CN110116395A - 一种作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种作业机器人，该作业机器人包括：依次连接的移动系统、升降系统和执行系统；所述移动系统用于根据作业任务控制所述作业机器人移动到设定的作业地点；所述升降系统用于根据所述作业任务调整所述执行系统的高度；所述执行系统用于根据所述作业任务更换不同的作业工具，并通过所述作业工具执行所述作业任务；其中，所述作业任务包括配电设备的倒闸操作。本发明实施例提供的一种作业机器人，能够有效提高作业效率。

Description

一种作业机器人

技术领域

本发明实施例涉及人工智能技术，尤其涉及一种作业机器人。

背景技术

在电力系统中，配电网的运行质量直接影响用户对于整体电网的满意度。配电网的建设速度不断加快，规模也在不断增长，社会发展对供电可靠性的更高要求，都对配电网检修维护工作提出了更高的要求。

目前，配电房中的检修维护工作如对各个配电设备的开关的倒闸操作，多是通过人工来完成，然而，人工进行作业的耗时长、效率较低，影响电网的智能化发展。

发明内容

本发明实施例提供一种作业机器人，能够有效提高作业效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种作业机器人，包括：

依次连接的移动系统、升降系统和执行系统；

所述移动系统用于根据作业任务控制所述作业机器人移动到设定的作业地点；

所述升降系统用于根据所述作业任务调整所述执行系统的高度；

所述执行系统用于根据所述作业任务更换不同的作业工具，并通过所述作业工具执行所述作业任务；其中，所述作业任务包括配电设备的倒闸操作。

可选的，所述执行系统包括位置调整模块、操作模块和第一控制模块；所述位置调整模块与所述操作模块连接；

所述第一控制模块用于根据所述作业任务控制所述位置调整模块调整所述操作模块的位置，并控制所述操作模块更换不同的作业工具，以及控制所述操作模块通过所述作业工具执行所述作业任务。

可选的，所述位置调整模块包括机械臂；所述操作模块包括末端柔顺机构；

所述末端柔顺机构一端与所述机械臂连接，另一端与所述作业工具连接；

所述机械臂用于调整所述末端柔顺机构的位置和方向，从而调整所述作业工具的位置和方向。

可选的，所述末端柔顺机构上设置有与所述第一控制模块电连接的力传感器；

所述力传感器用于采集安装在所述末端柔顺机构上的所述作业工具的受力信息，并将所述受力信息传输到所述第一控制模块；

所述第一控制模块还用于根据所述受力信息，调整所述末端柔顺机构的位置和方向。

可选的，所述机械臂为六自由度机械臂。

可选的，所述升降系统包括升降模块和第二控制模块；

所述第二控制模块用于根据所述作业任务控制所述升降模块执行升降动作；

所述升降模块为摆臂式升降机构。

可选的，所述移动系统包括移动机构和第三控制模块；

所述第三控制模块用于根据所述作业任务控制所述移动机构移动；

所述移动机构包括移动底盘和设置于所述移动底盘上的两个差速轮和四个万向轮，所述差速轮和所述万向轮均位于所述移动底盘靠近地面一侧。

可选的，所述机器人还包括视觉识别系统；

所述视觉识别系统用于获取配电设备的图像，并基于所述图像和所述作业任务定位配电设备和待操作开关。

可选的，所述视觉识别系统包括双目相机。

可选的，所述机器人还包括自动充电系统；

所述自动充电系统用于实时监测所述作业机器人的电量，当所述作业机器人的电量低于预设电量阈值时，控制所述作业机器人到所述配电房中的充电桩处进行充电。

本发明实施例提供了一种作业机器人，包括依次连接的移动系统、升降系统和执行系统，移动系统根据作业任务控制作业机器人移动到设定的作业地点，升降系统根据作业任务调整执行系统的高度，执行系统根据作业任务更换不同的作业工具，并通过作业工具执行作业任务，作业任务包括配电设备的倒闸操作，与现有的通过人工执行作业任务相比，能够有效提高作业效率。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种作业机器人的结构框图；

