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KR20200045596A - Robot loading arm system for filling fuel - Google Patents

Robot loading arm system for filling fuel Download PDF

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Publication number
KR20200045596A
KR20200045596A KR1020180126070A KR20180126070A KR20200045596A KR 20200045596 A KR20200045596 A KR 20200045596A KR 1020180126070 A KR1020180126070 A KR 1020180126070A KR 20180126070 A KR20180126070 A KR 20180126070A KR 20200045596 A KR20200045596 A KR 20200045596A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
loading arm
link
axis
injection
Prior art date
Application number
KR1020180126070A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
장세현
이경우
김진강
전정익
Original Assignee
(주)팀솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)팀솔루션 filed Critical (주)팀솔루션
Priority to KR1020180126070A priority Critical patent/KR20200045596A/en
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Abstract

According to the present invention, a fuel filling robot loading system comprises: a base platform coming in contact with the ground; a loading arm comprising a first link formed in the upper part of the base platform to be slid forward and backward in an Y-axis direction, and at least one link formed at one end of the first link to be rotated around the Y-axis; an injection hose flange formed at one end of the loading arm to be rotated around the Y-axis, and combined with a flexible injection hose into which fuel is injected; a nozzle part formed at the front end of the injection hose flange to be connected to the injection hose, and formed opposite an inlet of a filling target; a position sensor part combined with the rear end of the nozzle part and sensing the position of the inlet; and a connector combined with the front end of the nozzle part and fastening or releasing the nozzle part with or from the inlet. Since the nozzle part is inserted into the position of the inlet sensed by the position sensor part and fastened by the connector to inject fuel, the system is capable of unmanning a fuel filling procedure through a robot loading arm and quickly conducting the fuel filling procedure through a position optimization algorithm built for an inlet of an injection target.

Description

연료충진 로봇 로딩암 시스템{ROBOT LOADING ARM SYSTEM FOR FILLING FUEL}Fuel loading robot loading arm system {ROBOT LOADING ARM SYSTEM FOR FILLING FUEL}

본 발명은 노즐에 의한 연료충진 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 로봇 로딩암에 의해 연료충진 과정을 무인화하고, 주입대상의 주입구에 대한 위치최적화 알고리즘을 구축하여 연료충진 과정을 신속히 수행할 수 있는, 연료충진 로봇 로딩암 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel filling technology by a nozzle, more specifically, to unmanned the fuel filling process by a robot loading arm, and to build a position optimization algorithm for the injection port of the injection target to quickly perform the fuel filling process. It relates to a fuel-filled robot loading arm system.

일반적으로, 차량 또는 선박의 연료주입을 위해서는, 정차된 차량 또는 정박된 선박의 현장에서, 작업자가 충진대상의 주입구에 QC/DC(Quick Connect/Disconnect Coupler) 커넥터를 벙커링(bunkering) 수작업에 의해 볼트 체결하여 연결하여서 액체연료 또는 가스(기체연료)를 충진하고, 충진완료시 다시 수작업에 의해 볼트체결을 해제하여 커넥터를 주입구로부터 분리한다.In general, in order to inject fuel for a vehicle or a ship, a worker connects a QC / DC (Quick Connect / Disconnect Coupler) connector to an inlet of a filling object at a stationary vehicle or at an anchored ship, by bolting by manual bunkering. Connect and connect to fill the liquid fuel or gas (gas fuel), and when the filling is completed, the bolt is released manually again to disconnect the connector from the inlet.

또한, 연료를 충진하고 자 하는 차량 또는 선박마다, 커넥터와 연결되는 주입구의 연결위치와 형상이 각각 다르기 때문에, 커넥터에 의한 체결준비과정이 지연되고, 각 주입구의 연결위치와 예상 충진소요시간을 육안으로 매번 확인하고 충진작업을 수행하여야 하는 번거로움이 있다.In addition, since the connection position and the shape of the inlet connected to the connector are different for each vehicle or ship to be filled with fuel, the process of preparing the fastening by the connector is delayed, and the connection position of each inlet and the expected filling time are visually observed. There is a hassle of checking and filling each time.

이에 따라, 차량 또는 선박 이외에 연료충진 대상이 확대되고 종류도 다양화되는 양상에 따라, 다양한 충진대상의 주입구 위치를 정확하게 식별하고 연료충진 과정을 신속히 수행할 수 있는 기술의 개발 필요성이 제기된다.Accordingly, according to the aspect in which the fuel filling target is expanded and the types are diversified in addition to the vehicle or the ship, there is a need to develop a technology capable of accurately identifying the inlet positions of the various filling targets and rapidly performing the fuel filling process.

한국공개특허공보 제2011-0101056호 (내연기관 연료주입기용 노즐 및 노즐 제조방법. 2011. 09. 15.)Korean Patent Publication No. 2011-0101056 (Nozzle and method for manufacturing the fuel injector for internal combustion engine. 2011. 09. 15.)

