CN112621789A - 一种双臂人机协同作业机器人控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双臂人机协同作业机器人控制系统，包括有设置于操作室内的主控单元，主控单元分别连接有双臂控制系统、视觉系统、工具控制系统和显示屏，用于对各模块进行综合处理；双臂控制系统包括有左/右主手，左/右主手和左/右第一电位计均连接有左/右控制器，左/右控制器连接有左/右机械臂液压伺服控制单元，左/右机械臂液压伺服控制单元连接有左/右机械臂，左/右机械臂运动上安装有左/右第二电位计和左/右伺服阀，本发明涉及机器人技术领域。本发明，解决了高压作业通常需要工作人员攀爬至高压作业现场进行操作，且工作人员通常是带电作业，高空带电作业，危险性非常高，同时劳动强度高，效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种双臂人机协同作业机器人控制系统。
背景技术
带电作业是指在高压电气设备上不停电进行检修、测试的一种作业方法。电气设备在长期运行中需要经常测试、检查和维修。带电作业是避免检修停电，保证正常供电的有效措施。带电作业的内容可分为带电测试、带电检查和带电维修等几方面。带电作业的对象包括发电厂和变电所电气设备、架空输电线路、配电线路和配电设备。带电作业的主要项目有：带电更换线路杆塔绝缘子，清扫和更换绝缘子，水冲洗绝缘子，压接修补导线和架空地线，检测不良绝缘子，测试更换隔离开关和避雷器，测试变压器温升及介质损耗值。带电作业根据人体与带电体之间的关系可分为三类：等电位作业、地电位作业和中间电位作业。
现有技术中，高压作业通常需要工作人员攀爬至高压作业现场进行操作，且工作人员通常是带电作业，高空带电作业，危险性非常高，同时劳动强度高，效率低，所以我们发明一种双臂人机协同作业机器人控制系统，它能够代替人工从事带电作业，将工作人员从危险、繁重和精神紧张的工作中解放出来。
发明内容
为了解决高压作业通常需要工作人员攀爬至高压作业现场进行操作，且工作人员通常是带电作业，高空带电作业，危险性非常高，同时劳动强度高，效率低的问题，本发明的目的是提供一种双臂人机协同作业机器人控制系统。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种双臂人机协同作业机器人控制系统，包括有设置于操作室内的主控单元，所述主控单元分别连接有双臂控制系统、视觉系统、工具控制系统和显示屏，用于对各模块进行综合处理；
所述双臂控制系统包括有左/右主手，用于操作人员的左/右手对其分别进行手动操作，所述左/右主手上安装有左/右第一电位计，用于感知左/右主手的位置信息，所述左/右主手和左/右第一电位计均连接有左/右控制器，所述左/右第一电位计用于向左/右控制器发送位置指令，所述左/右主手接收左/右控制器接收位置反馈信息，所述左/右控制器连接有左/右机械臂液压伺服控制单元，所述左/右机械臂液压伺服控制单元连接有左/右机械臂，用于控制左/右机械臂运动，所述左/右机械臂运动上安装有左/右第二电位计和左/右伺服阀，所述左/右第二电位计用于向左/右机械臂液压伺服控制单元发送位置信息，所述左/右伺服阀用于接收左/右机械臂液压伺服控制单元位置指令，从而控制左/右机械臂。
优选的，所述主控单元还连接有电源模块，用于对各模块的运行提供电能。
优选的，所述主控单元连接与左/右控制器，用于对双臂控制系统进行综合处理。
优选的，所述视觉系统包括有安装在左/右机械臂上的左/右摄像机，用于实时采集视频数据，所述左/右摄像机连接有视频解码模块，用于对采集到的视频数据进行格式的转换，所述视频解码模块连接有视频解码转换器。
优选的，所述视频解码转换器与主控单元连接，用于将采集到的视频经过图像匹配和分析处理估计出作业对象的速度和位置信息，得到其预测位姿，利用被跟踪对象的位姿与左/右第二电位计的位姿之差结合控制规则进行机器人下一步的运动轨迹规划，并将运动学逆解运算出的各关节运动角度信息发送到左/右机械臂液压伺服控制单元，从而使机器人对作业对象进行跟踪运动，引导机器人自主装配。
优选的，所述工具控制系统用于提供作业时的工具，以及工具的运行，所述左/右机械臂可夹持工具，对其进行操作和更换。
优选的，所述显示屏用于显示作业状态信息，作业状态信息包括作业过程的视频图像、左/右机械臂夹持的工具及作业对象的位置信息和各传感器信息反馈，以保证每一步骤的正确完成。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果：本发明，只需要工作人员坐在操作室内，通过工作人员的左右手对左/右主手进行操作，便可实现对左/右机械臂的操控，从而实现高空带电作业，将工作人员从危险、繁重和精神紧张的工作中解放出来，且提高了工作效率；本发明，通过视觉系统，可以观察到作业工具以及作业对象的情况，可以使机器人对作业对象进行跟踪运动，引导机器人自主装配。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明：