图2是本发明实施例二提供的一种作业机器人的结构框图；

图3是本发明实施例二提供的一种作业机器人的工作状态的结构示意图；

图4是本发明实施例二提供的一种作业机器人的收缩状态的结构示意图；

图5是本发明实施例二提供的另一种作业机器人的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

基于现有的配电房中的检修维护工作如对各个配电设备的开关的倒闸操作，多是通过人工来完成，本实施例提供了一种作业机器人。示例性地，参考图1，图1是本发明实施例一提供的一种作业机器人的结构框图，该作业机器人包括：依次连接的移动系统10、升降系统20和执行系统30；

移动系统10用于根据作业任务控制作业机器人移动到设定的作业地点；

升降系统20用于根据作业任务调整执行系统30的高度；

执行系统30用于根据作业任务更换不同的作业工具，并通过作业工具执行作业任务；其中，作业任务包括配电设备的倒闸操作。

具体的，作业任务包括配电设备的倒闸操作，还包括对配电设备的巡检操作。巡检操作包括对配电房中的待操作配电设备的电压和电流等参数的检查，倒闸操作可以为拉合待操作配电设备的断路器、隔离开关、接地刀闸等，使指定的开关位于指定状态，即分闸状态或合闸状态。作业任务中包括指定的待操作配电设备，待操作配电设备可以是需要进行巡检操作的配电设备，也可以是包括指定开关的配电设备，指定开关是需要进行倒闸的开关。

示例性地，作业机器人中可存储有预先生成的配电房全局地图，并可实时获取的配电房局部地图，根据作业任务中配电设备的编号或位置、配电房全局地图以及可实时获取的配电房局部地图，通过移动系统10控制作业机器人移动至待操作配电设备处。此外，作业任务中也可以包括行进路线，移动系统10可以直接根据作业任务指定的路线控制作业机器人行进到待操作配电设备处。

作业机器人移动到作业地点后，通过升降系统20调整执行系统30的高度，以使作业机器人的高度便于执行作业任务，继而通过执行系统30更换不同的作业工具，并通过作业工具执行作业任务。如对配电设备上的不同类型的开关进行倒闸操作时，更换与开关类型对应的作业工具进行操作。其中，升降系统20可以采用摆臂式升降机构，还可采用具有一定滑轨的升降机构，只要能调节作业机器人的高度即可。执行系统30可以包括位置调整机构以及作用工具固定机构等。

本实施例提供的一种作业机器人，包括依次连接的移动系统、升降系统和执行系统，移动系统根据作业任务控制作业机器人移动到设定的作业地点，升降系统根据作业任务调整执行系统的高度，执行系统根据作业任务更换不同的作业工具，并通过作业工具执行作业任务，作业任务包括配电设备的倒闸操作，与现有的通过人工执行作业任务相比，能够有效提高作业效率。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种作业机器人的结构框图，图3是本发明实施例二提供的一种作业机器人的工作状态的结构示意图，在上述技术方案的基础上，可选的，参考图2和图3，执行系统30包括位置调整模块31、操作模块32和第一控制模块33；位置调整模块31与操作模块32连接；

第一控制模块33用于根据作业任务控制位置调整模块31调整操作模块32的位置，并控制操作模块32更换不同的作业工具34，以及控制操作模块32通过作业工具34执行作业任务。

具体的，不同的开关可能对应不同的作业工具，第一控制模块31根据作业任务中待操作开关的类型确定待操作开关适用的作业工具，控制位置调整模块31运动，以带动操作模块32到工具库中选择相应的作业工具。此外，第一控制模块31根据待操作开关的位置控制位置调整模块31运动，以调整操作模块32的位置，使操作模块32带动作业工具34对待操作开关进行倒闸操作。通过第一控制模块33对位置调整模块31和操作模块32的控制，执行系统30能够在合适的高度使用合适的作业工具更有效地执行作业任务。

