一种基于人机协同系统的巡检机器人控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于人机协同系统的巡检机器人控制方法，包括任务级和指令级控制，具体步骤为：用户在任务级向机器人系统进行任务描述，基于任务描述量并通过推理机制得到机器人系统的目标状态，从目标状态中获取机器人当前的特征参数，作为目标指令存贮在后台；在指令级，用户根据任务级规划中的反馈结果，自行规划任务的执行过程，系统在后台判断用户规划的合理性，并给出提示和推荐的任务路径。本发明专利技术提供的方法将人的规划和决策能力与人形机器人的自主规划相结合，使得机器人具有能够适应环境变化的能力，任务级参数和指令级参数的结合使用，使得机器人的运动轨迹更准确，智能化任务的完成更为精确可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人机协同系统的巡检机器人控制方法
本专利技术涉及机器人领域，尤其是涉及一种基于人机协同系统的巡检机器人控制方法。
技术介绍
目前，智能电网建设和增强供电可靠性已上升为国家战略，电力设备状态检测、监测作为近几年发展起来的新兴行业，呈现出巨大的成长潜力和发展空间。智能电网建设规划将极大地推动智能巡检机器人的市场需求，成为巡检机器人行业持续增长的长期推动力。室内机器人需求分析以室外机器人为例，其主要应用于变电站内。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施。另根据国家能源局公布的《配电网建设改造行动计划(2015-2020年)》，至2020年，国内配电自动化覆盖率将达到90％。若假设20％的自动化配电站采用智能化巡检设备，则五年内，国内室内机器人年需求量超过10，000台。然而，现有技术的巡检机器人都是经用户一次性输入参数而工作，但是面对现场环境复杂以及多变的情况，往往机器人会按照旧的参数工作，而没有根据环境的改变而改变，使机器人工作动作不够完善、可靠。尤其在完成一些大型关键设施的巡检任务时，对巡检机器人的准确性和安全性要求更高。目前无人工干预的巡检机器人执行巡检任务的安全性和可靠性以及及时纠错的灵活性尚难以完全保障。
技术实现思路
针对现在技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种基于人机协同系统的巡检机器人控制方法，包括任务级和指令级控制，具体步骤为：一种基于人机协同系统的巡检机器人控制方法，其特征在于，包括任务级和指令级控制，具体步骤为：用户在任务级向机器人系统进行任务描述，基于任务描述量并通过推理机制得到机器人系统的目标状态，从目标状态中获取机器人当前的特征参数，作为目标指令存贮在后台；在指令级，用户根据任务级规划中的反馈结果，自行规划任务的执行过程，系统在后台判断用户规划的合理性，并给出提示和推荐的任务规划；用户对所推荐的任务规划进行确认后，系统控制机器人执行任务。进一步的，所述用户在任务级向机器人系统进行任务描述，包括：导入包含有任务中所涉及的场景物体模型信息和巡检机器人模型信息的场景文件，在虚拟空间中构建机器人仿真环境；设置任务实体，用以确定系统操作的实体器件；设置任务本体，区分任务本身的定性描述与定量描述。进一步的，所述用户对机器人设置任务实体的步骤，包括：设置主动实体，对具有一定程度的自主性，能主动发出交互的实体进行设置，用以明确具体的实施器件；设置被动实体，对主动实体所操作的对象且自身不能主动发出交互的实体进行设置，用以明确实施动作的器件。进一步的，所述用户对机器人设置任务本体的步骤，包括：设置任务属性，对任务的多维定性描述和静态约束条件的呈现，设置任务目标、任务规则、当前状态；设置任务参数，对任务本身的定量描述，在任务属性确定的前提下对任务结果产生显著影响的量。进一步的，所述用户对机器人设置的任务参数的步骤，包括：设置输入参数，对任务执行过程的约束，限制运动速度、时间或路径；设置输出参数，对系统当前状态的反馈，包括底盘电机角度、末端位姿参数和云台关节角。进一步的，所述导入的场景文件中，包括任务场景与空间布局：所述的任务场景与任务目标无关，是对任务的执行过程产生影响的外部因素，包括障碍物、空间限制；所述的空间布局是任务执行中所涉及的实体对象在空间位置的信息集合，包括机器人的站立位置坐标、工具的初始位置、任务对象的空间位置和障碍物的位置；所述的任务空间信息中的各实体的相对位置关系用齐次变换矩阵来描述。进一步的，所述用户在指令级向机器人系统进行规划任务的执行过程，包括：设置控制方式，对多种控制方式下达不同的运动指令实现对机器人的精确控制，以完成指定的任务；设置控制参数，对不同控制方式下的参数进行设置，包括输入指定的关节角度、末端位姿参数等；设置时序关系，用来描述不同控制方式间的先后顺序，使机器人遵循规划的顺序执行，以保证动作的准确性。进一步的，所述用户对机器人设置时序关系，分为并行关系和串行关系两种，处于并行关系的控制方式可以同时控制机器人，下达执行指令，而处于串行关系的控制方式必须遵循先后顺序依次执行。进一步的，所述系统在后台判断用户规划的合理性，并给出提示和推荐的任务路径的步骤，包括：系统根据用户在指令级上输入的参数，检验每一步的规划的合理性，并同时做出判断规划是否合理；如果判断不合理，则给出提示和推荐的任务路径，反馈给用户重新设置参数后再次执行判断；如果判断合理，则将编辑的相应参数存入后台；系统判断任务所需的所有参数是否完成设置；如果判断没有完成设置，则提示用户通过拖动控制模式至规划区进行参数设置并连接前后模式，用户完成参数设置后，系统继续执行规划合理性的判断动作；如果判断完成设置，则将存入后台的全部参数，形成任务流程文件。