一种新型加泄连接器自动对接与脱离装置

1.本实用新型涉及火箭加注技术领域，尤其涉及一种新型加泄连接器自动对接与脱离装置。


背景技术：

2.在火箭发射支持系统中，地面推进剂加注系统与运载火箭间需通过加泄连接器进行对接，实现推进剂进入或者流出火箭的功能。目前，我国发射场推进剂加注过程中加泄连接器与火箭的对接与脱离多通过人工操作完成，存在参试人员安全风险大、自动化水平低、准备工作繁琐且时间长等问题，异常情况下易引发爆炸、发射设施损毁、人员中毒伤亡等事故。加泄连接器的自动对接与脱离技术比较复杂，需要在非结构化环境中进行路径规划、载重、定位、对接、退出等设计。运载火箭在加注时，会受到风载荷影响导致未知的随机晃动，在加泄连接器与箭体活门自对中、随动、可靠连接与脱离、高适应性等方面存在重大技术难点。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种新型加泄连接器自动对接与脱离装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
5.一种新型加泄连接器自动对接与脱离装置，包括移动底盘和设置在所述移动底盘上的检测定位模块、控制模块、位姿调整模块、泄漏监测模块、远程监控模块和供电模块；所述检测定位模块、所述位姿调整模块、所述泄漏监测模块、所述远程监控模块和所述供电模块均与所述控制模块相连；所述控制模块与所述移动底盘的控制单元相连。
6.优选的，所述移动底盘为履带式agv小车。
7.优选的，所述装置还包括与所述履带式agv小车的控制单元相连的无线操作手柄。
8.优选的，所述检测定位模块为双目摄像头。
9.优选的，所述位姿调整模块包括机械臂和夹持装置，所述机械臂安装在所述履带式agv小车的上表面，所述夹持装置安装在所述机械臂远离所述履带式agv 小车的一端。
10.优选的，所述机械臂为四自由度机械臂。
11.优选的，所述泄漏监测模块包括与所述控制模块相连的浓度传感器和警报器。
12.优选的，所述远程监控模块包括监视器和与所述监视器相连的监控平台，所述监视器设置在所述移动底盘上表面并与所述控制模块相连。
13.本实用新型的有益效果是：1、优化了加注活门的识别方式，相较于设置定位基板进行标靶定位，本专利选用对颜色、形状进行识别，无需在装置使用前进行标校，省去很多测试流程。2、具备更加灵活、稳定的机动能力，履带式agv 小车具有防打滑、适应地形能力强、移动平稳的特点，能够更好适应发射平台的路况以确保对接过程的稳定、可靠。3、本装置在平台上可以自由移动，随时监测加注活门周边环境，遇到突发状况可切换人工控制检
查现场情况，避免操作人员与危险环节的直接接触，增强加注过程的可靠性和意外事件应对能力。4、能够进行加注现场无人实时监测加注，替代人工操作完成现场作业，有效缩短了射前准备时间，减少了加注任务量。
附图说明
14.图1是本实用新型实施例中装置的结构示意图。
15.图中：1、双目摄像头；2、控制模块；3、机械臂；4、夹持装置；5、浓度传感器；6、履带式agv小车；7、监视器。
具体实施方式
16.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
17.如图1所示，本实施例中，提供了一种新型加泄连接器自动对接与脱离装置，包括移动底盘和设置在所述移动底盘上的检测定位模块、控制模块2、位姿调整模块、泄漏监测模块和远程监控模块；所述检测定位模块、所述控制模块2、所述位姿调整模块、所述泄漏监测模块和所述远程监控模块均与所述供电模块相连；所述检测定位模块、所述位姿调整模块、所述泄漏监测模块和所述远程监控模块均与所述控制模块2相连。
18.本专利装置能够对箭体加注活门进行自动识别定位，通过移动底盘的移动使加泄连接器与箭体加注活门自动对接或脱离。通过识别箭体加注活门的颜色与形状，将相关信息反馈至控制模块2，控制模块2计算箭体加注活门的中心位置，控制位姿调整模块进行自动对接。加泄连接器由位姿调整装置进行位姿改变，从而实现与箭体加注活门之间的对接或脱离。
19.在对接前，本专利装置能够识别火箭加注活门运动趋势，实现随动对接。火箭在风载的作用下存在晃动的情况，装置可以实时检测箭体的位置，控制移动底盘带动加泄连接器跟随箭体摆动，实现实时对接，使对接过程更加准确。
20.在加泄连接器与加注活门自动对中并实现随动后，进行对接，并通过活门覆盖面积判断对接是否成功，成功后可进行加注任务。加注过程结束后，该装置能够重新夹取加泄连接器使其脱离加注活门并后退至相应位置。
21.装置能够实现对加注现场的实时监控与图像传输，能够通过电脑、手机等交互界面控制位姿调整模块完成各种动作指令。
22.装置通过浓度传感器5实时监测加注活门附近的环境推进剂浓度，发现泄漏及时发出警报。通过人工控制移动底盘寻找泄漏点，减少操作人员接触推进剂的机会。
23.一般情况下，将本装置摆放至发射活动平台后可自动对接与脱离，即自动完成加注工作。遇突发情况时，可以在监控平台处进行人工远程控制，进行相关检测、操作。
