[發明專利]一種基于VR技術的帶電作業機械臂遙操系統和人機交互方法

在審

• 申請號: 202110417552.2
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113001569A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 張樹欣;黃晨宏;鄭真;李軼;王景熙;傅銘;王健;孟令淇;黃一楠;陳恭;周琪;王樹柳;蔡瑞奇
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;上海服澤能源科技有限公司
• 主分類號: B25J13/00
• 分類號: B25J13/00;B25J13/08;B25J9/16;B66F11/04
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強

1.一種基于VR技術的帶電作業機械臂遙操系統，包括機械臂作業平臺嵌入式控制系統與增強現實監控及操作系統，其特征在于：

機械臂作業平臺嵌入式控制系統包括嵌入式控制單元、傳感器輸入單元、執行器控制單元、電源管理單元和無線通信單元；嵌入式控制單元負責指令收發、傳感器采集處理和邏輯運算；傳感器輸入單元外接全景相機、PTZ監控相機、薄膜壓力傳感器組、姿態傳感器組，負責視覺反饋、姿態感知和操作力反饋；執行器控制單元負責工業級六自由度機械臂的關節、機械抓手的關節、PTZ云臺的運動驅動；電源管理單元負責充放電管理和穩壓電源輸出；無線通信單元負責數據解析、編碼、壓縮和傳輸；

增強現實監控及操作系統包括高性能運算主機、人機交互設備和無線通信設備，人機交互設備包括頭戴式顯示器、左右機械臂關節檢測設備、左右機械抓手體感手套和鍵盤鼠標輸入設備，該系統可以通過人機交互方式進行對機械臂和機械抓手的控制。

2.根據權利要求1所述的一種基于VR技術的帶電作業機械臂遙操系統，其特征在于，所述增強現實監控及操作系統具備數據存儲、視頻存儲、安全管理、網絡通信的功能，能夠實時記錄操作數據和系統狀態，在作業過程中，也會實時存儲全景相機和監控相機的視頻流數據，用于后續操作回放和故障復查。

3.根據權利要求1所述的一種基于VR技術的帶電作業機械臂遙操系統，其特征在于，所述增強現實監控及操作系統設有安全管理單元，其限制機械臂的運動范圍，避免兩個機械臂之間以及與包括攝像頭在內的自身設備發生干涉。

4.根據權利要求1所述的一種基于VR技術的帶電作業機械臂遙操系統，其特征在于，機械臂前段夾持裝置外部包裹絕緣層，避免在操作過程中兩個機械臂之間的誤觸或相間放電。

5.根據權利要求1所述的一種基于VR技術的帶電作業機械臂遙操系統，其特征在于，機械臂的底盤進行全向絕緣包覆，避免高壓線與地面之間形成回路。

6.根據權利要求1所述的一種基于VR技術的帶電作業機械臂遙操系統，其特征在于，系統采用電池組進行供電，機械臂作業平臺嵌入式控制系統與增強現實監控及操作系統的兩套系統通過兩套供電系統進行分別供電，兩套系統間采用無線通信進行信號連接，實現電氣物理隔離，避免機械臂與操控艙之間產生電氣連接。

7.采用上述基于VR技術的帶電作業機械臂遙操系統的一種人機交互方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、通過頭戴式顯示器加載全景相機以及PTZ監控相機采集的立體圖像及機械平臺狀態信息；

S2、轉動頭部顯示器控制全景相機及PTZ監控相機拍攝角度；

S3、通過機械臂關節檢測設備檢測操作人員手臂姿態和運動速度，從而控制機械臂臂型，以達到親自操作機械臂的效果；

S4、通過機械手體感手套檢測操作人員的手部姿態，用于控制仿真機械抓手抓取工具或線纜，也可以實現握持剪線工具完成對線纜的修剪操作。