CN113276110A - 一种基于ar技术的变电站操作机器人控制系统及方法 - Google Patents

一种基于ar技术的变电站操作机器人控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统及方法。为了克服AR控制机器人获取的信息少,且远程操作影操作精度与准确性的问题;本发明包括:用于操作设备的末端执行机构以及用于移动、切换末端执行机构的机械臂;用于获取环境地理数据的双目相机、用于实时获取末端执行机构与设备的距离数据的激光测距传感器;就地智慧大脑,根据双目相机获取的环境地理数据进行三维建模,融合激光测距传感器获取的距离数据增强现实;遥操模块,显示就地智慧大脑构建的三维模型,控制执行部动作。通过AR技术融合操作对象的三维模型与距离信息,极大的提高操作员的操作精度和准确性,减少误操作可能性。

Description

一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种机器人控制领域,尤其涉及一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统及方法。
背景技术
增强现实(Augmented Reality,AR)技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术,广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段,将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后,应用到真实世界中,两种信息互为补充,从而实现对真实世界的“增强”。
智能操作机器人可以根据工作票内容,自动执行任务。电网对安全有着极高的要求,且操作机器人正处于使用阶段,有些子系统技术还不够成熟,因此有必要增加基于AR技术的操作机器人系统,例如,一种在中国专利文献上公开的“工业机器人增强现实模型教学系统”,其公告号CN210223292U,包括控制单元、执行单元、AR眼镜、显示屏、定位标志器和多个模型组件,所述控制单元,所述控制系统电连接机器人,所述定位标志器包括连接于模型组件的固定部分和用于AR眼镜和机器人定位的标记部分,所述标记部分位于AR眼镜和机器视觉能观察到的区域,所述机器人的末端上还设有用于识别定位标志器上标志点的传感器模块。该方案虽然能对对象进行标记,但也无法获得更多的信息,例如设备与对象的距离信息,由于是远程操作,影响操作的精度和准确性,存在误操作的可能性。
且该方案通常仅针对一个操作对象,或者操作结构在一个平面,仅有一个操作方向,所以捕捉操作对象的摄像头与操作方向相同且固定,只能够对一个方向上的操作结构进行AR控制。若操作结构在不同平面,则采用固定方向的摄像头仅能对一个方向的操作结构进行建模与AR控制,无法对不同平面的操作结构面对的对象建模,故无法对操作结构在不同平面的机器人进行所有操作结构的控制。
发明内容
本发明主要解决现有技术的AR控制机器人获取的信息少,且远程操作影操作精度与准确性的问题;提供一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统及方法,通过AR技术,融合机器人工作环境的三维信息和距离信息,操作人员能够直观地获得更多的信息,提高操作精度与准确性,减少误操作的可能。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统,包括
操作机器人,包括执行部和环境感知部;
执行部,包括用于操作设备的末端执行机构以及用于移动、切换末端执行机构的机械臂;
环境感知部,包括用于获取环境地理数据的双目相机、用于实时获取末端执行机构与设备的距离数据的激光测距传感器以及保持双目相机和激光测距传感器水平的稳定结构;
就地智慧大脑,根据双目相机获取的环境地理数据进行三维建模,融合激光测距传感器获取的距离数据增强现实;
遥操模块,显示就地智慧大脑构建的三维模型,控制执行部动作。
