[发明专利]一种基于力反馈主从控制的带电作业机器人专用工具更换方法

说明书

本发明提出一种基于力反馈主从控制的带电作业机器人专用工具更换方法。机械臂、主操作手以及工控机构成力反馈主从控制系统，工控机根据机械臂末端受力数据，计算出主操作手各个关节的扭矩数据，通过主操作手的控制接口，控制主操作手各关节输出扭矩，使主操作手反馈受力，操作人员根据主操作手的反馈受力确认机械臂的力度；操作人员改变主操作末端位姿，工控机根据主操作手各旋转关节的角度数据，计算出机械臂末端速度矢量的期望值，通过机械臂的控制接口，按照所述期望值控制机械臂运动，以改变机械臂的力度。本发明提高了作业临场感，可以更加精准地判断各项操作是否精准到位。

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体涉及一种基于力反馈主从控制的带电作业机器人专用工具更换方法。

背景技术

当今工业机器人专用工具的更换通过使机器人更换不同的末端执行器或外围设备，使机器人的应用更具柔性，这些末端执行器和外围设备包含例如点焊焊枪、抓手、真空工具、气动和电动马达等。

此前，作业人员可以通过主操作手远程遥控机器人的带电作业机器人，可保证作业人员与高压电场隔离；远程遥控操作时，操作人员根据作业场景监控系统监控作业过程，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，操作精度更高，可以防止碰撞发生，提高了作业安全性。但是，在使用前述带电作业机器人进行精确定位的带电操作时，例如拆接隔离刀闸、跌落式熔断器及避雷器两端导线等，主要通过观察作业环境图像(包括实时图像和3D建模图像)来判断机械臂是否操作到位，对于机械臂与操作对象之间以及机械臂与机械臂之间接触力度大小并无感知，难以判断操作精度是否符合操作要求。如果操作人员或者控制系统能够感知机械臂与操作对象之间以及机械臂与机械臂之间接触力度大小，则可以更加精准地判断各项操作是否精准到位。

由于力反馈主手能够同时实现多个自由度的位置控制与力反馈，把力反馈主手应用到带电作业机器人主从控制的需求非常强烈。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提出一种基于力反馈主从控制的带电作业机器人专用工具更换方法，提高了作业临场感，可以更加精准地判断各项操作是否精准到位。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于力反馈主从控制的带电作业机器人专用工具更换方法，带电作业机器人具有设置在机器人平台上的机械臂，包括两个机械臂；用于更换工具的装置包括连接于工业机器人机械臂末端的机器人侧1和连接于工具的工具侧2，两个机械臂完成以下工作：

辅助机械臂移动至专用工具箱上方并夹持快速更换装置的机器人侧；然后第一机械臂安装机器人侧；

辅助机械臂移动至专用工具箱上方并夹持快速更换装置的工具侧，然后第一机械臂安装工具侧，使机器人侧与工具侧配合，以将工具安装于机械臂末端；

在上述过程中，工控机根据机械臂末端受力数据，计算出主操作手各个关节的扭矩数据，通过主操作手的控制接口，控制主操作手各关节输出扭矩，使主操作手反馈受力，操作人员根据主操作手的反馈受力确认机械臂的力度；

在上述过程中，操作人员改变主操作末端位姿，工控机根据主操作手各旋转关节的角度数据，计算出机械臂末端速度矢量的期望值，通过机械臂的控制接口，按照所述期望值控制机械臂运动。

进一步，所述机械臂末端受力数据由安装在机械臂末端的六自由度力/力矩传感器采集获得，其标量为六自由度力/力矩数据。

进一步，所述械臂末端受力数据的标量为六自由度力/力矩数据，其由工控机根据机械臂的末端位姿数据和末端速度数据，使用基于虚拟现实技术计算获得，具体过程为：

步骤1，运用八分法对机械臂作业场景对应的虚拟现实场景进行逐步划分，构建八叉树；

步骤2，获取机械臂末端位姿数据，以该末端位姿数据为球心，创建包围球，设置包围球的半径为所需碰撞检测的距离；