[發明專利]一種高空帶電作業掛線檢測方法

有效

• 申請號: 202010838951.1
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112008721B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 程敏;張兵園;林歡;王堅
• 申請（專利權）人: 億嘉和科技股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/00
• 代理公司: 南京理工信達知識產權代理有限公司 32542
• 代理人: 唐紹焜

1.一種高空帶電作業掛線檢測方法，其特征在于：包括步驟：

(1)在掛線步驟執行完畢后，獲取掛線完成后穩定狀態下機械臂各關節電機的關節電流信號并據此計算得到機械臂各關節電機的關節力矩信號，并對其進行濾波處理得到濾波后的機械臂末端受力信息；并確定用于判斷掛線是否成功的末端受力閾值：

(2)根據步驟(1)得到的掛線步驟執行完畢后機械臂末端的受力信息，基于阻抗控制的思想以及掛線驗證步驟執行完畢后機械臂末端受力范圍確定掛線驗證的運動方向和距離；

(3)根據步驟(2)中計算得到的運動方向和距離，控制機械臂執行掛線驗證步驟；

(4)在步驟(3)掛線驗證步驟執行完畢后，待機械臂末端受力穩定后，再根據步驟(1)的方法計算得到機械臂末端受力信息；

(5)計算掛線驗證步驟執行前后機械臂末端受力信息的變化量，并與步驟(1)確定的閾值進行比較，如果變化量大于閾值，則代表掛線成功；反之代表掛線失敗。

2.根據權利要求1所述的高空帶電作業掛線檢測方法，其特征在于：所述步驟(1)中，根據機械臂各關節電機的關節電流信號計算得到機械臂各關節電機的關節力矩信號具體為：

(11)獲取機械臂各關節電機的關節電流信號，根據得到的機械臂各關節電機的電流信號以及電機的輸入電流和輸出轉矩之間的線性關系計算得到機械臂各關節電機的關節力矩信號，對機械臂各關節電機的關節力矩信號進行濾波平滑處理得到穩定的關節力矩信息τ；

(12)根據機械臂的DH參數表得到機械臂的DH運動學模型，進而推導出機械臂的雅克比矩陣J；

(13)在機械臂處于力靜止狀態時，對機械臂靜力建模，各關節電機力矩信息τ與機械臂的末端受力F存在下式等價轉化關系：

τ＝J^TF

根據上式可得到機械臂末端受力信息

3.根據權利要求1所述的高空帶電作業掛線檢測方法，其特征在于：所述步驟(1)中，所述判斷掛線是否成功的末端受力閾值delta_force_wall具體為：

其中，aver_f1表示機械臂末端的受力；f1表示主線對機械臂末端的作用力在能判斷掛線成功情況下的最小力，為固定值；f2表示主線對機械臂末端的作用力在能判斷掛線成功情況下的最大力，為固定值；F_min表示在aver_f1不大于f1時，閾值delta_force_wall的取值，為固定值；F_max表示在aver_f1不小于f2時，閾值delta_force_wall的取值，為固定值；f(aver_f1)表示aver_f1的取值在f1和f2之間時，閾值delta_force_wall與機械臂末端受力aver_f1之間的函數關系。

4.根據權利要求1所述的高空帶電作業掛線檢測方法，其特征在于：所述步驟(1)中，獲取掛線完成后一段時間內機械臂各關節電機的關節電流信號并據此計算得到機械臂各關節電機的關節力矩信號，并對其進行濾波處理并取平均值得到機械臂末端受力信息；

所述步驟(4)中，在步驟(3)掛線驗證步驟執行完畢后，待機械臂末端受力穩定后，獲取一段時間內機械臂各關節電機的關節電流信號并據此計算得到機械臂各關節電機的關節力矩信號，并對其進行濾波處理并取平均值得到機械臂末端受力信息。

5.根據權利要求1所述的高空帶電作業掛線檢測方法，其特征在于：所述步驟(2)中，基于阻抗控制的思想以及掛線驗證步驟執行完畢后機械臂末端受力大小的范圍aver_F確定掛線驗證的運動方向和距離，具體如下：

(21)當機械臂末端與外界環境接觸時，機械臂末端運動會受到環境的約束；此時，采用彈簧模型描述機械臂末端與環境之間的力與位置關系：

F＝K_e(X-X_e)

其中，K_e表示機械臂末端所受到的環境剛度，delta_X＝X-Xe表示機械臂末端移動的距離，其中X表示機械臂末端的原始位置，Xe表示機械臂末端受環境剛度影響后的位置；

(22)設定掛線驗證步驟執行完畢后機械臂末端受力大小的范圍aver_F；結合aver_f1以及步驟(21)的模型計算得到機械臂末端在移動的方向和距離。