本方案的机器臂和环境感知部被云台直接推送到作业所需的位置,操作员在后台通过视觉引导的方式,通过遥操模块操作机器臂完成作业任务。首先云台上的双目相机会实施传输前端图像到后台,与此同时,就地智慧大脑对环境目标进行三维重构,建立目标的三维模型。再利用云台上装配的激光测距传感器,对环境目标进行距离测量,通过增强现实技术,与三维模型数据进行融合;一同显示在操作员的显示屏或者3D头盔上。操作员既能观察到环境中的所有三维目标模型,同时又能清晰地看到标注在模型之间,以及模型与机器臂末端手爪之间的精确距离信息,这是肉眼在真实环境中也无法获取的信息。通过增强现实,显示出来的环境模型和距离信息,极大的提高操作员的操作精度和准确性,减少误操作可能性。
稳定双目相机和激光测距传感器的稳定结构,保证在机械臂移动过程中操作人员能够获得稳定的数据,即使机器人切换操作方向也能够使得双目相机面向操作对象,保证无论切换到哪个操作面操作人员都能够获取操作对象信息。
作为优选,所述的操作机器人还包括设备检测模块;设备检测模块包括局放传感器、高清摄像头和红外摄像头;局放传感器、高清摄像头和红外摄像头均设置在机械臂的末端的云台上。本方案的操作机器人还包括巡检功能,能够通过高清摄像头、红外摄像头与局放传感对变电站设备进行巡检。
作为优选,所述的机械臂为六轴机械臂,局放传感器设置在机械臂的末端的云台顶部;高清摄像头和红外摄像头设置在云台的第一侧面,末端执行机构设置在云台的第二侧面,环境感知部设置在云台顶部与第二侧面的连接处。各检测设备与操作设备设置在云台的不同侧面,当需要用到特定的设备时切换云台的平面,提高云台的利用效率,减少各检测设备与操作设备之间的干扰。
作为优选,,所述的稳定结构包括安装平台和配重,双目相机与激光测距传感器固定设置在安装平台的上方,配重固定在安装平台的下方,稳定结构设置在机械臂末端的云台内,安装平台两侧与云台铰接。通过在双目相机与激光测距传感器的下方设置配重,配重设置在重心正下方,保证双目相机和激光测距传感器能够一直保证水平,在云台切换工作面时,双目相机能够稳定一个方向不动,保证操作人员能够一直观测到操作面的画面,不需要设置多个摄像头,节省成本,保证操作效率。
作为优选,所述的配重为磁性材料,在配重两侧分别设置有若干的电磁线圈,电磁线圈均匀设置在配重的移动轨迹上,电磁线圈连接有控制芯片。通过多个电磁线圈的设置,对某对电磁线圈通电产生磁性,吸附配重,使得双目相机能够相对云台固定,能够切换双目相机的固定位置。
作为优选,所述的稳定结构还包括第一电容片和第二电容片,所述的第一电容片和第二电容片均为弧线电容片,第一电容片和第二电容片构成电容;第一电容片与安装平台固定连接,第二电容片与云台固定连接,第一电容片和第二电容片构成的电容与控制芯片连接。通过电容片的设置,在双目相机相对云台旋转的过程中,两个电容片也相相对旋转,过程中改变相对面积,从而改变其容值,通过容值的改变获取双目相机相对云台的旋转角度,对对应的电磁线圈通电,使得双目相机固定在指定位置。
作为优选,所述的遥操模块包括
显示屏,用于显示就地智慧大脑构建的融合距离数据增强现实的三维模型;
操作手柄,用于控制机器人运动与操作设备。
通过遥操模块的设置,方便操作人员观察与控制。
一种基于AR技术的变电站操作机器人控制方法,包括以下步骤:
S1:机器人通过红外扫描获取工作环境的二维地图,并获得机器人所处位置;
S2:在二维地图上设置机器人巡检点,规划巡检路线,启动机器人巡检;
S3:在机器人巡检或操作过程中,切换当前被控制的操作机构,通过环境感知部获取环境地理数据以及距离数据;就地智慧大脑通过三维点云算法构建三维地理模型并融合距离数据增强现实;
S4:在遥操模块上实时反馈当前被控制的操作机构所面对的三维地理模型以及当前被控制的操作机构与目标设备的距离,通过遥操模块控制机器人动作。
机器臂和环境感知部被云台直接推送到作业所需的位置,操作员在后台通过视觉引导的方式,通过遥操模块操作机器臂完成作业任务。首先云台上的双目相机会实施传输前端图像到后台,与此同时,就地智慧大脑对环境目标进行三维重构,建立目标的三维模型。再利用云台上装配的激光测距传感器,对环境目标进行距离测量,通过增强现实技术,与三维模型数据进行融合;一同显示在操作员的显示屏或者3D头盔上。操作员既能观察到环境中的所有三维目标模型,同时又能清晰地看到标注在模型之间,以及模型与机器臂末端手爪之间的精确距离信息,这是肉眼在真实环境中也无法获取的信息。通过增强现实,显示出来的环境模型和距离信息,极大的提高操作员的操作精度和准确性,减少误操作可能性。
