一种自动对接系统及对接方法

申请号 CN202311040891.9 申请日 2023-08-17 公开(公告)号 CN117075681A 公开(公告)日 2023-11-17
申请人 苏州冠礼科技有限公司; 发明人 李臻; 颜紫馨; 宋博文; 薛瑶;
摘要 本 申请 提供的一种自动对接系统及对接方法,其自动对接系统通过设置三个分别供应电 力 资源、气体资源和液体资源连接的输出端和在补给设备上设置三个接收端,实现了同时提供电力资源、气体资源与液体资源,并且设置有驱动三个输出端转动的驱动件,以便于三个输出端与三个接收端连接,实现自动化对接,此外,通过设置发送 位置 信号 的信号发射器和信息处理单元、光电发送组件和光电接收组件进行两级辅助对接,提高了对接模 块 与补给设备上的待接模块的连接精准度,方便补给。
权利要求

1.一种自动对接系统,用于辅助补给设备在室内进行自动补给,其特征在于,所述自动对接系统包括:
定位,包括设置在所述补给设备内的信息处理单元和若干均匀布设在在所述室内的位置信息单元,若干所述位置信息单元与所述信息处理单元信号连接,所述信息处理单元获取若干所述位置信息单元的位置信息,所述信息处理单元根据所述位置信息建立定位网络,并将所述定位网络转换成位置信号提供给所述补给设备;
待接模块,设置在所述补给设备内,所述待接模块包括三个可在所述补给设备驱动下移动的接收端和用于接收光信号的光电接收组件;及
对接模块,设置在若干所述定位网络内,所述对接模块包括对接本体、控制单元、设置在所述对接本体上的定位组件和对接组件,所述控制单元与分别与所述定位模块、所述定位组件和对接组件信号连接;
所述对接组件包括设置在所述对接本体上的三个输出端和驱动三个所述输出端与三个所述接收端对应连接的驱动件,三个所述输出端分别供应电资源、气体资源和液体资源;
所述定位组件包括设置在所述对接本体上的信号发射器和用于发出光信号的光电发送组件,所述信号发射器所述信息处理单元信号连接,所述信号发射器用于发出所述对接模块所在位置的位置信息。
2.如权利要求1所述的自动对接系统,其特征在于,所述对接本体包括对接壳体和通过螺栓安装在所述对接壳体上的对接固定板,所述对接壳体与所述对接固定板形成有用于容纳所述驱动件的容纳腔,所述信号发射器设置在所述螺栓内。
3.如权利要求2所述的自动对接系统,其特征在于,所述驱动件包括沿所述输出端轴线方向设置的输出轴、与所述输出轴啮合连接的传动杆及与所述传动杆啮合连接的驱动电机,所述输出轴的轴线与所述驱动电机的轴线相互平行,所述传动杆的轴线方向分别与所述输出轴的轴线方向与所述驱动电机的轴线方向垂直。
4.如权利要求3所述的自动对接系统,其特征在于,三个所述输出端呈品字形布置在所述输出轴的周侧,三个所述输出端与所述驱动件的输出轴啮合连接,其中,供应所述电力资源的所述输出端设置在其他两个所述输出轴上方。
5.如权利要求4所述的自动对接系统,其特征在于,三个输出端30为筒状连接头,输出端30的内壁设置有螺纹
6.如权利要求5所述的自动对接系统,其特征在于,所述待接模块还包括待接固定板,三个所述接收端呈品字形设置在所述待接固定板上,且三个所述接收端的外壁设置有螺纹。
7.如权利要求6所述的自动对接系统,其特征在于,所述光电发送组件为红外传感器,所述光电发送组件设置在三个所述输出端的上方,所述光电接收组件设置在三个所述接收端的上方,所述光电发送组件于所述对接固定板上相对三个所述输出端的位置与所述光电接收组件于所述待接固定板上相对三个所述接收端的位置相同。
8.如权利要求1所述的自动对接系统,其特征在于,所述信息处理单元包括信号接收器和无线单元,所述信号接收器通过所述无线单元分别与所述位置信息单元和所述信号发射器信号连接。
9.如权利要求1所述的自动对接系统,其特征在于,所述补给设备上设置有驱动机构,所述驱动机构与所述补给设备电连接,所述驱动机构驱动所述待接模块移动,所述驱动机构为机械手或夹爪。
10.一种对接方法,其特征在于,所述对接方法适用于以上权利要求1‑9中任意一种自动对接系统,所述对接方法包括如下步骤:
S1、补给设备上的信息处理单元获取对接模块的所述位置信息,并转换成位置信号发送给补给设备,补给设备移动至所述对接模块处并控制待接模块移动至对接模块的正前方;
S2、补给设备上的光电接收组件接收到所述对接模块的光电发射组件发出的光信号后,所述信息处理单元发送控制信号给补给设备的控制系统,补给设备的控制系统控制所述待接装置朝向所述对接模块方向移动,以使三个接收端对应插入并抵持在三个输出端中;
S3、待所述三个接收端对应插入并抵持在三个输出端后,所述信息处理单元发送控制信号给控制单元,所述控制单元控制驱动件驱动三个所述输出端转动以与三个所述接收端螺纹连接
S4、待三个所述输出端与三个所述接收端螺纹连接后,补给设备通过三个所述输出端和三个所述接收端补给电力资源、气体资源和液体资源中的一种、或任意两种的组合,或三种。

