一种电力作业机器人系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电力作业机器人系统，包括搭载于作业机器人上的、用于进行具体电力作业操作的作业末端；用于移动作业末端的作业机器人；用于采集操作人员的肢体信号的采集设备；与采集设备相连的、用于对肢体信号进行信号转换处理，得到分别对应于作业机器人以及作业末端的控制信号，并发送至作业控制设备的后台控制设备；分别与作业机器人以及作业末端相连的、用于根据控制信号分别控制作业机器人以及作业末端进行动作的作业控制设备。本发明采用动作跟随的控制方式，工作过程中，操作人员仅需根据作业情况摆出不同的肢体动作即可，操作简单，且大大降低了操作人员的劳动强度。
【专利说明】
一种电力作业机器人系统
技术领域
[0001]本发明涉及带电作业领域，特别是涉及一种电力作业机器人系统。
【背景技术】
[0002]目前，我国电力系统中带电作业主要依靠人工进行，操作人员直接接触高压导线，存在安全隐患。人工带电作业安全防护、遮蔽要求非常严格，稍不注意就会出现电路短路，造成重大的安全事故，甚至引发人身伤亡。
[0003]针对上述问题，目前开始采用能够带电作业的作业机器人进行作业，当前技术中，操作人员通过操作手柄来对作业机器人进行控制，由于该种操作方式需要操作人员具有较高的操作水平，若操作人员的操作水平不够，则会影响作业机器人的作业精度和准确度，即操作复杂程度高，不易进行普及;且重复扳动手柄也提高了操作人员的劳动强度。
[0004]因此，如何提供一种操作简单且劳动强度低的电力作业机器人系统是本领域技术人员目前需要解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种电力作业机器人系统，采用动作跟随的控制方式，工作过程中，操作人员仅需根据作业情况摆出不同的肢体动作即可，操作简单，且大大降低了操作人员的劳动强度。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了一种电力作业机器人系统，包括:
[0007]搭载于作业机器人上的、用于进行具体电力作业操作的作业末端；
[0008]用于移动所述作业末端的所述作业机器人；
[0009]用于采集操作人员的肢体信号的采集设备；
[0010]与所述采集设备相连的、用于对所述肢体信号进行信号转换处理，得到分别对应于所述作业机器人以及所述作业末端的控制信号，并发送至作业控制设备的后台控制设备;
[0011]分别与所述作业机器人以及所述作业末端相连的、用于根据所述控制信号分别控制所述作业机器人以及所述作业末端进行动作的所述作业控制设备。
[0012]优选地，还包括:
[0013]设置于所述作业机器人上的、用于实时监测所述作业机器人以及所述作业末端的作业状态，并将获取的状态信号通过所述作业控制设备发送至所述后台控制设备的监测设备;
[0014]所述后台控制设备还包括:
[0015]用于对所述状态信号进行显示的显示装置。
[0016]优选地，所述监测设备为一个或多个摄像头。
[0017]优选地，所述显示装置为显示屏。
[0018]优选地，还包括:
[0019]与所述后台控制设备相连的，用于将所述控制信号发送至所述作业控制设备，并接收所述状态信号的第一无线通信设备；
[0020]与所述作业控制设备相连的，用于接收所述控制信号以及所述状态信号，并将所述状态信号发送至所述后台控制设备的第二无线通信设备。
[0021]优选地，还包括升降平台以及升降臂，所述作业机器人、所述作业控制设备以及所述监测设备均位于所述升降平台上，所述升降平台设置于所述升降臂的顶端。
[0022]优选地，还包括设置于所述升降平台上的绝缘支架，所述作业机器人、所述作业控制设备以及所述监测设备均位于所述绝缘支架上。
[0023]优选地，还包括:
[0024]移动汽车，所述升降臂设置于所述移动汽车上。
[0025]优选地，所述采集设备包括:
[0026]压力传感器、三轴陀螺仪、三轴加速度传感器以及位移传感器。
[0027]优选地，所述作业机器人为六自由度机械臂。
[0028]本发明提供了一种电力作业机器人系统，该系统采集操作人员的肢体信号后，由后台控制设备根据肢体信号来生成控制信号，并将控制信号发送至作业控制设备，由作业控制设备根据该控制信号控制作业机器人以及作业末端进行相应的动作。即该系统采用动作跟随的控制方式，工作过程中，操作人员仅需根据作业情况摆出不同的肢体动作即可，与操作手柄的控制方式相比，操作简单，且大大降低了操作人员的劳动强度。
【附图说明】
[0029]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本发明提供的一种电力作业机器人系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]本发明的核心是提供一种电力作业机器人系统，采用动作跟随的控制方式，工作过程中，操作人员仅需根据作业情况摆出不同的肢体动作即可，操作简单，且大大降低了操作人员的劳动强度。
[0032]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]实施例一
[0034]本发明提供了一种电力作业机器人系统，参见图1所示，图1为本发明提供的一种电力作业机器人系统的结构示意图；该系统包括:
[0035]搭载于作业机器人12上的、用于进行具体电力作业操作的作业末端11;
[0036]用于移动作业末端11的作业机器人12;
[0037]用于采集操作人员的肢体信号的采集设备15;
