CN111923009A - 基于imu的配电线路带电作业机器人控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置及方法，涉及电网配电的技术领域，前述装置包括：绝缘斗臂车、曲柄、绝缘斗、控制板、通信模块、机器人主控机、机器人；绝缘斗臂车通过曲柄与绝缘斗相连，机器人与绝缘斗相连；机器人安装有机械臂；控制板安装有IMU传感器，IMU传感器用于感知操作人员与控制板所呈的夹角；控制板通过通信模块与机器人主控机相连；机器人主控机获取IMU传感器用于感知操作人员与控制板所呈的夹角，并控制机器人运动，带动机械臂的运动。通过本发明提供的发明及方法，可以提高工效，降低对技术工人的技术要求。

Description

基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置及方法

技术领域

本发明涉及电网配电的技术领域，尤其是涉及基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置及方法。

背景技术

在目前已有的配电线路机器人带电接、断引线工作中，存在如下两个问题：一是机械臂末端执行工具到达准确作业位置需要的计算和调整时间较长，二是工人在实际应用机器人进行带电作业过程中，由于人机交互面板相对复杂，对工人的技术要求高。

因此，在现有技术中，需提供一种接、断引线的方法，提高工效，降低对技术工人的技术要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置及方法，可以提高工效，降低对技术工人的技术要求。

本发明提供了一种基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置，包括：

绝缘斗臂车、曲柄、绝缘斗、控制板、通信模块、机器人主控机、机器人；

所述绝缘斗臂车通过曲柄与所述绝缘斗相连，所述机器人与所述绝缘斗相连；

所述机器人安装有机械臂；

所述控制板安装有IMU传感器，所述IMU传感器用于感知操作人员与所述控制板所呈的夹角；

所述控制板通过所述通信模块与所述机器人主控机相连；

所述机器人主控机获取所述IMU传感器用于感知操作人员与所述控制板所呈的夹角，并控制所述机器人运动，带动所述机械臂的运动。

进一步的，所述通信模块包括无线模块和/或光纤通信模块。

进一步的，所述IMU传感器用于感知操作人员与所述控制板所呈的夹角包括：

以所述控制板的中心原点建立直角坐标系，X轴指向操作人员的身体，Y轴正向指向操作员的右手，Z轴正向为竖直向上，α、β、γ分别表示从X轴、Y轴、Z轴的正向看去，所述控制板由水平位置所转过的角度，逆时针为正。

进一步的，当-65°<α<-30°，所述机器人带动所述机械臂水平向左运动；

当30°<α<65°时，所述机器人带动所述机械臂水平向右运动；

当-65°<β<-30°时，所述机器人带动所述机械臂水平向后运动；

当30°<β<65°时，所述机器人带动所述机械臂水平向前运动；

当-65°<γ<-30°时，所述机器人带动所述机械臂垂直向上运动；

当30°<γ<65°时，所述机器人带动所述机械臂垂直向下运动。

本发明还提供了一种基于IMU的配电线路带电作业机器人控制方法，应用于机器人主控机，包括：

S1：发送信息获取指令以获取操作人员与所述控制板所呈的夹角；

S2：基于所述操作人员与所述控制板所呈的夹角，控制机器人运动以带动所述机械臂的运动，直至机器人到达预设位置。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供了一种基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置及方法，前述装置包括：绝缘斗臂车、曲柄、绝缘斗、控制板、通信模块、机器人主控机、机器人；绝缘斗臂车通过曲柄与绝缘斗相连，机器人与绝缘斗相连；机器人安装有机械臂；控制板安装有IMU传感器，IMU传感器用于感知操作人员与控制板所呈的夹角；控制板通过通信模块与机器人主控机相连；机器人主控机获取IMU传感器用于感知操作人员与控制板所呈的夹角，并控制机器人运动，带动机械臂的运动。通过本发明提供的发明及方法，可以提高工效，降低对技术工人的技术要求。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置结构图；

图2为本发明实施例提供的另一种基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置结构图；

图3为本发明实施例提供的另一种基于IMU的配电线路带电作业机器人控制方法流程图。

图标：101~控制板；102~绝缘斗臂车；103~曲柄；104~绝缘斗。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，在目前已有的配电线路机器人带电接、断引线工作中，存在如下两个问题：一是机械臂末端执行工具到达准确作业位置需要的计算和调整时间较长，二是工人在实际应用机器人进行带电作业过程中，由于人机交互面板相对复杂，对工人的技术要求高，基于此，本发明实施例提供的一种基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置及方法，可以提高工效，降低对技术工人的技术要求。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置进行详细介绍。