说明书全文

一种自动对接系统及对接方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种自动对接系统及对接方法,属于机械补给设备技术领域。

背景技术

[0002] 对于沿轨道运行的自动化补给设备来说,无论是用于清洁、保养、维护或生产制造工作中,大多会使用到电资源、气体资源和液体资源其中的任意一种,亦或任意两种结合,亦或同时使用三种资源,现有技术中,这些自动化补给设备大多能在资源供应点对电力资源进行自动补给,对于气体资源和液体资源很难进行自动补给,而且也没法进行三种资源同时进行补给,通常需要人工手动补给,操作繁琐,使用不便。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种自动对接系统及对接方法,以解决无法同时进行电力资源、气体资源和液体资源进行自动补给的问题。
[0004] 为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:一种自动对接系统,用于辅助补给设备在室内进行自动补给,所述自动对接系统包括:
[0005] 定位,包括设置在所述补给设备内的信息处理单元和若干均匀布设在在所述室内的位置信息单元,若干所述位置信息单元与所述信息处理单元信号连接,所述信息处理单元获取若干所述位置信息单元的位置信息,所述信息处理单元根据所述位置信息建立定位网络,并将所述定位网络转换成位置信号提供给所述补给设备;
[0006] 待接模块,设置在所述补给设备内,所述待接模块包括三个可在所述补给设备驱动下移动的接收端和用于接收光信号的光电接收组件;及
[0007] 对接模块,设置在若干所述定位网络内,所述对接模块包括对接本体、控制单元、设置在所述对接本体上的定位组件和对接组件,所述控制单元与分别与所述定位模块、所述定位组件和对接组件信号连接;
[0008] 所述对接组件包括设置在所述对接本体上的三个输出端和驱动三个所述输出端与三个所述接收端对应连接的驱动件,三个所述输出端分别供应电力资源、气体资源和液体资源;
[0009] 所述定位组件包括设置在所述对接本体上的信号发射器和用于发出光信号的光电发送组件,所述信号发射器所述信息处理单元信号连接,所述信号发射器用于发出所述对接模块所在位置的位置信息。
[0010] 进一步地,所述对接本体包括对接壳体和通过螺栓安装在所述对接壳体上的对接固定板,所述对接壳体与所述对接固定板形成有用于容纳所述驱动件的容纳腔,所述信号发射器设置在所述螺栓内。
[0011] 进一步地,所述驱动件包括沿所述输出端轴线方向设置的输出轴、与所述输出轴啮合连接的传动杆及与所述传动杆啮合连接的驱动电机,所述输出轴的轴线与所述驱动电机的轴线相互平行,所述传动杆的轴线方向分别与所述输出轴的轴线方向与所述驱动电机的轴线方向垂直。
[0012] 进一步地,三个所述输出端呈品字形布置在所述输出轴的周侧,三个所述输出端与所述驱动件的输出轴啮合连接,其中,供应所述电力资源的所述输出端设置在其他两个所述输出轴上方。
[0013] 进一步地,三个输出端30为筒状连接头,输出端30的内壁设置有螺纹
[0014] 进一步地,所述待接模块还包括待接固定板,三个所述接收端呈品字形设置在所述待接固定板上,且三个所述接收端的外壁设置有螺纹。
[0015] 进一步地,所述光电发送组件为红外传感器,所述光电发送组件设置在三个所述输出端的上方,所述光电接收组件设置在三个所述接收端的上方,所述光电发送组件于所述对接固定板上相对三个所述输出端的位置与所述光电接收组件于所述待接固定板上相对三个所述接收端的位置相同。
[0016] 进一步地,所述信息处理单元包括信号接收器无线单元,所述信号接收器通过所述无线单元分别与所述位置信息单元和所述信号发射器信号连接。
[0017] 进一步地,所述补给设备上设置有驱动机构,所述驱动机构与所述补给设备电连接,所述驱动机构驱动所述待接模块移动,所述驱动机构为机械手或夹爪。
[0018] 本申请还提供一种对接方法,所述对接方法适用于以上任意一种自动对接系统,所述对接方法包括如下步骤:
[0019] S1、补给设备上的信息处理单元获取对接模块的所述位置信息,并转换成位置信号发送给补给设备,补给设备移动至所述对接模块处并控制待接模块移动至对接模块的正前方;
[0020] S2、补给设备上的光电接收组件接收到所述对接模块的光电发射组件发出的光信号后,所述信息处理单元发送控制信号给补给设备的控制系统,补给设备的控制系统控制所述待接装置朝向所述对接模块方向移动,以使三个接收端对应插入并抵持在三个输出端中;
[0021] S3、待所述三个接收端对应插入并抵持在三个输出端后,所述信息处理单元发送控制信号给控制单元,所述控制单元控制驱动件驱动三个所述输出端转动以与三个所述接收端螺纹连接
[0022] S4、待三个所述输出端与三个所述接收端螺纹连接后,补给设备通过三个所述输出端和三个所述接收端补给电力资源、气体资源和液体资源中的一种、或任意两种的组合,或三种。
[0023] 本发明的有益效果在于:
[0024] 1、本申请提供的一种自动对接系统,通过设置三个分别供应电力资源、气体资源和液体资源连接的输出端和在补给设备上设置三个接收端,实现了同时提供电力资源、气体资源与液体资源,并且设置有驱动三个输出端转动的驱动件,以便于三个输出端与三个接收端连接,实现自动化对接,此外,通过设置发送位置信号的信号发射器和信息处理单元、光电发送组件和光电接收组件进行两级辅助对接,提高了对接模块与补给设备上的待接模块的连接精准度,方便补给。
[0025] 3、本申请提供的一种对接方法,用于对接模块和待接模块进行对接,通过设置在补给设备上的待接装置的信息处理单元接收来自对接模块上的信号发射器发送的位置信息进行一级定位,再通过补给设备上的光电接收组件接收来自对接模块上的光电发射组件发出的光信号进行二级定位,在通过驱动件驱动三个输出端转动以实现与三个接收端的螺纹连接,提高了对接的精准度,实现了电力资源、气体资源与液体资源的同时补给。
[0026] 上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

