[發明專利]基于高壓帶電作業機器人的跌落開關更換控制系統及方法

有效

• 申請號: 201510210230.5
• 申請日: 2015-04-28
• 公開（公告）號: CN104786227A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 任杰;魯守銀;慕世友;傅孟潮;韓磊;王振利;李健;譚林;陳強;呂曦晨;趙亞博;李建祥;趙金龍;高郎宏
• 申請（專利權）人: 山東魯能智能技術有限公司
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08;B23P19/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種基于高壓帶電作業機器人的跌落開關更換控制系統，其特征是，包括：

高壓帶電作業機器人控制單元：用于接收圖像數據處理中心的數據并向機械臂控制單元發送控制命令；

機械臂控制單元：用于控制高壓帶電作業機器人的機械臂通過旋緊或旋出帶有標識的螺栓更換跌落開關；

視覺模塊：用于獲取機械臂前端的圖像并將圖像傳送至圖像數據處理中心；

目標跟蹤模塊：用于利用獲取的圖像數據實時計算當前感興趣目標的移動位置；

圖像數據處理中心：用于對視覺模塊采集到的圖像進行處理，根據圖像信息跟蹤機械臂移動的位置以及需要更換的跌落開關的位置；

所述高壓帶電作業機器人控制單元分別與圖像數據處理中心和機械臂控制單元連接，所述圖像數據處理中心與視覺模塊、目標跟蹤模塊分別連接，所述視覺模塊與目標跟蹤模塊連接，所述機械臂控制單元控制機器人機械臂完成更換跌落操作。

2.如權利要求1所述的一種基于高壓帶電作業機器人的跌落開關更換控制系統，其特征是，所述視覺模塊包括：光軸交叉雙目攝像機和圖像采集卡；

光軸交叉雙目攝像機設置在機械臂前端用于獲取機械臂前端的圖像以模擬人眼的雙目視覺功能，圖像采集卡用于將雙目攝像機輸出的模擬信號轉換成可運用計算機運算處理的數字信號，所述圖像采集卡至少為兩通道。

3.如權利要求1所述的一種基于高壓帶電作業機器人的跌落開關更換控制系統，其特征是，所述帶有標識的螺栓兩端涂有醒目的標記色，在所述標記色之間添加螺紋的紋理信息。

4.如權利要求3所述的一種基于高壓帶電作業機器人的跌落開關更換控制系統，其特征是，所述螺紋的紋理信息為在所述標記色之間添加粗細及間隔不同的條紋，或其他具有顏色信息的紋理。

5.一種如權利要求1所述的基于高壓帶電作業機器人的跌落開關更換控制系統的控制方法，其特征是，包括跌落開關拆卸控制方法和跌落開關安裝控制方法；

所述跌落開關拆卸控制方法為：視覺模塊獲取雙目視覺圖像，并對雙目圖像進行校正；確定機械臂、設備抓取位置以及螺栓拆卸位置在雙目視覺圖像中的三維坐標，并計算出左、右機械臂移動到設備抓取點、螺栓拆卸點的移動向量，根據移動向量控制機械臂移動，拆卸螺栓；

所述跌落開關安裝控制方法為：確定待安裝設備的抓取位置、螺栓的頂端及尾端在雙目圖像中的三維坐標，分別通過坐標相減計算夾取設備和夾取螺栓的機械臂的移動向量，控制機械臂將螺栓放入螺栓孔徑中，安裝設備。

6.如權利要求5所述的一種基于高壓帶電作業機器人的跌落開關更換控制系統的控制方法，其特征是，所述跌落開關拆卸控制方法具體為：

步驟一：視覺模塊獲取雙目視覺圖像，分別標定左右攝像機，對雙目視覺圖像進行校正；

步驟二：人工輔助確定機械臂、設備抓取位置、螺栓拆卸位置在雙目視覺圖像中的位置；

步驟三：分別計算步驟二中確定的各個位置的三維坐標，通過坐標相減計算出左、右機械臂移動到設備抓取點、螺栓拆卸點的移動向量；

步驟四：根據移動向量控制機械臂將螺栓脫離螺栓孔，拆卸設備。

7.如權利要求5所述的一種基于高壓帶電作業機器人的跌落開關更換控制系統的控制方法，其特征是，所述跌落開關安裝控制方法具體為：

步驟一：人工輔助確定待安裝設備的抓取位置、螺栓的頂端及尾端在雙目圖像中的位置；

步驟二：計算夾取設備機械臂的移動向量，控制機械臂移動；

移動過程中，在雙目視覺圖像中實時跟蹤設備的移動位置，并計算設備當前位置的三維坐標，重新生成移動向量后引導機械臂的下一步移動方式，直至將設備移動到指定位置；

步驟三：通過坐標相減計算夾取螺栓機械臂的移動向量，控制機械臂移動；

移動過程中，在雙目圖像中實時跟蹤螺栓的位置，并計算螺栓兩端當前位置的三維坐標，根據螺栓兩端的三維坐標計算螺栓當前的位姿及當前的移動向量；根據計算結果控制機械臂不斷調整螺栓位姿及移動方式，直至將螺栓移動到指定位置；

步驟四：控制機械臂將螺栓放入螺栓孔徑中，安裝設備。