應用案例｜基于三維機器視覺的機器人引導電動汽車充電頭自動插拔應用方案
發布時間：2023-10-27 09:51:28 作者：顯揚科技
Part.1 項目背景
類對減少溫室氣體排放、提高能源效率以及減少對化石燃料的依賴，加速了電動汽車的普及，然而，電動汽車的充電依然面臨一些挑戰。傳統的電動汽車充電通常需要人工干預，插入和拔出充電頭，這不僅可能導致操作錯誤，還會引起不必要的延誤。
為了解決以上痛點，自動化充電技術應運而生。基于三維機器視覺的機器人系統可以實現電動汽車充電頭的自動插拔，這種自動化應用不僅提供了便利性，還減少了人為操作錯誤和提高充電設備的利用率。
Part.2 解決方案
該解決方案由硬件配置、軟件算法組成。
硬件配置：
機器人臂：具有足夠的自由度和穩定性，以執行插拔操作。
三維視覺傳感器：選用顯揚科技HY-M5三維視覺系統，該系統成像快、精度高，HY-M5掃描速度為10-300Hz，掃描精度能精確至±0.01mm，配合自研智能算法，能夠快速準確獲取汽車充電口和充電頭的位置。
力傳感器：安裝在機器人臂的握持端，用于監測插拔過程中的力。
軟件算法：
目標檢測與跟蹤：使用三維視覺傳感器檢測和跟蹤電動汽車充電口和充電頭的位置。
路徑規劃：根據目標位置信息規劃機器人臂的插拔路徑，確保不會損壞車輛或充電設備。
機器人控制：實現機器人的運動控制，確保準確地將充電頭插入充電口。
異常處理：開發異常處理算法，以處理車輛位置不準確等問題。
Part.3 工作流程
1. 確定項目需求和目標：
確定自動插拔充電系統的性能要求，包括插拔時間、準確度、兼容性等。
確定項目的預算和時間表。
2. 設計機器人系統：
設計具有足夠自由度和穩定性的機器人臂，以執行插拔操作。
選擇合適的三維視覺傳感器和力傳感器。
定義機器人系統的整體架構，包括硬件和軟件組件。
3. 開發軟件算法：
開發目標檢測與跟蹤算法，使用三維視覺傳感器來檢測和跟蹤電動汽車充電口和充電頭的位置。
開發路徑規劃算法，以規劃機器人臂的插拔路徑，確保不會損壞車輛或充電設備。
開發機器人控制算法，實現機器人的運動控制，確保準確地將充電頭插入充電口。
開發異常處理算法，以處理車輛位置不準確等問題。
4. 用戶界面開發：
開發用戶友好的界面，使用戶可以啟動充電、監視進度并停止充電。
集成安全功能，如急停按鈕，以在緊急情況下停止操作。
Part.4 方案優勢
1.視覺傳感器體積緊湊，高精度，安裝于輕型協作機器人上，靈活度高；
2.該項目部分應用場景處于室外或有環境光干擾的公共停車場內。HY-M5具備優異的抗環境光性能；
3.可對黑色且結構較為精密的充電口高質量成像并且兼容多種品牌的車型；
4.可引導機器人開啟充電蓋，定位充電位置并完成充電。
顯揚科技由香港中文大學博士團隊創建，主要研究并產業化高速高清三維機器視覺系統，以及智能工業機器人系統。其研發的三維機器視覺設備精度能達亞微米級，三維數據采集幀率高達310幀，此外還具有高精度、大景深、高穩定性的優勢，可實現高效率機器人引導，以及工業檢測與測量。顯揚科技的產品主要應用在對采集速度要求較高的快速工業產線、物流樞紐以及對測量精度要求高的精密制造、軍工航天、半導體產業等。