作为优选,巡检过程中,当机器人移动到巡检点时,自动或人工控制转动云台,将设有高清摄像头与红外摄像头的侧面面向待检设备,拍摄高清图像与红外图像;
完成高清与红外的图像拍摄后,进行局放检测,通过自动或人工控制机械臂转动云台,使得设置有局放传感器的云台顶部面向待检设备;
遥操模块的显示屏上实时显示双目相机获取的三维图像以及激光测距传感器获取的局放传感器与待检设备的距离,控制局放传感器伸缩到接触待检设备;
完成局放检测后,进行检修操作,控制机械臂转动云台,使得设置有末端执行机构的云台侧面面向待操作设备;
遥操模块的显示屏上实时显示双目相机获取的三维图像以及激光测距传感器获取的末端执行机构与带操作设备的距离,控制机械臂水平移动,使得末端执行机构接触带操作设备,控制末端执行机构按压或夹紧旋转操作。
在云台各侧面切换过程中,由于双目相机下配重的原因,双目相机始终水平,在使用过程中,通过对相应的电磁线圈通电固定双目相机与云台的相对位置,保证无论切换到哪个工作面操作人员都能看到待操作对象的画面,进行操作,不需要额外设置相机,提高操作效率。
作为优选,操作末端执行机构包括实时执行模式与规划执行模式;
所述的实时执行模式为机械臂与末端执行机构实时响应遥操模块中操作手柄发送的操作命令;
所述的规划执行模式包括
操作人员选择机械臂移动速度,通过操作手柄发送移动操作命令;
就地指挥大脑根据移动操作命令记录形成机械臂的执行路径,并通过运动学正解计算机械臂执行移动操作命令后到达的位姿;
在遥操模块的显示屏上在三维模型上辅助显示机械臂执行命令后的位姿以及执行路径;
操作人员确认是否执行,操作人员确认执行后,机械臂按照移动操作命令进行动作。
通过两种模式对末端执行机构操作,对误操作进行容错,能够及时弥补误差与错误,提高容错性。
本发明的有益效果是:
1.通过AR技术融合操作对象的三维模型与距离信息,极大的提高操作员的操作精度和准确性,减少误操作可能性。
2.通过在双目相机下设置配重,使得双目相机的方向稳定在水平方向,能够在不增加额外的相机的基础上,在切换操作面时保证操作人员都能够看到操作对象,提高操作效率,减少操作成本。
3.在配重两侧设置若干电磁线圈,通过对指定的电磁线圈通电吸附配重,固定双目相机与云台的相对位置,保证双目相机使用的稳定。
4.设置弧形电容,在双目相机与云台相对位置改变时自身容值变化,方便推算出旋转角度。
5. 通过实时执行模式与规划执行模式两种模式对末端执行机构操作,对误操作进行容错,能够及时弥补误差与错误,提高容错性。
附图说明
图1是本发明的一种操作机器人控制系统框图。
图2是本发明的一种机械臂云台的结构示意图。
图3是本发明的一种机械臂云台剖视图。
图4是本发明的一种操作机器人控制方法流程图。
图中1.操作机器人,2.就地智慧大脑,3.遥操模块,4.环境感知部,5.执行部,6.操作手柄,7.显示屏,8.云台,9.局放传感器,10.高清摄像头,11.红外摄像头,12.双目相机,13.激光测距传感器,14.末端执行机构,15.安装平台,16.配重,17.电磁线圈,18.第一电容片,19.第二电容片。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例:
本实施例的一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统,如图1所示,包括操作机器人1、就地智慧大脑2、遥操模块3和设备检测模块。
设备检测模块包括局放传感器9、高清摄像头10和红外摄像头11。操作机器人1包括巡检功能,能够通过高清摄像头10、红外摄像头11与局放传感9对变电站设备进行巡检。
操作机器人1包括执行部5和环境感知部4。遥操模块3包括操作手柄6和显示屏7。显示屏7用于显示就地智慧大脑2构建的融合距离数据增强现实的三维模型;操作手柄6用于控制操作机器人1运动与操作设备。
环境感知部4与就地智慧大脑2通信连接,就地智慧大脑2与显示屏7通信连接,操作手柄6与执行部5通信连接。
执行部5包括末端执行机构14和机械臂。末端执行机构14用于操作设备,如图2所示,在本实施例中,末端执行机构14为多功能夹爪,包括夹爪和按键伸缩杆,夹爪用于夹紧并旋转设备柜台上的旋钮,按键伸缩杆用于按设备柜体上的按键。
