带电作业机器人防碰撞约束控制方法技术

本发明专利技术公开了带电作业机器人防碰撞约束控制方法

【技术实现步骤摘要】
带电作业机器人防碰撞约束控制方法、系统、终端及介质


[0001]本专利技术涉及机器人控制
，更具体地说，它涉及带电作业机器人防碰撞约束控制方法
、
系统
、
终端及介质
。

技术介绍

[0002]带电作业是电力设备检修
、
检测以及维护的重要手段，可以提高供电可靠性
、
减少停电损失以及保证电网安全
。
随着机器人
、
人工智能等新兴技术的迅速发展，带电作业机器人成为了电网智能运检
、
安全带电作业的发展趋势及重要技术走向
。
[0003]现有的带电作业机器人主要有落于地面
、
爬行于电力设备以及飞行类等类型的带电作业机器人
。
其中落于地面的带电作业机器人主要由车身
、
主机械臂
、
作业平台以及执行终端组成，在实际操作过程中，车身落地于指定区域后，工作人员在现场或远程操作主机械臂将作业平台升空至需要进行带电作业的设备附近，再操作安装在作业平台上的一种或多种执行终端完整带电作业操作
。
而在带电作业机器人实际操作过程中，受机器人和
/
或工作人员对作业环境的环境感知视角范围有限的因素影响，带电作业机器人容易触碰到电力设备
、
杆塔
、
电线等实体，不仅容易损耗设备，造成经济损失，也容易带来安全隐患
。
[0004]为此，现有技术中记载有通过作业环境重构来对带电作业机器人实际操作的触碰情况进行提前预警的相关技术，但由于现有的带电作业机器人大部分是由人工操作完成，而对触碰情况进行提前预警仅仅能够起到提醒作用，而无法起到限制作用，所以现有的带电作业机器人在实际操作过程中仍容易发生突发性的触碰情况
。
因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的带电作业机器人防碰撞约束控制方法
、
系统
、
终端及介质是我们目前急需解决的问题
。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供带电作业机器人防碰撞约束控制方法
、
系统
、
终端及介质，可以直接对机械臂进行控制约束，即使在出现误操作的情况下也不会发生触碰情况，提高了带电作业机器人运行的安全性与可靠性
。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：第一方面，提供了带电作业机器人防碰撞约束控制方法，包括以下步骤：依据环境感知数据进行三维重构后得到作业场景立体模型，并在作业场景立体模型中标记出约束边界；获取车身的地面定位信息和机械臂组中各个机械臂的实际操作参数，机械臂组由主机械臂和一个执行终端中的机械臂组成；根据车身的地面定位信息和各个机械臂的实际操作参数生成相应机械臂组的质点分布函数；获取带电作业机器人操作过程中机械臂触发的启动信号，并依据启动信号调取所属机械臂组的质点分布函数作为约束控制函数；
从两个极限方向调控约束控制函数中相应机械臂的操作参数来模拟分析约束控制函数与约束边界初始接触时相应机械臂的模拟操作参数，并以模拟操作参数作为相应机械臂在对应极限方向的参数约束极限值；依据两个极限方向的参数约束极限值对相应机械臂的参数控制上下限进行动态更新，以实现带电作业机器人操作过程中的防碰撞控制
。
[0007]进一步的，所述质点分布函数的表达式具体为：
;
其中，表示质点分布函数，由多个机械臂所对应的分段函数组成；表示第1个机械臂所对应的分段函数；表示第个机械臂所对应的分段函数；表示第个机械臂所对应的分段函数，还表示相应机械臂组中的机械臂数量；表示车身的地面定位信息；
、、
分别表示地面定位信息中
、、
轴所对应的坐标值；表示第个机械臂所决定的定位增量；表示第个机械臂的伸缩比例；表示第个机械臂的最大伸出臂长；表示第个机械臂的臂偏转角度；表示第个机械臂的基座旋转角度；表示第个机械臂的质点相对函数；表示臂点系数；表示第个机械臂的伸缩比例；表示第个机械臂的最大伸出臂长；表示第个机械臂的臂偏转角度；表示第个机械臂的基座旋转角度
。
[0008]进一步的，所述参数约束极限值的计算公式具体为：；其中，表示启动信号是由第个机械臂中的操作参数触发的；表示相应机械臂组中的机械臂数量；表示机械臂的伸缩比例；表示机械臂的基座旋转角
度；表示机械臂的臂偏转角度；表示参与模拟分析的局部质点分布函数；表示第个机械臂所对应的分段函数；表示第个机械臂所对应的分段函数；表示第个机械臂所对应的分段函数；表示第个机械臂中操作参数的实际值；表示第个机械臂中操作参数进行下极限调控的模拟调控值；表示约束边界；表示第个机械臂中操作参数的参数控制下限；表示第个机械臂中操作参数进行上极限调控的模拟调控值；示第个机械臂中操作参数的参数控制上限
