[发明专利]基于视觉和力反馈的导线探伤机器人远程控制系统及控制方法

权利要求书

1.基于视觉和力反馈的导线探伤机器人远程控制系统的控制方法，所述控制系统，包括主端控制箱、从端机器人与通讯模块，其特征在于：所述主端控制箱为便携式地面控制站，包括液晶显示屏、力反馈手柄与中控计算机，所述液晶显示屏为视觉反馈部件，显示从端机器人摄像头回传的视频信息以及虚拟预测位置标记，所述力反馈手柄为力反馈触觉部件，一方面用于获得用户操作动作的位移，映射得相应电位值，另一方面根据从端机器人反馈数据，提供虚拟反馈力，所述中控计算机用于控制信号的处理发送与反馈信号的处理表达，所述从端机器人为悬挂于架空碳纤维导线上的缺陷监测机器人，主要包括行走部件、线性定位部件与视频采集部件，所述行走部件为受电机驱动的鞍形胶轮，主要提供导线探伤机器人沿导线运动的驱动力，所述线性定位部件为与导线直接接触的编码器计米轮，提供导线探伤机器人在导线上的精确一维坐标，并能通过微分算法获得导线探伤机器人的运行速度，所述视频采集部件提供机器人视角的现场视频，所述通讯模块主要用于主端控制箱与从端机器人的通讯，一方面将主端控制信号传输给从端机器人，另一方面将从端视频信号与坐标位姿等信号传输至主端控制箱，其特征在于，具体步骤如下：

1）主端控制箱上的力反馈手柄在操作者控制下运动，并输出相应的位置信息给中控计算机；

2）中控计算机通过计算，获得映射的速度值，并将速度控制信号通过无线传输模块发送至从端机器人；

3）从端机器人一方面通过虚拟力反馈算法，获得从端机器人相对预设目标点或防震锤障碍的虚拟反馈力，并通过无线传输模块传送至主端控制箱；另一方面通过虚拟视觉反馈算法，获得从端机器人准实时视频与实际位置标记，并通过无线传输模块传送至主端控制箱；

虚拟力反馈算法包括状态机、行走线程虚拟力反馈以及越障线程虚拟力反馈三个部分，所述状态机是指通过环境输入量与控制量进行从端机器人运动状态切换的程序，所述行走线程虚拟力反馈是指在机器人行走状态下，获得针对预设目标点的虚拟反馈力的算法，用于提高远程控制的精确度，所述越障线程虚拟力反馈是指在机器人越障状态下，获得针对防震锤障碍的虚拟反馈力的算法，用于帮助操作者完成对机器人越障运动中输出功率的干预优化，提高越障阶段的运行平稳度；

所述虚拟视觉反馈算法主要包括实际位置虚拟标记与视频显示两部分，所述视频显示部分是指在液晶显示屏中显示视频信息与实际位置虚拟标记，所述实际位置虚拟标记是指通过计算获得从端机器人实际位置，并在视频中使用虚拟标记进行展示的算法，用于帮助操作者准时地感知机器人所处的环境要素，便于操作者实现简单直观的手动操作或手动干预；

4）主端控制箱接收虚拟反馈力与视频信息后，分别通过力反馈手柄与液晶显示屏对操作者进行反馈；

5）操作者在获得力反馈与视觉反馈后，根据需要通过改变力反馈手柄的角度，改变从端机器人的运动状态。