[0027] 图1为本申请提供的一种自动对接系统的结构图示意图。
[0028] 图2为图1中自动对接系统的爆炸结构示意图。
[0029] 图3为图1中螺栓的结构示意图。
[0030] 图4为位置信息单元的剖面结构示意图。
[0031] 图5为图4中PCB板的结构示意图。
[0032] 图6为信息处理单元的剖面结构示意图。
[0033] 图7为图6中PCB板的结构示意图。

具体实施方式

[0034] 下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
[0035] 请参照图1,本申请提供的一种自动对接系统,用于辅助补给设备(未图示)在室内进行自动补给,自动对接系统包括定位模块、待接模块(未图示)和对接模块10。补给设备可以为清洁车、运输车、保养车等自动运行补给设备。
[0036] 定位模块包括设置在补给设备内的信息处理单元60和若干均匀布设在在室内的位置信息单元50,若干位置信息单元50与信息处理单元60信号连接,信息处理单元60获取若干位置信息单元50的位置信息,信息处理单元60根据位置信息建立定位网络,并将定位网络转换成位置信号提供给补给设备。
[0037] 位置信息单元50包括有上壳51体和下壳52体组成的固定壳,在固定壳内设置有相互信号连接的第一PCB板53、信号处理芯片55、第一无线单元56和信号接收发射器54。位置信号具体为位置信息装置提供,位置信息装置提前均匀布置在该自动对接系统所使用的空间环境中,在铺设完成后无线单元连接无线局域网络将位置信息传送至信号处理芯片55进行编码形成位置信息,信号接收发射器54负责将编码后的位置信息发出,其中,位置信息包括位置信息单元50所在的位置代号、对接模块10的编号和信息处理单元60与位置信息单元50之间的相对距离,同时还包括编码规则,以便于信息处理单元60对位置信息进行处理。
[0038] 需要进行资源补给的补给设备上设置有信息处理单元60,信息处理单元60可通过以太网或数据传输线缆与补给设备进行连接,用以将接收到的位置信息进行解码以并建立定位网络,同时将定位网络换算成补给设备的控制系统所能识别的位置信号,而后将这些位置信号发送给补给设备的控制系统,控制系统根据位置信号控制补给设备移动至定位网络内的指定位置处进行补给。其为现有技术,在此不做赘述。
[0039] 其中,信息处理单元60包括信号接收器65和第二无线单元64,信号接收器通过无线单元与分别与位置信息单元50和信号发射器201信号连接。信息处理单元60还包括壳体61和设置在壳体61内的信号处理器63和第二PCB板62,第二PCB板62外接电源,以为信号接收器65、第二无线单元64和信号处理器65供电,信号处理器用于对信号接收器接收的位置信息进行处理并通过无线单元提供给补给设备。
[0040] 信息处理单元60和位置信息单元50上还设置有外接数据端口66,57,可用与其他电子设备信息交互,以修改位置信息及数据传输等。
[0041] 待接模块设置在补给设备内,该待接模块包括三个可在补给设备驱动下移动的接收端和用于接收光信号的光电接收组件。为了方便驱动待接模块与对接模块10进行对接,补给设备上设置有驱动机构,驱动机构与补给设备电连接,驱动机构驱动待接模块移动,驱动机构为机械手或夹爪。
[0042] 对接模块10设置在定位网络内,该对接模块10包括对接本体、控制单元、设置在对接本体上的定位组件和对接组件,控制单元与分别与定位模块、定位组件和对接组件信号连接。具体的,上述指定位置即为对接模块10所在位置。