본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 다양한 충진대상의 주입구 위치를 적응적으로 신속하게 식별하고 연료충진 과정을 신속하고 안전하게 수행할 수 있는, 연료충진 로봇 로딩암 시스템을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the spirit of the present invention is to provide a fuel loading robot loading arm system capable of adaptively quickly identifying the inlet positions of various filling objects and quickly and safely performing a fuel filling process.

전술한 목적을 달성하고자, 본 발명은, 지면과 접촉하는 베이스플랫폼, 상기 베이스플랫폼 상단에 Y축방향으로 전후 슬라이딩가능하도록 형성된 제1 링크와, 상기 제1 링크의 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성된 하나 이상의 링크로 구성되는 로딩암, 상기 로딩암 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성되고, 연료가 주입되는 플렉시블 주입호스가 결합된 주입호스 플렌지, 상기 주입호스 플렌지의 전단에 상기 주입호스와 연결되어 형성되고, 충진대상의 주입구에 대향하여 형성된 노즐부, 상기 노즐부의 후단에 결합되고 상기 주입구의 위치를 감지하는 위치센서부, 및 상기 노즐부의 전단에 결합되고 상기 노즐부를 상기 주입구에 체결 또는 해제하는 커넥터로 구성되어서, 상기 위치센서부에 의해 감지된 상기 주입구의 위치로 상기 노즐부를 대향하여 삽입시키고 상기 커넥터에 의해 체결시켜 연료를 주입하도록 하는 연료충진 로봇 로딩암 시스템을 개시한다.In order to achieve the above object, the present invention, the base platform in contact with the ground, the first link formed to be slidable back and forth in the Y-axis direction on the top of the base platform, and rotates the Y axis on one end of the first link as a rotation axis A loading arm composed of one or more links formed to be possible, an injection hose flange formed to be rotatable with a Y axis at one end of the loading arm, and a flexible injection hose injected with fuel, the front end of the injection hose flange It is formed in connection with an injection hose and is formed to face the injection port of the filling target, a nozzle unit coupled to the rear end of the nozzle unit and detecting a position of the injection port, and coupled to a front end of the nozzle unit and the nozzle unit to the injection port It is composed of a connector for fastening or releasing to, of the injection port detected by the position sensor Disclosed is a fuel filling robot loading arm system that inserts the nozzle portion into a position and fastens by the connector to inject fuel.

여기서, 상기 하나 이상의 링크로 구성되는 로딩암은, 상기 제1 링크의 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성된 제2 링크와, 상기 제2 링크의 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성된 제3 링크와, 상기 제3 링크의 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성된 제4 링크로 구성되는 로딩암을 포함하고, 상기 주입호스 플렌지는 상기 제4링크 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성될 수 있다.Here, the loading arm consisting of the one or more links, the second link is formed to be rotatable on the Y-axis at one end of the first link, and the second link is formed to be rotatable on the Y-axis at one end of the second link as the rotation axis. And a loading arm composed of a third link and a fourth link formed to be rotatable with the Y axis at one end of the third link, and the injection hose flange rotates the Y axis at one end of the fourth link with the rotation axis. It can be formed to be possible.

또한, 상기 주입호스 플렌지는 상기 제4 링크의 종단에서 Y축을 회전축으로 일정각도로 회전가능하도록 형성되어 상기 주입구의 형성위치에 따라 ZX평면상에서 상기 노즐부를 이동시킬 수 있다.In addition, the injection hose flange is formed to be rotatable at a constant angle with the Y axis at the end of the fourth link to move the nozzle portion on the ZX plane according to the formation position of the injection port.

또한, 연료를 저장하는 연료탱크와, 상기 연료탱크로부터 상기 노즐부로 연료를 공급하는 연료공급펌프로 구성되는 연료공급설비, 상기 위치센서부에 의해 감지된 상기 주입구의 위치정보와 상기 로딩암의 이동정보를 축적하고 데이터베이스화하여 위치최적화 알고리즘이 구현된 위치정보서버, 및 상기 연료공급펌프를 제어하고, 상기 위치정보서버와 연동하여 상기 위치최적화 알고리즘에 의해 상기 노즐부를 상기 주입구에 대향하여 위치시키고 상기 커넥터에 의해 상기 노즐부와 상기 주입구를 체결하도록 상기 로딩암을 제어하는 HMI 서버를 포함할 수 있다.In addition, a fuel tank for storing fuel, a fuel supply facility composed of a fuel supply pump for supplying fuel from the fuel tank to the nozzle unit, the position information of the inlet and the movement of the loading arm detected by the position sensor unit Accumulate and database information to control the location information server implemented with a location optimization algorithm, and the fuel supply pump, and interlock with the location information server to position the nozzle unit against the injection port by the location optimization algorithm. It may include an HMI server for controlling the loading arm to fasten the nozzle portion and the injection port by a connector.

또한, 상기 노즐부에는, 연료주입시 액체연료 또는 가스의 누출을 감지하는 누출감지센서가 형성되고, 상기 누출감지센서에 의한 누출 감지시, 상기 HMI 서버는 상기 연료공급펌프를 긴급차단하고 누출경고정보를 제공할 수 있다.In addition, a leak detection sensor is formed in the nozzle part to detect a leak of liquid fuel or gas when fuel is injected, and when leaks are detected by the leak detection sensor, the HMI server shuts off the fuel supply pump urgently and leak warning. Information can be provided.

