一种带电作业机器人制造技术

本发明专利技术提出一种带电作业机器人，包括绝缘斗臂车，搭载在绝缘斗臂车上的机器人平台，安装在机器人平台上的机械臂，数据采集系统以及数据处理和控制系统；所述数据采集系统包括设置在机器人平台上的摄像机，摄像机用于采集机械臂作业场景图像，并将所述作业场景图像发送给数据处理和控制系统；所述数据处理和控制系统根据所述作业场景图像生成3D虚拟作业场景或者规划出机械臂空间路径。本发明专利技术既可以遥控操作完成带电作业，也可以自主完成带电作业，在提高安全性的同时，可以精确、高效地完成带电作业。

【技术实现步骤摘要】
一种带电作业机器人
本专利技术属于电力
，具体涉及一种输电线路带电作业机器人。
技术介绍
目前，我国高压带电作业主要采用绝缘手套作业法，要求操作人员攀爬高压铁塔或借助绝缘斗臂车进行不停电作业，即要求人工带电作业。但人工带电作业意味着操作人员要处在高空、高压、强电磁场的危险环境中，劳动强度大，且人体姿态不易控制，即使严格遵守安全操作规范并增加绝缘防护措施，也无法完全缓解作业人员的精神压力和体力损耗，稍有不慎就容易发生人身伤亡事故，给家庭和社会带来严重的损失。虽然国内已研发有带电作业机器人，但仍然需要操作人员在绝缘斗内随机器人升至线路附近，并没有从根本上解决操作人员的安全问题。并且，该作业机器人完全由操作人员控制，并不能自主完成带电作业，较传统的绝缘手套作业法反而降低了工作效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种带电作业机器人，既可以遥控操作完成带电作业，也可以自主完成带电作业；在遥控操作，操作人员远距离作业，远离带电作业现场，提高了带电作业的安全性；自主作业时，在操作人员远离带电作业现场的情况下，可以精确高效地完成带电作业。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种带电作业机器人，包括绝缘斗臂车，搭载在绝缘斗臂车上的机器人平台，安装在机器人平台上的机械臂，还包括数据采集系统以及数据处理和控制系统；所述数据采集系统包括设置在机器人平台上的摄像机，摄像机用于采集机械臂作业场景图像，并将所述作业场景图像发送给数据处理和控制系统；所述数据处理和控制系统根据所述作业场景图像生成3D虚拟作业场景或者规划出机械臂空间路径。进一步，数据处理和控制系统根据所述作业场景图像获取机械臂与作业对象之间的相对位置关系，根据所述相对位置关系和带电作业内容规划机械臂的空间路径，根据所述空间路径控制机械臂动作以完成带电作业。进一步，所述数据处理和控制系统包括第一工控机、第二工控机，第二工控机内置图像处理器和带电作业动作序列库，所述带电作业动作序列库中预先存储有各项带电作业对应的动作序列数据；所述摄像机采集的作业场景图像发送给第二工控机，图像处理器对作业场景图像进行处理后获的机械臂与作业对象之间的相对位置关系，第二工控机根据所述相对位置关系以及具体带电作业所对应的动作序列规划机械臂的空间路径，并将所述机械臂的空间路径数据发送给第一工控机；第一工控机根据所述机械臂的空间路径控制机械臂动作。进一步，所述机械臂包括第一机械臂和第二机械臂，所述摄像机包括双目摄像头，所述第一机械臂和第二机械臂上均搭载有双目摄像头，所述第一机械臂和第二机械臂使用作业工具相互配合完成带电作业。进一步，所述机械臂包括第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂，所述摄像机包括双目摄像头，所述第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂上均搭载有双目摄像头，所述第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂配合完成带电作业，其中，辅助机械臂用于夹持作业对象，第一机械臂和第二机械臂使用作业工具进行作业操作。进一步，所述绝缘斗臂车上设置有控制室，所述数据处理和控制系统包括第一工控机、第二工控机、显示屏和主操作手，第二工控机内置图像处理器，显示屏和主操作手位于控制室内；主操作手与机械臂为主从操作关系，通过改变主操作手的姿态控制机械臂运动；所述摄像机采集的作业场景图像发送给第二工控机，图像处理器对作业场景图像进行处理后获的3D虚拟作业场景，并送显示器显示。进一步，所述机械臂包括第一机械臂和第二机械臂，所述摄像机包括双目摄像头和深度摄像头，所述第一机械臂和第二机械臂上均搭载有双目摄像头；所述主操作手包括第一主操作手和第二主操作手，第一主操作手和第二主操作手分别用于控制第一机械臂和第二机械臂。进一步，所述机械臂包括第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂，所述摄像机包括双目摄像头和深度摄像头，所述第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂上均搭载有双目摄像头，所述主操作手包括第一主操作手、第二主操作手、辅助主操作手；第一主操作手、第二主操作手以及辅助主操作手分别用于控制第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂。进一步，所述摄像机还包括全景摄像头。进一步，所述机械臂或者主操作手为六自由度机构，包括基座，旋转轴方向与基座平面垂直的腰关节，与腰关节连接的肩关节，与肩关节连接的大臂，与大臂连接的肘关节，与肘关节连接的小臂，与小臂连接的腕关节，腕关节由三个旋转关节组成，分别为腕俯仰关节、腕摇摆关节和腕旋转关节；所述六自由度机构中各个关节均具有相应的正交旋转编码器和伺服驱动电机，正交旋转编码器用于采集各个关节的角度数据，伺服驱动电机用于控制各关节的运动；第一工控机根据机械臂各关节角度的期望值，通过控制伺服驱动电机控制按机械臂各关节运动。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本专利技术采用机器人进行带电作业，作业人员可以通过主操作手远程遥控机器人，机器人控制信号由无线或光纤传输，可保证作业人员与高压电场隔离；(2)远程遥控操作时，操作人员根据3D虚拟作业场景监控作业过程，与全景图像相比，3D虚拟作业场景综合和深度图像信息和双目图像信息，对机器臂与作业对象之间、机械臂之间、作业对象与作业环境之间的相对位置的判断更精确，且不会存在视觉死角。因此，操作人员通过3D虚拟作业场景进行作业监控，操作精度更高，可以防止碰撞发生，提高了作业安全性。(3)对于需要精确定位的带电操作，如拆接隔离刀闸、跌落式熔断器及避雷器两端导线等，数据处理和控制系统根据所述作业场景图像获取机械臂与作业对象之间的相对位置关系，根据所述相对位置关系和带电作业内容规划机械臂的空间路径，根据所述空间路径控制机械臂动作以完成带电作业，提高了机器人作业的自动化和作业精度，同时提高了作业安全性。附图说明图1为本专利技术带电作业机器人一种实施例的整体结构示意图；图2为本专利技术中绝缘斗臂车的系统组成框图；图3为本专利技术中机器人平台的结构示意图；图4为本专利技术中机械臂的结构示意图。图中，1为绝缘斗臂车、2为控制室、3为伸缩臂、4为机器人平台，46为绝缘子、43为第一机械臂、44为第二机械臂、42为辅助机械臂、48为第一工控机、45为双目摄像头、41为全景摄像头、410为深度摄像头、49为蓄电池、47为专用工具箱，431为基座、432为腰关节、433为肩关节、434为大臂、435为肘关节、436为小臂、437为腕关节。具体实施方式容易理解，依据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本专利技术带电作业机器人的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限制或限定。结合附图，带电作业机器人包括绝缘斗臂车1、控制室2、伸缩臂3、机器人平台4。其中，绝缘斗臂车1上架设控制室2和伸缩臂3，伸缩臂3末端连接机器人平台4，机器人平台4与控制室2之间采用光纤以太网通信或者无线网络通信。绝缘斗臂车1可供操作人员驾驶，从而将机器人平台4运输到作业现场。绝缘斗臂车1上装有支撑腿，支撑腿可以展开，从而将绝缘斗臂车1与地面稳固支撑。绝缘斗臂车1上装有发电机，从而给控制室2及伸缩臂3供电。伸缩臂3设有沿伸缩方向的驱动装置，操作人员可以通过控制驱动装置，从而将机器人平台4升降到作业高度。该伸缩臂3由绝缘材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带电作业机器人，包括绝缘斗臂车，搭载在绝缘斗臂车上的机器人平台，安装在机器人平台上的机械臂，其特征在于，还包括数据采集系统以及数据处理和控制系统；所述数据采集系统包括设置在机器人平台上的摄像机，摄像机用于采集机械臂作业场景图像，并将所述作业场景图像发送给数据处理和控制系统；所述数据处理和控制系统根据所述作业场景图像生成3D虚拟作业场景或者规划出机械臂空间路径。

