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龙图腾网获悉中船重工鹏力(南京)智能装备系统有限公司申请的专利基于3D视觉的无人机加油方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117645267B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311760393.1，技术领域涉及：B67D7/04；该发明授权基于3D视觉的无人机加油方法及系统是由葛楼云;鲁小翔;张瑞;陆坤;许斐然;吴成刚;高国明设计研发完成，并于2023-12-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于3D视觉的无人机加油方法及系统在说明书摘要公布了：本发明提出了一种基于3D视觉的无人机加油方法及系统，包括无人机升降平台，机器人系统、3D视觉系统、控制系统，夹爪、油枪。其中无人机升降系统控制无人机升降至3D视觉系统中的相机视野内，3D视觉系统负责采集无人机油箱信息，获取油箱三维点云信息，控制系统通过油箱三维图像数据识别油箱盖、油箱端口空间位姿，机器人系统携带夹爪拧开无人机油箱盖，携带油枪对无人机进行自动加油。本发明是一种全新的基于3D视觉的无人机加油系统及方法，可以自动识别无人机油箱位置，并实现快速自动加油，操作简单，有效提高自动化程度。

本发明授权基于3D视觉的无人机加油方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种基于3D视觉的无人机加油方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、建立四个坐标系，并建立坐标系之间的坐标转换关系，以实现相关坐标系之间的统一，最后将坐标转化关系存储至控制系统； 其中，引入的坐标系包括：油枪末端坐标系，夹爪末端坐标系，3D视觉系统坐标系，机器人基座标系； 机器人基座标系基于机器人系统，机器人系统包括机器人； 夹爪、油枪安装在机器人末端；3D视觉系统固定在机器人末端； 坐标转换关系包括：3D视觉系统坐标系与机器人基座标系之间的转换关系一、油枪末端坐标系与机器人基座标系之间的转换关系二、夹爪末端坐标系与机器人基座标系之间的转换关系三； 步骤2、油箱附近点云数据采集，具体包括以下步骤： 步骤21、无人机升降系统在停靠无人机附近； 步骤22、控制系统请求拍照信号，并将拍照信号发送至3D视觉系统； 步骤23、3D视觉系统对无人机油箱附近点云进行图像采集，并将点云数据发送至控制系统； 步骤3、获取油箱盖空间位姿信息，具体包括以下步骤： 步骤31、定位油箱盖图像位置：控制系统对接收到点云数据的2D图像处理，生成油箱盖ROI框，并获取成油箱盖ROI框点云； 步骤32：获取油箱盖点云，具体包括以下步骤： 步骤321、基于ROI框，映射到步骤23输出的点云数据的三维坐标，获取油箱盖处点云信息； 步骤322、通过点云剪裁，获取油箱盖处点云； 步骤33：获取油箱盖空间位姿，具体包括以下步骤： 步骤331：在夹爪坐标系下，建立夹爪夹紧油箱盖时形成的参考模板，并定义在参考模板中夹爪原点的初始位姿； 具体包括以下步骤： 设置油箱盖CAD模型，并将其导入仿真软件中，以与仿真软件机器人系统模型中的夹爪模型配对以形成参考模板； 在该位姿下，夹爪可以夹紧油箱盖并拧开，此时，夹爪原点的初始位姿{X，Y，Z，Rx，Ry，Rz}，其中，X、Y、Z均为坐标，Rx，Ry，Rz均为欧拉角； 步骤332：获取步骤322中输出的油箱盖处点云与和油箱盖CAD模型配准时的配准矩阵T，具体包括： 将步骤322中油箱盖处点云和步骤331中的油箱盖CAD模型配准，获取配准矩阵T； 其中，点云基于3D视觉系统坐标系，配准矩阵T在3D视觉系统坐标系下生成； 步骤333：油箱盖的位姿转换，具体包括以下步骤： 步骤333A、基于转换关系一和转换关系三，将配准矩阵T转换到夹爪坐标系中，得到矩阵T1； 其中，T1=T转换关系三-1*T转换关系一*T*T转换关系一-1*T转换关系三； 步骤333B、基于矩阵T1和夹爪原点的初始位姿{X，Y，Z，Rx，Ry，Rz}，通过将初始位姿左乘T1，获取每次油箱盖被夹爪夹紧时，夹爪原点在夹爪坐标系的位姿{X1，Y1，Z1,Rx1，Ry1，Rz1}； 其中，当无人机每次停靠的位置变化时，每次油箱盖上任一X点在夹爪坐标系系下的位姿不同；油箱盖上X点相对于夹爪原点的位置固定； 步骤333C、将位姿{X1，Y1，Z1,Rx1，Ry1，Rz1}存储至控制系统，以供步骤5调用； 步骤4、获取油箱口空间位姿信息，具体包括以下步骤： 步骤41、获取油箱口点云主体，即点集{P}：根据步骤322中输出的油箱盖处点云，进行点云剪裁，噪点剔除，获取油箱口点云主体，包括油箱口端口点云端口及附近的点云； 步骤42、获取油箱口端口点云，即点集{Pb}，具体包括以下步骤： 边缘提取，采用滚球法进行边缘提取，获取油箱盖边缘点云，即点集{Pnew}； 计算油箱盖边缘点云质心C，并按照质心缩放点云，以形成油箱口端口点云{Pb}； 步骤43、获取油枪的朝向，具体包括： 对油箱口端口点云{Pb}进行平面拟合，获取油箱口端口的点所在平面方程A3x+B3y+C3z+D=0； 其中，平面方程的法线向量A3,B3,C3，即油箱口端口向量； 其中，质心C、法线向量A3,B3,C3均基于3D视觉系统坐标系； 步骤44、获取油箱口端口空间位姿，具体包括以下步骤： 步骤441、基于转换关系一和转换关系二，将质心C、法线向量A3,B3,C3转换至油枪坐标系下，分别对应得到Cnew、向量Anew,Bnew,Cnew； 其中，新转换关系为：T转换关系二-1*T转换关系一*T*T转换关系一-1*T转换关系二 步骤442、确定油枪的朝向，具体包括： 判断向量Anew,Bnew,Cnew与默认加油位姿Ain,Bin,Cin之间的角度是否大于90度；若是，油枪的朝向为Cnew，{-Anew,-Bnew,-Cnew}，否则，油枪的朝向为Cnew、向量Anew,Bnew,Cnew； 其中，默认加油位姿Ain,Bin,Cin为设定值； 步骤443、将油枪朝向储至控制系统，以供步骤6调用； 步骤5：机器人系统拧开油箱盖：根据步骤333C输入至控制系统的位姿信息，移动机器人末端夹爪至油箱盖处，夹爪夹紧油箱盖，之后拧开油箱盖； 步骤6：机器人系统加油：根据步骤443输入至控制系统的油枪朝向，移动油枪到对应处，进行加油； 步骤7：机器人完成加油，归位。

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