[0038]与采集设备15相连的、用于对肢体信号进行信号转换处理，得到分别对应于作业机器人12以及作业末端11的控制信号，并发送至作业控制设备13的后台控制设备14;
[0039]分别与作业机器人12以及作业末端11相连的、用于根据控制信号分别控制作业机器人12以及作业末端11进行动作的作业控制设备13。
[0040]其中，这里的作业机器人12指的是机器人手臂。
[0041]本发明提供了一种电力作业机器人系统，该系统采集操作人员的肢体信号后，由后台控制设备根据肢体信号来生成控制信号，并将控制信号发送至作业控制设备，由作业控制设备根据该控制信号控制作业机器人以及作业末端进行相应的动作。即该系统采用动作跟随的控制方式，工作过程中，操作人员仅需根据作业情况摆出不同的肢体动作即可，而不需要经过专门培训，避免了由于操作人员经验不足而发生失误的情况出现，与操作手柄的控制方式相比，操作简单，且大大降低了操作人员的劳动强度。
[0042]实施例二
[0043]基于实施例一的基础上，本发明还提供了另一种电力作业机器人系统。
[0044]作为优选地，该系统还包括:
[0045]设置于作业机器人12上的、用于实时监测作业机器人12以及作业末端11的作业状态，并将获取的状态信号通过作业控制设备13发送至后台控制设备14的监测设备；
[0046]后台控制设备14还包括:
[0047]用于对状态信号进行显示的显示装置。
[0048]可以理解的是，由于作业机器人12以及作业末端11是跟随操作人员的肢体动作来进行动作的，故操作人员需要实时了解作业机器人12以及作业末端11的位置以及工作状态。增加了监测设备以及显示装置后，操作人员即可以在远离作业机器人12的作业环境的情况下及时了解作业机器人12以及作业末端11的位置以及工作状态，并做出相应的动作，扩大了操作人员的可工作范围，使操作人员以及后台控制设备14的工作地点可根据实际情况决定，提高了工作的便利性。
[0049]其中，这里监测设备为一个或多个摄像头。可以理解的是，通过在不同的方向上设置多个摄像头，可以使操作人员从不同的角度了解作业机器人12以及作业末端11的位置以及工作状态，使操作人员具有明确的空间感，提高了作业效率。当然，本发明不限定摄像头的个数以及具体安装位置。
[0050]另外，这里的显示装置为显示屏。后台控制设备14以及作业控制设备13可均为计算机。当然，本发明不限定以上各个设备的类型。
[0051 ]作为优选地，在系统包括监测设备以及显示装置的情况下，该系统还包括:
[0052]与后台控制设备14相连的，用于将控制信号发送至作业控制设备13，并接收状态信号的第一无线通信设备；
[0053]与作业控制设备13相连的，用于接收控制信号以及状态信号，并将状态信号发送至后台控制设备14的第二无线通信设备。
[0054]其中，这里的第一无线通信设备与第二无线通信设备可为单独的设备，也可分别内置于后台控制设备14与作业控制设备13中，本发明对此不作限定。
[0055]可以理解的是，后台控制设备14与作业控制设备13之间采用无线通信，且系统包括有监测设备以及显示装置，故此时操作人员可站在远离作业机器人12的作业环境的位置，避免了操作人员处于高压带电环境，且由于采用无线信号控制，故操作人员不会接触带电设备，故本实施例消除了强电磁场对操作人员的人身威胁，安全性高。
[0056]作为优选地，该系统还包括升降平台以及升降臂，作业机器人12、作业控制设备13以及监测设备均位于升降平台上，升降平台设置于升降臂的顶端。
[0057]可以理解的是，升降平台以及升降臂可以将作业机器人12、作业控制设备13以及监测设备送至作业位置。
[0058]另外，该系统还包括设置于升降平台上的绝缘支架，作业机器人12、作业控制设备13以及监测设备均位于绝缘支架上。
[0059]通过设置绝缘支架，可以避免升降臂带电，进而避免操作人员不小心触碰升降臂后发生触电的危险。
[0060]作为优选地，该系统还包括:
[0061]移动汽车，升降臂设置于移动汽车上。
[0062]可以理解的是，通过移动汽车可以很方便的将升降平台、升降臂、作业机器人12、作业控制设备13以及监测设备等设备运送至施工现场，同时，还可将后台控制设备14以及采集设备15等放置于移动汽车内进行运送，大大提高了带电作业的便利性。
[0063]本发明中，作业末端11主要负责在带电的环境下代替人工进行配网作业，故可根据实际的作业情况更换不同的作业末端11以完成各种带电作业任务。
[0064]作业机器人12主要负责搭载作业末端11并完成作业末端11的移动以及姿态调整。在配网作业时，一般可采用六自由度机械臂，可以跟随操作人员的实际动作做出相应的操作。作业机器人12也可根据作业需要采用其他形式机器人，如高压输电线路在不能采取升降台作为作业机器人12的支撑平台的时候可采用悬挂在线路上的等电位带电作业机器人
12ο
[0065]其中，采集设备15包括:
[0066]压力传感器、三轴陀螺仪、三轴加速度传感器以及位移传感器。用来采集操作人员肢体的各个动作信号，包括动作的方向、幅度、力矩等。当然，这里的采集设备15也可采用其他类型的器件，只要能够实现本发明的目的的采集设备15均在本发明的保护范围之内。
[0067]可以理解的是，想要实现动作跟随操作，后台控制设备14中需要预先存储作业末端11和作业机器人12的各项参数，并据此建立一个系统模型。后台控制设备14获得采集信号后，将各种采集信号进行融合，由于作业末端11和作业机器人12的各个构件和操作人员的手臂等肢体不可能完全一致，需要更新系统模型，然后在该系统模型内，通过坐标转换将肢体姿态用作业机器人12的关节角进行编码，生成作业机器人12和作业末端11的控制信号。作业机器人12的每个关节都可进行编码控制，从而提高了带电作业操作的精确度和灵敏度。