또한, 상기 커넥터는 QC/DC 커넥터일 수 있다.Further, the connector may be a QC / DC connector.

또한, 상기 로딩암의 각 링크에 의한 해당관절은, 내압방폭 기준에 따른 서보모터와 감속기와 인코더로 구성될 수 있다.In addition, the corresponding joint by each link of the loading arm may be composed of a servo motor, a reducer and an encoder according to the explosion-proof standard.

또한, 상기 제1 링크는 상기 베이스플랫폼 상단에서 X축방향으로 전후 슬라이딩가능하도록 형성되거나, 상기 주입호스 플렌지는 X축방향으로 전후 슬라이딩가능하도록 형성될 수 있다.In addition, the first link may be formed to be slidable back and forth in the X axis direction from the top of the base platform, or the injection hose flange may be formed to be slidable back and forth in the X axis direction.

본 발명에 의하면, 충진대상의 주입구 위치를 감지하여 식별하고 노즐부를 해당 주입구 위치로 이동시켜 체결하여서 가연성연료 충진과정을 안전하게 무인화할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the position of the inlet of the filling object is detected and identified, and the nozzle part is moved to the corresponding inlet position to be fastened to securely unattend the combustible fuel filling process.

또한, 연료충진과정에 따른 주입구 위치정보와 로딩암에 의한 노즐부의 이동정보를 데이터베이스화하여 구현된 위치최적화 알고리즘에 의해 연료충진과정을 신속히 수행하도록 할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to quickly perform the fuel filling process by a location optimization algorithm implemented by databaseizing the location information of the inlet according to the fuel filling process and the movement information of the nozzle part by the loading arm.

더 나아가, 연료공급설비와 HMI 서버와 연동하여, 충진대상의 연료충진과정을 신속하고 안전하게 수행할 수 있는 효과가 있다.Furthermore, there is an effect of interlocking with the fuel supply facility and the HMI server to quickly and safely perform the fuel filling process of the filling target.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 연료충진 로봇 로딩암 시스템을 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 연료충진 로봇 로딩암 시스템에 의한 연료충진과정을 예시한 것이다.
도 4는 도 1의 연료충진 로봇 로딩암 시스템의 연동제어구성을 도시한 것이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 도 1의 연료충진 로봇 로딩암 시스템의 베이스플랫폼의 다른 구성을 각각 예시한 것이다.
1 is a fuel filling robot loading arm system according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 illustrate a fuel filling process by the fuel filling robot loading arm system of FIG. 1.
FIG. 4 shows an interlocking control configuration of the fuel filling robot loading arm system of FIG. 1.
5A and 5B illustrate different configurations of the base platform of the fuel-filling robot loading arm system of FIG. 1, respectively.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. The present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 연료충진 로봇 로딩암 시스템을 도시한 것이며, 도 2 및 도 3은 도 1의 연료충진 로봇 로딩암 시스템에 의한 연료충진과정을 예시한 것이고, 도 4는 도 1의 연료충진 로봇 로딩암 시스템의 연동제어구성을 도시한 것이다.Figure 1 shows a fuel filling robot loading arm system according to an embodiment of the present invention, Figures 2 and 3 illustrate the fuel filling process by the fuel filling robot loading arm system of Figure 1, Figure 4 is a 1 shows the interlocking control configuration of the fuel loading robot loading arm system.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 연료충진 로봇 로딩암 시스템은, 전체적으로, 베이스플랫폼(110)과, 로딩암(120)과, 주입호스 플렌지(130)와, 노즐부(140)와, 위치센서부(150)와, 커넥터(160)로 구성되어서, 로봇 로딩암에 의해 연료충진과정을 무인화하고, 주입대상의 주입구에 대한 위치최적화 알고리즘을 구축하여 연료충진과정을 신속히 수행하는 것을 요지로 한다.1 to 4, the fuel filling robot loading arm system according to an embodiment of the present invention, as a whole, the base platform 110, the loading arm 120, the injection hose flange 130, and the nozzle unit Consisting of 140, position sensor unit 150, and connector 160, the fuel filling process is unmanned by the robot loading arm, and a position optimization algorithm for the injection port of the injection target is built to expedite the fuel filling process. The main thing to do.

우선, 로딩암(loading arm)(120)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 지면과 접촉하는 베이스플랫폼(110) 상단에 Y축방향으로 전후 슬라이딩가능하도록 형성된 제1 링크(121)(도 5의 (b) 참조)와, 제1 링크(121)의 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성된 제2 링크(122)와, 제2 링크(122)의 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성된 제3 링크(123)와, 제3 링크(123)의 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성된 제4 링크(124)로 구성된다.First, the loading arm 120, as shown in Figures 1 to 3, the first link 121 formed to be slidable back and forth in the Y-axis direction on the top of the base platform 110 in contact with the ground (Refer to (b) of FIG. 5), a second link 122 formed to be rotatable with the Y axis at one end of the first link 121, and a rotation axis with the Y axis at one end of the second link 122 It is composed of a third link 123 formed to be rotatable, and a fourth link 124 formed to be rotatable with the Y axis at one end of the third link 123.