机械臂的末端设置有云台8,在本实施例中,机械臂为六轴机械臂,机械臂用于移动、切换云台的位姿。
环境感知部4包括双目相机12和激光测距传感器13,激光测距传感器13和双目相机12设置在同一平面上。
双目相机12用于获取环境地理数据,将获取的环境地理数据传输给就地指挥大脑2;激光测距传感器13用于实施获取被控制的操作机构与待操作设备之间的距离。就地智慧大脑2根据双目相机12获取的环境地理数据进行三维建模,融合激光测距传感器13获取的距离数据增强现实。
机器臂和环境感知部4被云台8直接推送到作业所需的位置。云台8上的双目相机12会实时传输前端环境目标的图像到就地智慧大脑2,与此同时,就地智慧大脑2通过三维点云算法对环境目标进行三维重构,建立目标的三维模型。
利用云台8上装配的激光测距传感器13,对环境目标进行距离测量,通过增强现实技术,与三维模型数据进行融合,一同显示在操作员的显示屏7或者3D头盔上。
操作员通过显示屏7既能远程观察到环境中的所有三维目标模型,同时又能清晰地看到标注在模型之间,以及模型与云台8被控制的操作机构之间的精确距离信息,这是肉眼在真实环境中也无法获取的信息。通过增强现实,显示出来的环境模型和距离信息,极大的提高操作员的操作精度和准确性,减少误操作可能性。
局放传感器9、高清摄像头10和红外摄像头11均设置在机械臂的末端的云台8上。局放传感器9设置在机械臂的末端的云台8顶部;高清摄像头10和红外摄像头11设置在云台8的第一侧面,末端执行机构14设置在云台8的第二侧面。环境感知部4设置在云台8顶部与第二侧面的连接处。
在本实施例中,以设置有末端执行机构14的面为正面,则第一侧面为云台8的左侧面,第二侧面为云台8的正面。各检测设备与操作设备设置在云台8的不同侧面,当需要用到特定的设备时切换云台的平面,提高云台的利用效率,减少各检测设备与操作设备之间的干扰。
如图3所示,云台8内部设置有保持双目相机12和激光测距传感器13水平的稳定结构。
稳定结构包括安装平台15和配重16。安装平台15两侧与云台8铰接。双目相机12与激光测距传感器13固定设置在安装平台15的上方,配重16固定在安装平台15的下方,配重设置在重心正下方,保证双目相机和激光测距传感器能够一直保证水平。
在云台8切换工作面时,双目相机12能够稳定一个方向不动,保证操作人员能够一直观测到操作面的画面,不需要设置多个摄像头,节省成本,保证操作效率。
配重16为磁性材料,在本实施例中,配置供为铁钴镍等能被磁体吸附的材料或永磁体。在配重16两侧分别设置有若干的电磁线圈17,电磁线圈17均匀设置在配重16的移动轨迹上,电磁线圈17连接有控制芯片。
通过多个电磁线圈17的设置,对某对电磁线圈17通电产生磁性,吸附配重16,使得双目相机12能够相对云台8固定,能够切换双目相机12的固定位置。
稳定结构还包括第一电容片18和第二电容片19,第一电容片18和第二电容片19均为弧线电容片,第一电容片18和第二电容片19构成电容。
第一电容片18与安装平台18固定连接,第二电容片19与云台8固定连接,第一电容片18和第二电容片19构成的电容与控制芯片连接。
通过弧形电容片的设置,在双目相机12相对云台8旋转的过程中,两个电容片也相对旋转,过程中改变相对面积,从而改变其容值,通过容值的改变获取双目相机12相对云台的旋转角度,给对应位置的电磁线圈1通电,使得双目相机12固定在指定位置。
稳定双目相机12和激光测距传感器13的稳定结构,保证在机械臂移动过程中操作人员能够获得稳定的视觉数据,即使机器人切换操作方向也能够使得双目相机面向操作对象,保证无论切换到哪个操作面操作人员都能够获取操作对象信息。
一种基于AR技术的变电站操作机器人控制方法,如图4所示,包括以下步骤:
S1:操作机器人通过激光扫描获取工作环境的二维地图,并获得操作机器人所处位置。
操作机器人在工作环境中移动,通过激光扫描获得工作场景的面积、障碍物位置等信息,最终获得工作环境的二维地图。
通过操作机器人底盘激光获取的操作机器人与四周障碍物的距离,计算出机器人的位置。
S2:在二维地图上设置操作机器人巡检点,规划巡检路线,启动操作机器人巡检。
S3:在机器人巡检或操作过程中,切换当前被控制的操作机构,通过环境感知部获取环境地理数据以及距离数据;就地智慧大脑通过三维点云算法构建三维地理模型并融合距离数据增强现实。