[0043] 控制单元为PCB控制板40,PCB控制板40与定位发送组件和对接组件电连接,以为定位发送组件和对接组件供电同时控制定位发送组件和对接组件工作,PCB控制板40上设置有无线单元,以与补给设备进行信息交互,其为现有技术,在此不做赘述。
[0044] 对接组件包括设置在对接本体上的三个输出端30和驱动三个输出端30与三个接收端对应连接的驱动件31,三个输出端30分别供应电力资源、气体资源和液体资源。具体的,本申请还包括能源模块,为减轻补给设备定位的相对位置的工作难度,能源模块采用固定位置放置,能源模块上安装有三个输出端30,其分别供应电力资源、气体资源和液体资源,能源模块的三个输出端30的前端安装电磁逆止阀,在连接前和断开前电磁阀保持关闭状态,防止液体产生泄露。
[0045] 补给设备上对应设置有三个接收端,三个接收端分别为电源接口、气体接口和液体接口,每个接收端上安装自动紧装置,在三个接收端与三个输出端30连接后,接收端上的自动锁紧装置将会启动,将这两个模块连接在一起。为防止连接中可能产生的冲击,在接收端和补给设备连接的位置安装可伸缩管,可伸缩管分别通过法兰与补给设备与接收端连接,在可伸缩管外套设弹簧装置,弹簧装置的两端连接在法兰上,在补给设备端法兰上安装压力传感器,压力传感器与弹簧经行连接,时时检测弹簧压力,以判断三个接收端与三个输出端30的抵持状态,防止冲击过大导致三个接收端与三个输出端30损坏,此外,在三个接收端插入三个输出端30后,还可通过压力传感器判断两者是否连接成功。
[0046] 定位组件包括设置在对接本体上的信号发射器201和用于发出光信号的光电发送组件21,信号发射器201信息处理单元60信号连接,信号发射器201用于发出对接模块10所在位置的位置信息。在补给设备需要进行补给时,信息处理单元60接收信号发射器201发出的位置信号,再通过3到4个位置信息单元50与信号发射器201的相对位置,计算出补给设备需要移动至对接模块10的路线,再通过补给设备的控制系统控制补给设备移动至对接模块10处。
[0047] 对接本体包括对接壳体和通过螺栓20安装在对接壳体上的对接固定板11,对接壳体与对接固定板11形成有用于容纳驱动件31的容纳腔,信号发射器201设置在螺栓20内。具体的,螺栓20包括螺栓本体201和设置在螺栓本体201内的信号发射器201,信号发射器201通过沿螺栓20轴线设置的弹簧电极203以电源连接,此种结构可使信号发射器201位于该自动对接系统的外部,避免信号受到干扰,其次,方便对信号发射器201进行定位。
[0048] 为方便安装驱动件31,避免需要设置传动机构带动三个输出端30,驱动件31包括沿输出端30轴线方向设置的输出轴331、与输出轴331啮合连接的传动杆332及与传动杆332啮合连接的驱动电机333,输出轴331的轴线与驱动电机333的轴线相互平行,传动杆332的轴线方向分别与输出轴331的轴线方向与驱动电机333的轴线方向垂直。具体的,驱动电机333是伺服电机,输出轴331与传动杆332、传动杆332与驱动电机333之间均通过锥齿轮啮合,当伺服电机的转矩多少是由控制单元的,当伺服电机的运行信号还存在但是电机不转动时说明已经对接完成,即可进行资源补给。
[0049] 为防止漏电三个输出端30呈品字形布置在输出轴331的周侧,三个输出端30与驱动件31的输出轴331啮合连接,其中,供应电力资源的输出端30设置在其他两个输出轴331上方。
