[发明专利]一种基于力反馈主从控制的带电作业机器人导线修补方法

权利要求书

1.一种基于力反馈主从控制的带电作业机器人导线修补方法，其特征在于，带电作业机器人具有设置在机器人平台上的机械臂，包括第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂，第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂响应于控制数据完成以下工作：

第一机械臂和第二机械臂分别安装带汽油棉布刷和钢丝刷；辅助机械臂安装夹持工具；

辅助机械臂使用夹持工具夹持修补范围内的导线，第一机械臂带动带汽油棉布刷在待修补导线处来回移动，以清洁导线；第二机械臂带动钢丝刷在待修补导线处来回移动，以清除导线补强范围内的氧化物；

第一机械臂和第二机械臂换装导电膏涂抹刷，使用导电膏涂抹刷在补强范围内的导线表面涂抹导电膏；

第一机械臂和第二机械臂换装夹持工具，第一机械臂夹持预绞丝修补条至待修补导线位置，使预绞丝修补条中心点与修补范围内导线中心位置重合；辅助机械臂移动到预绞丝修补条中点同时夹持预绞丝修补条和导线；第一机械臂和第二机械臂分别使用夹持工具从中心向两侧、顺着外层导线的绞合方向，紧密缠绕预绞丝修补条至平整；第一机械臂和第二机械臂使用夹持工具将预绞丝修补条两端的线条边缘紧扣到位；

在上述过程中，工控机根据机械臂末端受力数据，计算出主操作手各个关节的扭矩数据，通过主操作手的控制接口，控制主操作手各关节输出扭矩，使主操作手反馈受力，操作人员根据主操作手的反馈受力确认机械臂的力度；

在上述过程中，操作人员改变主操作末端位姿，工控机根据主操作手各旋转关节的角度数据，计算出机械臂末端速度矢量的期望值，通过机械臂的控制接口，按照所述期望值控制机械臂运动。

2.如权利要求1所述导线修补方法，其特征在于，所述机械臂末端受力数据由安装在机械臂末端的六自由度力/力矩传感器采集获得，其标量为六自由度力/力矩数据。

3.如权利要求1所述导线修补方法，其特征在于，所述械臂末端受力数据的标量为六自由度力/力矩数据，其由工控机根据机械臂的末端位姿数据和末端速度数据，使用基于虚拟现实技术计算获得，具体过程为：

步骤1，运用八分法对机械臂作业场景对应的虚拟现实场景进行逐步划分，构建八叉树；

步骤2，获取机械臂末端位姿数据，以该末端位姿数据为球心，创建包围球，设置包围球的半径为所需碰撞检测的距离；

步骤3，对步骤2的包围球与步骤1的八叉树进行碰撞检测，若没有发生碰撞，则机械臂末端的六自由度力/力矩数据为零，若发生碰撞，则获取虚拟现实场景中发生碰撞的数据点，根据发生碰撞的数据点坐标与机械臂末端位姿数据，计算碰撞深度矢量；

步骤4，根据碰撞深度矢量计算机械臂末端六自由度力/力矩数据，即采用弹簧阻尼模型计算反馈力，

F＝-kx-cv

其中，k为弹簧系数，x为碰撞深度矢量，c为阻尼系数，v为机械臂末端速度矢量，F为反馈力，其标量为六自由度力/力矩数据。

4.如权利要求1所述导线修补方法，其特征在于，对主操作手静力学建模，得到机械臂末端六自由度力/力矩数据到主操作手各个关节扭矩数据的转换关系，工控机根据所述转换关系计算出主操作手各个关节的扭矩数据。

5.如权利要求1所述导线修补方法，其特征在于，获取机械臂末端速度矢量期望值的方法为：运用D-H建模方法对主操作手建模，得出主操作手的各个旋转关节的角度数据到主操作手末端位姿数据的转换关系；工控机接收主操作手发送的各个旋转关节的角度数据，根据所述转换关系计算得到主操作手末端位姿数据，然后将主操作手末端位姿数据通过微分运算得到主操作手末端速度数据；根据主操作手末端位姿数据和末端速度数据，使用速度前馈PID控制器，计算得到机械臂末端速度矢量期望值。

6.如权利要求1所述导线修补方法，其特征在于，在作业前，第一机械臂和第二机械臂端部安装夹持工具，用夹持工具夹持绝缘遮蔽材料对标记的带电体进行绝缘遮蔽；在作业完毕后，第一机械臂和第二机械臂端部安装夹持工具，用夹持工具清除覆盖在带电体上的绝缘遮蔽材料。