可选的，位置调整模块31包括机械臂311；操作模块32包括末端柔顺机构321；末端柔顺机构321一端与机械臂311连接，另一端与作业工具34连接；机械臂311用于调整末端柔顺机构321的位置和方向，从而调整作业工具34的位置和方向。

其中，作业工具安装在末端柔顺机构321远离机械臂的一端，末端柔顺机构321用于固定作业工具34。机械臂311可以进行多个自由度的运动，从而调整末端柔顺机构321的位置和方向，实现作业工具34的位姿调整。

需要说明的是，机械臂311具体可运动的维度可以根据对待操作开关的操作需要进行设定，本实施例并不做具体限定，示例性的，机械臂311可以沿六个自由度运动。

可选的，机械臂311为六自由度机械臂，六自由度机械臂可实现空间中多个方向的移动和转动，增加末端柔顺机构321操作时的灵活度，调整末端柔顺机构321的位置和姿态。

可选的，末端柔顺机构321上设置有与第一控制模块33电连接的力传感器322；力传感器322用于采集安装在末端柔顺机构321上的作业工具34的受力信息，并将受力信息传输到第一控制模块33；第一控制模块33还用于根据受力信息，调整末端柔顺机构321的位置和方向，以便调整作业工具34的位置和方向从而进行倒闸操作。

具体的，第一控制模块33根据力传感器322采集的受力信息，根据力信息深度学习算法，建立作业工具34的位置和方向与受力信息的全局力模型，获得力与作业工具34的位置和方向之间的映射关系，控制末端柔顺机构321高效完成开关的倒闸操作。力传感器322可以安装在末端柔顺机构321远离作业工具34的一端，末端柔顺机构321可传递作业工具34的受力信息，力传感器322通过采集末端柔顺机构321上的力得到作业工具34的受力信息。

可选的，升降系统20包括升降模块21和第二控制模块22；第二控制模块22用于根据作业任务控制升降模块21执行升降动作；升降模块21为摆臂式升降机构，可通过摆臂方式简单快速地实现作业机器人高度的改变。

具体的，配电设备上的待操作开关分散在距离地面0.5米到1.8米之间，摆臂式升降机构可辅助增大六自由度机械臂的工作空间，且实现作业机器人在行走时重心低、执行作业任务时到达指定高度的功能。

此外，通过升降系统20对作业机器人高度的调整，作业机器人的操作末端可达到的工作空间为距离地面高度2m的作业高度，以满足执行作业任务的高度的需求。机器人的收缩状态图如图4所示，图4是本发明实施例二提供的一种作业机器人的收缩状态的结构示意图，机器人在收缩状态时的最大高度不超过1m，整体重心高度低于0.6m，重心较低有利于作业机器人稳定地移动。

可选的，移动系统10包括移动机构11和第三控制模块12；第三控制模块12用于根据作业任务控制移动机构移动；移动机构11包括移动底盘111和设置于移动底盘上的两个差速轮112和四个万向轮113，差速轮112和万向轮113均位于移动底盘111靠近地面一侧，使作业机器人可在各个方向灵活地进行移动。

具体的，移动底盘111上可设置有激光雷达、深度相机等多个传感器，激光雷达和深度相机获取作业机器人周边环境信息，第三控制模块12可基于激光雷达的室内同步定位与构图技术控制移动底盘111融合避障。移动系统10搭载升降系统20和执行系统30，利用精准的定位导航和避障技术实现作业机器人在配电房内部的粗定位，使作业机器人到达需要执行作业任务的配电设备处。

图5是本发明实施例二提供的另一种作业机器人的结构框图，可选的，作业机器人还包括视觉识别系统40；视觉识别系统40用于获取配电设备的图像，并基于图像和作业任务定位配电设备和待操作开关，从而使作业机器人可以移动到设定的作业地点并对待操作开关进行操作。

具体的，视觉识别系统40可包括一个或多个相机，通过相机拍摄配电设备的图像。视觉识别系统40基于模板匹配和深度学习的智能识别算法，实现对配电设备编号、不同开关刀闸的分类，并基于深度图像的精准定位算法，实现对操作位置的精定位。

