一种带电作业双臂机器人智能控制系统的制作方法

文档序号：16857813发布日期：2019-02-12 23:33阅读：183来源：国知局

本发明属于电网技术领域，涉及到一种带电作业双臂机器人智能控制系统。

背景技术：

随着我国经济和电网建设的飞速发展，经济建设和人民生活对电力的依赖程度越来越高，社会对停电的承受能力越来越差。而停电进行日常维护检修是最安全可靠的电力系统作业方式，但是停电对工业生产的影响巨大，对居民生活质量影响较大。因此带电作业水平的提高，是解决这一矛盾的重要手段之一。带电作业是在高压电器设备上进行不停电检修、部件更换或测试的作业，一直为世界各国所重视。到目前为止，我国的带电作业方式为绝缘杆法与绝缘手套法的人工带电作业。人工带电作业可以根据人的工作经验对线路进行检修，能够准确找到线路的故障点，并且及时解决，但往往需要多名技术娴熟的工人合作进行操作，对工人的技术要求比较高，工人存在巨大触电风险，同时还需要依托带电作业车等比较昂贵的大型器械。

随着社会经济和科技的发展，生产自动化水平不断提高，机器人技术在一些危险系数高、劳动强度大的应用领域迅速发展，以替代人类完成这些任务。为了避免人工带电作业中事故的发生，使带电作业更加安全，同时提高作业效率，采用机器人代替人工进行作业已经迫在眉睫，也符合时代的要求。

技术实现要素：

基于以上现实背景，本发明一种带电作业双臂机器人智能控制系统，用于配电线路的带电作业双臂机器人，所述双臂机器人能够替代人类完成10kv以下的输电线高空带电作业，可以很好的解决带电作业安全问题，由人类操作员，对机器臂进行远端遥控操作。遥操作方式应用基础广泛，稳定可靠性高。

本发明具体为一种带电作业双臂机器人智能控制系统，所述智能控制系统包括双目视觉模块、力觉反馈模块、信息采集模块、信息处理模块、人机交互模块、任务规划模块、运动控制模块和显示模块；所述双目视觉模块和所述力觉反馈模块连接到信息采集模块，所述信息采集模块通过双目视觉模块和力觉反馈模块对作业环境的图像和力觉信息进行采集；所述信息采集模块连接到所述信息处理模块，所述信息处理模块对所述信息采集模块采集到的图像和力觉信息进行处理；所述信息处理模块和所述人机交互模块均连接到所述任务规划模块，所述任务规划模块根据作业环境的图像、力觉信息以及人机交互模块输入的任务指令进行任务解析和步骤规划；所述任务规划模块连接到所述运动控制模块，所述运动控制模块根据所述任务规划模块传达的任务步骤规划对带电作业双臂机器人进行控制；所述运动控制模块还连接到所述显示模块，所述显示模块对作业环境及作业情况进行显示。

进一步的，人机交互模块是一个人机交互界面，提供监控机器人系统的窗口、虚拟现实场景和控制菜单；输入信息是任务指令、主手位置信息或语音信息；人机交互界面通过socket通信方式将任务指令发送到任务规划模块。

进一步的，任务规划模块又包括作业任务模块、控制规划模块和运动轨迹生成模块。

进一步的，双目视觉模块通过双目摄像机获取图像，并通过边缘提取和图像匹配的方式识别出支撑架上的螺栓孔，最后计算出螺检孔的中心位置信息发送到任务规划模块。

进一步的，所述运动控制模块包括机械臂控制模块、作业平台控制模块和移动车体控制模块；控制模块接收到运动命令和轨迹表时，进一步确定出各关节角旋转度数和相应角速度，并发送关节旋转角度和角速度信息至机械臂驱动程序，并在机器人数据库中更新这些信息。

进一步的，所述智能控制系统用于配电线路的带电作业双臂机器人；所述带电作业双臂机器人包括机械臂、操控平台和汽车，所述机械臂和操控平台安装在汽车上，所述机械臂包括互相协调作业的两个机械臂；所述机械臂采用3d打印技术制作而成，所述机械臂为多关节结构，所述机械臂包括末端操作手爪、无框电机和驱动电机；所述无框电机安装在机械臂的关节上；所述驱动电机安装在汽车上，所述机械臂的末端安装了末端操作手爪；所述末端操作手爪通过3d打印和传统加工手段，并采用柔性材料制作而成；所述机器人包括力觉传感器、视觉传感器和显示器，所述力觉传感器安装在手爪上，所述视觉传感器安装在机械臂的末端，所述显示器安装在操控平台内；所述操控平台能够对无框电机、驱动电机和末端操作手爪进行远端遥操作控制。