。
[0009]进一步的，若所述启动信号是由主机械臂中的机械臂触发生成的，则需要同时对所有质点分布函数进行模拟分析
。
[0010]进一步的，若同时存在两个及以上的启动信号，则对相应机械臂的操作参数来交替实时模拟分析
。
[0011]进一步的，所述启动信号与各个机械臂的启动控制同步生成
。
[0012]进一步的，该方法还包括：若存在机械臂的实际操作参数触发相应的参数约束极限值，则生成更新信号；依据更新信号对质点分布函数进行重建更新
。
[0013]第二方面，提供了带电作业机器人防碰撞约束控制系统，包括：环境重构模块，用于依据环境感知数据进行三维重构后得到作业场景立体模型，并在作业场景立体模型中标记出约束边界；数据采集模块，用于获取车身的地面定位信息和机械臂组中各个机械臂的实际操作参数，机械臂组由主机械臂和一个执行终端中的机械臂组成；函数生成模块，用于根据车身的地面定位信息和各个机械臂的实际操作参数生成相应机械臂组的质点分布函数；函数调取模块，用于获取带电作业机器人操作过程中机械臂触发的启动信号，并依据启动信号调取所属机械臂组的质点分布函数作为约束控制函数；模拟分析模块，用于从两个极限方向调控约束控制函数中相应机械臂的操作参数来模拟分析约束控制函数与约束边界初始接触时相应机械臂的模拟操作参数，并以模拟操作参数作为相应机械臂在对应极限方向的参数约束极限值；控制约束模块，用于依据两个极限方向的参数约束极限值对相应机械臂的参数控制上下限进行动态更新，以实现带电作业机器人操作过程中的防碰撞控制
。
[0014]第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器
、
处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的带电作业机器人防碰撞约束控制方法
。
[0015]第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
带电作业机器人防碰撞约束控制方法，其特征是，包括以下步骤：依据环境感知数据进行三维重构后得到作业场景立体模型，并在作业场景立体模型中标记出约束边界；获取车身的地面定位信息和机械臂组中各个机械臂的实际操作参数，机械臂组由主机械臂和一个执行终端中的机械臂组成；根据车身的地面定位信息和各个机械臂的实际操作参数生成相应机械臂组的质点分布函数；获取带电作业机器人操作过程中机械臂触发的启动信号，并依据启动信号调取所属机械臂组的质点分布函数作为约束控制函数；从两个极限方向调控约束控制函数中相应机械臂的操作参数来模拟分析约束控制函数与约束边界初始接触时相应机械臂的模拟操作参数，并以模拟操作参数作为相应机械臂在对应极限方向的参数约束极限值；依据两个极限方向的参数约束极限值对相应机械臂的参数控制上下限进行动态更新，以实现带电作业机器人操作过程中的防碰撞控制
。2.
根据权利要求1所述的带电作业机器人防碰撞约束控制方法，其特征是，所述质点分布函数的表达式具体为：
;
其中，表示质点分布函数，由多个机械臂所对应的分段函数组成；表示第1个机械臂所对应的分段函数；表示第个机械臂所对应的分段函数；表示第个机械臂所对应的分段函数，还表示相应机械臂组中的机械臂数量；表示车身的地面定位信息；
、、
分别表示地面定位信息中
、、
轴所对应的坐标值；表示第个机械臂所决定的定位增量；表示第个机械臂的伸缩比例；表示第个机械臂的最大伸出臂长；表示第个机械臂的臂偏转角度；表示第个机械臂的基座旋转角度；表示第个机械臂的质点相对函数；表示臂点系数；表示第个机械臂的伸缩比例；表示第个机械臂的最大伸出臂长；表示第个机械臂的臂偏转角度；表示第个机械臂的基座旋转角度
。3.
根据权利要求1所述的带电作业机器人防碰撞约束控制方法，其特征是，所述参数约束极限值的计算公式具体为：
；其中，表示启动信号是由第个机械臂中的操作参数触发的；表示相应机械臂组中的机械臂数量；表示机械臂的伸缩比例；表示机械臂的基座旋转角度；表示机械臂的臂偏转角度；表示参与模拟分析的局部质点分布函数；表示第个机械臂所对应的分段函数；表示第个机械臂所对应的分段函数；表示第个机械臂所对应的分段函数；表示第个机械臂中操作参数的实际值；表示第个机械臂中操作参数进行下极限调控的模拟调控值；表示约束边界；表示第个机械臂中操作参数的参数控制下限；表示第个机械臂中...

【专利技术属性】
技术研发人员：高永强，郑昱，柴立华，李永彬，张伟，姜龙云，宋翔昱，郑佐琦，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司东营供电公司，
类型：发明
国别省市：