[發明專利]一種雙機械臂帶電作業機器人

有效

• 申請號: 201611128994.0
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106695748B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 郭健;韓昊一;郭毓;吳禹均;蘇鵬飛;吳巍;李光彥;黃穎;湯馮煒;林立斌
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B25J5/06
• 分類號: B25J5/06;B25J9/04;B25J9/16;B25J19/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 孟睿

1.一種雙機械臂帶電作業機器人，包括絕緣斗臂車，搭載在絕緣斗臂車上的機器人平臺，安裝在機器人平臺上的機械臂，其特征在于，還包括數據采集系統以及數據處理和控制系統；

所述機械臂包括第一機械臂和第二機械臂，攝像機包括雙目攝像頭，所述第一機械臂和第二機械臂上均搭載有雙目攝像頭，所述第一機械臂和第二機械臂使用作業工具相互配合完成帶電作業；

所述絕緣斗臂車上設置有控制室，所述數據處理和控制系統包括第一工控機、第二工控機、顯示屏和主操作手，第二工控機內置圖像處理器和帶電作業動作序列庫，所述帶電作業動作序列庫中預先存儲有各項帶電作業對應的動作序列數據；顯示屏和主操作手位于控制室內；主操作手與機械臂為主從操作關系，通過改變主操作手的姿態控制機械臂運動；

第二工控機生成機械臂運動控制信號，并將機械臂運動控制信號發送給第一工控機；

第一工控機根據機械臂運動控制信號控制機械臂動作；

所述機械臂運動控制信號為第二工控機規劃的機械臂空間路徑，第一工控機根據機械臂空間路徑解算出機械臂各關節角度的期望值，通過控制伺服驅動電機控制機械臂各關節運動；機械臂空間路徑的規劃方法為：

以雙目攝像頭視野中心的一點作為作業對象參考點及圓弧中心點，以機械臂末端到作業對象參考點的距離作為弧面半徑，設定一圓弧面，雙目攝像機在該圓弧面上的不同角度采集作業對象的多幅雙目圖像，第二工控機根據雙目視覺測距原理對多幅雙目圖像進行處理獲得作業對象多角度的三維點云數據，使用迭代最近點算法對多角度三維點云數據進行融合和配準，建立作業對象三維模型；

第一工控機采集機械臂各關節的角度數據并發送給第二工控機；第二工控機根據作業對象三維模型、機械臂末端到作業對象參考點的距離以及機械臂各關節的角度數據進行數據融合，獲得雙機械臂相對作業對象三維模型的位姿信息；

第二工控機根據雙機械臂相對作業對象三維模型的位姿信息和作業任務動作序列進行機器人笛卡爾空間和關節空間的路徑規劃。

2.如權利要求1所述雙機械臂帶電作業機器人，其特征在于，所述機械臂運動控制信號還包括機械臂各關節角度的期望值；第二工控機采樣主操作手各關節的角度數據，第一工控機采集機械臂各關節的角度數據并發送給第二工控機，當主操作手各關節角度與機械臂各關節角度存在差異時，第二工控機將主操作手各關節角度作為機械臂各關節角的期望值發送給第一工控機，第一工控機根據角度期望值通過伺服電機控制機械臂各關節的運動。

3.如權利要求2所述雙機械臂帶電作業機器人，其特征在于，所述攝像機采集的作業場景圖像發送給第二工控機，圖像處理器對作業場景圖像進行處理后獲的3D虛擬作業場景，并送顯示器顯示。

4.如權利要求1至3所述任意一帶電作業機器人，其特征在于，所述機械臂或者主操作手為六自由度機構，包括基座，旋轉軸方向與基座平面垂直的腰關節，與腰關節連接的肩關節，與肩關節連接的大臂，與大臂連接的肘關節，與肘關節連接的小臂，與小臂連接的腕關節，腕關節由三個旋轉關節組成，分別為腕俯仰關節、腕搖擺關節和腕旋轉關節；

所述六自由度機構中各個關節均具有相應的正交旋轉編碼器和伺服驅動電機，正交旋轉編碼器用于采集各個關節的角度數據，伺服驅動電機用于控制各關節的運動；

第一工控機根據機械臂各關節角度的期望值，通過控制伺服驅動電機控制機械臂各關節運動。