[0068]故当更换作业机器人12或作业末端11后，只需在后台控制设备14中将新的部件(如作业机器人12的尺寸、自由度、转轴位置等)的参数重新输入即可构成新的带电作业机器人12的系统模型。
[0069]为方便对本发明方案的理解，下面就本发明提供的电力作业机器人12系统的一种具体的工作流程做简单介绍:
[0070]步骤slOl:制定好作业任务后，升降平台将作业部分(作业机器人12以及作业末端
11)移动至计划作业位置；
[0071]步骤sl02:操作人员进入作业控制状态，根据摄像头显示的实时图像，判断机器人作业末端11的位置和姿态和正常作业位置的差距，并在地面进行单个动作控制；
[0072]步骤sl03:采集操作人员的肢体信号，后台控制设备14根据肢体信号生成控制信号控制作业部分；
[0073]步骤s104:作业部分执行单个动作；
[0074]步骤sl05:根据实时图像判断该单个动作是否完成，如果是，进入步骤sl05;否则，操作人员根据实时图像对其中一些具体位置、动作、姿态进行微调，并返回步骤sl03;
[0075]步骤sl05:根据实时图像判断作业任务是否完成，如果是，操作人员将作业部分收回，避免和高压线路发生放电等危险，退出机器人控制状态;否则，返回步骤sl02，进行下一个动作控制；
[0076]步骤sl06:升降平台将作业部分退出至安全位置，结束作业。
[0077]与实施例一相比，本实施例中增加了监测设备以及显示装置，故操作人员站在任何位置均能够及时了解作业机器人以及作业末端的位置以及工作状态，扩大了操作人员的可工作范围，提高了工作的便利性;同时，本实施例中后台控制设备与作业控制设备之间为无线通信，故操作人员可站在远离作业机器人的作业环境的位置，来避免操作人员处于高压带电环境，同时避免了操作人员接触带电设备，消除了强电磁场对操作人员的人身威胁，安全性高；另外，本实施例还增加了升降平台以及升降臂，来方便地将作业部分送至作业位置，且升降平台上还设置有绝缘支架，避免了带电作业时作业部分与升降平台接触，进一步杜绝了触电的危险发生，提高了安全性。
[0078]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0079]还需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0080]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种电力作业机器人系统，其特征在于，包括: 搭载于作业机器人上的、用于进行具体电力作业操作的作业末端； 用于移动所述作业末端的所述作业机器人； 用于采集操作人员的肢体信号的采集设备； 与所述采集设备相连的、用于对所述肢体信号进行信号转换处理，得到分别对应于所述作业机器人以及所述作业末端的控制信号，并发送至作业控制设备的后台控制设备；分别与所述作业机器人以及所述作业末端相连的、用于根据所述控制信号分别控制所述作业机器人以及所述作业末端进行动作的所述作业控制设备。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括: 设置于所述作业机器人上的、用于实时监测所述作业机器人以及所述作业末端的作业状态，并将获取的状态信号通过所述作业控制设备发送至所述后台控制设备的监测设备；所述后台控制设备还包括: 用于对所述状态信号进行显示的显示装置。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述监测设备为一个或多个摄像头。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述显示装置为显示屏。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括: 与所述后台控制设备相连的，用于将所述控制信号发送至所述作业控制设备，并接收所述状态信号的第一无线通信设备； 与所述作业控制设备相连的，用于接收所述控制信号以及所述状态信号，并将所述状态信号发送至所述后台控制设备的第二无线通信设备。6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括升降平台以及升降臂，所述作业机器人、所述作业控制设备以及所述监测设备均位于所述升降平台上，所述升降平台设置于所述升降臂的顶端。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括设置于所述升降平台上的绝缘支架，所述作业机器人、所述作业控制设备以及所述监测设备均位于所述绝缘支架上。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括: 移动汽车，所述升降臂设置于所述移动汽车上。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集设备包括: 压力传感器、三轴陀螺仪、三轴加速度传感器以及位移传感器。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述作业机器人为六自由度机械臂。
【文档编号】B25J13/08GK105965486SQ201610585812
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月22日
【发明人】钟力强, 张绍海, 陈作尚, 钟万里, 钟飞, 张春雷
【申请人】广东电网有限责任公司电力科学研究院