[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

说明书

本发明公开了一种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，主要包括以下步骤：1）操作者通过主端控制箱远程控制从端机器人；2）从端机器人在受控完成相应动作后，一方面通过虚拟力反馈算法，获得相对预设目标点或防震锤障碍的虚拟反馈力；另一方面通过虚拟视觉反馈算法，获得准实时视频与实际位置标记；3）主端控制箱通过力反馈手柄反馈虚拟力，并通过液晶显示屏实现虚拟视觉反馈；4）操作者通过反馈信息对操作进行相应调整，完成反馈远程控制。本发明所述控制方法能有效提高远程控制精度、稳定性与操作简单直观性。

技术领域

本发明涉及属于特种机器人的远程控制技术领域，特别是涉及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。

背景技术

碳纤维复合芯导线(下简称碳纤维导线)作为一种强度高、重量轻、导电率高的新型导线在我国许多地区得到应用。而由于碳纤维导线不耐弯折，在非规范施工过程中极易受损。损伤部位长期受到导线张力以及振动疲劳损伤后，会导致导线断裂事故发生，对人民群众的日常生产生活造成影响。现有对碳纤维导线进行检测的设备多为固定式，存在于碳纤维导线的出厂检测工序中，无法对已挂线运行的碳纤维导线进行检测；而现有的电力巡检机器人多采用可见光或红外方式对导线进行检测，无法对导线的碳纤维芯棒损伤的检测。一种针对已挂线运行的碳纤维导线的缺陷检测机器人(下简称导线探伤机器人)可以解决以上问题，通过X射线无损探伤的方式实现对碳纤维复合芯导线内部碳纤维芯棒的检测，能及时发现缺陷及时采取相应措施。

本专利所述导线探伤机器人是一种针对碳纤维复合芯导线、由双轮驱动、搭载了X射线无损探伤设备、具有一定自主决策能力的机器人。该机器人在碳纤维导线上运行时，具有一定的自主运动能力，在预设参数与传感器反馈参数共同作用下，可以完成定位行走、步进行走动作，并能完成翻越防震锤、连接金具等障碍。当在发现碳纤维导线内部缺陷时，需要将导线探伤机器人运行至缺陷处进行复查，此时需要人工操作；当在导线机器人做翻越防震锤的越障运动，若单纯依靠机器人自身的决策能力，很难在越障时选择合适的速度，完成平稳越障，此时需要人工干预。

在实际运用过程中，操作者位于地面，通过控制箱对机器人进行人工干预或远程操纵。为帮助操作者做出及时且准确的决策，需要采用视觉与力反馈提高操作人员对导线探伤机器人运行状态与环境的感知。因此一种基于视觉和力反馈的远程控制系统可以实现操作人员与设备的临场感交互，使操作直观，降低操作人员的工作难度并提高控制的准确度。

现有巡线机器人与导线检测机器人均多使用普通远程控制方法，即地面控制人员简单通过按键或手柄完成对线上机器人的操纵，未使用力反馈技术提高操作的直观性和便利性。加拿大曼尼托吧大学研究人员将远程控制引入带电作业机器人，提高带电操作的安全性与简便性，但应用于机器人上方机械臂，未用于机器人本体整体运动控制。

发明内容