[发明专利]一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统及吊装方法

说明书

本发明公开了一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统及吊装方法，属于石化工程领域。该系统包括：感知单元，用于感知负载的形状、尺寸、材料和位置信息；控制单元，根据感知数据计算分析得到被吊装设备及装置的质量，结合各种信息及吊装方案库生成吊装方案，并输出吊装指令；驱动单元，接收吊装指令并控制驱动装置的运行，间接控制执行单元；执行单元，由气动人工肌肉吊装装置完成吊装工作；辅助单元，辅助其他模块的工作。本发明可实现石化工程多数设备的半自动化吊装，利用感知单元获取的信息自动生成吊装指令，控制吊装装置完成吊装，节约了人力，提高了吊装效率、稳定性及安全性。

技术领域

本发明属于石化工程领域，更具体地，涉及一种基于气动人工肌肉的石化吊装装置及其工作方法。

背景技术

石化工程涉及到大量的大型设备吊装工作，并且目前的起重机吊钩控制仍然为欠驱动系统，需要起重机司索工辅助吊装，单一的吊钩无法在吊装过程中稳定控制负载的运动；对于大型设备的吊装往往需要两辆吊车配合工作，需要的工作空间大，涉及人员多，存在众多危险因素；起重机事故一直以来都是石化工程主要安全事故之一。

气动人工肌肉具有质量功率比大、构造简单、动作灵活，拥有优异的静态性能以及自身的柔性等特点，兼具安全性和柔顺性，气动人工肌肉在工程机械领域的应用逐渐广泛，但是目前并没有将气动人工肌肉用于大型设备的吊装的发明。

如何结合气动人工肌肉技术进行自动吊装，减少作业风险，成为当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统及吊装方法，其目的在于，通过基于气动人工肌肉的自动化控制，通过负载感知技术及预设吊装方案库，实现负载吊装指令的自动化匹配，进而指挥气动人工肌肉装置进行自动化吊装，减少工人暴露在起重工作区的机会，由此降低作业风险，提升安全性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于气动人工肌肉的石化吊装系统，包括：感知单元、控制单元、驱动单元和气动人工肌肉吊装装置；

所述感知单元，包括负载信息感知模块和气动人工肌肉感知模块；负载信息感知模块用于感知负载的形状、尺寸、材料和位置信息；气动人工肌肉感知模块用于在吊装过程中检测气动人工肌肉的压力以及温度信息；数据存储模块用于存储负载信息感知模块和气动人工肌肉感知模块检测到的信息并传输至所述控制单元；

所述控制单元，包括数据输入模块、数据计算模块、吊装方案库及人工控制界面；数据输入模块用于接收数据存储模块传输的信息和/或人工输入的信息，并传输至数据计算模块；数据计算模块用于根据接收到的信息，与预设吊装方案库中的吊装方式进行匹配，获取并生成相应的吊装指令，然后传输至所述驱动单元；人工控制界面用于人工输入、查看、更改负载信息及吊装指令；

所述驱动单元，用于根据接收到的吊装指令驱动所述气动人工肌肉吊装装置完成吊装工作。

进一步地，所述负载信息感知模块包括三维激光扫描仪和双目相机；所述三维激光扫描仪用于扫描获取负载形状尺寸信息；所述双目相机中的一部相机为彩色相机，用于获取负载表面的色彩信息f(c)，另一部相机为超清黑白相机，用于获取负载材料的表观信息f(s)；

所述控制单元还包括石化设备材料库，石化设备材料库中预存不同材料的色彩信息f(c)、表观信息f(s)和密度信息F(ρ)以及f(c,s)→F(ρ)的映射关系；所述数据计算模块还用于根据接收到的f(c)、f(s)由f(c,s)→F(ρ)的映射关系得到负载的密度ρ，以及根据负载形状尺寸信息计算得到负载体积V，根据质量算法M＝ρ·V得到负载的质量M；

或者，

所述三维激光扫描仪用于扫描获取负载形状尺寸信息，人工控制界面用于输入负载材料密度ρ；所述数据计算模块还用于根据负载形状尺寸信息计算得到负载体积V，根据质量算法M＝ρ·V得到负载的质量M。