[发明专利]一种高空带电作业挂线检测方法

权利要求书

1.一种高空带电作业挂线检测方法，其特征在于：包括步骤：

(1)在挂线步骤执行完毕后，获取挂线完成后稳定状态下机械臂各关节电机的关节电流信号并据此计算得到机械臂各关节电机的关节力矩信号，并对其进行滤波处理得到滤波后的机械臂末端受力信息；并确定用于判断挂线是否成功的末端受力阈值：

(2)根据步骤(1)得到的挂线步骤执行完毕后机械臂末端的受力信息，基于阻抗控制的思想以及挂线验证步骤执行完毕后机械臂末端受力范围确定挂线验证的运动方向和距离；

(3)根据步骤(2)中计算得到的运动方向和距离，控制机械臂执行挂线验证步骤；

(4)在步骤(3)挂线验证步骤执行完毕后，待机械臂末端受力稳定后，再根据步骤(1)的方法计算得到机械臂末端受力信息；

(5)计算挂线验证步骤执行前后机械臂末端受力信息的变化量，并与步骤(1)确定的阈值进行比较，如果变化量大于阈值，则代表挂线成功；反之代表挂线失败。

2.根据权利要求1所述的高空带电作业挂线检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中，根据机械臂各关节电机的关节电流信号计算得到机械臂各关节电机的关节力矩信号具体为：

(11)获取机械臂各关节电机的关节电流信号，根据得到的机械臂各关节电机的电流信号以及电机的输入电流和输出转矩之间的线性关系计算得到机械臂各关节电机的关节力矩信号，对机械臂各关节电机的关节力矩信号进行滤波平滑处理得到稳定的关节力矩信息τ；

(12)根据机械臂的DH参数表得到机械臂的DH运动学模型，进而推导出机械臂的雅克比矩阵J；

(13)在机械臂处于力静止状态时，对机械臂静力建模，各关节电机力矩信息τ与机械臂的末端受力F存在下式等价转化关系：

τ＝J^TF

根据上式可得到机械臂末端受力信息

3.根据权利要求1所述的高空带电作业挂线检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述判断挂线是否成功的末端受力阈值delta_force_wall具体为：

其中，aver_f1表示机械臂末端的受力；f1表示主线对机械臂末端的作用力在能判断挂线成功情况下的最小力，为固定值；f2表示主线对机械臂末端的作用力在能判断挂线成功情况下的最大力，为固定值；F_min表示在aver_f1不大于f1时，阈值delta_force_wall的取值，为固定值；F_max表示在aver_f1不小于f2时，阈值delta_force_wall的取值，为固定值；f(aver_f1)表示aver_f1的取值在f1和f2之间时，阈值delta_force_wall与机械臂末端受力aver_f1之间的函数关系。

4.根据权利要求1所述的高空带电作业挂线检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中，获取挂线完成后一段时间内机械臂各关节电机的关节电流信号并据此计算得到机械臂各关节电机的关节力矩信号，并对其进行滤波处理并取平均值得到机械臂末端受力信息；

所述步骤(4)中，在步骤(3)挂线验证步骤执行完毕后，待机械臂末端受力稳定后，获取一段时间内机械臂各关节电机的关节电流信号并据此计算得到机械臂各关节电机的关节力矩信号，并对其进行滤波处理并取平均值得到机械臂末端受力信息。

5.根据权利要求1所述的高空带电作业挂线检测方法，其特征在于：所述步骤(2)中，基于阻抗控制的思想以及挂线验证步骤执行完毕后机械臂末端受力大小的范围aver_F确定挂线验证的运动方向和距离，具体如下：

(21)当机械臂末端与外界环境接触时，机械臂末端运动会受到环境的约束；此时，采用弹簧模型描述机械臂末端与环境之间的力与位置关系：

F＝K_e(X-X_e)

其中，K_e表示机械臂末端所受到的环境刚度，delta_X＝X-Xe表示机械臂末端移动的距离，其中X表示机械臂末端的原始位置，Xe表示机械臂末端受环境刚度影响后的位置；

(22)设定挂线验证步骤执行完毕后机械臂末端受力大小的范围aver_F；结合aver_f1以及步骤(21)的模型计算得到机械臂末端在移动的方向和距离。