[发明专利]一种基于力反馈主从控制技术的带电作业机器人架空地线更换修补方法

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架空地线更换修补方法，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完成以下工作：

辅助机械臂使用夹持工具夹持地线线卡；第一机械臂和第二机械臂将线卡的槽口卡入架空地线；

辅助机械臂夹持安装器；第一机械臂和第二机械臂移动至专用工具上方，并夹持一根绝缘操作绳，然后将根绝缘固定在安装器的操作手柄上，并使绝缘操作绳垂至地面；

辅助机械臂夹持牵引器，第一机械臂和第二机械臂打开牵引器上的两片半圆形钢管并将架空地线套住，再从牵引器上的牵引孔固定另外一根绝缘牵引绳至地面；第一机械臂和第二机械臂移动至专用工具上方，夹持固定销子，然后固定住钢管；

第一机械臂和第二机械臂从牵引器上的牵引孔固定另外一根绝缘牵引绳至地面，第一机械臂和第二机械臂将安装器上的固定孔和牵引器上的固定孔用连接绳进行连接；

辅助机械臂拉动绝缘牵引绳带动牵引器，牵引器同时推动地线线夹和安装器一同沿地线开始滑动，当整套装置滑动至架空地线断股点附近位置处时停止牵引；

第一机械臂和第二机械臂拉下安装器上的绝缘操作绳，绝缘操作绳带动安装器操作手柄上的顶针下落，此时原先由顶针压缩的线卡上的弹簧储能释放，地线线卡卡住断股地线；当起连接作用的顶针下落时，安装器与地线线卡自动脱离；安装器上有一带滑轮的返回装置，当安装器与线卡脱离后，返回装置上的滑轮自动落在架空地线上；

辅助机械臂通过拉动牵引器上绝缘牵引绳，牵引绳带动牵引器以及与之用固定绳相连的安装器一同滑行，直至将牵引器和安装器一道牵引至杆塔处；

第一机械臂和第二机械臂拆除牵引器、安装器、绝缘牵引绳、绝缘操作绳、固定绳，并夹持各部件放回专用工具箱；

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所述架空地线更换修补方法，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所述架空地线更换修补方法，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所述架空地线更换修补方法，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。