[發(fā)明專利]一種基于腦機(jī)控制的爬壁打磨裝置及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011279972.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112621487B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾維棟;王秋;陳明松;藺永誠(chéng);吳敏杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B19/14
• 分類號(hào): B24B19/14;B24B27/00;B24B49/12;B24B51/00
• 代理公司: 湖南格創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43263
• 代理人: 張文

1.一種基于腦機(jī)控制的爬壁打磨裝置，其特征在于，包括：

激光雷達(dá)，用于對(duì)待打磨設(shè)備的外形進(jìn)行三維重建以生成三維地圖；

爬壁打磨機(jī)器人，用于在待打磨設(shè)備的壁面上進(jìn)行爬行及打磨，采集并反饋實(shí)時(shí)打磨數(shù)據(jù)及圖像信息，以及根據(jù)三維地圖生成爬行及打磨軌跡，所述激光雷達(dá)設(shè)置在爬壁打磨機(jī)器人上；

虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，佩戴于操作者的頭上，用于顯示由爬壁打磨機(jī)器人回傳的實(shí)時(shí)打磨數(shù)據(jù)及圖像信息；

非侵入式腦機(jī)穿戴設(shè)備，佩戴并緊貼在操作者的頭皮上，用于采集電波信號(hào)并生成腦電信號(hào)；

控制器，與爬壁打磨機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和非侵入式腦機(jī)穿戴設(shè)備通訊連接，將爬壁打磨機(jī)器人回傳的實(shí)時(shí)打磨數(shù)據(jù)及圖像信息進(jìn)行編譯處理后傳輸給虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，并將非侵入式腦機(jī)穿戴設(shè)備生成的腦電信號(hào)進(jìn)行控制器處理后生成指令信號(hào)，以使爬壁打磨機(jī)器人在指令信號(hào)的控制下對(duì)爬行及打磨軌跡進(jìn)行調(diào)整；以及

兩個(gè)無(wú)線通訊模塊，分別設(shè)置在控制器和爬壁打磨機(jī)器人上，以實(shí)現(xiàn)控制器和爬壁打磨機(jī)器人之間的雙向數(shù)據(jù)通訊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦機(jī)控制的爬壁打磨裝置，其特征在于，所述爬壁打磨機(jī)器人包括機(jī)器人本體、真空發(fā)生器、打磨頭和工業(yè)CCD相機(jī)；機(jī)器人本體的行走機(jī)構(gòu)為履帶，履帶上設(shè)置有若干吸盤，真空發(fā)生器與各吸盤連接以提供吸盤所需要的負(fù)壓，履帶通過(guò)吸盤產(chǎn)生的負(fù)壓吸附在履帶接觸的壁面上，機(jī)器人本體在履帶的帶動(dòng)下從而實(shí)現(xiàn)待打磨設(shè)備的壁面上爬行；機(jī)器人本體上連接有機(jī)械臂，打磨頭設(shè)置在機(jī)械臂的前端，打磨頭在機(jī)械臂的帶動(dòng)下從而實(shí)現(xiàn)打磨操作；工業(yè)CCD相機(jī)安裝在打磨頭上以用于采集實(shí)時(shí)打磨圖像，同時(shí)對(duì)打磨頭進(jìn)行定位。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于腦機(jī)控制的爬壁打磨裝置，其特征在于，所述打磨頭上還設(shè)有流量傳感器和力矩傳感器，機(jī)械臂上設(shè)有三直線氣缸以對(duì)打磨頭的操控。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于腦機(jī)控制的爬壁打磨裝置，其特征在于，所述激光雷達(dá)安裝在機(jī)器人本體的頂部，激光雷達(dá)朝向機(jī)器人本體的前進(jìn)方向并向下傾斜15-45度的傾角。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦機(jī)控制的爬壁打磨裝置，其特征在于，所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備為頭戴式眼鏡，頭戴式眼鏡包括眼鏡本體、光學(xué)成像模塊和數(shù)傳接口；眼鏡本體包括固定連接的前殼與后蓋，后蓋設(shè)有安裝孔，光學(xué)成像模塊設(shè)置在安裝孔內(nèi)，數(shù)傳接口設(shè)置在前殼上并與光學(xué)成像模塊電性連接，數(shù)傳接口用于與控制器通訊連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦機(jī)控制的爬壁打磨裝置，其特征在于，所述非侵入式腦機(jī)穿戴設(shè)備包括頭套、若干電極片、導(dǎo)線和腦電用數(shù)據(jù)采集卡，頭套為柔性材質(zhì)，若干電極片呈陣列排列并分布在頭套上，所有電極片通過(guò)導(dǎo)線與腦電用數(shù)據(jù)采集卡電性連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于腦機(jī)控制的爬壁打磨裝置，其特征在于，所述腦電用數(shù)據(jù)采集卡包括預(yù)處理器電路、數(shù)據(jù)采集器和DSP主控；預(yù)處理器電路的一端通過(guò)導(dǎo)線與電極片連接，另一端與數(shù)據(jù)采集器相連；DSP主控的一端與數(shù)據(jù)采集器連接，另一端連接至控制器；預(yù)處理器電路用于將電極片采集的電波信號(hào)經(jīng)放大、濾波后輸送給數(shù)據(jù)采集器，并由數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電壓信號(hào)，再經(jīng)DSP主控編碼形成腦電信號(hào)輸送給控制器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的基于腦機(jī)控制的爬壁打磨裝置，其特征在于，所述控制器為PC主機(jī)。

9.一種權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的基于腦機(jī)控制的爬壁打磨裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

采用激光雷達(dá)對(duì)待打磨設(shè)備的外形進(jìn)行三維重建以生成三維地圖；

采用爬壁打磨機(jī)器人在待打磨設(shè)備的壁面上進(jìn)行爬行及打磨，采集并反饋實(shí)時(shí)打磨數(shù)據(jù)及圖像信息，以及根據(jù)三維地圖生成爬行及打磨軌跡；

將虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備佩戴于操作者的頭上，以用于顯示由爬壁打磨機(jī)器人回傳的實(shí)時(shí)打磨數(shù)據(jù)及圖像信息；

將非侵入式腦機(jī)穿戴設(shè)備佩戴并緊貼在操作者的頭皮上，以用于采集電波信號(hào)并生成腦電信號(hào)；

將爬壁打磨機(jī)器人回傳的實(shí)時(shí)打磨數(shù)據(jù)及圖像信息進(jìn)行編譯處理后傳輸給虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，并將非侵入式腦機(jī)穿戴設(shè)備生成的腦電信號(hào)進(jìn)行控制器處理后生成指令信號(hào)，以使爬壁打磨機(jī)器人在指令信號(hào)的控制下對(duì)爬行及打磨軌跡進(jìn)行調(diào)整。