[发明专利]一种高空带电作业挂线检测方法

说明书

本发明公开了一种高空带电作业挂线检测方法，包括步骤：(1)在挂线完成后获取机械臂各关节电机的电流信号并计算得到机械臂末端受力信息；确定判断挂线是否成功的末端受力阈值：(2)根据机械臂末端的受力信息，基于阻抗控制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)控制机械臂执行挂线验证步骤；(4)根据步骤(1)的方法计算得到挂线验证步骤完成后的机械臂末端受力信息；(5)计算挂线验证步骤前后机械臂末端受力信息的变化量，并与步骤(1)的阈值比较，若变化量大于阈值则挂线成功；反之挂线失败。本发明在不增加设备成本的前提下，完成了高空带电作业的挂线是否成功的闭环检测。

技术领域

本发明涉及高空带电作业机器人领域，尤其涉及一种高空带电作业机器人机械臂在高空带电作业中挂线动作是否成功的检测方法。

背景技术

在高空带电作业所有步骤中，挂线步骤作为一次作业成功失败的关键步骤之一，所以对挂线步骤是否成功的闭环检测是非常重要的。多自由度机械臂在进行任务操作过程中，机械臂末端受力情况对其运动和控制有着较大的影响。而现在机械臂末端受力的检测一般是通过在机械臂末端加装高维度力/力矩传感器实现，根据力/力矩传感器检测到的数据做进一步的计算，得到机械臂末端受力，进而来判断挂线是否成功，但这种方式无疑会增加设备成本。

发明内容

发明目的：本发明针对上述不足，提出了一种高空带电作业挂线检测方法，无需在机械臂末端加装高维度力/力矩传感器，完成了多自由机械臂高空带电作业的挂线是否成功的闭环检测。

技术方案：

一种高空带电作业挂线检测方法，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。

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F＝J^T-1τ。

所述步骤(1)中，所述判断挂线是否成功的末端受力变化的阈值delta_force_wall具体为：