要步骤如下：【1】自动对位换油机器人建模；【2】调试阶段；【3】自动运行阶段。

技术领域

本发明涉及一种自动对位换油机器人的建模与控制方法。

背景技术

目前我国铁路石油运输行业的装卸油工作主要是通过人工作业的方式实现的，野外作业面临严寒、曝晒等恶劣环境条件，此外高空作业还有一定的危险。

现有技术采用了一种鹤管装卸油设备，通过人工操作鹤管装卸油设备实现装卸油工作，但是该方式存在的问题是：人工操作实现一系列的动作会浪费大量的人力，同时控制精度也无法达到要求。

基于此，目前又提供了一种自动对位换油机器人安装在栈桥上，如图1所示，该机器人主要包括横行桁架1、水平平移轴2、转动轴3、装卸油鹤管组件以及密封帽4；

其中，水平平移轴2安装在横行桁架1上并可在横行桁架1上水平移动，转动轴3安装在水平平移轴2上，转动轴3上安装卸油鹤管组件可带动卸油鹤管组件做旋转运动，卸油鹤管组件包括鹤管内臂5和鹤管外臂6；鹤管外臂6的末端为注油口7，注油口7位置设置有密封帽4；需要说明的是：无论鹤管内臂如何旋转时，鹤管外臂始终处于垂直状态。密封帽的结构实现了在装卸油过程中罐口的密封。

采用人工对该机器人进行操作，同样会存在人力浪费以及控制精度不佳的问题。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种对自动对位换油机器人的控制方法，该控制方法能自动获取罐口位置，实现了整个装卸油动作的高精度、全自动的操作。

为了实现发明目的，本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种自动对位换油机器人的建模与控制方法，包括以下步骤：

【1】自动对位换油机器人建模；

【1.1】定义坐标系；

定义坐标系坐标系的原点为水平平移轴与横行桁架的连接点；水平平移轴沿横向桁架向右运动的方向为X₁轴正方向，垂直向上方向定为Z₁轴正方向，右手定则确定Y₁轴；

定义坐标系坐标系的原点为转动轴中心点，Z₂轴为沿转动轴方向，X₂轴与X₁轴同向，右手定则确定Y₂轴；

定义坐标系坐标系的原点为鹤管注油口中心点，坐标系各坐标轴的方向与坐标系各坐标轴的方向一致；

建立空间基坐标系空间基坐标系的原点定为横行桁架的左侧起始点；空间基坐标系各坐标轴的方向和坐标系各坐标轴的方向一致；

【1.2】计算鹤管注油口中心点在坐标系下的坐标(X,Y,Z,A,B,C)；具体计算公式为：

其中，S表示的是坐标系沿X₀轴正方向移动的距离；

a表示坐标系原点和坐标系原点之间的距离在Y₁轴上的投影；

b表示坐标系原点和坐标系原点之间的距离在Z₁轴上的投影；

c表示坐标系原点和坐标系原点之间的距离在Z₂轴上的投影；

L₁为鹤管内臂长度，L₂为鹤管外臂长度，θ为鹤管内臂转动的角度；

【1.3】计算出水平平移轴移动的距离和转动轴转动的角度：