예컨대, 제1 링크(121)는 충진대상의 주입구의 위치에 따른 노즐부(140)의 Y축방향 위치를 결정하고, 제2 내지 제4 링크(122 내지 124)는 노즐부(140)의 X축방향 위치 및 Z축방향 위치를 결정하여서, 로딩암(120)의 해당 링크(121 내지 124)의 관절동작에 의해 주입구의 위치로 노즐부(140)를 위치시켜 삽입시킨다.For example, the first link 121 determines the Y-axis position of the nozzle unit 140 according to the position of the injection port to be filled, and the second to fourth links 122 to 124 are X of the nozzle unit 140 The axial position and the Z-axis position are determined, and the nozzle unit 140 is positioned and inserted into the position of the injection port by the joint operation of the corresponding links 121 to 124 of the loading arm 120.

또한, 로딩암(120)의 각 링크(121 내지 124)에 의한 해당관절은, ATEX 또는 ICEEX의 내압방폭 기준에 따른 서보모터와 감속기와 인코더로 구성될 수 있다. 여기서, 서보모터와 감속기는 해당 링크를 회전시키고, 인코더는 회전각도를 감지하여 주입구로 접근하기 위한 링크의 회전을 정확히 제어하도록 한다.In addition, the corresponding joint by each link (121 to 124) of the loading arm 120, may be composed of a servo motor and a reducer and encoder according to the explosion-proof standards of ATEX or ICEEX. Here, the servo motor and the reducer rotate the corresponding link, and the encoder senses the rotation angle to accurately control the rotation of the link for approaching the injection port.

참고로, 가연성의 액체연료 또는 가스는 폭발의 위험성이 수반되므로, 폭발에 따른 2차 피해, 예컨대 파편의 비산을 방지하기 위해, 주입구에 인접하는 관련구성은 내압방폭 기준을 충족시켜야 한다.For reference, since flammable liquid fuel or gas is accompanied by a risk of explosion, in order to prevent secondary damage due to explosion, such as scattering of debris, the related configuration adjacent to the inlet must meet the explosion-proof standard.

또한, 로딩암(120)은 링크에 의해 6자유도를 갖도록 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 노즐부(140)를 주입구의 위치로 신속하게 이동시킬 수 있는 특정 자유도라면 모두 가능할 수 있다.In addition, the loading arm 120 may be configured to have six degrees of freedom by a link, but is not limited thereto, and may be any specific degree of freedom capable of quickly moving the nozzle unit 140 to the position of the injection port.

한편, 도시되지는 않았으나, 주입구의 X축방향 위치에 대해, 제1 링크(121)가 베이스플랫폼(110) 상단에서 X축방향으로 전후 슬라이딩가능하도록 형성되거나, 주입호스 플렌지(130)가 X축방향으로 전후 슬라이딩가능하도록 형성되어서, 노즐부(140)를 주입구의 X축상의 해당위치로 위치시킬 수 있다.On the other hand, although not shown, for the X-axis position of the injection hole, the first link 121 is formed to be slidable back and forth in the X-axis direction from the top of the base platform 110, or the injection hose flange 130 is X-axis It is formed to be slidable back and forth in the direction, so that the nozzle unit 140 can be positioned at the corresponding position on the X axis of the injection port.

다음, 주입호스 플렌지(130)는, 제4 링크(124)의 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성되고, 연료가 주입되는 플렉시블 주입호스(131)가 결합된다.Next, the injection hose flange 130 is formed to be rotatable with the Y axis on one end of the fourth link 124, the flexible injection hose 131 is injected with fuel is coupled.

한편, 주입호스 플렌지(130)는 제4 링크(124)의 종단에서 Y축을 회전축으로 일정각도로 회전가능하도록 형성되어 주입구의 형성위치에 따라 ZX평면상에서 후술하는 노즐부(140)를 해당위치로 이동시킬 수 있다.On the other hand, the injection hose flange 130 is formed so as to be rotatable at a certain angle to the Y axis at the end of the fourth link 124, the nozzle portion 140 to be described later on the ZX plane according to the formation position of the injection port to the corresponding position Can be moved.

예컨대, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 주입구가 Y축을 회전축으로 하여 일정각도로 경사져 형성된 경우, 노즐부(140)는 주입구의 경사각도에 상응하도록 회전할 수 있다.For example, as shown in (b) of FIG. 2, when the injection hole is formed to be inclined at a constant angle with the Y axis as the rotation axis, the nozzle unit 140 may rotate to correspond to the inclination angle of the injection hole.

참고로, 주입호스 플렌지(130)에는, 연료가 주입되는 주입호스 이외에, 플래시 가스 즉, BOG(Boil Off Gas)의 회수라인(return line) 호스(미도시)가 연결될 수 있다.For reference, in addition to the injection hose to which the fuel is injected, a return line hose (not shown) of a flash gas, that is, a BOG (Boil Off Gas), may be connected to the injection hose flange 130.

