[发明专利]一种面向空中作业机器人的人机协作系统及方法

权利要求书

1.一种面向空中作业机器人的人机协作系统，其特征在于，该系统包括：

感知传感器单元，安装在空中作业机器人上，用于感知空中作业机器人的所处环境，并将感知到的图像信息与环境点云信息实时反馈给处理单元；

自动驾驶模块，安装在空中作业机器人上，通过无人机通讯协议与其他模块进行通信，从而控制空中作业机器人的飞行和作业运动。

多自由度遥操作设备，被操作员操作，并将其运动信息映射到空中作业机器人；

处理及可视化平台，安装在上位主机上，接收所述感知传感器单元感知到的图像信息与环境点云信息实时反馈给用户，使用户感知到作业机器人周围的信息；接收所述多自由度遥操作设备子系统反馈的操作员的运动信息，运行半自主避障人机协同作业算法，计算期望轨迹，并将其发送给所述自动驾驶模块，由其控制空中作业机器人控制执行修正后的期望轨迹。

2.根据权利要求1所述的面向空中作业机器人的人机协作系统，其特征在于，所述感知传感器单元为RGBD深度相机或者RGB相机与激光雷达相结合。

3.根据权利要求1所述的面向空中作业机器人的人机协作系统，其特征在于，所述空中作业机器人包括无人机本体以及并联安装在所述无人机本体下方的三自由度delta构型并联机械臂，所述机器臂的末端用于安装作业机构、传感装置或其他额外机构，用于适应不同的工况。

4.根据权利要求1所述的面向空中作业机器人的人机协作系统，其特征在于，所述多自由度遥操作设备具备两种操作模式，当空中作业机器人处于移动状态时，所述多自由度遥操作设备末端的XYZ轴的位置信息线性对应机器人本体XYZ轴的速度信息；当空中作业机器人处于作业状态时，所述多自由度遥操作设备末端的位置和姿态线性对应作业机器人机械臂末端的位置和姿态。

5.根据权利要求1所述的面向空中作业机器人的人机协作系统，其特征在于，所述感知传感器单元还包括位于作业机构上的力-力矩传感器，用于实时将作业过程中产生的力反馈给多自由度遥操作设备，被操作员感知。

6.一种面向空中作业机器人的人机协作方法，其特征在于，该方法基于权利要求1的人机协作系统来实现；

安装在空中作业机器人上的感知传感器单元获取环境图像信息与环境点云信息，并将其发送给处理及可视化平台，展示给操作员；

多自由度遥操作设备接收操作员根据上述信息作出的运动信息，并将其映射为作业机器人的初步期望轨迹，并将初步期望轨迹发送给所述处理及可视化平台；

所述处理及可视化平台根据环境图像信息与环境点云信息以及所述的初步期望轨迹，对初步期望轨迹进行修正，防止与环境碰撞；并将修正后的期望轨迹发送给安装在空中作业机器人上的自动驾驶模块，由其控制空中作业机器人控制执行修正后的期望轨迹；执行过程中，若空中作业机器人与环境产生力交互，则自动驾驶模块将力交互信息发送给所述多自由度遥操作设备。