实施例一：

结合图1与图2，本发明实施例一提供了一种基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置，包括：

绝缘斗臂车102、曲柄103、绝缘斗104、控制板101、通信模块、机器人主控机、机器人；

所述绝缘斗臂车102通过曲柄103与所述绝缘斗104相连，所述机器人与所述绝缘斗104相连；

需要说明的是，在本发明提供的实施例中，所述绝缘斗104用于对所述机器人进行支撑，

所述机器人安装有机械臂；

所述控制板101安装有IMU传感器，所述IMU传感器用于感知操作人员与所述控制板101所呈的夹角；

所述控制板101通过所述通信模块与所述机器人主控机相连；

所述机器人主控机获取所述IMU传感器用于感知操作人员与所述控制板101所呈的夹角，并控制所述机器人运动，带动所述机械臂的运动。

在本发明提供的实施例中，所述通信模块包括无线模块和/或光纤通信模块。

具体的，当对响应速度提出较高要求或周围信号干扰较大时，采用光纤通信，反之则利用无线通信

需要说明的是，操作人员与所述控制板101所呈的夹角需进行如下定义：

以所述控制板101的中心原点建立直角坐标系，X轴指向操作人员的身体，Y轴正向指向操作员的右手，Z轴正向为竖直向上，α、β、γ分别表示从X轴、Y轴、Z轴的正向看去，所述控制板101由水平位置所转过的角度，逆时针为正；

进一步的，当-65°<α<-30°，所述机器人带动所述机械臂水平向左运动；

当30°<α<65°时，所述机器人带动所述机械臂水平向右运动；

当-65°<β<-30°时，所述机器人带动所述机械臂水平向后运动；

当30°<β<65°时，所述机器人带动所述机械臂水平向前运动；

当-65°<γ<-30°时，所述机器人带动所述机械臂垂直向上运动；

当30°<γ<65°时，所述机器人带动所述机械臂垂直向下运动。

实施例二：

如图3所示，本发明实施例二提供了一种基于IMU的配电线路带电作业机器人控制方法，应用于机器人主控机，包括：

S1：发送信息获取指令以获取操作人员与所述控制板101所呈的夹角；

S2：基于所述操作人员与所述控制板101所呈的夹角，控制机器人运动以带动所述机械臂的运动，直至机器人到达预设位置；

进一步的，机器人运动规则如实施例一所述。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置，其特征在于，包括：

绝缘斗臂车、曲柄、绝缘斗、控制板、通信模块、机器人主控机、机器人；

所述绝缘斗臂车通过曲柄与所述绝缘斗相连，所述机器人与所述绝缘斗相连；

所述机器人安装有机械臂；

所述控制板安装有IMU传感器，所述IMU传感器用于感知操作人员与所述控制板所呈的夹角；

所述控制板通过所述通信模块与所述机器人主控机相连；

所述机器人主控机获取所述IMU传感器用于感知操作人员与所述控制板所呈的夹角，并控制所述机器人运动，带动所述机械臂的运动。

2.根据权利要求1所述的基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置，其特征在于，所述通信模块包括无线模块和/或光纤通信模块。

3.根据权利要求1所述的基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置，其特征在于，所述IMU传感器用于感知操作人员与所述控制板所呈的夹角包括：

以所述控制板的中心原点建立直角坐标系，X轴指向操作人员的身体，Y轴正向指向操作员的右手，Z轴正向为竖直向上，α、β、γ分别表示从X轴、Y轴、Z轴的正向看去，所述控制板由水平位置所转过的角度，逆时针为正。

4.根据权利要求3所述的基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置，其特征在于，当-65°<α<-30°，所述机器人带动所述机械臂水平向左运动；

当30°<α<65°时，所述机器人带动所述机械臂水平向右运动；

当-65°<β<-30°时，所述机器人带动所述机械臂水平向后运动；

当30°<β<65°时，所述机器人带动所述机械臂水平向前运动；

当-65°<γ<-30°时，所述机器人带动所述机械臂垂直向上运动；

当30°<γ<65°时，所述机器人带动所述机械臂垂直向下运动。

5.一种利用权利要求1所述的基于IMU的配电线路带电作业机器人控制装置对配电线路带电作业机器人进行控制的方法，应用于机器人主控机，其特征在于，包括：

S1：发送信息获取指令以获取操作人员与所述控制板所呈的夹角；

S2：基于所述操作人员与所述控制板所呈的夹角，控制机器人运动以带动所述机械臂的运动，直至机器人到达预设位置。

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