다음, 노즐부(140)는, 주입호스 플렌지(130)의 전단에 주입호스(131)와 연결되어 형성되고, 충진대상의 주입구에 대향하여 형성된다.Next, the nozzle unit 140 is formed to be connected to the injection hose 131 at the front end of the injection hose flange 130 and is formed to face the injection port of the filling target.

다음, 위치센서부(150)는, 노즐부(140)의 후단에 결합되고 주입구의 위치를 감지하는데, 주입구의 XYZ 좌표에 따른 위치와, 노즐부(140)와 주입구와의 이격거리를 측정하고, 위치를 감지하는 센서와 이격거리를 감지하는 센서가 일체로 형성되거나 분리되어 개별 형성될 수 있다.Next, the position sensor unit 150 is coupled to the rear end of the nozzle unit 140 and detects the position of the injection port, measures the position according to the XYZ coordinates of the injection port, and the separation distance between the nozzle unit 140 and the injection port, , The sensor for sensing the position and the sensor for sensing the separation distance may be integrally formed or separately formed.

여기서, 위치센서부(150)는 영구자석과 자기센서를 포함하는 자기식 근접 스위치, 또는 광원과 광전소자를 포함하는 광학식 광전 스위치일 수 있다.Here, the position sensor unit 150 may be a magnetic proximity switch including a permanent magnet and a magnetic sensor, or an optical photoelectric switch including a light source and a photoelectric element.

예컨대, 충진대상의 주입구 둘레에 링형상의 영구자석이 형성되고, 주입구의 영구자석에 대향하는 노즐부(140)의 둘레에 자기센서가 형성되어서, 노즐부(140)의 접근시, 자기센서를 통해서 주입구의 정확한 위치를 감지하고, 영구자석에 의한 자력의 크기를 감지하여 이격거리(X축방향 이격거리)를 감지할 수 있다.For example, a ring-shaped permanent magnet is formed around the injection port of the filling target, and a magnetic sensor is formed around the nozzle unit 140 facing the permanent magnet of the injection port, so that when the nozzle unit 140 approaches, the magnetic sensor Through this, it is possible to detect the exact position of the inlet and the amount of magnetic force by the permanent magnet to detect the separation distance (the separation distance in the X-axis direction).

또는, 충진대상의 주입구 둘레의 특정 위치에 광원이 배치되고, 주입구의 광원에 대향하는 노즐부(140)의 둘레에 광전소자가 형성되어서, 노즐부(140)의 접근시, 광전소자를 통해서 주입구의 정확한 위치를 감지하고, 광원에 의한 광전소자의 전류의 크기를 감지하여 이격거리(X축방향 이격거리)를 감지할 수 있다.Alternatively, a light source is disposed at a specific position around the injection port of the filling target, and a photoelectric element is formed around the nozzle unit 140 facing the light source of the injection port, so that when the nozzle unit 140 is approached, the injection port through the photoelectric element It can detect the exact position of the, and detect the separation distance (the separation distance in the X-axis direction) by sensing the magnitude of the current of the photoelectric element by the light source.

또는, 노즐부(140)에 영상카메라가 형성되고, 후술하는 위치정보서버(220) 또는 HMI 서버(230)는 영상카메라로부터 전송된 영상으로부터 주입구의 형상패턴을 식별하여 주입구 위치를 특정하고 형상패턴의 크기를 분석하여 이격거리(X축방향 이격거리)를 감지할 수도 있다.Alternatively, an image camera is formed in the nozzle unit 140, and the position information server 220 or the HMI server 230, which will be described later, identifies the shape of the injection port from the image transmitted from the image camera, specifies the position of the injection port, and shapes the pattern. It is also possible to detect the separation distance (X-axis separation distance) by analyzing the size of.

또한, HMI 서버(230)는 영상카메라로부터 주입상황에 관한 영상과, 예상 충진소요시간과, 충진연료량과, 연료탱크(211)의 잔여연료량과, 연료공급펌프(212)의 작동상태정보를 디스플레이하여 제공할 수도 있다.In addition, the HMI server 230 displays an image of the injection situation from the image camera, the estimated filling time, the filling fuel amount, the remaining fuel amount of the fuel tank 211, and the operating state information of the fuel supply pump 212. It can also be provided.

다음, 커넥터(160)는, 노즐부(140)의 전단에 결합되고 노즐부(140)를 주입구에 체결하여 고정하고 해제하여 분리한다.Next, the connector 160 is coupled to the front end of the nozzle unit 140 and fixed by releasing the nozzle unit 140 to the injection port and releasing it.

