[發明專利]一種基于人機協同系統的巡檢機器人控制方法

有效

• 申請號: 201811186640.0
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109333532B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 鄒林;劉旭;王頌;朱小舟;林清霖;劉國梁;李輝
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;G06F3/0484;G06F3/0486;G06N5/04
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;郝傳鑫

1.一種基于人機協同系統的巡檢機器人控制方法，其特征在于，包括任務級和指令級控制，具體步驟為：

用戶在任務級向機器人系統進行任務描述，基于任務描述量并通過推理機制得到機器人系統任務完成時的目標狀態，從目標狀態中獲取機器人當前的特征參數，作為目標指令存貯在后臺；所述任務描述量包括用戶意圖，所述用戶意圖包括所要執行的任務、任務場景、任務對象以及任務目的；

在指令級，用戶根據任務級規劃中的反饋結果，自行規劃任務的執行過程，系統在后臺判斷用戶規劃的合理性，并給出提示和推薦的任務規劃；所述合理性是指用戶規劃應以某種方式不斷趨向于目標指令；用戶對所推薦的任務規劃進行確認后，系統控制機器人執行任務；

其中，任務級規劃通過向系統輸入宏觀的任務參數以獲得能夠完成任務的目標指令級參數，為指令級規劃提供依據，以任務實體、任務本體和任務空間三個任務要素集為輸入量，用邏輯符號＞t表示，以任務完成時機械臂的狀態參數為最終輸出量，用邏輯符號t＜表示，具體表示為：

＞t＝E∪B∪L；t＜＝{JA，EP，FJ}，

式中：E，B和L分別為任務實體、任務本體和任務空間；JA，EP和FJ分別代表底盤電機角度、末端位姿參數和云臺關節角指令；

所述用戶在指令級向機器人系統進行規劃任務的執行過程，包括：

設置控制方式，對多種控制方式下達不同的運動指令實現對機器人的精確控制，以完成指定的任務；

設置控制參數，對不同控制方式下的參數進行設置，包括輸入指定的關節角度、末端位姿參數；

設置時序關系，用來描述不同控制方式間的先后順序，使機器人遵循規劃的順序執行，以保證動作的準確性。

2.根據權利要求1所述的巡檢機器人控制方法，所述用戶在任務級向機器人系統進行任務描述，包括：

導入包含有任務中所涉及的場景物體模型信息和巡檢機器人模型信息的場景文件，在虛擬空間中構建機器人仿真環境；

設置任務實體，用以確定系統操作的實體器件；

設置任務本體，區分任務本身的定性描述與定量描述。

3.根據權利要求2所述的巡檢機器人控制方法，所述用戶對機器人設置任務實體的步驟，包括：

設置主動實體，對具有一定程度的自主性，能主動發出交互的實體進行設置，用以明確具體的實施器件；

設置被動實體，對主動實體所操作的對象且自身不能主動發出交互的實體進行設置，用以明確實施動作的器件。

4.根據權利要求2所述的巡檢機器人控制方法，所述用戶對機器人設置任務本體的步驟，包括：

設置任務屬性，對任務的多維定性描述和靜態約束條件的呈現，設置任務目標、任務規則、當前狀態；

設置任務參數，對任務本身的定量描述，在任務屬性確定的前提下對任務結果產生顯著影響的量。

5.根據權利要求4所述的巡檢機器人控制方法，所述用戶對機器人設置的任務參數的步驟，包括：

設置輸入參數，對任務執行過程的約束，限制運動速度、時間或路徑；

設置輸出參數，對系統當前狀態的反饋，包括底盤電機角度、末端位姿參數和云臺關節角。

6.根據權利要求2所述的巡檢機器人控制方法，所述導入的場景文件中，包括任務場景與空間布局：

所述的任務場景與任務目標無關，是對任務的執行過程產生影響的外部因素，包括障礙物、空間限制；

所述的空間布局是任務執行中所涉及的實體對象在空間位置的信息集合，包括機器人的站立位置坐標、工具的初始位置、任務對象的空間位置和障礙物的位置；

所述的任務空間信息中的各實體的相對位置關系用齊次變換矩陣來描述。

7.根據權利要求1所述的巡檢機器人控制方法，所述用戶對機器人設置時序關系，分為并行關系和串行關系兩種，處于并行關系的控制方式可以同時控制機器人，下達執行指令，而處于串行關系的控制方式必須遵循先后順序依次執行。