【技术特征摘要】
1.一种带电作业机器人，包括绝缘斗臂车，搭载在绝缘斗臂车上的机器人平台，安装在机器人平台上的机械臂，其特征在于，还包括数据采集系统以及数据处理和控制系统；所述数据采集系统包括设置在机器人平台上的摄像机，摄像机用于采集机械臂作业场景图像，并将所述作业场景图像发送给数据处理和控制系统；所述数据处理和控制系统根据所述作业场景图像生成3D虚拟作业场景或者规划出机械臂空间路径。2.如权利要求1所述带电作业机器人，其特征在于，数据处理和控制系统根据所述作业场景图像获取机械臂与作业对象之间的相对位置关系，根据所述相对位置关系和带电作业内容规划机械臂的空间路径，根据所述空间路径控制机械臂动作以完成带电作业。3.如权利要求2所述带电作业机器人，其特征在于，所述数据处理和控制系统包括第一工控机、第二工控机，第二工控机内置图像处理器和带电作业动作序列库，所述带电作业动作序列库中预先存储有各项带电作业对应的动作序列数据；所述摄像机采集的作业场景图像发送给第二工控机，图像处理器对作业场景图像进行处理后获的机械臂与作业对象之间的相对位置关系，第二工控机根据所述相对位置关系以及具体带电作业所对应的动作序列规划机械臂的空间路径，并将所述机械臂的空间路径数据发送给第一工控机；第一工控机根据所述机械臂的空间路径控制机械臂动作。4.如权利要求1、2或者3所述带电作业机器人，其特征在于，所述机械臂包括第一机械臂和第二机械臂，所述摄像机包括双目摄像头，所述第一机械臂和第二机械臂上均搭载有双目摄像头，所述第一机械臂和第二机械臂使用作业工具相互配合完成带电作业。5.如权利要求1、2或者3所述带电作业机器人，其特征在于，所述机械臂包括第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂，所述摄像机包括双目摄像头，所述第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂上均搭载有双目摄像头，所述第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂配合完成带电作业，其中，辅助机械臂用于夹持作业对象，第一机械臂和第二机械臂使...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭健，汤冯炜，郭毓，林立斌，韩昊一，吴禹均，苏鹏飞，吴巍，李光彦，黄颖，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32