예컨대, 커넥터(160)는 QC/DC(Quick Connect/Disconnect Coupler) 커넥터로서, 충진대상의 주입구와 노즐부(140)의 결합시, 노즐부(140)를 주입구에 밀착시켜 기밀하게 밀폐한다.For example, the connector 160 is a QC / DC (Quick Connect / Disconnect Coupler) connector, and when the injection port to be filled and the nozzle unit 140 are coupled, the nozzle unit 140 is tightly sealed to the injection port.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 연료충진 로봇 로딩암 시스템은, 연료공급설비(210)와, 위치정보서버(220)와, HMI 서버(230)를 더 포함하여서, 노즐부(140)에 의한 선박(300)의 주입구의 연료주입과정을 최적화할 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 4, the fuel filling robot loading arm system further includes a fuel supply facility 210, a location information server 220, and an HMI server 230, to the nozzle unit 140. It is possible to optimize the fuel injection process of the inlet of the ship 300.

여기서, 연료공급설비(210)는 연료를 저장하는 연료탱크(211)와, 연료탱크(211)로부터 노즐부(140)로 연료를 공급하는 연료공급펌프(212)로 구성된다.Here, the fuel supply facility 210 is composed of a fuel tank 211 for storing fuel, and a fuel supply pump 212 for supplying fuel from the fuel tank 211 to the nozzle unit 140.

또한, 위치정보서버(220)는 위치센서부(150)에 의해 감지된 주입구의 위치정보와 로딩암(120)의 이동정보를 축적하고 데이터베이스화하여 위치최적화 알고리즘을 구현한다.In addition, the location information server 220 implements a location optimization algorithm by accumulating and database location information of the injection port detected by the location sensor unit 150 and movement information of the loading arm 120.

예컨대, 위치최적화 알고리즘은, 연안선박, 탱크로리, CNG/LNG 차량 등 다양한 충진대상별로 또는 이에 따른 주입구의 위치정보별로 카테고리화하여 사전에 데이터베이스화하고, 노즐부(140)의 현위치 좌표정보와 주입구의 위치정보를 분석하여 주입구로 노즐부(140)로 결합시키는 최단시간의 최적접근루트를 산출하고, 산출된 최적접근루트를 트래킹하여 노즐부(140)가 접근하도록 로딩암(120)의 각 링크(121 내지 124)를 제어하도록 할 수 있다.For example, the location optimization algorithm is categorized by various filling targets such as coastal ships, tank lorry, CNG / LNG vehicles, or according to the location information of the inlet accordingly, and databased in advance, and the current location coordinate information of the nozzle unit 140 and the inlet Analyze the location information of to calculate the optimum access route of the shortest time to be coupled to the nozzle unit 140 with the injection port, and track the calculated optimal access route to link each link of the loading arm 120 so that the nozzle unit 140 approaches It is possible to control (121 to 124).

또는, 위치최적화 알고리즘은, 학습가능한 인공지능에 의해서, 다양한 충진대상의 주입구 위치정보를 데이터베이스화하여 주입구의 고유위치를 신속하게 식별하고 주입구로 접근하는 로딩암(120)의 최적화된 루트, 즉 제1 내지 제4 링크의 연동에 의한 최단시간 주입구 접근루트를 축적하여서, 노즐부(140)의 위치제어를 최적화할 수도 있다.Alternatively, the position optimization algorithm can optimize the route of the loading arm 120 that quickly identifies the unique position of the inlet and approaches the inlet by databaseizing the inlet position information of various filling objects by means of learnable AI. It is also possible to optimize the position control of the nozzle unit 140 by accumulating the access route of the shortest time inlet by interlocking the first to fourth links.

또한, HMI(Human Machine Interface) 서버(230)는 연료공급펌프(212)를 제어하고, 위치정보서버(220)와 연동하여 위치최적화 알고리즘에 의해 노즐부(140)를 주입구에 대향하여 위치시키고 커넥터(160)에 의해 노즐부(140)와 주입구를 체결하도록 로딩암(120)을 제어한다.In addition, the HMI (Human Machine Interface) server 230 controls the fuel supply pump 212, and works in conjunction with the location information server 220 to position the nozzle unit 140 against the injection port by a position optimization algorithm and connect the connector. The loading arm 120 is controlled to engage the nozzle 140 with the injection port by 160.

또는, 노즐부(140)에는 연료주입시 액체연료 또는 가스의 누출을 감지하는 누출감지센서(미도시)가 형성되고, 누출감지센서에 의한 누출 감지시, HMI 서버(230)는 연료공급펌프(212)를 긴급차단하고 누출경고정보를 제공하여서 신속하게 대처하도록 할 수 있다.Alternatively, the nozzle unit 140 is formed with a leak detection sensor (not shown) that detects leakage of liquid fuel or gas when fuel is injected, and when leaks are detected by the leak detection sensor, the HMI server 230 supplies a fuel supply pump ( 212) can be urgently blocked, and leak warning information can be provided to respond quickly.

도 5의 (a) 및 (b)는 도 1의 연료충진 로봇 로딩암 시스템의 베이스플랫폼의 다른 구성을 각각 예시한 것이다.5A and 5B illustrate different configurations of the base platform of the fuel-filling robot loading arm system of FIG. 1, respectively.

