[发明专利]一种配网带电作业自适应抓取引流线装置及方法

权利要求书

1.一种配网带电作业自适应抓取引流线装置的自适应抓取引流线方法，包括抓取引流线装置，其特征在于：所述抓取引流线装置包括驱动电机，所述驱动电机与驱动蜗杆相连接，用于带动驱动蜗杆转动，驱动蜗杆两侧分别设置有第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆，第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆均与驱动蜗杆相啮合，所述第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆一侧与第一夹爪底部移动连接，第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆另一侧与第二夹爪底部移动连接，用于带动第一夹爪和第二夹爪平移运动；

所述驱动电机与实时力矩传感器一端相连接；

所述第一涡轮丝杆由涡轮和丝杆组成，涡轮和丝杆以轴套形式固定连接；所述丝杆为以轴长一半为光滑杆另一半为丝杆；所述第二涡轮丝杆由涡轮和丝杆组成，涡轮和丝杆以轴套形式固定连接；所述丝杆为以轴长一半为光滑杆另一半为丝杆；

所述第一夹爪、第二夹爪包括夹爪本体、指尖、连动杆和复位弹簧，指尖一端与夹爪本体前端转动连接，夹爪本体内移动连接有连动杆，连动杆一端与指尖相连接，另一端安装有滑动轮，所述滑动轮从夹爪本体中部一侧伸出，夹爪本体中部另一侧设置有梯形结构；本侧夹爪本体上的滑动轮与对侧夹爪本体上梯形结构的斜面相配合，用于梯形结构的斜面与滑动轮相接触时，滑动轮在梯形结构上移动带动连杆上下移动，从而带动指尖伸展与回收动作；

所述自适应抓取引流线方法，包括如下步骤：

获取作业环境点云数据；

根据作业环境点云数据，将环境点云数据转换到机械臂坐标系下，得到转换后的环境点云数据；

根据引流线、行线特征，从转换后的环境点云数据中识别出引流线点云数据，并根据引流线点云数据提取出引流线在机械臂坐标系下的位置信息；

将除目标任务的引流线外的点云数据作为环境障碍物，根据引流线点云数据获取引流线末端向上指定长度作为引流线抓取位置，根据引流线抓取位置和抓取位置附近的引流线点云数据分布状态计算机械臂抓取引流线位姿，根据环境障碍物以及引流线位置信息进行运动轨迹规划，获得机械臂携带抓取引流线装置到达引流线抓取位置的各路点信息；

机械臂根据各路点信息进行运动，当抓取引流线装置到达抓取位置后，引流线位于第一夹爪和第二夹爪之间，驱动电机带动驱动蜗杆，驱动蜗杆与第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆啮合转动，使得第一夹爪和第二夹爪相向运动直到第一夹爪底部滑动轮与第二夹爪底部的梯形结构的斜面相接触，第二夹爪底部滑动轮与第一夹爪底部的梯形斜面相接触，梯形斜面推动滑动轮移动，滑动轮带动连动杆移动，连动杆推动夹爪本体顶端的指尖打开，将引流线锁在夹爪与指尖的范围内，引流线在夹爪与指尖之间可沿轴向自由移动；

机械臂获取引流线最终目标位，通过实时获取力矩传感器数据，对机械臂进行自适应抓取引流线装置控制，机械臂携带引流线到达最终目标位；

驱动电机带动驱动蜗杆，驱动蜗杆与第一涡轮丝杆和第二涡轮丝杆啮合转动，使得第一夹爪和第二夹爪继续相向运动，直到驱动电机的电流产生堵转电流停止驱动，完成夹紧引流线动作；

对机械臂进行自适应抓取引流线装置控制，具体步骤如下：

第一步：根据引流线最终目标位，机械臂进行运动轨迹规划，得到机械臂一系列路点信息，将路点信息以时间Δt为间隔进行分割，得到n个规划目标路点，其中第i个规划目标路点的关节值为Si，Si＝[Ji0,Ji1,Ji2,Ji3,Ji4,Ji5]，其中，Ji0、Ji1、Ji2、Ji3、Ji4、Ji5分别为第0～5关节的自由度值，i∈n；

第二步：获取实时力矩传感器的数据T；

第三步：根据力矩值T，计算第5关节自由度调整值Ji5′，Ji5′＝Ji5+ζ*T其中，ζ为比例因子，根据自由度调整值Ji5′得到机械臂第i个规划目标路点调整关节值为Si′，Si′＝[Ji0,Ji1,Ji2,Ji3,Ji4,Ji5′]，根据Si′对机械臂进行运动控制；

第四步：获取当前机械臂实时关节值Sc，Sc＝[Jc0,Jc1,Jc2,Jc3,Jc4,Jc5]，其中，Jc0、Jc1、Jc2、Jc3、Jc4、Jc5分别为第0～5关节的实时自由度值；

第五步：分别比较第0～4关节自由度值的Ji0与Jc0,Ji1与Jc1,Ji2与Jc2,Ji3与Jc3,Ji4与Jc4是否都相等，|T|≤ε约束是否满足，其中，ε为挠力阈值；如果都相等且约束满足，是则进行下一步，否则跳到第二步继续执行；

第六步：判断i是否等于n，如果不等，则i＝i+1，进入下一个路点机械臂控制；如果相等，完成了所有路点机械臂控制，到达了引流线最终目标位。