[0050] 为了方便三个输出端30与三个接收端的连接和断开,三个输出端30为筒状连接头,输出端30的内壁设置有螺纹。具体的,筒状连接头包括活动连接的连接筒32和输出接口31,连接筒32的内壁设置有螺纹,输出接口31上设置有橡胶圈,输出端30与接收端连接时,连接筒32与接收端螺纹连接,输出接口31的端部与接收端的端口抵接以进行资源补给,橡胶圈用于对接时进行减震,同时在进行资源补给时起到防泄漏和隔离的作用,当然的,橡胶圈主要用在气体及液体输出端30口上,电力输出端30及接收端采用常规插接且能相对转动的连接端口即可。
[0051] 为方便三个接收端与三个输出端30对接,待接模块还包括待接固定板,三个接收端呈品字形设置在待接固定板上,且三个接收端的外壁设置有螺纹。
[0052] 为了进一步提高对接的精准度,防止对接模块10和待接模块损坏光电发送组件21为红外传感器,光电发送组件21设置在三个输出端30的上方,光电接收组件设置在三个接收端的上方,光电发送组件21于对接固定板11上相对三个输出端30的位置与光电接收组件于待接固定板上相对三个接收端的位置相同。
[0053] 光电发送组件21和光电接收组件均光电传感组件,其为现有技术。光电传感组件是利用把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的,如,光电传感组件由发送器、接收器和检测电路三部分构成。在光电传感组件工作时,发送器对准目标发射光信号,发射的光信号一般来源于半导体光源、发光二极管(LED)、激光二极管红外发射二极管。例如,光电发送组件21和光电接收组件均为红外传感器,光信号不间断地发射,或者改变脉冲宽度。接收器由光电二极管、光电三极管和光电池组成。在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。在接收器的后面是检测电路,检测电路能滤出有效信号并应用该信号。光电传感组件的各部分结构及原理均为本领域人员所熟知的,故在此不进行详细展开。
[0054] 本申请中,光电传感组件的接收器、发射器为分开设置,即,光电发出组件为发射器,光电接收组件为接收器,且通过检测电路与信息处理单元60连接。光电接收组件接收到光电发送组件21的光信号并转换成信息处理单元60的能识别的信号,信息处理单元60经转换后发送给补给设备的控制系统,控制系统控制该待接模块沿轴线移动与对接模块10对接,使三个接收端对应插入三个输出端30内。
[0055] 本申请还提供一种对接方法,对接方法适用于上述自动对接系统,该对接方法包括如下步骤:
[0056] S1、补给设备上的信息处理单元60获取对接模块10的位置信息,并转换成位置信号发送给补给设备,补给设备移动至对接模块10处并控制待接模块与对接模块10对接;
[0057] S2、补给设备上的光电接收组件接收到对接模块10的光电发射组件发出的光信号后,信息处理单元60发送控制信号给补给设备的控制系统,补给设备的控制系统控制待接装置朝向对接模块10方向移动,以使三个接收端对应插入并抵持在三个输出端30中;
[0058] S3、待三个接收端对应插入并抵持在三个输出端30后,信息处理单元60发送控制信号给控制单元,控制单元控制驱动件31驱动三个输出端30转动以与三个接收端螺纹连接;
[0059] S4、待三个输出端30与三个接收端螺纹连接后,补给设备通过三个输出端30和三个接收端补给电力资源、气体资源和液体资源中的一种、或任意两种的组合,或三种。
[0060] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
[0061] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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