전술한 바와 같이, 이동이 쉽지 않은 선박 또는 차량의 정박위치와 정차위치로 로딩암(120)을 구비한 로봇을 쉽게 접근시키도록, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 캐터필러(111)에 의해, XY평면상, 즉 지면상에서 위치이동이 자유로운 구조로 형성될 수 있다.As described above, as shown in FIGS. 1 and 3, the caterpillar 111 is easily accessed to easily approach the robot having the loading arm 120 at the anchoring position and the stopping position of a ship or vehicle that is not easily moved. By this, it can be formed in a structure free to move on the XY plane, that is, on the ground.

또는, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 베이스플랫폼(110)은 지면에 고정되는 구조로 형성되고, 제1 링크(121)가 베이스플랫폼(110) 상단에서 Z축을 기준으로 XY평면상에 일정각도로 회전가능하도록 형성될 수 있다.Or, as shown in Figure 5 (a), the base platform 110 is formed of a structure fixed to the ground, the first link 121 is on the XY plane based on the Z axis from the top of the base platform 110 It can be formed to be rotatable at a certain angle.

또는, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 베이스플랫폼(110B)은 제1 링크(121)가 베이스플랫폼(110B) 상단에 Y축방향으로 전후 슬라이딩가능하도록 형성될 수 있다.Alternatively, as shown in (b) of FIG. 5, the base platform 110B may be formed such that the first link 121 is slidable back and forth in the Y-axis direction on the top of the base platform 110B.

따라서, 전술한 바와 같은 연료충진 로봇 로딩암 시스템의 구성에 의해서, 충진대상의 주입구 위치를 감지하여 식별하고 노즐부를 해당 주입구 위치로 이동시켜 체결하여서 가연성연료 충진과정을 안전하게 무인화할 수 있으며, 연료충진과정에 따른 주입구 위치정보와 로딩암에 의한 노즐부의 이동정보를 데이터베이스화하여 구현된 위치최적화 알고리즘에 의해 연료충진과정을 신속히 수행하도록 할 수 있고, 연료공급설비와 HMI 서버와 연동하여, 충진대상의 연료충진과정을 신속하고 안전하게 수행할 수 있다.Therefore, by the configuration of the fuel filling robot loading arm system as described above, the position of the inlet of the filling object is detected and identified, and the nozzle part is moved to the corresponding inlet position to be fastened to securely unattend the combustible fuel filling process, and fuel filling. It is possible to quickly perform the fuel filling process by the location optimization algorithm implemented by databaseizing the location information of the inlet according to the process and the movement information of the nozzle part by the loading arm, and in conjunction with the fuel supply facility and the HMI server, The fuel filling process can be performed quickly and safely.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The configurations shown in the embodiments and drawings described in this specification are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, and various equivalents that can replace them at the time of this application It should be understood that there may be water and variations.

110 : 베이스플랫폼 111 : 캐터필러
120 : 로딩암 121 : 제1 링크
122 : 제2 링크 123 : 제3 링크
124 : 제4 링크 130 : 주입호스 플렌지
131 : 주입호스 140 : 노즐부
150 : 위치센서부 160 : 커넥터
210 : 연료공급설비
211 : 연료탱크 212 : 연료공급펌프
230 : HMI 서버 300 : 선박
110: base platform 111: caterpillar
120: loading arm 121: first link
122: second link 123: third link
124: fourth link 130: injection hose flange
131: Injection hose 140: Nozzle part
150: position sensor unit 160: connector
210: fuel supply facility
211: fuel tank 212: fuel supply pump
230: HMI server 300: ship

Claims (8)