在本实施例中,巡检过程包括通过云台8第二侧面上的高清摄像头10和红外摄像头11进行图像拍摄,进行巡检工作;以及通过云台8顶部的局放传感器9进行局放检测。
操作过程包括通过云台8第一侧面的末端执行机构14进行变电站柜体设备的操作。
在巡检过程中,当机器人移动到巡检点时,自动或人工控制转动云台8,将设有高清摄像头10与红外摄像头11的第二侧面面向待检设备,拍摄高清图像与红外图像。
完成高清与红外的图像拍摄后,进行局放检测。通过自动或人工控制机械臂转动云台8,使得设置有局放传感器9的云台8顶部面向待检设备。
此时,由于配重16的作用,双目相机12与云台8相对运动,当局放传感器9到位时,即云台8顶部面向待检设备时,双目相机12也面向待检设备。开始检测时,通过弧形电容片的容值变化计算出双目相机12相对云台8的位置,控制相应位置的电磁线圈17通电,吸附配重16。
遥操模块3的显示屏7上实时显示双目相12机获取的三维图像以及激光测距传感器13获取的局放传感器9与待检设备的距离,操作员通过操作手柄6控制局放传感器9伸缩到接触待检设备。
完成局放检测后,进行检修操作。操作员通过操作手柄6控制机械臂转动云台8,使得设置有末端执行机构14的云台8侧面,即第一侧面面向待操作设备。
此时,电磁线圈17均不通电,由于配重16的原因,双目相机12与云台8相对运动,双目相机12一直面向待操作设备,直到末端执行机构14到位。开始操作时,通过弧形电容片的容值变化计算出双目相机12相对云台8的位置,控制相应位置的电磁线圈17通电,吸附配重16。
遥操模块3的显示屏7上实时显示双目相机12获取的三维图像以及激光测距传感器13获取的末端执行机构14与带操作设备的距离,控制机械臂水平移动,使得末端执行机构14接触带操作设备,控制末端执行机构14按压或夹紧旋转操作。
S4:在遥操模块3上实时反馈当前被控制的操作机构所面对的三维地理模型以及当前被控制的操作机构与目标设备的距离,通过遥操模块控制机器人动作。
操作末端执行机构包括实时执行模式与规划执行模式。
实时执行模式为机械臂与末端执行机构实时响应遥操模块中操作手柄发送的操作命令。
规划执行模式包括:
操作人员选择机械臂移动速度,通过操作手柄发送移动操作命令;
就地指挥大脑根据移动操作命令记录形成机械臂的执行路径,并通过运动学正解计算机械臂执行移动操作命令后到达的位姿;
在遥操模块的显示屏上在三维模型上辅助显示机械臂执行命令后的位姿以及执行路径;
操作人员确认是否执行,操作人员确认执行后,机械臂按照移动操作命令进行动作。
通过两种模式对末端执行机构操作,对误操作进行容错,能够及时弥补误差与错误,提高容错性。
应理解,实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统,其特征在于,包括
操作机器人(1),包括执行部(5)和环境感知部(4);
执行部,包括用于操作设备的末端执行机构(14)以及用于移动、切换末端执行机构的机械臂;
环境感知部,包括用于获取环境地理数据的双目相机(12)、用于实时获取末端执行机构与设备的距离数据的激光测距传感器(13)以及保持双目相机和激光测距传感器水平的稳定结构;
就地智慧大脑(2),根据双目相机获取的环境地理数据进行三维建模,融合激光测距传感器获取的距离数据增强现实;
遥操模块(3),显示就地智慧大脑构建的三维模型,控制执行部动作。
2.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统,其特征在于,所述的操作机器人还包括设备检测模块;设备检测模块包括局放传感器(9)、高清摄像头(10)和红外摄像头(11);局放传感器、高清摄像头和红外摄像头均设置在机械臂的末端的云台(8)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统,其特征在于,所述的机械臂为六轴机械臂,局放传感器(9)设置在机械臂的末端的云台(8)顶部;高清摄像头(10)和红外摄像头(11)设置在云台的第一侧面,末端执行机构(14)设置在云台的第二侧面,环境感知部(4)设置在云台顶部与第二侧面的连接处。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统,其特征在于,所述的稳定结构包括安装平台(15)和配重(16),双目相机(12)与激光测距传感器(13)固定设置在安装平台的上方,配重固定在安装平台的下方,稳定结构设置在机械臂末端的云台(8)内,安装平台两侧与云台铰接。