24.本实施例中，所述装置主要包括移动底盘、检测定位模块、控制模块2、位姿调整模块、泄漏监测模块、远程监控模块，这六个模块，下面分别针对这六个模块展开详细说明。
25.一、移动底盘
26.所述移动底盘为履带式agv小车6。所述装置还包括与所述履带式agv小车6 的控
制单元相连的无线操作手柄。
27.履带式agv小车6相较于轮式小车与地面的摩擦力更大，具有防滑、适应地形能力强、移动平稳等特点，能够更好的适应发射活动平台的路况以确保对接过程的稳定、可靠；同时，发射平台连接处一般会存在一定缝隙，履带式agv小车 6能够避免对接过程中轮子出现卡滞现象。
28.无线操作手柄可以实现远程操控履带式agv小车6随动的目的。操作人员无需靠近箭体加注活门，即可远程操控实现对接加注与撤收。
29.二、检测定位模块
30.所述检测定位模块为双目摄像头1，该模块相当于装置的“眼睛”。通过运用机器视觉技术，选用opencv计算机视觉库，结合python语言编程，利用双目摄像头1拍摄箭体加注活门的颜色或结构等数据，实时、动态、准确获取加泄连接器与箭体加注活门的相对位置和距离，将双目摄像头1拍摄得到的照片传送至控制模块2进行距离、中心位置的动态判别，并利用测距算法获取加泄连接器与箭体加注活门的相对位姿。
31.三、控制模块2
32.该模块相当于装置的“大脑”，根据检测定位模块反馈的箭体活门的相关信息，采用实时快速响应的智能控制技术，快速解算加泄连接器与箭体加注活门的位姿偏差，确定位姿调整的控制量，并将控制量输出给位姿调整模块。控制模块2与移动底盘的控制单元相连，控制模块2根据双目摄像机拍摄到的图片自动测算装置与箭体之间的距离，当加泄连接器接近箭体时，控制模块2会向移动底盘的控制单元发射指令，控制移动底盘采取减速运动，目的是提高对接精度并减小加泄连接器对箭体的冲击力。当箭体因不可抗力原因产生小幅度摆动时，控制单元向移动底盘的控制单元发射指令，控制移动底盘带动加泄连接器可实时跟随，实现与箭体活门的动态跟踪对接。
33.四、位姿调整模块
34.该模块包括机械臂3和夹持装置4，所述机械臂3安装在所述履带式agv小车6 的上表面，所述夹持装置4安装在所述机械臂3远离所述履带式agv小车6的一端；加泄连接器设置在所述夹持装置4上。机械臂3相当于装置的“手臂”，其关节的自由度运动能够实现与箭体加注活门的同步随动。夹持装置4用于夹持加泄连接器并在机械臂3的带动下移动到指定位置将加泄连接器与箭体加注活门进行对接与脱离。
35.所述机械臂3为四自由度机械臂。机械臂3具体采用几轴可以根据实际情况进行选择，以便更好的满足实际需求。
36.机械臂3的对接运动精度为毫米级；作业范围≤100mm，水平随动范围≤30mm，上下随动范围≤30mm；尺寸400
×
250
×
350mm。
37.五、泄漏监测模块
38.该模块包括与所述控制模块2相连的浓度传感器5和警报器。浓度传感器5负责检测加注过程环境中的推进剂浓度，并将浓度数值上传到控制模块2，当检测到推进剂浓度超过预设阈值时则表示推进剂泄漏，控制模块2则会控制警报器发出警报，提醒操作人员及时处理相关问题。
39.六、远程监控模块
40.所述远程监控模块包括监视器7和与所述监视器7相连的监控平台，所述监视器7
设置在所述移动底盘上表面并与所述控制模块2相连。监视器7的显示屏可以展示双目摄像头1拍摄到的图片、展示加泄连接器与箭体加注活门对接或脱离的状态图、展示环境中推进剂浓度数值等相关的图片或数据，为操作人员提供更为直观的感受。
41.在后端建设实时监控平台(监控平台可以搭建在远处的监控室内)，从数据、流程、设备等信息多维度提高无人加注的实时性和全面性。远程监测的监控平台的功能主要包括加泄连接器对接检测、推进剂泄漏监测和远程应急处置。后方人员通过监控平台可以对现场情况进行监督与控制，当加注过程出现突发事件时，可切换手动控制模式，进行人工干预，处理突发问题。
42.通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
43.本实用新型提供了一种新型加泄连接器自动对接与脱离装置，该装置优化了加注活门的识别方式，相较于设置定位基板进行标靶定位，本专利选用对颜色、形状进行识别，无需在装置使用前进行标校，省去很多测试流程。该装置具备更加灵活、稳定的机动能力，履带式agv小车具有防打滑、适应地形能力强、移动平稳的特点，能够更好适应发射平台的路况以确保对接过程的稳定、可靠。本装置在平台上可以自由移动，随时监测加注活门周边环境，遇到突发状况可切换人工控制检查现场情况，避免操作人员与危险环节的直接接触，增强加注过程的可靠性和意外事件应对能力。该装置能够进行加注现场无人实时监测加注，替代人工操作完成现场作业，有效缩短了射前准备时间，减少了加注任务量。
44.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。