结合图3和图5，可选的，视觉识别系统40包括双目相机41。

具体的，双目相机41是两台单目相机组合而成的，模拟人眼可以达到立体成像的效果。双目相机41可用于拍摄配电设备的图像，还可用于拍摄作业机器人的移动过程和执行作业任务的过程。双目相机41可安装在机械臂311的末端。

可选的，作业机器人还包括自动充电系统50；自动充电系统50用于实时监测作业机器人的电量，当作业机器人的电量低于预设电量阈值时，控制作业机器人到配电房中的充电桩处进行充电，不需要其它设备或者人工对作业机器人的电量进行监测，提高作业效率。

具体的，作业机器人首先通过视觉识别系统40确定待操作配电设备的位置，示例性地，作业机器人中可预先存储有配电房的全局地图，根据视觉识别系统40获取的配电设备的图像和全局地图，从而通过移动系统10移动到待操作配电设备处，然后通过升降系统20调整作业机器人高度，使作业机器人的高度适应配电设备上待操作开关的高度，并通过执行系统30更换作业工具并调整作业工具的位置和方向，以使作业工具能够插入待操作的开关从而完成对开关的倒闸操作，最后在执行作业任务后由自动充电系统50控制作业机器人到配电房中的充电桩处进行充电。

需要说明的是，图5中示出的移动系统10、升降系统20、执行系统30视觉识别系统40和自动充电系统50等的连接关系仅用于说明本实施例中一种可能的实施情况，并不用于对本实施例进行限制，实际应用时，应结合具体情况对装置进行设置。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种作业机器人，其特征在于，包括：

依次连接的移动系统、升降系统和执行系统；

所述移动系统用于根据作业任务控制所述作业机器人移动到设定的作业地点；

所述升降系统用于根据所述作业任务调整所述执行系统的高度；

所述执行系统用于根据所述作业任务更换不同的作业工具，并通过所述作业工具执行所述作业任务；其中，所述作业任务包括配电设备的倒闸操作。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述执行系统包括位置调整模块、操作模块和第一控制模块；所述位置调整模块与所述操作模块连接；

所述第一控制模块用于根据所述作业任务控制所述位置调整模块调整所述操作模块的位置，并控制所述操作模块更换不同的作业工具，以及控制所述操作模块通过所述作业工具执行所述作业任务。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，所述位置调整模块包括机械臂；所述操作模块包括末端柔顺机构；

所述末端柔顺机构一端与所述机械臂连接，另一端与所述作业工具连接；

所述机械臂用于调整所述末端柔顺机构的位置和方向，从而调整所述作业工具的位置和方向。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述末端柔顺机构上设置有与所述第一控制模块电连接的力传感器；

所述力传感器用于采集安装在所述末端柔顺机构上的所述作业工具的受力信息，并将所述受力信息传输到所述第一控制模块；

所述第一控制模块还用于根据所述受力信息，调整所述末端柔顺机构的位置和方向。

5.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述机械臂为六自由度机械臂。

6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述升降系统包括升降模块和第二控制模块；

所述第二控制模块用于根据所述作业任务控制所述升降模块执行升降动作；

所述升降模块为摆臂式升降机构。

7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述移动系统包括移动机构和第三控制模块；

所述第三控制模块用于根据所述作业任务控制所述移动机构移动；

所述移动机构包括移动底盘和设置于所述移动底盘上的两个差速轮和四个万向轮，所述差速轮和所述万向轮均位于所述移动底盘靠近地面一侧。

8.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括视觉识别系统；

所述视觉识别系统用于获取配电设备的图像，并基于所述图像和所述作业任务定位配电设备和待操作开关。

9.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于，所述视觉识别系统包括双目相机。

10.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括自动充电系统；

所述自动充电系统用于实时监测所述作业机器人的电量，当所述作业机器人的电量低于预设电量阈值时，控制所述作业机器人到所述配电房中的充电桩处进行充电。