5.根据权利要求4所述的一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统,其特征在于,所述的配重(16)为磁性材料,在配重两侧分别设置有若干的电磁线圈(17),电磁线圈均匀设置在配重的移动轨迹上,电磁线圈连接有控制芯片。
6.根据权利要求5所述的一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统,其特征在于,所述的稳定结构还包括第一电容片(18)和第二电容片(19),所述的第一电容片和第二电容片均为弧线电容片,第一电容片和第二电容片构成电容;第一电容片与安装平台固定连接,第二电容片与云台固定连接,第一电容片和第二电容片构成的电容与控制芯片连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统,其特征在于,所述的遥操模块包括
显示屏,用于显示就地智慧大脑构建的融合距离数据增强现实的三维模型;
操作手柄,用于控制机器人运动与操作设备。
8.一种基于AR技术的变电站操作机器人控制方法,采用如权利要求1~7中任意一项所述的一种基于AR技术的变电站操作机器人控制系统,其特征在于,包括以下步骤:
S1:操作机器人通过激光扫描获取工作环境的二维地图,并获得操作机器人所处位置;
S2:在二维地图上设置机器人巡检点,规划巡检路线,启动机器人巡检;
S3:在机器人巡检或操作过程中,切换当前被控制的操作机构,通过环境感知部获取环境地理数据以及距离数据;就地智慧大脑通过三维点云算法构建三维地理模型并融合距离数据增强现实;
S4:在遥操模块上实时反馈当前被控制的操作机构所面对的三维地理模型以及当前被控制的操作机构与目标设备的距离,通过遥操模块控制机器人动作。
9.根据权利要求8所述的一种基于AR技术的变电站操作机器人控制方法,其特征在于,巡检过程中,当机器人移动到巡检点时,自动或人工控制转动云台,将设有高清摄像头与红外摄像头的侧面面向待检设备,拍摄高清图像与红外图像;
完成高清与红外的图像拍摄后,进行局放检测,通过自动或人工控制机械臂转动云台,使得设置有局放传感器的云台顶部面向待检设备;
遥操模块的显示屏上实时显示双目相机获取的三维图像以及激光测距传感器获取的局放传感器与待检设备的距离,控制局放传感器伸缩到接触待检设备;
完成局放检测后,进行检修操作,控制机械臂转动云台,使得设置有末端执行机构的云台侧面面向待操作设备;
遥操模块的显示屏上实时显示双目相机获取的三维图像以及激光测距传感器获取的末端执行机构与带操作设备的距离,控制机械臂水平移动,使得末端执行机构接触带操作设备,控制末端执行机构按压或夹紧旋转操作。
10.根据权利要求8或9所述的一种基于AR技术的变电站操作机器人控制方法,其特征在于,操作末端执行机构包括实时执行模式与规划执行模式;
所述的实时执行模式为机械臂与末端执行机构实时响应遥操模块中操作手柄发送的操作命令;
所述的规划执行模式包括
操作人员选择机械臂移动速度,通过操作手柄发送移动操作命令;
就地指挥大脑根据移动操作命令记录形成机械臂的执行路径,并通过运动学正解计算机械臂执行移动操作命令后到达的位姿;
在遥操模块的显示屏上在三维模型上辅助显示机械臂执行命令后的位姿以及执行路径;
操作人员确认是否执行,操作人员确认执行后,机械臂按照移动操作命令进行动作。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114049800A (zh) * 2021-10-15 2022-02-15 东南大学 混合现实环境下的深度感知实验平台及其实验方法
CN115468560A (zh) * 2022-11-03 2022-12-13 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司 基于多传感信息融合的质检方法、机器人、设备及介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101206126A (zh) * 2007-11-26 2008-06-25 桂林市晶瑞传感技术有限公司 用于绝对位置测量的绝对型圆容栅传感器测量装置
