[发明专利]基于高压带电作业机器人的跌落开关更换控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于高压带电作业机器人的跌落开关更换控制系统，其特征是，包括：

高压带电作业机器人控制单元：用于接收图像数据处理中心的数据并向机械臂控制单元发送控制命令；

机械臂控制单元：用于控制高压带电作业机器人的机械臂通过旋紧或旋出带有标识的螺栓更换跌落开关；

视觉模块：用于获取机械臂前端的图像并将图像传送至图像数据处理中心；

目标跟踪模块：用于利用获取的图像数据实时计算当前感兴趣目标的移动位置；

图像数据处理中心：用于对视觉模块采集到的图像进行处理，根据图像信息跟踪机械臂移动的位置以及需要更换的跌落开关的位置；

所述高压带电作业机器人控制单元分别与图像数据处理中心和机械臂控制单元连接，所述图像数据处理中心与视觉模块、目标跟踪模块分别连接，所述视觉模块与目标跟踪模块连接，所述机械臂控制单元控制机器人机械臂完成更换跌落操作。

2.如权利要求1所述的一种基于高压带电作业机器人的跌落开关更换控制系统，其特征是，所述视觉模块包括：光轴交叉双目摄像机和图像采集卡；

光轴交叉双目摄像机设置在机械臂前端用于获取机械臂前端的图像以模拟人眼的双目视觉功能，图像采集卡用于将双目摄像机输出的模拟信号转换成可运用计算机运算处理的数字信号，所述图像采集卡至少为两通道。

3.如权利要求1所述的一种基于高压带电作业机器人的跌落开关更换控制系统，其特征是，所述带有标识的螺栓两端涂有醒目的标记色，在所述标记色之间添加螺纹的纹理信息。

4.如权利要求3所述的一种基于高压带电作业机器人的跌落开关更换控制系统，其特征是，所述螺纹的纹理信息为在所述标记色之间添加粗细及间隔不同的条纹，或其他具有颜色信息的纹理。

5.一种如权利要求1所述的基于高压带电作业机器人的跌落开关更换控制系统的控制方法，其特征是，包括跌落开关拆卸控制方法和跌落开关安装控制方法；

所述跌落开关拆卸控制方法为：视觉模块获取双目视觉图像，并对双目图像进行校正；确定机械臂、设备抓取位置以及螺栓拆卸位置在双目视觉图像中的三维坐标，并计算出左、右机械臂移动到设备抓取点、螺栓拆卸点的移动向量，根据移动向量控制机械臂移动，拆卸螺栓；

所述跌落开关安装控制方法为：确定待安装设备的抓取位置、螺栓的顶端及尾端在双目图像中的三维坐标，分别通过坐标相减计算夹取设备和夹取螺栓的机械臂的移动向量，控制机械臂将螺栓放入螺栓孔径中，安装设备。

6.如权利要求5所述的一种基于高压带电作业机器人的跌落开关更换控制系统的控制方法，其特征是，所述跌落开关拆卸控制方法具体为：

步骤一：视觉模块获取双目视觉图像，分别标定左右摄像机，对双目视觉图像进行校正；

步骤二：人工辅助确定机械臂、设备抓取位置、螺栓拆卸位置在双目视觉图像中的位置；

步骤三：分别计算步骤二中确定的各个位置的三维坐标，通过坐标相减计算出左、右机械臂移动到设备抓取点、螺栓拆卸点的移动向量；

步骤四：根据移动向量控制机械臂将螺栓脱离螺栓孔，拆卸设备。

7.如权利要求5所述的一种基于高压带电作业机器人的跌落开关更换控制系统的控制方法，其特征是，所述跌落开关安装控制方法具体为：

步骤一：人工辅助确定待安装设备的抓取位置、螺栓的顶端及尾端在双目图像中的位置；

步骤二：计算夹取设备机械臂的移动向量，控制机械臂移动；

移动过程中，在双目视觉图像中实时跟踪设备的移动位置，并计算设备当前位置的三维坐标，重新生成移动向量后引导机械臂的下一步移动方式，直至将设备移动到指定位置；

步骤三：通过坐标相减计算夹取螺栓机械臂的移动向量，控制机械臂移动；

移动过程中，在双目图像中实时跟踪螺栓的位置，并计算螺栓两端当前位置的三维坐标，根据螺栓两端的三维坐标计算螺栓当前的位姿及当前的移动向量；根据计算结果控制机械臂不断调整螺栓位姿及移动方式，直至将螺栓移动到指定位置；

步骤四：控制机械臂将螺栓放入螺栓孔径中，安装设备。