进一步的，所述系统对规划的合理性判断的依据是用户编辑的参数应当逐步接近目标指令参数。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1)按照人巡机巡特点划分工作内容，充分发挥各自特点，界定协同巡视工作内容，避免巡检不足或巡检过剩。2)与生产业务的融合，可实现输变电设备状态检修系统、生产管理系统的业务闭环，特别地按照巡检设备及巡检内容作任务分类，在检修业务闭环的基础上实现任务反馈，将任务作调度分配优化。3)实现“巡检任务下达”-“采集数据的自动上传”-“巡检数据实时分析”-“自动生成检修策略”业务流和信息流的整合，建立人机协同配合信息模型。4)将人的规划和决策能力与人形机器人的自主规划相结合，使得机器人具有能够适应环境变化的能力，任务级参数和指令级参数的结合使用，使得机器人的运动轨迹更准确，智能化任务的完成更为精确可靠。附图说明图1：基于人机协同的系统结构；图2：实施例中控制方法的步骤流程。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种基于人机协同系统的巡检机器人控制方法，包括任务级和指令级控制，具体步骤为：(1)导入任务模型，将场景文件导入在虚拟空间中构建机器人仿真环境；(2)输入任务实体、任务本体参数等信息，在后台数据库中检索并生成目标指令参数；(3)机器人系统通过解析用户输入的数据自主推理任务完成时的目标状态，并反馈给用户；(4)用户通过拖动控制方式并编辑动作参数的方式自主规划任务的执行流程；(5)机器人系统在后台对用户输入的参数进行判断用户规划的合理性，如果不合理，则反馈信息提示重新输入动作参数；如果合理，则给出提示和推荐的任务路径；(6)判为合理后，用户将编辑的相应参数存入后台，以xml文件的形式存储，形成任务流程文件；(7)巡检机器人读取任务流程文件执行动作。如图1、图2所示，将控制任务划分为任务级和指令级两级，任务级规划是在一定抽象水平上对任务的宏观规划，不涉及机器人底层的运动指令；而指令级规划则是对机器人可执行指令的整合。两级并不是孤立的，任务级规划指导并约束着指令级规划，而指令级规划是在更细粒度上对任务级规划的具体实现。在任务级，用户负责向系统输入自己的意图，表达所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人机协同系统的巡检机器人控制方法，其特征在于，包括任务级和指令级控制，具体步骤为：用户在任务级向机器人系统进行任务描述，基于任务描述量并通过推理机制得到机器人系统的目标状态，从目标状态中获取机器人当前的特征参数，作为目标指令存贮在后台；在指令级，用户根据任务级规划中的反馈结果，自行规划任务的执行过程，系统在后台判断用户规划的合理性，并给出提示和推荐的任务规划；用户对所推荐的任务规划进行确认后，系统控制机器人执行任务。

【技术特征摘要】
1.一种基于人机协同系统的巡检机器人控制方法，其特征在于，包括任务级和指令级控制，具体步骤为：用户在任务级向机器人系统进行任务描述，基于任务描述量并通过推理机制得到机器人系统的目标状态，从目标状态中获取机器人当前的特征参数，作为目标指令存贮在后台；在指令级，用户根据任务级规划中的反馈结果，自行规划任务的执行过程，系统在后台判断用户规划的合理性，并给出提示和推荐的任务规划；用户对所推荐的任务规划进行确认后，系统控制机器人执行任务。2.根据权利要求1所述的巡检机器人控制方法，所述用户在任务级向机器人系统进行任务描述，包括：导入包含有任务中所涉及的场景物体模型信息和巡检机器人模型信息的场景文件，在虚拟空间中构建机器人仿真环境；设置任务实体，用以确定系统操作的实体器件；设置任务本体，区分任务本身的定性描述与定量描述。3.根据权利要求2所述的巡检机器人控制方法，所述用户对机器人设置任务实体的步骤，包括：设置主动实体，对具有一定程度的自主性，能主动发出交互的实体进行设置，用以明确具体的实施器件；设置被动实体，对主动实体所操作的对象且自身不能主动发出交互的实体进行设置，用以明确实施动作的器件。4.根据权利要求2所述的巡检机器人控制方法，所述用户对机器人设置任务本体的步骤，包括：设置任务属性，对任务的多维定性描述和静态约束条件的呈现，设置任务目标、任务规则、当前状态；设置任务参数，对任务本身的定量描述，在任务属性确定的前提下对任务结果产生显著影响的量。5.根据权利要求4所述的巡检机器人控制方法，所述用户对机器人设置的任务参数的步骤，包括：设置输入参数，对任务执行过程的约束，限制运动速度、时间或路径；设置输出参数，对系统当前状态的反馈，包括底盘电机角度、末端位姿参数和云台关节角。6.根据权利要求2所述的巡检机器人控制方法，所述导入的场景文件中，包括任务场景与空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹林，刘旭，王颂，朱小舟，林清霖，刘国梁，李辉，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，国机智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44