CN105094155A (zh) * 2015-08-12 2015-11-25 上海交通大学 自驱动转动轴的振动及局部位置稳定系统
CN108422435A (zh) * 2018-03-21 2018-08-21 青岛理工大学 一种基于增强现实的远程监测及控制系统
US20180243897A1 (en) * 2015-08-25 2018-08-30 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Remote control robot system
CN109434870A (zh) * 2018-09-18 2019-03-08 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 一种用于机器人带电作业的虚拟现实操作系统
CN212515475U (zh) * 2020-08-19 2021-02-09 江南大学 一种输变电站智能巡检机器人自主导航避障系统
CN112634318A (zh) * 2020-12-31 2021-04-09 中国海洋大学 一种水下维修机器人的遥操作系统和方法
CN112650255A (zh) * 2020-12-29 2021-04-13 杭州电子科技大学 一种基于视觉与激光雷达信息融合的机器人室内外定位导航系统方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101206126A (zh) * 2007-11-26 2008-06-25 桂林市晶瑞传感技术有限公司 用于绝对位置测量的绝对型圆容栅传感器测量装置
CN105094155A (zh) * 2015-08-12 2015-11-25 上海交通大学 自驱动转动轴的振动及局部位置稳定系统
US20180243897A1 (en) * 2015-08-25 2018-08-30 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Remote control robot system
CN108422435A (zh) * 2018-03-21 2018-08-21 青岛理工大学 一种基于增强现实的远程监测及控制系统
CN109434870A (zh) * 2018-09-18 2019-03-08 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 一种用于机器人带电作业的虚拟现实操作系统
CN212515475U (zh) * 2020-08-19 2021-02-09 江南大学 一种输变电站智能巡检机器人自主导航避障系统
CN112650255A (zh) * 2020-12-29 2021-04-13 杭州电子科技大学 一种基于视觉与激光雷达信息融合的机器人室内外定位导航系统方法
CN112634318A (zh) * 2020-12-31 2021-04-09 中国海洋大学 一种水下维修机器人的遥操作系统和方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王振世: "《大话万物感知》", 31 May 2020 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114049800A (zh) * 2021-10-15 2022-02-15 东南大学 混合现实环境下的深度感知实验平台及其实验方法
CN114049800B (zh) * 2021-10-15 2024-05-07 东南大学 混合现实环境下的深度感知实验平台及其实验方法
CN115468560A (zh) * 2022-11-03 2022-12-13 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司 基于多传感信息融合的质检方法、机器人、设备及介质

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