[发明专利]主从与自主作业一体化的机械臂系统、机器人系统及方法

说明书

本发明属于高空作业带电作业技术领域，提供了一种主从与自主作业一体化的机械臂系统、机器人系统及方法。其中，该机械臂系统包括任务执行模块和主从控制模块；所述任务执行模块包括机械臂本体及与其相连的机械臂控制器；所述主从控制模块包括主手和主从控制器，所述主手与主从控制器相连，所述主从控制器与机械臂控制器相互通信；所述主从控制器用于接收作业环境信息，并判断作业环境信息的操作复杂度，根据作业环境信息的操作复杂度来控制所述机械臂系统在主从控制模式和自主控制模式之间切换；其中，所述操作复杂度由所述机械臂本体的所需执行指令数来表征。

技术领域

本发明属于带电作业技术领域，尤其涉及一种主从与自主作业一体化的机械臂系统、机器人系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

为了提高带电作业的自动化水平和安全性，减轻操作人员的劳动强度和强电磁场对人身的威胁，现有技术公开了一些带电作业机器人技术。其中，申请号为CN201710932637.8名称为“一种高压带电作业机器人高空作业平台及其卸载金具螺丝的方法”的专利，公开了一种高压带电作业机器人高空作业平台及其卸载金具螺丝的方法，包括从机械臂和主机械臂，从机械臂基座上设有多自由度的从机械臂，从机械臂的末端装有从机械臂前端执行器，主机械臂基座上装有多自由度的主机械臂，主机械臂的末端装有定位摄像头、大扭矩拧紧枪及锁卸螺丝工装；自动化作业，维修作业的安全性和可靠程度高；定位方式采用两步定位大大的提高了定位精度。申请号为CN201810319649.8名称为“一种带电作业机器人机械臂协作力反馈主从控制方法及系统”的专利，公开了一种带电作业机器人机械臂协作力反馈主从控制方法及系统，其通过主操作手的控制接口，控制主操作手各关节输出扭矩。申请号为CN201310422848.9名称为“基于现实虚拟技术的高压带电作业机器人控制系统及方法”的专利，公开了基于现实虚拟技术的高压带电作业机器人控制系统及方法，其利用主计算机接收主手信息采集单元上送的主手位置信息，并将该信息下发到从手控制计算机，实现从手的运动控制；最终实现控制作业端的从手运动实现虚拟与现实的实时同步。

发明人发现，现有的机械臂系统存在以下问题：

(1)只针对单一作业环境的自主操作、主从操作或虚拟技术单项技术进行了描述，现有技术没有根据作业环境对机器人机械臂的工作模式进行自适应调整，降低了带电作业机器人的效率和切实可行性。

(2)由于机器人机械臂处于带电作业复杂环境中，缺乏机械臂综合保护机制，这样导致机械臂系统可能会发生漏电、碰撞输电线路或绝缘子、机械臂运动过快或突然受到外界碰撞力等，造成机械臂系统自身或是对输电线路或绝缘子等设备造成损坏。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种主从与自主作业一体化的机械臂系统、机器人系统及方法，其能够根据作业环境信息的操作复杂度来控制所述机械臂系统在主从控制模式和自主控制模式之间切换，兼具操作灵活和智能作业双重优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供了一种主从与自主作业一体化的机械臂系统，其包括任务执行模块和主从控制模块；

所述任务执行模块包括机械臂本体及与其相连的机械臂控制器；所述主从控制模块包括主手和主从控制器，所述主手与主从控制器相连，所述主从控制器与机械臂控制器相互通信；

所述主从控制器用于接收作业环境信息，并判断作业环境信息的操作复杂度，根据作业环境信息的操作复杂度来控制所述机械臂系统在主从控制模式和自主控制模式之间切换；其中，所述操作复杂度由所述机械臂本体的所需执行指令数来表征。

作为一种实施方式，所述主从与自主作业一体化的机械臂系统还包括系统保护模块，所述系统保护模块包括绝缘保护子模块、外部环境感知子模块、运动保护子模块和主手重启保护子模块。