지면과 접촉하는 베이스플랫폼;
상기 베이스플랫폼 상단에 Y축방향으로 전후 슬라이딩가능하도록 형성된 제1 링크와, 상기 제1 링크의 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성된 하나 이상의 링크로 구성되는 로딩암;
상기 로딩암 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성되고, 연료가 주입되는 플렉시블 주입호스가 결합된 주입호스 플렌지;
상기 주입호스 플렌지의 전단에 상기 주입호스와 연결되어 형성되고, 충진대상의 주입구에 대향하여 형성된 노즐부;
상기 노즐부의 후단에 결합되고 상기 주입구의 위치를 감지하는 위치센서부; 및
상기 노즐부의 전단에 결합되고 상기 노즐부를 상기 주입구에 체결 또는 해제하는 커넥터;로 구성되어서,
상기 위치센서부에 의해 감지된 상기 주입구의 위치로 상기 노즐부를 대향하여 삽입시키고 상기 커넥터에 의해 체결시켜 연료를 주입하는, 연료충진 로봇 로딩암 시스템.
A base platform in contact with the ground;
A loading arm consisting of a first link formed to be slidable back and forth in the Y-axis direction on the upper end of the base platform, and one or more links formed to be rotatable with a Y-axis on one end of the first link;
An injection hose flange formed to be rotatable with a Y-axis on one end of the loading arm and a flexible injection hose to which fuel is injected;
A nozzle unit formed to be connected to the injection hose at the front end of the injection hose flange, and facing the injection port of the filling target;
A position sensor unit coupled to the rear end of the nozzle unit and sensing the position of the injection port; And
It is composed of; a connector coupled to the front end of the nozzle portion and fastening or releasing the nozzle portion to the injection port;
A fuel filling robot loading arm system for injecting fuel by inserting the nozzle part opposite to the position of the injection port sensed by the position sensor part and fastening by the connector.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 링크로 구성되는 로딩암은,
상기 제1 링크의 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성된 제2 링크와, 상기 제2 링크의 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성된 제3 링크와, 상기 제3 링크의 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성된 제4 링크로 구성되는 로딩암을 포함하고,
상기 주입호스 플렌지는 상기 제4링크 일측 종단에 Y축을 회전축으로 회전가능하도록 형성되는, 연료충진 로봇 로딩암 시스템.
According to claim 1,
The loading arm consisting of the one or more links,
A second link formed to be rotatable with the Y axis at one end of the first link, and a third link formed to be rotatable with the Y axis at one end of the second link, and at one end of the third link. A loading arm composed of a fourth link formed to be rotatable on the Y-axis, and
The injection hose flange is formed to be rotatable on the one end of the fourth link with the Y-axis rotating shaft, the fuel filling robot loading arm system.
제 2 항에 있어서,
상기 주입호스 플렌지는 상기 제4 링크의 종단에서 Y축을 회전축으로 일정각도로 회전가능하도록 형성되어 상기 주입구의 형성위치에 따라 ZX평면상에서 상기 노즐부를 이동시키는 것을 특징으로 하는, 연료충진 로봇 로딩암 시스템.
According to claim 2,
The injection hose flange is formed to be rotatable at a certain angle with the rotation axis of the Y-axis at the end of the fourth link, characterized in that to move the nozzle portion on the ZX plane according to the formation position of the injection port, fuel filling robot loading arm system .
제 3 항에 있어서,
연료를 저장하는 연료탱크와, 상기 연료탱크로부터 상기 노즐부로 연료를 공급하는 연료공급펌프로 구성되는 연료공급설비;
상기 위치센서부에 의해 감지된 상기 주입구의 위치정보와 상기 로딩암의 이동정보를 축적하고 데이터베이스화하여 위치최적화 알고리즘이 구현된 위치정보서버; 및
상기 연료공급펌프를 제어하고, 상기 위치정보서버와 연동하여 상기 위치최적화 알고리즘에 의해 상기 노즐부를 상기 주입구에 대향하여 위치시키고 상기 커넥터에 의해 상기 노즐부와 상기 주입구를 체결하도록 상기 로딩암을 제어하는 HMI 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료충진 로봇 로딩암 시스템.
The method of claim 3,
A fuel supply facility composed of a fuel tank for storing fuel and a fuel supply pump for supplying fuel from the fuel tank to the nozzle unit;
A location information server in which a location optimization algorithm is implemented by accumulating and database location information of the injection port detected by the location sensor unit and movement information of the loading arm; And
Controlling the fuel supply pump, and controlling the loading arm to interlock with the location information server to position the nozzle portion against the injection hole by the location optimization algorithm and to engage the nozzle portion and the injection hole by the connector It characterized in that it comprises an HMI server, the fuel loading robot loading arm system.
제 4 항에 있어서,
상기 노즐부에는, 연료주입시 액체연료 또는 가스의 누출을 감지하는 누출감지센서가 형성되고,
상기 누출감지센서에 의한 누출 감지시, 상기 HMI 서버는 상기 연료공급펌프를 긴급차단하고 누출경고정보를 제공하는 것을 특징으로 하는, 연료충진 로봇 로딩암 시스템.
The method of claim 4,
In the nozzle part, a leak detection sensor is formed to detect a leak of liquid fuel or gas when fuel is injected,
When the leak is detected by the leak detection sensor, the HMI server shuts off the fuel supply pump and provides leak warning information, a fuel filling robot loading arm system.
제 2 항에 있어서,
상기 커넥터는 QC/DC 커넥터인 것을 특징으로 하는, 연료충진 로봇 로딩암 시스템.
According to claim 2,
The connector is characterized in that the QC / DC connector, the fuel loading robot loading arm system.
제 2 항에 있어서,
상기 로딩암의 각 링크에 의한 해당관절은, 내압방폭 기준에 따른 서보모터와 감속기와 인코더로 구성되는 것을 특징으로 하는, 연료충진 로봇 로딩암 시스템.
According to claim 2,
Corresponding joint by each link of the loading arm, characterized in that it consists of a servo motor and a reducer and an encoder according to the explosion-proof standards, fuel-filled robot loading arm system.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 링크는 상기 베이스플랫폼 상단에서 X축방향으로 전후 슬라이딩가능하도록 형성되거나, 상기 주입호스 플렌지는 X축방향으로 전후 슬라이딩가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 연료충진 로봇 로딩암 시스템.
According to claim 2,
The first link is formed to be slidable back and forth in the X-axis direction from the top of the base platform, or the injection hose flange is formed to be slidable back and forth in the X-axis direction, the fuel filling robot loading arm system.
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