图1为本发明的整体的结构示意图；
图2为本发明的双臂控制系统的结构示意图；
图3为本发明的视觉系统的结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供一种技术方案：一种双臂人机协同作业机器人控制系统，包括有设置于操作室内的主控单元，所述主控单元分别连接有双臂控制系统、视觉系统、工具控制系统和显示屏，用于对各模块进行综合处理；
所述双臂控制系统包括有左/右主手，用于操作人员的左/右手对其分别进行手动操作，所述左/右主手上安装有左/右第一电位计，用于感知左/右主手的位置信息，所述左/右主手和左/右第一电位计均连接有左/右控制器，所述左/右第一电位计用于向左/右控制器发送位置指令，所述左/右主手接收左/右控制器接收位置反馈信息，所述左/右控制器连接有左/右机械臂液压伺服控制单元，所述左/右机械臂液压伺服控制单元连接有左/右机械臂，用于控制左/右机械臂运动，所述左/右机械臂运动上安装有左/右第二电位计和左/右伺服阀，所述左/右第二电位计用于向左/右机械臂液压伺服控制单元发送位置信息，所述左/右伺服阀用于接收左/右机械臂液压伺服控制单元位置指令，从而控制左/右机械臂。
所述主控单元还连接有电源模块，用于对各模块的运行提供电能。
所述主控单元连接与左/右控制器，用于对双臂控制系统进行综合处理。
所述视觉系统包括有安装在左/右机械臂上的左/右摄像机，用于实时采集视频数据，所述左/右摄像机连接有视频解码模块，用于对采集到的视频数据进行格式的转换，所述视频解码模块连接有视频解码转换器。
所述视频解码转换器与主控单元连接，用于将采集到的视频经过图像匹配和分析处理估计出作业对象的速度和位置信息，得到其预测位姿，利用被跟踪对象的位姿与左/右第二电位计的位姿之差结合控制规则进行机器人下一步的运动轨迹规划，并将运动学逆解运算出的各关节运动角度信息发送到左/右机械臂液压伺服控制单元，从而使机器人对作业对象进行跟踪运动，引导机器人自主装配。
所述工具控制系统用于提供作业时的工具，以及工具的运行，所述左/右机械臂可夹持工具，对其进行操作和更换。
所述显示屏用于显示作业状态信息，作业状态信息包括作业过程的视频图像、左/右机械臂夹持的工具及作业对象的位置信息和各传感器信息反馈，以保证每一步骤的正确完成。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种双臂人机协同作业机器人控制系统，包括有设置于操作室内的主控单元，其特征在于：所述主控单元分别连接有双臂控制系统、视觉系统、工具控制系统和显示屏，用于对各模块进行综合处理；
所述双臂控制系统包括有左/右主手，用于操作人员的左/右手对其分别进行手动操作，所述左/右主手上安装有左/右第一电位计，用于感知左/右主手的位置信息，所述左/右主手和左/右第一电位计均连接有左/右控制器，所述左/右第一电位计用于向左/右控制器发送位置指令，所述左/右主手接收左/右控制器接收位置反馈信息，所述左/右控制器连接有左/右机械臂液压伺服控制单元，所述左/右机械臂液压伺服控制单元连接有左/右机械臂，用于控制左/右机械臂运动，所述左/右机械臂运动上安装有左/右第二电位计和左/右伺服阀，所述左/右第二电位计用于向左/右机械臂液压伺服控制单元发送位置信息，所述左/右伺服阀用于接收左/右机械臂液压伺服控制单元位置指令，从而控制左/右机械臂。
2.根据权利要求1所述的一种双臂人机协同作业机器人控制系统，其特征在于：所述主控单元还连接有电源模块，用于对各模块的运行提供电能。
3.根据权利要求1所述的一种双臂人机协同作业机器人控制系统，其特征在于：所述主控单元连接与左/右控制器，用于对双臂控制系统进行综合处理。
4.根据权利要求1所述的一种双臂人机协同作业机器人控制系统，其特征在于：所述视觉系统包括有安装在左/右机械臂上的左/右摄像机，用于实时采集视频数据，所述左/右摄像机连接有视频解码模块，用于对采集到的视频数据进行格式的转换，所述视频解码模块连接有视频解码转换器。
5.根据权利要求4所述的一种双臂人机协同作业机器人控制系统，其特征在于：所述视频解码转换器与主控单元连接，用于将采集到的视频经过图像匹配和分析处理估计出作业对象的速度和位置信息，得到其预测位姿，利用被跟踪对象的位姿与左/右第二电位计的位姿之差结合控制规则进行机器人下一步的运动轨迹规划，并将运动学逆解运算出的各关节运动角度信息发送到左/右机械臂液压伺服控制单元，从而使机器人对作业对象进行跟踪运动，引导机器人自主装配。
6.根据权利要求1所述的一种双臂人机协同作业机器人控制系统，其特征在于：所述工具控制系统用于提供作业时的工具，以及工具的运行，所述左/右机械臂可夹持工具，对其进行操作和更换。
7.根据权利要求1所述的一种双臂人机协同作业机器人控制系统，其特征在于：所述显示屏用于显示作业状态信息，作业状态信息包括作业过程的视频图像、左/右机械臂夹持的工具及作业对象的位置信息和各传感器信息反馈，以保证每一步骤的正确完成。
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