[發(fā)明專利]一種面向電力機(jī)器人倒閘的遙操作力反饋控制方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310709320.3
• 申請日: 2023-06-14
• 公開（公告）號: CN116572250A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冒建亮;郭瑋琪;張彥潔;龔俊豪;李茗慧;張傳林
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電力大學(xué)
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J13/00;B25J13/02
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

本發(fā)明涉及一種面向電力機(jī)器人倒閘的遙操作力反饋控制方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：步驟S1、獲取遠(yuǎn)程倒閘作業(yè)的基礎(chǔ)圖像，識別用于末端執(zhí)行器維修的作業(yè)目標(biāo)和非作業(yè)目標(biāo)；步驟S2、獲取末端執(zhí)行器所處的運(yùn)動信息、碰撞信息和/或抓握力信息；步驟S3、根據(jù)所述運(yùn)動信息、碰撞信息和/或抓握力信息，確定所述末端執(zhí)行器的受力信息；步驟S4、根據(jù)所述受力信息，控制遙操作端的三維力反饋控制手柄向運(yùn)維工人提供與所述受力信息對應(yīng)的反饋力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及帶電作業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種面向電力機(jī)器人倒閘的遙操作力反饋控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著帶電作業(yè)機(jī)器人的逐漸發(fā)展，傳統(tǒng)的人機(jī)共處絕緣倉式的操作已經(jīng)不能滿足帶電作業(yè)環(huán)境下的控制性能與安全性需求。此前，運(yùn)維人員可以通過主操作手遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人的帶電作業(yè)機(jī)器人，可保證作業(yè)人員與高壓電場隔離；遠(yuǎn)程遙控操作時(shí)，運(yùn)維人員根據(jù)作業(yè)場景監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控作業(yè)過程，提高了作業(yè)安全性。但是，在使用前述帶電作業(yè)機(jī)器人進(jìn)行精確定位的倒閘操作時(shí)，例如冷熱備用切換、合上接地倒閘、固定倒閘刀等，主要通過觀察作業(yè)環(huán)境圖像(包括實(shí)時(shí)圖像和3D建模圖像)來判斷機(jī)器人是否操作到位，難以判斷操作精度是否符合操作要求，運(yùn)維人員只有能夠在操作端收到末端執(zhí)行器和作業(yè)目標(biāo)的受力信息，才能更好地保障運(yùn)維安全、有效的進(jìn)行。

目前，在遠(yuǎn)程控制倒閘作業(yè)的過程中，僅能為控制端提供視覺圖像，這將導(dǎo)致控制端操作手對視覺圖像的過分依賴，容易產(chǎn)生視覺疲勞。而且，由于視覺圖像存在偏差，可能會導(dǎo)致控制端操作手的誤操作，不僅會降低操作手的工作效率，還可能引發(fā)事故。例如，控制端操作手根據(jù)視覺圖像遠(yuǎn)程控制機(jī)器人進(jìn)行倒閘作業(yè)，當(dāng)操作工具與高壓柜體接觸后若繼續(xù)與高壓柜體摩擦，操作手則無法繼續(xù)根據(jù)視覺圖像對機(jī)器人進(jìn)行控制，這不僅會降低操作手的工作效率，還存在產(chǎn)生安全事故的隱患。

為此，現(xiàn)急需提供一種面向電力機(jī)器人倒閘的遙操作力反饋控制方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供了一種面向電力機(jī)器人倒閘的遙操作力反饋控制方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于所述的面向電力機(jī)器人倒閘的遙操作力反饋控制方法，該方法包括以下步驟：

步驟S1、獲取遠(yuǎn)程倒閘作業(yè)的基礎(chǔ)圖像，識別用于末端執(zhí)行器維修的作業(yè)目標(biāo)和非作業(yè)目標(biāo)；

步驟S2、力反饋檢測模塊獲取包括所述末端執(zhí)行器所處的運(yùn)動信息、碰撞信息和/或抓握力信息；

步驟S3、基于所述運(yùn)動信息、碰撞信息和/或抓握力信息，確定所述末端執(zhí)行器的受力信息；

步驟S4、基于所述受力信息，控制遙操作端的三維力反饋控制手柄(1)向運(yùn)維工人提供與所述受力信息對應(yīng)的反饋力。

優(yōu)選地，所述運(yùn)動信息為末端執(zhí)行器的運(yùn)行速度，表達(dá)式為：

v_t+1＝(1-γ)(X·v_t+Y·F)+γv_t

式中，V_t+1為t+1時(shí)刻的末端執(zhí)行器速度，γ為權(quán)重系數(shù)，表示當(dāng)前末端執(zhí)行器速度變化的權(quán)重，X矩陣表征末端執(zhí)行器速度在運(yùn)動過程中動態(tài)變化規(guī)律，V_t為t時(shí)刻的末端執(zhí)行器速度，Y矩陣為機(jī)械臂在運(yùn)動過程中的阻尼、摩擦因素對速度的影響，F(xiàn)為三維力反饋手柄的控制輸入力。

優(yōu)選地，所述碰撞信息包括末端執(zhí)行器進(jìn)入約束區(qū)域時(shí)在三維力反饋控制手柄上產(chǎn)生的碰撞阻礙力，表達(dá)式為：