进一步的，所述带电作业双臂机器人智能控制系统在进行作业时的具体操作步骤如下：

步骤1：将汽车驶入所需带电作业处；

步骤2：操作人员了解所需作业情况，进行作业规划；

步骤3：操控平台调整到作业所需位置；

步骤4：根据作业规划情况进行末端操作手爪配置；

步骤5：调整力觉传感器、视觉传感器和显示器的位置，确保作业人员在操控平台内能够清楚监控末端操作手爪的作业情况；

步骤6：通过控制机械臂使得末端操作手爪就位；

步骤7：力觉传感器、视觉传感器对手爪握力、作业情况进行实时检测，并将检测的手爪握力和作业情况通过显示器进行实时显示；

步骤8：操作人员利用显示器显示的实时手爪握力和作业情况对机械臂和末端操作手爪进行遥操作，以开始所需带电作业；

步骤9：作业过程中，根据显示器显示的实时手爪握力和作业情况及时调整机械臂和末端操作手爪的操作控制策略，以确保所需带电作业顺利完成；

步骤10：作业完成后，作业工具、操控平台回归初始位置，机械臂各关节归零；

步骤11：操作人员将作业过程中的数据存储，生成操作报告。

附图说明

图1为本发明一种带电作业双臂机器人智能控制系统的结构示意框图；

图2为本发明用于配电线路的带电作业双臂机器人的整体结构；

图3为本发明用于配电线路的带电作业双臂机器人的机械臂结构。

图中：1、末端操作手爪；2、机械臂；3、无框电机；4、驱动电机；5、汽车；6、操控平台；7、视觉传感器；8、显示器；9、力觉传感器。

具体实施方式

下面结合附图对发明一种带电作业双臂机器人智能控制系统具体实施方式做详细阐述。

如图1所示，本发明带电作业双臂机器人智能控制系统，包括双目视觉模块、力觉反馈模块、信息采集模块、信息处理模块、人机交互模块、任务规划模块、运动控制模块和显示模块；所述双目视觉模块和所述力觉反馈模块连接到信息采集模块，所述信息采集模块通过双目视觉模块和力觉反馈模块对作业环境的图像和力觉信息进行采集；所述信息采集模块连接到所述信息处理模块，所述信息处理模块对所述信息采集模块采集到的图像和力觉信息进行处理；所述信息处理模块和所述人机交互模块均连接到所述任务规划模块，所述任务规划模块根据作业环境的图像、力觉信息以及人机交互模块输入的任务指令进行任务解析和步骤规划；所述任务规划模块连接到所述运动控制模块，所述运动控制模块根据所述任务规划模块传达的任务步骤规划对带电作业双臂机器人进行控制；所述运动控制模块还连接到所述显示模块，所述显示模块对作业环境及作业情况进行显示。

人机交互模块是一个人机交互界面，提供监控机器人系统的窗口、虚拟现实场景和控制菜单；输入信息是任务指令、主手位置信息或语音信息；人机交互界面通过socket通信方式将任务指令发送到任务规划模块。

任务规划模块又包括作业任务模块、控制规划模块和运动轨迹生成模块。

双目视觉模块通过双目摄像机获取图像，并通过边缘提取和图像匹配的方式识别出支撑架上的螺栓孔，最后计算出螺检孔的中心位置信息发送到任务规划模块。

所述运动控制模块包括机械臂控制模块、作业平台控制模块和移动车体控制模块；控制模块接收到运动命令和轨迹表时，进一步确定出各关节角旋转度数和相应角速度，并发送关节旋转角度和角速度信息至机械臂驱动程序，并在机器人数据库中更新这些信息。

所述智能控制系统用于配电线路的带电作业双臂机器人；如图2-3所示，所述带电作业双臂机器人包括机械臂2、操控平台6和汽车5，所述机械臂2和操控平台安装6在汽车5上，所述机械臂2包括互相协调作业的两个机械臂；所述机械臂2采用3d打印技术制作而成，所述机械臂2为多关节结构，所述机械臂2包括末端操作手爪1、无框电机3和驱动电机4；所述无框电机3安装在机械臂2的关节上；所述驱动电机4安装在汽车5上，所述机械臂2的末端安装了末端操作手爪1；所述末端操作手爪1通过3d打印和传统加工手段，并采用柔性材料制作而成；所述机器人包括力觉传感器9、视觉传感器7和显示器8，所述力觉传感器9安装在手爪上，所述视觉传感器7安装在机械臂的末端，所述显示器8安装在操控平台内；所述操控平台6能够对无框电机3、驱动电机4和末端操作手爪1进行远端遥操作控制。

所述带电作业双臂机器人智能控制系统在进行作业时的具体操作步骤如下：